JPWO2014091717A1 - ターボ過給機付きエンジン - Google Patents

Abstract

エンジンは、タービン（２２）およびコンプレッサ（２３）を含むターボ過給機（２０）と、タービン（２２）より上流側の排気通路（３０）とコンプレッサ（２３）より下流側の吸気通路（１０）とを連通するＥＧＲ通路（４５）と、ＥＧＲ通路（４５）に設けられたＥＧＲ弁（４７）と、タービン（２２）をバイパスするバイパス通路（４２）と、バイパス通路（４２）に設けられたウェストゲート弁（４３）とを備える。このエンジンにおいて、過給圧が限界圧まで上昇すると、ＥＧＲ弁（４７）を開きかつウェストゲート弁（４３）を閉じる第１の過給圧制御が実行される。この第１の過給圧制御の開始後にエンジン回転速度が所定値まで上昇すると、ＥＧＲ弁（４７）に加えてウェストゲート弁（４３）を開く第２の過給圧制御が実行される。

Description

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機付きエンジンに関する。

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。

上記ターボ過給機を採用したエンジンでは、エンジンの回転速度がある程度上昇した時点で過給圧が限界圧に達するので、それ以降は、過給圧が限界圧を超えないようにするための過給圧制御を実施する必要がある。

例えば、下記特許文献１に示されるターボ過給機付エンジンは、ターボ過給機のタービンをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられたウェストゲート弁とを備えており、エンジンの回転速度がインターセプト回転速度（全負荷条件で過給圧が限界圧に達するときの回転速度）以上になると、上記ウェストゲート弁が開かれて、排気ガスの一部がバイパス通路に流される。これにより、タービンに流入する排気ガスの量が減らされて、過給圧の上昇が抑制される。

また、特許文献１のエンジンは、エンジンの排気通路と吸気通路とを互いに連結するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁とを備えている。上記インターセプト回転速度以上の高速域では、上記ウェストゲート弁が開かれる一方で、ＥＧＲ弁は閉じられる。これにより、上記ＥＧＲ通路を通じた排気ガスの流れが遮断され、排気ガスを排気通路から吸気通路に戻す操作（排気還流）が停止される。

ところで、特許文献１のように、インターセプト回転速度でウェストゲート弁を開き（且つＥＧＲ弁を閉じ）、それによってタービンに流入する排気ガス流量を抑制したとしても、その状態からエンジン回転速度がさらに上昇するなどして排気ガスの流量が増大すれば、タービン上流の排気ガスの圧力（排気圧）は徐々に増大していく。一方で、過給圧、つまりコンプレッサ下流の吸気通路の圧力は一定に維持されるから、エンジン回転速度が上昇するほど、過給圧に対する排気圧の増分が大きくなってしまう。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。

特開２００７−３１５１７３号公報

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、過給圧を抑制する過給圧制御を必要に応じて適正に実行しつつ、エンジンの燃費性能を改善することが可能なターボ過給機付エンジンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明のターボ過給機付きエンジンは、少なくとも１つの気筒を含むエンジン本体と、気筒に空気を導入するための吸気通路と、気筒で生成された排気ガスを排出するための排気通路と、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と、上記タービンより上流側の排気通路とコンプレッサより下流側の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁と、上記タービンをバイパスするように上記排気通路に設けられたバイパス通路と、上記バイパス通路に設けられた開閉可能なウェストゲート弁と、エンジン回転速度が予め定められた第１回転速度以上となる速度域の少なくとも一部に設定された特定運転領域で、上記コンプレッサによる過給圧が予め定められた限界圧を超えないように上記ＥＧＲ弁およびウェストゲート弁を制御する制御手段とを備える。上記制御手段は、過給圧が上記限界圧まで上昇すると、上記ＥＧＲ弁を開きかつ上記ウェストゲート弁を閉じる第１の過給圧制御を実行し、この第１の過給圧制御の開始後にエンジン回転速度が上記第１回転速度よりも高い第２回転速度まで上昇すると、上記ＥＧＲ弁に加えてウェストゲート弁を開く第２の過給圧制御を実行する。

なお、「ＥＧＲ弁を開きかつウェストゲート弁を閉じる第１の過給圧制御」という構成において、「ウェストゲート弁を閉じる」とは、バイパス通路に流れる排気ガスが充分に少なくなるようにウェストゲート弁が実質的に閉じられていればよく、必ずしも全閉（開度０％）である必要はない。

本発明のターボ過給機付きエンジンによれば、過給圧を抑制する過給圧制御を必要に応じて適正に実行しつつ、エンジンの燃費性能を改善することができる。

本発明の一実施形態にかかるターボ過給機付エンジンの全体構成を示す図である。 上記エンジンの主要部分の側面図である。 上記エンジンの制御系を示すブロック図である。 過給圧を抑制する過給圧制御の要否によってエンジンの運転領域を区分けした説明図である。 エンジンの全負荷条件下で回転速度が変化したときの各種状態量の変化を示す図である。 過給圧制御が行われる運転領域での燃料噴射の態様を説明するための図である。 上記燃料噴射により気筒内に形成される混合気の分布を示す図である。 本発明の変形例を説明するための図である。 本発明の他の変形例を説明するための図である。

（１）エンジンの全体構成
図１および図２は、本発明の一実施形態にかかるターボ過給機付エンジンを示している。本図に示されるエンジンは、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ガソリンエンジンである。具体的に、当実施形態のエンジンは、列状に並ぶ４つの気筒２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の各気筒２に空気を導入するための吸気通路１０と、エンジン本体１の各気筒２で生成された排気ガスを排出するための排気通路３０と、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とを備えている。

エンジン本体１の各気筒２には、それぞれピストン３が往復摺動可能に挿入されており、各ピストン３の上方に燃焼室２ａが区画形成されている。燃焼室２ａ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、その燃焼による膨張エネルギーがピストン３を往復運動させる。そして、このピストン３の往復運動が、図外のクランク機構を介してクランク軸（出力軸）の回転運動に変換される。クランク軸の一端側には、クランク軸の回転速度（つまりエンジン回転速度）を検出するためのエンジン速度センサＳＮ１が設けられている。

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２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２の燃焼室２ａ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。吸気弁６および排気弁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。

エンジン本体１の上部（シリンダヘッド）には、各気筒２の燃焼室２ａに向けて燃料（ここではガソリンを主成分とする燃料）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着火エネルギーを供給する点火プラグ８（点火手段）とが、各気筒２につきそれぞれ１組ずつ設けられている。

点火プラグ８は、各気筒２の天井部中央から燃焼室２ａに突出する電極部を有しており、その電極部から放電される火花が着火エネルギーとして混合気に供給される。インジェクタ９は、各気筒２の吸気側の側方から燃焼室２ａの中心を指向するように設けられており、点火プラグ８の電極部の下方に向けて燃料を噴射する。

吸気通路１０は、各気筒２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、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。また、サージタンク１２には、吸入空気量を検出するためのエアフローセンサＳＮ２と、吸入空気の圧力を検出するための吸気圧センサＳＮ３とが設けられている。

排気通路３０は、各気筒２の排気ポート５と連通する４つの独立排気通路３１と、各独立排気通路３１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３２と、排気集合部３２の下流側に設けられた単管状の排気管３３とを有している。

排気管３３には、三元触媒等の触媒が内蔵された触媒コンバータ３５やサイレンサー（図示省略）等が設けられる。また、排気集合部３２には、排気ガスの圧力（排気圧）を検出するための排気圧センサＳＮ４が設けられている。

ターボ過給機２０は、排気通路３０の排気集合部３２の直下流（排気集合部３２と排気管３３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およびコンプレッサ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２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等を通じてターボ過給機２０のタービンハウジング２１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２へと圧送される。

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３３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、開閉可能なウェストゲート弁４３が設けられている。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。

排気通路３０と吸気通路１０とは、ＥＧＲ通路４５を介して互いに連結されている。このＥＧＲ通路４５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側に戻す、いわゆる排気還流（Exhaust Gas Recirculation）を行うための通路である。ＥＧＲ通路４５の一端部は、タービン２２より上流側の排気通路３０、より具体的には排気集合部３２に接続され、ＥＧＲ通路４５の他端部は、コンプレッサ２３より下流側の吸気通路、より具体的にはサージタンク１２に接続されている。

ＥＧＲ通路４５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ＥＧＲクーラ４６と、ＥＧＲ通路４５を通るＥＧＲガスの流量を制御するための開閉可能なＥＧＲ弁４７とが設けられている。ＥＧＲ弁４７には、その開度を検出するためのＥＧＲ開度センサＳＮ５が設けられている。

（２）制御系統
次に、図３を用いて、エンジンの制御系統について説明する。当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）５０によって統括的に制御される。ＥＣＵ５０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、請求項にいう「制御手段」に相当するものである。

ＥＣＵ５０には、各種センサからの情報が逐次入力される。具体的に、ＥＣＵ５０は、エンジンの各部に設けられた上記エンジン速度センサＳＮ１、エアフローセンサＳＮ２、吸気圧センサＳＮ３、排気圧センサＳＮ４、およびＥＧＲ開度センサＳＮ５と電気的に接続されている。また、当実施形態の車両には、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ＳＮ６が設けられており、ＥＣＵ５０は、このアクセル開度センサＳＮ６とも電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、これらセンサＳＮ１〜ＳＮ６からの入力信号に基づいて、エンジン回転速度、吸入空気量、過給圧（コンプレッサ２３下流の吸入空気の圧力）、排気圧（タービン２２上流の排気ガスの圧力）、ＥＧＲ弁４７の開度、アクセル開度といった種々の情報を取得する。

ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ６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、ＥＣＵ５０は、点火プラグ８、インジェクタ９、スロットル弁１４、ウェストゲート弁４３、およびＥＧＲ弁４７と電気的に接続されており、上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。

（３）過給圧制御
次に、ＥＣＵ５０が行うエンジン制御の具体例について、図４のマップを参照しつつ説明する。

図４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）を表している。当実施形態では、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ＮＡよりも高く設定されている。

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。インターセプトポイントＩＣとは、ターボ過給機２０のコンプレッサ２３により加圧された吸入空気の圧力、つまり過給圧が予め定められた限界圧（エンジンおよびターボ過給機を保護するために設定された上限の過給圧）に達する運転ポイントであり、過給圧がそれ以上に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。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。インターセプト回転速度Ｎｉは、請求項にいう「第１回転速度」に相当する。

図４のマップでは、エンジン回転速度がインターセプト回転速度Ｎｉ以上となる速度域における高負荷側の領域が、第１運転領域Ｒ１とされている。また、エンジン回転速度がインターセプト回転速度Ｎｉよりも低い速度域における高負荷側の領域は、第２運転領域Ｒ２とされている。言い換えると、第１運転領域Ｒ１は、エンジンの全負荷ラインＷＯＴのうちインターセプト回転速度Ｎｉよりも高速側の範囲を含む高速かつ高負荷の領域ということができ、第２運転領域Ｒ２は、エンジンの全負荷ラインＷＯＴのうちインターセプト回転速度Ｎｉよりも低速側の範囲を含む低速かつ高負荷の領域ということができる。さらに、第１運転領域Ｒ１および第２運転領域Ｒ２を除く残余の領域は、第３運転領域Ｒ３とされている。

高速かつ高負荷の第１運転領域Ｒ１は、請求項にいう「特定運転領域」に相当する。この第１運転領域Ｒ１では、排気ガスの流量が他の運転領域（Ｒ２，Ｒ３）よりも多く、過給圧が高くなり易い。そこで、第１運転領域Ｒ１では、過給圧制御として、過給圧が上記限界圧を超えないようにＥＧＲ弁４７およびウェストゲート弁４３の開度を調整する制御が実行される。詳細は後述するが、第１運転領域Ｒ１では、ＥＧＲ弁４７が少なくとも開弁され、ウェストゲート弁４３が閉弁または開弁される。

低速かつ高負荷の第２運転領域Ｒ２では、ＥＧＲ弁４７およびウェストゲート弁４３の双方が閉弁される。

第１、第２運転領域Ｒ１，Ｒ２以外の第３運転領域Ｒ３では、ＥＧＲ弁４７のみが開弁され、ウェストゲート弁４３は閉弁状態に維持される。ただし、ここでのＥＧＲ弁４７の開弁は、過給圧を制御するためではなく、排気エミッション上の要求を満足しかつポンピングロスを低減するために行われるものである。

上記第１運転領域Ｒ１で実行される過給圧制御についてより詳しく説明する。当実施形態における過給圧制御は、ＥＧＲ弁４７を開きかつウェストゲート弁４３を閉じる第１の過給圧制御と、ウェストゲート弁４３およびＥＧＲ弁４７の双方を開く第２の過給圧制御とを含んでいる。これら第１の過給圧制御と第２の過給圧制御とは、ＥＧＲ率の大小によって使い分けられる。なお、ＥＧＲ率とは、各気筒２に導入されるＥＧＲガスの量を、全ガス量（各気筒２に導入される吸入空気量とＥＧＲガス量との和）で割ったものに１００を掛けた値、つまり、全ガス量に対するＥＧＲガス量の割合を百分率で表した値である。

エンジンの運転ポイントが高速かつ高負荷の第１運転領域Ｒ１に移行すると、これに伴い、過給圧が上記限界圧まで上昇する。ＥＣＵ５０は、このことを、吸気圧センサＳＮ３から入力される情報（過給圧の実測値）に基づき検知する。すると、ＥＣＵ５０は、まず、ウェストゲート弁４３を閉じたままＥＧＲ弁４７を開く第１の過給圧制御を実行する。この第１の過給圧制御は、ＥＧＲ率が予め定められた上限値に達しない限り継続される。その後、ＥＧＲ率が上限値に達すると、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ率がそれ以上上昇しないように、ＥＧＲ弁４７に加えてウェストゲート弁４３を開く第２の過給圧制御へと制御を切り替える。

ここで、第１の過給圧制御と第２の過給圧制御とを使い分ける基準となるＥＧＲ率は、ＥＧＲ弁４７の開度と、ＥＧＲ弁４７の前後の圧力差から推定することができる。具体的に、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転中、エンジン速度センサＳＮ１やアクセル開度センサＳＮ６等の検出値から特定されるエンジンの運転状態（回転速度、負荷）に基づいて、ＥＧＲ弁４７の目標開度を所定のマップデータから読み出すとともに、その目標開度にＥＧＲ弁４７の開度を一致させるようにＥＧＲ弁４７を制御する。加えて、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁４７の前後の圧力差として、排気圧センサＳＮ４により検出される排気集合部３２の圧力と吸気圧センサＳＮ３により検出されるサージタンク１２の圧力との差を特定するとともに、その特定された圧力差と、ＥＧＲ開度センサＳＮ５により検出されるＥＧＲ弁４７の開度とに基づいて、ＥＧＲ通路４５を通過するＥＧＲガスの流量を推定する。さらに、ＥＣＵ５０は、エアフローセンサＳＮ２の検出値から、吸入空気およびＥＧＲガスの双方の流量を足した値である全ガス量を特定し、その全ガス量と、上記推定したＥＧＲガスの流量とに基づいて、ＥＧＲ率を算出する。

上記のように、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転中、各種センサから得られる情報に基づいてＥＧＲ率を演算により逐次推定する。そして、過給圧を抑制する必要のある上記第１運転領域Ｒ１での運転時には、推定された上記ＥＧＲ率が予め定められた上限値まで上昇したか否かに応じて、ＥＧＲ弁４７のみを開く第１の過給圧制御か、ＥＧＲ弁４７およびウェストゲート弁４３の双方を開く第２の過給圧制御かのいずれかを択一的に実行する。

図５は、エンジンの運転ポイントが全負荷ラインＷＯＴに沿って低速側から高速側まで移動した場合のウェストゲート弁４３およびＥＧＲ弁４７の開度、ＥＧＲ率、吸気圧（コンプレッサ２３下流の吸入空気の圧力：つまり過給圧）、ならびに排気圧（タービン２２上流の排ガスの圧力）の変化を示した図である。本図に示すように、エンジンの運転ポイントがインターセプトポイントＩＣよりも低い速度域にある間、吸気圧と排気圧とは、エンジン回転速度に比例するように上昇していく。すなわち、インターセプトポイントＩＣより低速側の全負荷ラインＷＯＴ上で運転されているとき、ＥＧＲ弁４７およびウェストゲート弁４３はともに全閉に設定されているので、各気筒２から排出される排気ガスは全てタービン２２に導入される。このため、エンジン回転速度が上昇して排気ガスの流量が増大すると、これに伴い排気圧が上昇するとともにコンプレッサ２３の過給能力が向上し、コンプレッサ２３下流の吸気圧である過給圧が上昇する。

一方、エンジンの運転ポイントがインターセプトポイントＩＣに到達すると、過給圧が限界圧（図５の吸気圧のグラフに表記するＰｉ）まで上昇し、これをきっかけにＥＧＲ弁４７が開かれる。つまり、ウェストゲート弁４３を閉じたままでＥＧＲ弁４７のみを開く第１の過給圧制御が開始される。この第１の過給圧制御では、ＥＧＲ弁４７が開かれることにより、各気筒２から排出された排気ガスの一部が、排気集合部３２に接続されたＥＧＲ通路４５を通って吸気通路１０に戻される。これにより、排気集合部３２よりも下流側に配設されたタービン２２に流入する排気ガスの量が減らされるので、過給圧の上昇がストップし、過給圧は限界圧Ｐｉのまま維持される。

インターセプトポイントＩＣよりもさらに高速側に運転ポイントが移行すると、過給圧を限界圧Ｐｉに維持するために、エンジン回転速度に比例してＥＧＲ弁４７の開度が増大される。これにより、ＥＧＲ通路４５を通って排気通路３０から吸気通路１０に戻される排気ガス（ＥＧＲガス）の量が増えるので、コンプレッサ２３の過給能力が抑制される一方、ＥＧＲ率が上昇する。そして、ＥＧＲ率が上限値（図５のＥＧＲ率のグラフに表記するＶ）まで上昇すると、これをきっかけにウェストゲート弁４３が追加で開かれる。つまり、ＥＧＲ弁４７およびウェストゲート弁４３の双方が開かれる第２の過給圧制御が開始される。なお、図５の最下段部のマップには、ＥＧＲ率が上限値Ｖに達するラインをＸとして表記している。言い換えると、上記実施形態では、第１の過給圧制御の開始後にエンジン回転速度がラインＸに対応する回転速度まで上昇すると、過給圧制御が第１の過給圧制御から第２の過給圧制御へと切り替えられる。なお、ラインＸに対応する回転速度は、請求項にいう「第２回転速度」に相当する。

ここで、上記のように第１の過給圧制御から第２の過給圧制御へと切り替えるための閾値であるＥＧＲ率の上限値Ｖは、例えば２５％とすることができる。もちろん、エンジンの特性等によって上限値Ｖは適宜変化する可能性があり、２５％に限られない。ただし、燃焼安定性および燃費の両立を考慮すると、上限値Ｖは、２０〜４０％、より好ましくは２０〜３０％の範囲のいずれかの値に設定すべきである。

上記第２の過給圧制御の実行時、ウェストゲート弁４３の開度は、エンジン回転速度が上昇しても（排気ガスの流量が増えても）過給圧が限界圧Ｐｉに維持されるように、エンジン回転速度が上昇するにつれて増大させられる。一方、ＥＧＲ弁４７は、ＥＧＲ率を上限値Ｖ以下に抑える必要があるために、基本的に一定値に維持される。

第２の過給圧制御に伴いＥＧＲ弁４７だけでなくウェストゲート弁４３が開かれると、排気ガスの一部がＥＧＲ通路４５を通じて吸気通路１０に戻されるとともに、別の排気ガスの一部がバイパス通路４２に流れる（つまりタービン２２をバイパスする）ので、全排気ガス量のうちタービン２２に流入する排気ガスの割合がさらに減少する。このように、ウェストゲート弁４３を追加で開く（タービン２２をバイパスする排気ガスの流れをつくる）ことにより、ＥＧＲ率を上限値Ｖ以下に抑えつつ、コンプレッサ２３の過給能力を抑制して過給圧を限界圧Ｐｉに維持することができる。

ここで、上記第１または第２の過給圧制御が実行される第１運転領域Ｒ１では、エンジンの回転速度および負荷が高い上に、排気ガスの一部がＥＧＲガスとして気筒２内に導入されるため、気筒２内での燃焼が不安定になり易い。このような問題に対処すべく、当実施形態では、上記第１運転領域Ｒ１での運転時、インジェクタ９から複数回に分けて燃料を噴射する分割噴射が実行される。

具体的に、第１運転領域Ｒ１での運転時、ＥＣＵ５０は、図６に示すように、吸気行程中の前段噴射Ｆ１と圧縮行程後半の後段噴射Ｆ２とに分けてインジェクタ９から燃料を噴射させる。このように前段噴射Ｆ１および後段噴射Ｆ２に分けて燃料が噴射されると、図７に示すように、圧縮上死点の近傍の時点において、燃焼室２ａの中心側（点火プラグ８の電極部の近傍）に、前段噴射Ｆ１および後段噴射Ｆ２に基づくリッチな混合気Ｍ２が形成されるとともに、その周りに、前段噴射Ｆ１のみに基づく相対的にリーンな混合気Ｍ１が形成されるようになる。すると、圧縮上死点の近傍で点火プラグ８の電極部から火花を放電させたときに、その火花（着火エネルギー）が相対的にリッチな混合気Ｍ２に作用するので、この混合気Ｍ２が比較的容易に着火し、火種（火炎核）が形成される。一旦火種が形成されると、不活性ガスであるＥＧＲガスが燃焼室２ａに多少存在していても、その火種を中心とした火炎伝播は問題なく進行するので、途中で失火するようなことはない。

このように、ＥＧＲが実行される第１運転領域Ｒ１においては、燃焼安定性の確保のために、インジェクタ９から複数回に分けて燃料が噴射され、点火プラグ８の近傍に相対的にリッチな混合気（図７のＭ２）が形成されるようになっている。

（４）作用等
以上説明したように、当実施形態のエンジンは、タービン２２およびコンプレッサ２３を含むターボ過給機２０と、タービン２２より上流側の排気通路３０（排気集合部３２）とコンプレッサ２３より下流側の吸気通路１０（サージタンク１２）とを連通するＥＧＲ通路４５と、ＥＧＲ通路４５に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁４７と、タービン２２をバイパスするように排気通路３０に設けられたバイパス通路４２と、バイパス通路４２に設けられた開閉可能なウェストゲート弁４３と、エンジン回転速度がインターセプト回転速度Ｎｉ（第１回転速度）以上となる速度域における高負荷側の領域に設定された第１運転領域Ｒ１（特定運転領域）で、コンプレッサ２３による過給圧が予め定められた限界圧Ｐｉを超えないようにＥＧＲ弁４７およびウェストゲート弁４３を制御するＥＣＵ５０（制御手段）とを備える。具体的に、ＥＣＵ５０は、過給圧が限界圧Ｐｉまで上昇すると、ＥＧＲ弁４７を開きかつウェストゲート弁４３を閉じる第１の過給圧制御を実行する。そして、この第１の過給圧制御でのＥＧＲ弁４７の開弁に伴いＥＧＲ率が予め定められた上限値Ｖまで上昇すると（言い換えるとエンジン回転速度が図４のラインＸに対応する回転速度（第２回転速度）まで上昇すると）、ＥＧＲ弁４７に加えてウェストゲート弁４３を開く第２の過給圧制御を実行する。このような構成によれば、過給圧を抑制する過給圧制御を必要に応じて適正に実行しつつ、エンジンの燃費性能を改善できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、排気ガスの流量が多くなる条件のとき（第１運転領域Ｒ１での運転時）に、過給圧を抑制するための制御として、まず、ＥＧＲ弁４７を開いてウェストゲート弁４３を閉じる第１の過給圧制御が実行される。ＥＧＲ弁４７が開かれると、排気ガスの一部がタービン２２の上流側からＥＧＲ通路４５に分流して吸気通路１０に戻されるため、タービン２２に流入する排気ガスの量が減り、過給圧の上昇が抑制される（限界圧Ｐｉに維持される）。しかも、ＥＧＲ通路４５に分流した排気ガスは、吸気通路１０に戻されるので、排気圧と吸気圧との差を小さくする役割を果たす。これにより、ポンピングロスが効果的に低減されて、燃費性能がより向上する。

もちろん、単に過給圧を抑制するだけであれば、ＥＧＲ弁４７を閉じてウェストゲート弁４３を開くことによっても実現することが可能である。しかしながら、このようにすると、吸気圧（過給圧に同じ）に対する排気圧の増分が拡大し、ポンピングロスの増大を招いてしまう。すなわち、インターセプト回転速度Ｎｉ以上の高速域でウェストゲート弁４３を開くと、過給圧は所定の限界圧Ｐｉに維持される一方で、図５の排気圧のグラフにおける「ＥＧＲなし」のライン（一点鎖線）に示すように、タービン２２の上流側の排気圧は徐々に増大していく。これは、排気ガスの量を少し減らしただけでもタービン２２の駆動力は大きく低下するので、過給圧が限界圧Ｐｉに維持される程度の過給能力を得るには、タービン２２に流入する排気ガスをそれほど多く減らすことができず、期待ほどには排気圧を抑制することにつながらないからである。したがって、上記のようにウェストゲート弁４３の開弁によって過給圧を制御した場合には、高速側ほど排気圧と吸気圧との差ΔＨ２が大きくなり、ポンピングロスが増大してしまう。

これに対し、上記実施形態では、第１の過給圧制御として、ＥＧＲ弁４７を開いてウェストゲート弁４３を閉じるため、図５の排気圧のグラフにおける「ＥＧＲあり」のライン（実線）に示すように、上記のような排気圧の上昇を抑制して、ポンピングロスを効果的に低減することができる。すなわち、ＥＧＲ弁４７が開かれることで、ＥＧＲ通路４５を通じて吸気通路１０（具体的にはコンプレッサ２３よりも下流側のサージタンク１２）に排気ガスが戻され、その戻された排気ガス（ＥＧＲガス）が吸入空気に追加されるので、過給圧（＝吸気圧）が一定とすると、コンプレッサ２３が圧縮すべき吸入空気の量は、上記追加されるＥＧＲガスの分だけ減少する。このことは、タービン２２に付与すべき駆動力が小さく済むことを意味するので、タービン２２に流入する排気ガスの量をより多く減らすことができ、結果として、タービン２２上流の排気圧をより低く抑えることができる。このように、ＥＧＲによって過給圧を制御する第１の過給圧制御によれば、ウェストゲート弁４３の開弁によって過給圧を制御する場合（いわば排気ガスをタービン２２の下流側に捨てる場合）と比べて、排気圧を下げても所要の過給圧を得ることができるので、排気圧と吸気圧との差ΔＨ１を小さくでき、ポンピングロスを低減させて燃費性能をより向上させることができる。

なお、吸入空気にＥＧＲガスを混入させるとエンジントルクが低下する懸念があるが、インターセプト回転速度Ｎｉ以上の高速域においてＥＧＲガスを導入しても、このことが直ちにトルクの低下に結びつくわけではない。すなわち、過給エンジンのトルクは、過給圧、点火タイミング、排気ガス温度制限という３つの主要因によっておおよそ決まってくるが、インターセプト回転速度Ｎｉ以上の高速域（かつ高負荷域）に設定された第１運転領域Ｒ１でＥＧＲガスを適度に導入すると、ノッキングが抑制されるとともに排気ガス温度が低下するので、点火タイミングを進角させることが可能になり、エンジンに導入する空気量（およびこれに比例して決まる燃料の噴射量）に対する比出力が増大する。加えて、上述したポンピングロスの低減効果によっても出力が向上する。このように、適度な量のＥＧＲガスであれば、これを導入することでエンジントルクを低下させることなく燃費性能を向上させることができる。

一方、上記のような第１の過給圧制御（ＥＧＲを利用して過給圧を抑制する制御）を、ＥＧＲ率が上限値Ｖを超えるまで継続して実行した場合には、燃焼安定性の低下（もしくは失火）等の問題を起こすことが懸念される。そこで、上記実施形態では、第１の過給圧制御に伴いＥＧＲ率が上限値Ｖまで上昇した時点で、ＥＧＲ弁４７に加えてウェストゲート弁４３を開く第２の過給圧制御が実行される。これにより、排気ガスの一部がＥＧＲ通路４５を通じて吸気通路１０に戻されるとともに、別の排気ガスの一部がバイパス通路４２に流れる（つまりタービン２２をバイパスする）ので、吸気通路１０への排気ガスの還流量を過度に増やすことなく、タービン２２に流入する排気ガスの量を充分に減らすことができる。この結果、ＥＧＲ率が過大になって燃焼安定性が悪化するのを確実に防止しつつ、限界圧Ｐｉを超えない範囲で過給圧を適正に制御することができる。

また、上記実施形態では、第１または第２の過給圧制御が実行される第１運転領域Ｒ１での運転時に、点火プラグ８（点火手段）の近傍に相対的にリッチな混合気（図７のＭ２）が形成されるように、インジェクタ９から複数回に分けて燃料が噴射される。このような構成によれば、不活性のＥＧＲガスが気筒２内に導入される第１または第２の過給圧制御の実行時であっても、点火プラグ８からの着火エネルギーの供給に伴い混合気を確実に着火させることができ、燃焼安定性を高めることができる。

（５）変形例
上記実施形態では、第１または第２の過給圧制御が実行される第１運転領域Ｒ１での運転時に、混合気の着火性を高めるために燃料の分割噴射を実行したが、混合気の着火性を高めるための方法は分割噴射に限られない。そこで、以下では、混合気の着火性を高めるために採用し得る他の形態を第１または第２の変形例として説明する。

（５−１）第１変形例
上記実施形態では、点火手段としての点火プラグ８が各気筒２に１つずつ設けられていたが、図８に示す第１変形例では、各気筒２につき２つずつ点火プラグ８が設けられており、これら２つの点火プラグ８を用いて着火性の向上が図られている。

具体的には、第１または第２の過給圧制御の実行時（図４に示した第１運転領域Ｒ１での運転時）に、２つの点火プラグ８に通電してその先端の電極部から火花を放電させる制御が実行される。このように、２つの点火プラグ８から火花が放電されれば、着火エネルギーが倍増するので、不活性のＥＧＲガスが存在する環境下でも混合気を確実に着火させることができる。一方、過給圧制御が実行されない残余の運転領域Ｒ２，Ｒ３（図４）では、２つの点火プラグ８のうち一方からしか火花が放電されないように、もう一方の点火プラグへの通電が遮断される。これは、着火性に心配のない運転領域Ｒ２，Ｒ３で、無駄な火花放電が行われるのを回避してエネルギーの消費量を抑制するためである。

なお、上記第１変形例では、点火プラグ８を複数設けることで混合気に供給される着火エネルギーを増大させるようにしたが、着火エネルギーを増大させる方法は、点火プラグ８を複数設けること（いわゆる多点点火）に限られない。多点点火以外の例として、航空機用ジェットエンジン等で実用化されているプラズマジェット点火を採用することが考えられる。

プラズマジェット点火とは、プラズマ発生用の昇圧回路等を備えた点火プラグの電極部に高電圧を印加することにより、当該電極部で発生する高エネルギーのプラズマを着火エネルギーとして混合気に供給するものである。このようなプラズマジェット点火を上記第１運転領域Ｒ１で実行すれば、ＥＧＲガスが導入される第１運転領域Ｒ１での混合気の着火性をより確実に高めることができる。

なお、プラズマジェット点火用の点火プラグは、電極部への印加電圧を低くすることにより、上述した実施形態の点火プラグ８と同様、火花放電によって混合気を着火させることもできる。このため、上記第１運転領域Ｒ１を除く残余の運転領域Ｒ２，Ｒ３では、エネルギーの消費量を抑制するために、プラズマジェット点火ではなく通常の火花放電を実行することが望ましい。

（５−２）第２変形例
図９に示す第２変形例では、各気筒２の吸気ポート４が、気筒２内に強いスワール流を生成するために湾曲形成されており、このスワール流によってＥＧＲガスが気筒２の外周側に偏在するようになっている。

具体的に、第２変形例では、吸気通路１０（独立吸気通路１１）と各気筒２とを連通する吸気ポート４が、各気筒２につき２つずつ設けられている。以下では、２つの吸気ポート４のうち、一方を第１吸気ポート４Ａ、他方を第２吸気ポート４Ｂとする。第１吸気ポート４Ａは、下流側の開口部（気筒２との連通部）の近傍に、気筒２の中心とは異なる方向、より具体的には、第１吸気ポート４Ａの下流側開口と気筒２の中心とを結ぶ線分とほぼ直交する方向に向かって湾曲した湾曲部を有している。一方、第２吸気ポート４Ｂも、第１吸気ポート４Ａと同様の湾曲部を有しているが、その先端は気筒２の中心を指向するように設定されている。

このような構成によれば、第１吸気ポート４Ａから導入される吸入空気によって、気筒２の外周部を周方向に旋回するように流れるスワール流Ｓ１が形成されるとともに、第２吸気ポート４Ｂから排出される吸入空気によって、気筒２の中心部の近傍を小さく旋回するスワール流Ｓ２が形成される。

さらに、エンジン本体１には、ＥＧＲ通路４５の下流側の一部として、ＥＧＲポート４５ａが形成されている。このＥＧＲポート４５ａは、外周側のスワール流Ｓ１を形成するために湾曲形成された第１吸気ポート４Ａに接続されている。

以上のような第２変形例においてＥＧＲが実行されると、ＥＧＲポート４５ａから第１吸気ポート４ＡにＥＧＲガスが導入される。すると、このＥＧＲガスは、第１吸気ポート４Ａを通って気筒２内に導入されるのに伴い、外周側のスワール流Ｓ１に沿って主に気筒２の外周部を旋回する。これにより、ＥＧＲガスが気筒２の外周部に偏在することになるので、気筒２の内部では、ＥＧＲガスの濃度が外周側ほど濃く、内周側ほど薄くなるような分布が得られる。言い換えると、上記第２変形例では、気筒２内に生成されるスワール流によってＥＧＲガスが気筒２の外周側に偏在するように、ＥＧＲガスの気筒２への導入位置が設定されている。

このように、気筒２の外周側にＥＧＲガスが偏在するように構成された第２変形例によれば、気筒２の中心部におけるＥＧＲガスの濃度を薄くすることができるので、気筒２の天井部中央から火花を放電する点火プラグ８を用いて、混合気を確実に着火させることができる。

（６）その他
なお、上述した実施形態および変形例では、エンジンが火花点火式エンジン、つまりガソリンを主成分とする燃料を点火プラグからの火花放電をきっかけに強制燃焼させるタイプのエンジンであることを前提に説明したが、本発明が適用可能なエンジンは、ターボ過給機を備えたエンジンであればよく、基本的にエンジン自体の燃焼形式は不問である。したがって、ガソリンを主成分とする燃料を自着火により燃焼させる予混合圧縮着火式ガソリンエンジンや、軽油を主成分とする燃料を自着火により燃焼させるディーゼルエンジンにも、本発明を適用可能である。

予混合圧縮着火式ガソリンエンジンに本発明を適用した場合、各気筒に点火プラグを設け、高速かつ高負荷の運転領域（図４の第１運転領域Ｒ１に相当する領域）での運転時に、所望の着火時期の直前に点火プラグから火花放電を行うことで混合気の自着火を促進する（着火エネルギーを増大させる）、いわゆる着火アシストを行うようにしてもよい。また、吸気通路または気筒内に、オゾンを生成可能なオゾン生成手段を設け、上記高速かつ高負荷領域での運転時に、上記オゾン生成手段からオゾンを供給することによって混合気の着火性を高めてもよい。

一方、ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合には、各気筒にグロープラグを設け、高速かつ高負荷の運転領域（図４の第１運転領域Ｒ１に相当する領域）での運転時に、グロープラグに通電して気筒内を加熱することにより着火性を高めてもよい。

また、上記実施形態では、第１運転領域Ｒ１（特定運転領域）だけでなく第３運転領域Ｒ３においてもＥＧＲ弁４７を開弁し、ＥＧＲクーラ４６により冷却された排気ガスをＥＧＲ通路４５を介して吸気通路１０から排気通路３０に還流するようにしたが、少なくとも第３運転領域Ｒ３における低負荷側（例えば自然吸気ラインＮＡよりも低負荷側）では、ＥＧＲクーラ４６により冷却されていない高温の排気ガスを還流するようにしてもよい。そのためには、例えば、ＥＧＲクーラ４６をバイパスするバイパス通路を設け、第３運転領域Ｒ３における低負荷側でのみ上記バイパス通路を開放することが考えられる。あるいは、第３運転領域Ｒ３における低負荷側において、気筒２で生成された排気ガスを気筒２に残留させる、いわゆる内部ＥＧＲを実行してもよい。なお、内部ＥＧＲは、例えば、排気行程だけでなく吸気行程でも排気弁７を開くか、もしくは、排気上死点を挟んだ所定期間にわたって吸気弁６および排気弁７の双方を閉じることにより、実現することができる。

（７）実施形態のまとめ
最後に、上記実施形態および変形例において開示された特徴的な構成およびそれに基づく作用効果についてまとめて説明する。

上記実施形態等に開示されたターボ過給機付きエンジンは、少なくとも１つの気筒を含むエンジン本体と、気筒に空気を導入するための吸気通路と、気筒で生成された排気ガスを排出するための排気通路と、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と、上記タービンより上流側の排気通路とコンプレッサより下流側の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁と、上記タービンをバイパスするように上記排気通路に設けられたバイパス通路と、上記バイパス通路に設けられた開閉可能なウェストゲート弁と、エンジン回転速度が予め定められた第１回転速度以上となる速度域の少なくとも一部に設定された特定運転領域で、上記コンプレッサによる過給圧が予め定められた限界圧を超えないように上記ＥＧＲ弁およびウェストゲート弁を制御する制御手段とを備える。制御手段は、過給圧が上記限界圧まで上昇すると、上記ＥＧＲ弁を開きかつ上記ウェストゲート弁を閉じる第１の過給圧制御を実行し、この第１の過給圧制御の開始後にエンジン回転速度が上記第１回転速度よりも高い第２回転速度まで上昇すると、上記ＥＧＲ弁に加えてウェストゲート弁を開く第２の過給圧制御を実行する。

このような構成によれば、エンジン回転速度が第１回転速度以上であるために排気ガスの流量が多くなる条件のとき（特定運転領域での運転時）に、過給圧を抑制するための制御として、まず、ＥＧＲ弁を開いてウェストゲート弁を閉じる第１の過給圧制御が実行される。ＥＧＲ弁が開かれると、排気ガスの一部がタービンの上流側からＥＧＲ通路に分流して吸気通路に戻されるため、タービンに流入する排気ガスの量が減り、過給圧の上昇が抑制される。しかも、ＥＧＲ通路に分流した排気ガスは、吸気通路に戻されるので、排気圧と吸気圧との差を小さくする役割を果たす。これにより、ポンピングロスが効果的に低減されて、燃費性能がより向上する。

ただし、上記のような第１の過給圧制御を上記特定運転領域内で一律に実行した場合には、エンジン回転速度がより高まるのに伴いＥＧＲ率が過大になり、燃焼安定性の低下（もしくは失火）等の問題を起こすことが懸念される。このような問題に対処するため、上記構成では、第１回転速度よりも高い第２回転速度までエンジン回転速度が上昇した時点で、ＥＧＲ弁に加えてウェストゲート弁を開く第２の過給圧制御が実行される。これにより、排気ガスの一部がＥＧＲ通路を通じて吸気通路に戻されるとともに、別の排気ガスの一部がバイパス通路に流れる（つまりタービンをバイパスする）ので、吸気通路への排気ガスの還流量を過度に増やすことなく、タービンに流入する排気ガスの量を充分に減らすことができる。この結果、ＥＧＲ率が過大になって燃焼安定性が悪化するのを確実に防止しつつ、限界圧を超えない範囲で過給圧を適正に制御することができる。

ここで、上記第１回転速度としては、エンジンの全負荷ライン上に位置しかつ過給圧が上記限界圧に達する運転ポイントであるインターセプトポイントに対応するエンジン回転速度を採用することができる。

上記構成において、好ましくは、上記制御手段は、エンジンの全負荷ラインのうち上記第１回転速度よりも低速側の範囲を含む運転領域で、上記ＥＧＲ弁およびウェストゲート弁の双方を閉じる。

このようにすれば、低速かつ高負荷の運転領域で、気筒内に十分な空気量を導入しつつ、ターボ過給機の性能を最大限に発揮させることができる。

上記構成において、好ましくは、上記制御手段は、上記第１の過給圧制御の実行時、エンジン回転速度が上昇するほど上記ＥＧＲ弁の開度を増大させる。

このようにすれば、過給圧を上記限界圧に適正に維持することができる。

上記構成において、好ましくは、上記第２回転速度は、上記第１の過給圧制御でのＥＧＲ弁の開弁に伴いＥＧＲ率が予め定められた上限値まで上昇するときのエンジン回転速度である。

このようにすれば、燃焼安定性を確保しつつ過給圧の過上昇を防止することができる。

ここで、上記ＥＧＲ率とは、気筒に導入される全ガス量に占めるＥＧＲガス量の割合を百分率で示した値である。この場合、上記ＥＧＲ率の上限値は、２０％以上４０％以下に設定することが好ましい。

このようにすれば、上記第１または第２の過給圧制御が実行される特定運転領域において、燃焼安定性と燃費とを両立することができる。

上記構成において、好ましくは、上記制御手段は、上記第２の過給圧制御の実行時、エンジン回転速度が上昇するほど上記ウェストゲート弁の開度を増大させるとともに、エンジン回転速度にかかわらず上記ＥＧＲ弁の開度を一定値に維持する。

このようにすれば、排気ガスの流量が特に多い運転条件においても過給圧を上記限界圧に適正に維持することができる。

上記構成において、好ましくは、上記ＥＧＲ通路に、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラが設けられる。

このように、高温の排気ガスをＥＧＲクーラにより冷却した後に吸気通路に還流するようにした場合には、上記第１または第２の過給圧制御の実行時に、気筒に導入される空気の密度が低下するのを防止でき、エンジンの出力トルクを十分に確保することができる。

エンジンは、混合気に着火するための着火エネルギーを気筒内に供給する点火手段と、気筒内に燃料を噴射するインジェクタとを備えていてもよい。この場合、上記制御手段は、上記第１または第２の過給圧制御の実行時、点火プラグの近傍に相対的にリッチな混合気が形成されるように、上記インジェクタから複数回に分けて燃料を噴射させる制御を実行することが好ましい。

このように、点火プラグの近傍にリッチな混合気を形成するようにした場合には、第１または第２の過給圧制御に伴い不活性のＥＧＲガスが気筒内に導入されたとしても、点火手段からの着火エネルギーの供給に伴い混合気を確実に着火させることができ、燃焼安定性を高めることができる。

上記エンジンが、混合気に着火するための着火エネルギーを気筒内に供給する点火手段を備える場合、上記制御手段は、上記第１または第２の過給圧制御の実行時、上記点火手段から供給される着火エネルギーを増大させる制御を実行することが好ましい。

このように、点火手段から供給される着火エネルギーを増大させることによっても、ＥＧＲガスが存在する環境下での混合気の着火性を高めることができる。

上記エンジンは、気筒内にスワール流を発生させるスワール生成手段をさらに備えていてもよい。この場合、上記ＥＧＲ通路から気筒内に導入されるＥＧＲガスが上記スワール流によって気筒の外周側に偏在させられるように、上記ＥＧＲガスの気筒への導入位置が設定されることが好ましい。

このように、気筒の外周側にＥＧＲガスを偏在させるようにした場合には、気筒の中心部におけるＥＧＲガスの濃度を薄くすることができるので、例えば気筒の天井部中央から着火エネルギーを供給する点火手段を用いて、混合気を確実に着火させることができる。

Claims (12)

1. 少なくとも１つの気筒を含むエンジン本体と、
   気筒に空気を導入するための吸気通路と、気筒で生成された排気ガスを排出するための排気通路と、
   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と、
   上記タービンより上流側の排気通路とコンプレッサより下流側の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
   上記ＥＧＲ通路に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁と、
   上記タービンをバイパスするように上記排気通路に設けられたバイパス通路と、
   上記バイパス通路に設けられた開閉可能なウェストゲート弁と、
   エンジン回転速度が予め定められた第１回転速度以上となる速度域の少なくとも一部に設定された特定運転領域で、上記コンプレッサによる過給圧が予め定められた限界圧を超えないように上記ＥＧＲ弁およびウェストゲート弁を制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、過給圧が上記限界圧まで上昇すると、上記ＥＧＲ弁を開きかつ上記ウェストゲート弁を閉じる第１の過給圧制御を実行し、この第１の過給圧制御の開始後にエンジン回転速度が上記第１回転速度よりも高い第２回転速度まで上昇すると、上記ＥＧＲ弁に加えてウェストゲート弁を開く第２の過給圧制御を実行する、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
2. 請求項１記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
   上記第１回転速度は、エンジンの全負荷ライン上に位置しかつ過給圧が上記限界圧に達する運転ポイントであるインターセプトポイントに対応するエンジン回転速度である、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
3. 請求項２記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
   上記制御手段は、エンジンの全負荷ラインのうち上記第１回転速度よりも低速側の範囲を含む運転領域で、上記ＥＧＲ弁およびウェストゲート弁の双方を閉じる、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
   上記制御手段は、上記第１の過給圧制御の実行時、エンジン回転速度が上昇するほど上記ＥＧＲ弁の開度を増大させる、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
   上記第２回転速度は、上記第１の過給圧制御でのＥＧＲ弁の開弁に伴いＥＧＲ率が予め定められた上限値まで上昇するときのエンジン回転速度である、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
6. 請求項５記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
   上記ＥＧＲ率は、気筒に導入される全ガス量に占めるＥＧＲガス量の割合を百分率で示した値である、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
7. 請求項６記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
   上記ＥＧＲ率の上限値が２０％以上４０％以下に設定された、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
   上記制御手段は、上記第２の過給圧制御の実行時、エンジン回転速度が上昇するほど上記ウェストゲート弁の開度を増大させるとともに、エンジン回転速度にかかわらず上記ＥＧＲ弁の開度を一定値に維持する、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
   上記ＥＧＲ通路に、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラが設けられた、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
    混合気に着火するための着火エネルギーを気筒内に供給する点火手段と、気筒内に燃料を噴射するインジェクタとをさらに備え、
    上記制御手段は、上記第１または第２の過給圧制御の実行時、点火プラグの近傍に相対的にリッチな混合気が形成されるように、上記インジェクタから複数回に分けて燃料を噴射させる、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
    混合気に着火するための着火エネルギーを気筒内に供給する点火手段をさらに備え、
    上記制御手段は、上記第１または第２の過給圧制御の実行時、上記点火手段から供給される着火エネルギーを増大させる、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
12. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
    気筒内にスワール流を発生させるスワール生成手段をさらに備え、
    上記ＥＧＲ通路から気筒内に導入されるＥＧＲガスが上記スワール流によって気筒の外周側に偏在させられるように、上記ＥＧＲガスの気筒への導入位置が設定された、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。

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