JP2009281145A

JP2009281145A - 内燃機関の吸気制御装置

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Publication number: JP2009281145A
Application number: JP2008130803A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Nada; 光博灘
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: JP4957651B2

Abstract

【課題】吸気の充填効率を変化させる手段を備えた内燃機関に対し、燃料圧力の変化に応じた最適な充填効率を得ることができる内燃機関の吸気制御装置を提供する。
【解決手段】コモンレール式ディーゼルエンジンに対し、登坂路走行時等において、エンジン運転状態が現在のエンジン回転数における最大トルクに到達し、且つ走行抵抗によってエンジン回転数が上昇しない状況となった場合、エンジン回転数が上昇するまで一時的に燃料圧力を上昇させる。この燃料圧力の上昇に伴い、ターボチャージャに備えられた可変ノズルベーン機構を制御し、ノズルベーン開度を小さく設定して充填効率を高め、上昇後の燃料圧力において最高エンジントルクが得られる充填効率に設定する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、車両用ディーゼルエンジンに代表される内燃機関の吸気制御装置に係る。特に、本発明は、気筒内への吸気の充填効率を可変とする手段を備えたものにおける充填効率の適正化を図るための対策に関する。

従来から周知のように、自動車用エンジンとして使用されるディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと呼ぶ場合もある）では、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等に応じて、燃料噴射弁（以下、インジェクタと呼ぶ場合もある）からの燃料噴射時期や燃料噴射量を調整する燃料噴射制御が行われている。

また、エンジンの駆動力不足を解消するための手法として、下記の特許文献１では、目標エンジン回転数を補正することが提案されている。具体的に、この特許文献１に開示されている手法は、過給機の過給遅れが原因で駆動力不足が発生した際に、吸入空気量とエンジン回転数とに応じて、燃料の最大噴射量を設定する。また、この燃料の最大噴射量に基づいて発生可能なトルクを演算する。そして、上記最大噴射量となるように燃料圧力の増大補正を実施するようにしている。

また、近年、ディーゼルエンジン等に適用されるターボチャージャの一種として、例えば下記の特許文献２に開示されているように、タービン側を可変容量化した可変容量型ターボチャージャが知られている。この種のターボチャージャは、タービンハウジングの排気ガス流路に、この排気ガス流路の流路面積を可変とするノズルベーン（可動ベーンとも呼ばれる）が配設されている。そして、例えば、エンジンの低回転時にノズルベーンを回動させて流路面積（スロート面積）を減少させることで、排気ガスの流速を増加させ、これにより、エンジン低速域から高い過給圧を得ることができるようになっている。また、この特許文献２では、エンジンの定常運転時と過渡運転時とに応じて目標過給圧を設定することが開示されている。
特開２００１−７３８２３号公報特開２００１−８２１５８号公報

これまでのディーゼルエンジンでは、車両の走行抵抗等が原因で、運転者の加速要求に迅速に応答することができない可能性があった。以下、具体的に説明する。

図１７は、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジントルクとしたエンジン運転状態を表す図である。この図１７におけるＴｍａｘは最大トルクラインを示している。つまり、エンジンは、この最大トルクラインの内側を運転可能領域としている。

今、エンジン回転数が比較的低い状態（例えば１０００ｒｐｍ）での登坂路走行時について考える。運転者に加速要求が生じてアクセルペダルの踏み込み量が大きくなった場合、それに伴って燃料圧力が上昇し、エンジントルクも上昇していく。ところが、登坂路の勾配が比較的大きい場合、この登坂路による走行抵抗とエンジントルクとがつり合うような状況では、エンジン回転数は上昇せず、その結果、現在の変速機の変速段では加速できないことになってしまう。つまり、車両が加速するためにはエンジントルクが走行抵抗よりも高くなることが必要であるが、登坂路走行等のように走行抵抗が高い状況では、車両が加速できなくなる可能性がある。

図１７を用いて説明すると、図中の点Ｘで示す運転状態での登坂路走行中にアクセルペダルの踏み込み量が大きくなると、燃料圧力が上昇し、エンジントルクが上昇して図中の点Ｙの状態になる。このように点Ｘから点Ｙに移る場合、登坂路による走行抵抗によってエンジン回転数は上昇せず、燃料圧力の上昇に伴ってエンジントルクのみが上昇した状態となっている。そして、この点Ｙは最大トルクラインＴｍａｘ上の点である。つまり、この点Ｙで示す運転状態では、現在のエンジン回転数において出力可能なトルクの限界点に達しているため、エンジン回転数が上昇しない限りエンジントルクも上昇できない状況となっている。従って、現在のエンジン回転数ではそれ以上のトルク上昇は望めなくなり、また、登坂路による走行抵抗によってエンジン回転数の上昇も不可能な状況となっている。このため、トルク上昇もエンジン回転数上昇もできなくなるといった状況に陥ってしまう。このような運転状態に陥ってしまうと運転者の加速要求に応えることができなくなる。

この不具合を解消するために、本発明の発明者は、エンジンの運転状態が最大トルクラインに達したことでトルク上昇が望めず、且つ走行抵抗等によってエンジン回転数上昇も望めない状況になった場合には、燃料圧力を強制的に上昇させ、気筒内での単位時間当たりの熱発生率を上昇させてエンジン回転数およびエンジントルクを上昇させることについて提案している。つまり、このようなエンジン回転数およびエンジントルクの上昇により、車両を迅速に加速させることを可能にする制御について提案している。

本発明の発明者は、このようにして燃料圧力を上昇させる制御に対し、更なる検討を行った。そして、燃料圧力を変化させた場合、上記気筒内への吸気の充填効率の最適値も、上記燃料圧力を変化させる前の状態とは異なっていることを見出し、充填効率の最適化を図るための制御動作について考察を行った。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気の充填効率を変化させる手段を備えた内燃機関に対し、燃料圧力の変化に応じた最適な充填効率を得ることができる内燃機関の吸気制御装置を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、燃料圧力が一時的に上昇する制御動作が行われた場合に、その燃料圧力の上昇に応じて気筒内への吸気の充填効率が最適値となるように変更し、これにより、燃料圧力の上昇に伴うトルクアップに加えて、充填効率の最適化によるトルクアップも行われるようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、圧縮自着火式内燃機関の気筒内に向けて供給する吸気の充填効率を可変とする充填効率可変機構を備えた内燃機関の吸気制御装置を前提とする。この内燃機関の吸気制御装置に対し、一時的に燃料圧力を上昇させる燃料圧力上昇動作が実行された際、この燃料圧力上昇動作に応じて、上記充填効率可変機構により設定される吸気の充填効率を変更する充填効率変更手段を備えさせている。

この場合、上記燃料圧力上昇動作の一例としては、車両の運転者の加速要求が生じた場合に、内燃機関トルクが、現在の内燃機関回転数における最大トルクに到達した状態で、内燃機関回転数が上昇しない状況になった際に、内燃機関回転数が上昇するまで一時的に燃料圧力を上昇させる動作が挙げられる。そして、この燃料圧力上昇動作は、一時的に燃料圧力を上昇させることによって気筒内での燃焼速度を上昇させる動作となっている。

これら特定事項により、例えば登坂路走行時等において、内燃機関の運転状態が現在の内燃機関回転数における最大トルクに到達し、且つ走行抵抗によって内燃機関回転数が上昇しない状況となった場合には、内燃機関回転数が上昇するまで一時的に燃料圧力を上昇させる。この燃料圧力の上昇により、気筒内での燃焼開始初期時における熱発生率の単位時間当たりの増大量を大きくでき（熱発生率波形の傾斜角度を大きくでき）、且つ同一噴射量を得るための噴射期間を短くすることができて燃焼期間を短縮化できる（熱発生率の低下を早いタイミングに設定することができる）。つまり、クランク角度の進み度合いに対して熱発生率波形の位相を短くできる（熱発生率の低下タイミングを進角側に移行できる）。また、熱発生率のピーク値（熱発生率波形の極大値）も高く得ることができる。このように、燃料圧力を一時的に上昇させることで、熱発生率波形を、運転者が要求する車両の加速要求に適した理想的な波形に近付けることが可能になる。このようにして一時的に燃料圧力を上昇させる燃料圧力上昇動作が実行された際、それに伴って充填効率変更手段は、上記充填効率可変機構を制御して吸気の充填効率を変更する。例えば、吸気の充填効率が高くなるように制御する。これは、燃料圧力が変化した場合には、内燃機関の最大トルクが得られる充填効率は異なった値となるため、それに応じて充填効率を変更し、変更後の燃料圧力に応じて内燃機関の最大トルクが得られるようにする制御動作である。これにより、充填効率の適正化を図ることができる。

上記充填効率変更手段として、具体的には、一時的に燃料圧力を上昇させる燃料圧力上昇動作が実行された際における燃料圧力上昇量が大きいほど、吸気の充填効率の増加量を大きく設定するよう構成している。

これにより、燃料圧力の上昇による車両の加速動作を迅速且つ確実に行うことができ、運転者の加速要求に的確に応えることが可能になる。

上記充填効率可変機構の構成として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、充填効率可変機構は、過給機に備えられ、且つ可変ノズルベーン機構よって開閉駆動可能とされたノズルベーンの開度を変化させることにより、タービンホイールに向かって流れる気体の流路面積を変化させて過給圧を変化させることで吸気の充填効率を変更するよう構成されている。

また、上記充填効率変更手段としては、上記内燃機関の排気系から吸気系へ排気の一部を環流させるＥＧＲが実行される内燃機関の軽負荷運転領域から、車両の運転者の加速要求が生じて、ＥＧＲを非実行とする内燃機関の運転領域に移行した場合に、上記燃料圧力上昇動作が実行された際、充填効率可変機構により設定される吸気の充填効率を変更するよう構成されている。

本発明では、圧縮自着火式内燃機関の燃料圧力が一時的に上昇する制御動作が行われた場合に、その燃料圧力の上昇に応じて気筒内への吸気の充填効率が最適値となるように変更している。このため、燃料圧力の上昇に伴うトルクアップに加えて、充填効率の最適化によるトルクアップも行われることになり、内燃機関の運転効率の向上と車両の加速性能の向上とを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。

−エンジンの構成−
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１およびその制御系統の概略構成図である。また、図２は、ディーゼルエンジンの燃焼室３およびその周辺部を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。

燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、遮断弁２４、燃料添加弁２６、機関燃料通路２７、添加燃料通路２８等を備えて構成されている。

上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配する。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。このインジェクタ２３からの燃料噴射制御の詳細については後述する。

また、上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路２８を介して燃料添加弁２６に供給する。添加燃料通路２８には、緊急時において添加燃料通路２８を遮断して燃料添加を停止するための上記遮断弁２４が備えられている。

また、上記燃料添加弁２６は、後述するＥＣＵ１００による添加制御動作によって排気系７への燃料添加量が目標添加量（排気Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆとなるような添加量）となるように、また、燃料添加タイミングが所定タイミングとなるように開弁時期が制御される電子制御式の開閉弁により構成されている。つまり、この燃料添加弁２６から所望の燃料が適宜のタイミングで排気系７（排気ポート７１から排気マニホールド７２）に噴射供給される構成となっている。

吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）に形成された吸気ポート１５ａに接続される吸気マニホールド６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ４３、スロットルバルブ６２が配設されている。上記エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力するようになっている。

排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に対して、排気通路を構成する排気管７３，７４が接続されている。また、この排気通路には、後述するＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＲ触媒：ＮＯｘＳｔｏｒａｇｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）７５およびＤＰＮＲ触媒（ＤｉｅｓｅｌＰａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘＲｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）７６を備えたマニバータ（排気浄化装置）７７が配設されている。以下、これらＮＳＲ触媒７５およびＤＰＮＲ触媒７６について説明する。

ＮＳＲ触媒７５は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類と、白金（Ｐｔ）のような貴金属とが担持された構成となっている。

このＮＳＲ触媒７５は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ₂若しくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ₂やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ₂となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ₂やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ₂ＯやＣＯ₂となる。すなわち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整することにより、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やＨＣ成分の調整を上記燃料添加弁２６からの燃料添加動作によって行うことが可能となっている。

一方、ＤＰＮＲ触媒７６は、例えば多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のＰＭは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると、吸蔵したＮＯｘは還元・放出される。さらに、ＤＰＮＲ触媒７６には、捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。

ここで、ディーゼルエンジンの燃焼室３およびその周辺部の構成について、図２を用いて説明する。この図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎に円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。

ピストン１３の頂面１３ａの上側には上記燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部にガスケット１４を介して取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとにより区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。

このピストン１３は、コネクティングロッド１８の小端部１８ａがピストンピン１３ｃにより連結されており、このコネクティングロッド１８の大端部はエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動がコネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。また、燃焼室３に向けてグロープラグ１９が配設されている。このグロープラグ１９は、エンジン１の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。

上記シリンダヘッド１５には、燃焼室３へ空気を導入する上記吸気ポート１５ａと、燃焼室３から排気ガスを排出する上記排気ポート７１とがそれぞれ形成されていると共に、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６および排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７が配設されている。これら吸気バルブ１６および排気バルブ１７はシリンダ中心線Ｐを挟んで対向配置されている。つまり、本エンジン１はクロスフロータイプとして構成されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ２３が取り付けられている。このインジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、上記コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射するようになっている。

更に、図１に示す如く、このエンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５２ａを介して連結されたタービンホイール５２ｃおよびコンプレッサホイール５２ｂを備えている。コンプレッサホイール５２ｂは吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２ｃは排気管７３内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ５は、タービンホイール５２ｃが受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５２ｂを回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ５は、可変ノズル式（可変容量型）ターボチャージャであって、タービンホイール５２ｃ側に可変ノズルベーン機構（図１では図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。この可変ノズルベーン機構の具体構成については後述する。

吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。このインタークーラ６１よりも更に下流側に設けられた上記スロットルバルブ６２は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。

また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を適宜吸気系６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。また、このＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ８２とが設けられている。

−ターボチャージャ５−
次に、上記ターボチャージャ（可変容量型ターボチャージャ）５、および、このターボチャージャ５に備えられた可変ノズルベーン機構（充填効率可変機構）９について説明する。

図３は、タービンシャフト５２ａの軸心に沿ったターボチャージャ５の断面図であり、図４は、タービンホイール５２ｃおよびその周辺を拡大して示す断面図である。また、図５は、可変ノズルベーン機構９の正面図（可変ノズルベーン機構９をコンプレッサホイール５２ｂ側から見た図）であって、ノズルベーン開度が大きく設定された状態を示している。更に、図６は、可変ノズルベーン機構９の背面図（可変ノズルベーン機構９をコンプレッサホイール５２ｂ側とは反対側から見た図）であって、ノズルベーン開度が大きく設定された状態を示している。

上記ターボチャージャ５は、可変容量型（可変ノズル式）ターボチャージャとして構成されており、図３に示す如く、ハウジング５１と、このハウジング５１に回転自在に収納されたタービンシャフト５２ａと、このタービンシャフト５２ａの一端側（図３における右側）に取付けられたコンプレッサホイール５２ｂと、タービンシャフト５２ａの他端側（図３における左側）に取付けられたタービンホイール５２ｃとを備えている。これらタービンシャフト５２ａ、コンプレッサホイール５２ｂおよびタービンホイール５２ｃによって回転体であるタービン５２が構成されている。

上記ハウジング５１は、コンプレッサハウジング５１ａ、センタハウジング（ベアリングハウジング）５１ｂ、タービンハウジング５１ｃが一体的に組み付けられて構成されている。つまり、中央のセンタハウジング５１ｂの両側にコンプレッサハウジング５１ａおよびタービンハウジング５１ｃがそれぞれ組み付けられている。

上記コンプレッサハウジング５１ａは、中央部（軸心部分）から空気を取り入れて外部へ放出することが可能な形状となっている。

また、上記コンプレッサハウジング５１ａ内に収納されているコンプレッサホイール５２ｂは、ロックナット５２ｄによってタービンシャフト５２ａに固定されており、このタービンシャフト５２ａとともに一体的に回転する。コンプレッサホイール５２ｂには複数のコンプレッサブレードが設けられており、コンプレッサホイール５２ｂが回転すると、このコンプレッサブレードにより、空気が遠心力により半径方向外側に加速されて圧縮されるようになっている。このため、コンプレッサハウジング５１ａの中央部に空気が導入されると、この空気が、回転するコンプレッサホイール５２ｂのコンプレッサブレードにより圧縮され、この圧縮された空気が吸気マニホールド６３に向けて吸気管６４に吐出されるようになっている。

上記コンプレッサホイール５２ｂに隣接してシールリングカラー５２ｅが配置されている。このシールリングカラー５２ｅは上記タービンシャフト５２ａを取囲む形状となっている。

上記センタハウジング５１ｂはターボチャージャ５の軸心方向の略中央部に配設されている。このセンタハウジング５１ｂにはスラストベアリング５２ｆが設けられている。このスラストベアリング５２ｆは上記タービンシャフト５２ａのスラスト方向の荷重を受け止めるためのベアリングであり、オイルなどにより潤滑される。

上記センタハウジング５１ｂには、タービンシャフト５２ａの回転を保持するためのフローティングベアリング５２ｇが設けられている。このフローティングベアリング５２ｇはタービンシャフト５２ａのラジアル方向の荷重を保持する。フローティングベアリング５２ｇとタービンシャフト５２ａとの間には油膜が介在しており、フローティングベアリング５２ｇがタービンシャフト５２ａに直接接触しないようになっている。さらに、フローティングベアリング５２ｇとセンタハウジング５１ｂとの間にも油膜が存在し、フローティングベアリング５２ｇがセンタハウジング５１ｂと直接接触しないようになっている。このフローティングベアリング５２ｇはリテーナリング５２ｈにより位置決めされている。

次に、可変ノズルベーン機構９について説明する。この可変ノズルベーン機構９は、上記センタハウジング５１ｂとタービンハウジング５１ｃとの間に形成されたリンク室９１に配設されている。

この可変ノズルベーン機構９は、上記リンク室９１に収納されたユニゾンリング９２と、このユニゾンリング９２の内周側に位置し、ユニゾンリング９２に一部が係合する複数のアーム９３，９３，…（図５参照）と、タービンハウジング５１ｃに対してターボチャージャ軸心方向で当接するように配設されたノズルプレート（ＮＶプレート）９４（図４参照）と、上記複数本のアーム９３，９３，…を駆動させるためのメインアーム９５と、上記アーム９３に接続されてノズルベーン９６を駆動するベーンシャフト９７とを備えている。このベーンシャフト９７は上記ノズルプレート９４に回転自在に支持されて、各アーム９３と各ノズルベーン９６とをそれぞれ回動一体に連結している。

また、本実施形態では、上記タービンハウジング５１ｃが、鋳物で成る本体部５１ｃ−ａと板金で成るプレート部５１ｃ−ｂとの２つの部材が一体的に組み付けられて構成され（図４参照）、軽量化が図られている。

また、このタービンハウジング５１ｃにはハウジングプレート５１ｅが取り付けられている。このハウジングプレート５１ｅは、上記ノズルプレート９４と対向する位置に配設されており、このノズルプレート９４との間に上記ノズルベーン９６の配設空間を形成している。つまり、これらノズルプレート９４とハウジングプレート５１ｅとの間で排気ガスの流路が形成され、この流路内にノズルベーン９６が配設された構成となっている。このため、ノズルプレート９４およびハウジングプレート５１ｅは、ノズルベーン９６の回動軸心方向の両側に位置してノズルベーン９６の端面に対向するように配設されている。そして、ノズルプレート９４とノズルベーン９６の端面との間の隙間、ハウジングプレート５１ｅとノズルベーン９６の端面との間の隙間（これら隙間をノズルサイドクリアランスと呼ぶ）は、摺動抵抗が大きくならない範囲で、できる限り小さくして、ノズルベーン９６，９６同士の間で形成される排気ガスの流路のみに排気ガスを流すようにする（ノズルサイドクリアランスからの排気ガスの漏れを少なくする）ことが好ましい。

この可変ノズルベーン機構９は、タービンブレードの外周側に等間隔に配設された上記複数（例えば１２枚）のノズルベーン９６，９６，…の回動角度（回動姿勢）を調整するための機構であり、上記メインアーム９５に接続されている駆動リンク９５ａを所定の角度だけ回動させることにより、その回動力がメインアーム９５、ユニゾンリング９２、アーム９３，９３，…、ベーンシャフト９７，９７，…を介してノズルベーン９６，９６，…に伝わり、各ノズルベーン９６，９６，…が連動して回動する構成とされている。

具体的には、上記駆動リンク９５ａは駆動シャフト９５ｂを中心に回動可能となっている。この駆動シャフト９５ｂは、駆動リンク９５ａおよびメインアーム９５と回動一体に連結されている。このため、駆動リンク９５ａの回動に伴って駆動シャフト９５ｂが回動すれば、この回動力がメインアーム９５に伝えられる。メインアーム９５の内周側端部は駆動シャフト９５ｂに固定され、外周側端部はユニゾンリング９２に係合している。このため、駆動シャフト９５ｂを中心としてメインアーム９５が回動すると、この回動力がユニゾンリング９２に伝えられる。ユニゾンリング９２の内周面には各アーム９３，９３，…の外周側端部が嵌まり合っており、ユニゾンリング９２が回動すると、この回動力はアーム９３，９３，…に伝えられる。具体的に、ユニゾンリング９２はノズルプレート９４に対して周方向に摺動可能に配設されており、その内周縁に設けられた複数の凹部９２ａ，９２ａ，…それぞれには、上記メインアーム９５およびアーム９３，９３，…の外周側端部が嵌め合わされている。各アーム９３，９３，…はベーンシャフト９７を中心として回動することが可能であり、アーム９３の回動はベーンシャフト９７に伝えられる。ベーンシャフト９７はノズルベーン９６と連結されているため、ノズルベーン９６はベーンシャフト９７およびアーム９３とともに回動することになる。

上記タービンハウジング５１ｃにはタービンハウジング渦室が設けられており、タービンハウジング渦室に排気が供給されて、この排気の流れがタービンホイール５２ｃを回転させる。この際、上述したように各ノズルベーン９６，９６，…の回動位置が調整されて、その回動角度を設定することにより、タービンハウジング渦室から排気タービン室へ向かう排気の流量および流速を調整することが可能となっている。これにより、過給性能を調整することが可能になり、例えば、エンジンの低回転時にノズルベーン９６，９６，…同士の間の流路面積（スロート面積）を減少させるように各ノズルベーン９６，９６，…の回動位置を調整すれば、排気ガスの流速が増加して、エンジン低速域から高い過給圧を得ることができることになる。

また、上記可変ノズルベーン機構９の駆動リンク９５ａはモータロッド９５ｃに接続されている。このモータロッド９５ｃは棒状部材であり、図示しない可変ノズルコントローラに接続されている。この可変ノズルコントローラはアクチュエータとしての直流モータ（ＤＣモータ）に接続されており、この直流モータが回転することで、その回転力が歯車機構およびウォーム機構等を介してモータロッド９５ｃに伝わり、このモータロッド９５ｃの移動に伴って駆動リンク９５ａが回動することにより、上述した如く各ノズルベーン９６，９６，…が回動する構成となっている。

図５及び図６に示すように、モータロッド９５ｃを図中矢印Ｘ方向に引くことで、ユニゾンリング９２が図中矢印Ｘ１方向に回動し、図６に示すように、各ノズルベーン９６，９６，…が図中反時計回り方向に回動することでノズルベーン開度が大きく設定される。

また、図７および図８はノズルベーン開度が小さく設定された状態を示しており、図７は可変ノズルベーン機構９の正面図（図５に対応する図）、図８は可変ノズルベーン機構９の背面図（図６に対応する図）である。これら図に示すように、モータロッド９５ｃを図中矢印Ｙ方向に押すことで、ユニゾンリング９２が図中矢印Ｙ１方向に回動し、図８に示すように、各ノズルベーン９６，９６，…が図中時計回り方向に回動することでノズルベーン開度が小さく設定される。

尚、上記ノズルプレート９４にはピン９４ａ（図５参照）が差し込まれ、このピン９４ａにはローラ９４ｂが嵌め合わされている。このローラ９４ｂはユニゾンリング９２の内周面をガイドする。これにより、ユニゾンリング９２はローラ９４ｂに保持されて所定方向に回動することが可能となっている。また、上記タービンハウジング５１ｃにはスペーサボルト５１ｄが取り付けられている（図４参照）。更に、上記センタハウジング５１ｂの内部には、ターボチャージャ５を冷却するための冷却水が流通する冷却水通路Ｗが形成されている。

−センサ類−
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。

例えば、上記エアフローメータ４３は、吸気系６内のスロットルバルブ６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。Ａ／Ｆ（空燃比）センサ４４は、排気系７のマニバータ７７の下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ４５は、同じく排気系７のマニバータ７７の下流において排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ４１はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ４２はスロットルバルブ６２の開度を検出する。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図９に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３およびバックアップＲＡＭ１０４などを備えている。ＲＯＭ１０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

以上のＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３およびバックアップＲＡＭ１０４は、バス１０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース１０５および出力インターフェース１０６と接続されている。

入力インターフェース１０５には、上記レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、Ａ／Ｆセンサ４４、排気温センサ４５、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９が接続されている。さらに、この入力インターフェース１０５には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、および、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０などが接続されている。一方、出力インターフェース１０６には、上記インジェクタ２３、燃料添加弁２６、スロットルバルブ６２、ＥＧＲバルブ８１、および、可変ノズルベーン機構９（上記可変ノズルコントローラ）などが接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力に基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、後述するパイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、ポスト噴射を制御する。

これらの燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール２２の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール２２からインジェクタ２３へ供給される燃料圧力の目標値、すなわち目標レール圧は、エンジン負荷（機関負荷）が高くなるほど、および、エンジン回転数（機関回転数）が高くなるほど高いものとされる。すなわち、エンジン負荷が高い場合には燃焼室３内に吸入される空気量が多いため、インジェクタ２３から燃焼室３内に向けて多量の燃料を噴射しなければならず、よってインジェクタ２３からの噴射圧力を高いものとする必要がある。また、エンジン回転数が高い場合には噴射可能な期間が短いため、単位時間当たりに噴射される燃料量を多くしなければならず、よってインジェクタ２３からの噴射圧力を高いものとする必要がある。このように、目標レール圧は一般にエンジン負荷およびエンジン回転数に基づいて設定される。この燃料圧力の目標値を設定するための具体的な手法については後述する。

上記パイロット噴射やメイン噴射などの燃料噴射における燃料噴射パラメータについて、その最適値はエンジン１や吸入空気等の温度条件によって異なるものとなる。

例えば、上記ＥＣＵ１００は、コモンレール圧がエンジン運転状態に基づいて設定される目標レール圧と等しくなるように、即ち燃料噴射圧が目標噴射圧と一致するように、サプライポンプ２１の燃料吐出量を調量する。また、ＥＣＵ１００はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量および燃料噴射形態を決定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいてエンジン回転速度を算出するとともに、アクセル開度センサ４７の検出値に基づいてアクセルペダルへの踏み込み量（アクセル開度）を求め、このエンジン回転速度およびアクセル開度に基づいて総燃料噴射量（後述するプレ噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）を決定する。

−燃料噴射形態−
以下、本実施形態における上記パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、ポスト噴射の各動作の概略について説明する。

（パイロット噴射）
パイロット噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射（主噴射）に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。つまり、このパイロット噴射の実行後、燃料噴射を一旦中断し、メイン噴射が開始されるまでの間に圧縮ガス温度（気筒内温度）を十分に高めて燃料の自着火温度に到達させるようにし、これによってメイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保するようにしている。即ち、本実施形態におけるパイロット噴射の機能は、気筒内の予熱に特化したものとなっている。つまり、本実施形態におけるパイロット噴射は、燃焼室３内でのガスの予熱を行うための噴射動作（予熱用燃料の供給動作）である。

具体的に、本実施形態では、噴霧の分配や局所濃度の適正化を図るために、噴射率としては、最小噴射率（例えば１回当たりの噴射量１．５ｍｍ³）とし、複数回数のパイロット噴射を実行することで、このパイロット噴射で必要な総パイロット噴射量を確保するようにしている。

また、このようにして分割噴射されるパイロット噴射のインターバルは、インジェクタ２３の応答性（開閉動作の速さ）によって決定される。本実施形態のものでは、例えば２００μｓに設定される。このパイロット噴射のインターバルは、この値に限定されるものではない。

（プレ噴射）
プレ噴射は、メイン噴射による初期燃焼速度を抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）であって副噴射とも呼ばれる。具体的に、本実施形態では、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じて決定される要求トルクを得るための総噴射量（プレ噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）に対して１０％としてプレ噴射量が設定される。

この場合、上記総噴射量が１５ｍｍ³未満であった場合には、プレ噴射での噴射量が、インジェクタ２３の最小限界噴射量（１．５ｍｍ³）未満となるため、プレ噴射は実行しないことになる。尚、この場合、インジェクタ２３の最小限界噴射量（１．５ｍｍ³）だけプレ噴射での燃料噴射を行うようにしてもよい。一方、プレ噴射の噴射総量としてインジェクタ２３の最小限界噴射量の２倍以上（例えば３ｍｍ³以上）が要求される場合には、複数回数のプレ噴射を実行することで、このプレ噴射で必要な総噴射量を確保するようにしている。これにより、プレ噴射の着火遅れを抑制し、メイン噴射による初期燃焼速度の抑制を確実に行って、安定した拡散燃焼に導くことができる。

（メイン噴射）
メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）である。具体的に、本実施形態では、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じて決定される要求トルクを得るための上記総燃焼噴射量から上記プレ噴射での噴射量を減算した噴射量として設定される。

以下、上述したプレ噴射およびメイン噴射の制御プロセスについて簡単に説明する。先ず、エンジン１のトルク要求値に対して、上記プレ噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和である総燃料噴射量が算出される。つまり、エンジン１に要求されるトルクを発生させるための量として総燃料噴射量が算出される。

上記エンジン１のトルク要求値は、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態、および補機類等の使用状況に応じて決定される。例えば、エンジン回転数（上記クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数）が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度センサ４７により検出されるアクセルペダルの踏み込み量）が大きいほど（アクセル開度が大きいほど）エンジンのトルク要求値としては高く得られる。

このようにして総燃料噴射量が算出された後、この総燃料噴射量に対するプレ噴射での噴射量の比率（分割率）を設定する。つまり、プレ噴射量は、総燃料噴射量に対して上記分割率で分割された量として設定されることになる。この分割率（プレ噴射量）は、「メイン噴射による燃料の着火遅れの抑制」と「メイン噴射による燃焼の熱発生率のピーク値の抑制」とを両立する値として求められる。これらを抑制することで、高いエンジントルクを確保しながらも、燃焼音の低減やＮＯｘ発生量の低減を図ることが可能になる。尚、本実施形態では、上記分割率を１０％としている。

（アフタ噴射）
アフタ噴射は、排気ガス温度を上昇させるための噴射動作である。具体的に、本実施形態では、このアフタ噴射により供給された燃料の燃焼エネルギがエンジンのトルクに変換されることなく、その大部分が排気の熱エネルギとして得られるタイミングでアフタ噴射を実行するようにしている。また、このアフタ噴射においても、上述したパイロット噴射の場合と同様に、最小噴射率（例えば１回当たりの噴射量１．５ｍｍ³）とし、複数回数のアフタ噴射を実行することで、このアフタ噴射で必要な総アフタ噴射量を確保するようにしている。

（ポスト噴射）
ポスト噴射は、排気系７に燃料を直接的に導入して上記マニバータ７７の昇温を図るための噴射動作である。例えば、ＤＰＮＲ触媒７６に捕集されているＰＭの堆積量が所定量を超えた場合（例えばマニバータ７７の前後の差圧を検出することにより検知）、ポスト噴射が実行されるようになっている。

−目標燃料圧力の設定−
本実施形態の特徴の一つとしては目標燃料圧力の設定手法にある。具体的には、運転者がアクセルペダルの踏み込み量を大きくする加速要求が生じた場合に、エンジントルクが、現在のエンジン回転数における最大トルクに到達した状態でエンジン回転数が上昇しない状況となった場合に、エンジン回転数が上昇するまで一時的に燃料圧力を上昇させる制御動作（以下、燃料圧力上昇制御と呼ぶ）を実行することにある。例えば、登坂路走行時等において、運転者がアクセルペダルの踏み込み量を増大させる加速要求が生じているにも拘わらず、この登坂路による走行抵抗とエンジントルクとがつり合うような状況になってエンジン回転数が上昇しなくなった場合に、一時的に燃料圧力を上昇させる制御動作である。この燃料圧力上昇制御について具体的に説明する前に、先ず、目標燃料圧力の基本設定手法および燃圧設定マップについて説明する。

（目標燃料圧力の基本設定手法）
ディーゼルエンジン１においては、ＮＯｘ発生量を削減することによる排気エミッションの改善、燃焼行程時の燃焼音の低減、エンジントルクの十分な確保といった各要求を連立することが重要である。本発明の発明者は、これら要求を連立するための手法として、燃焼行程時における気筒内での熱発生率の変化状態（熱発生率波形で表される変化状態）を適切にコントロールすることが有効であることに着目し、この熱発生率の変化状態をコントロールするための手法として以下に述べるような目標燃料圧力の設定手法を見出した。

図１０の実線は、横軸をクランク角度、縦軸を熱発生率とし、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼に係る理想的な熱発生率波形を示している。図中のＴＤＣはピストン１３の圧縮上死点に対応したクランク角度位置を示している。この熱発生率波形としては、例えば、ピストン１３の圧縮上死点（ＴＤＣ）からメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始され、圧縮上死点後の所定ピストン位置（例えば、圧縮上死点後１０°（ＡＴＤＣ１０°）の時点）で熱発生率が極大値（ピーク値）に達し、更に、圧縮上死点後の所定ピストン位置（例えば、圧縮上死点後２５°（ＡＴＤＣ２５°）の時点）で上記メイン噴射において噴射された燃料の燃焼が終了するようになっている。このような熱発生率の変化状態で混合気の燃焼を行わせるようにすれば、例えば圧縮上死点後１０°（ＡＴＤＣ１０°）の時点で気筒内の混合気のうちの５０％が燃焼を完了した状況となる。つまり、膨張行程における総熱発生量の約５０％がＡＴＤＣ１０°までに発生し、高い熱効率でエンジン１を運転させることが可能となる。

尚、図１０に一点鎖線で示す波形は、上記プレ噴射で噴射された燃料の燃焼に係る熱発生率波形を示している。これにより、メイン噴射で噴射された燃料の安定した拡散燃焼が実現される。例えば、このプレ噴射で噴射された燃料の燃焼によって１０Ｊの熱量が発生する。この値は、これに限定されるものではなく。例えば、上記総燃料噴射量に応じて適宜設定される。また、図示していないが、プレ噴射に先立ってパイロット噴射も行われており、これにより気筒内温度を十分に高めて、メイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保している。

また、図１０に二点鎖線αで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも高く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度およびピーク値が共に高くなりすぎており、燃焼音の増大やＮＯｘ発生量の増加が懸念される状態である。一方、図１０に二点鎖線βで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも低く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度が低く且つピークの現れるタイミングが大きく遅角側に移行していることで十分なエンジントルクが確保できないことが懸念される状態である。

上述したように、本実施形態に係る目標燃料圧力の設定手法は、熱発生率の変化状態の適正化（熱発生率波形の適正化）を図ることで燃焼効率の向上を図るといった技術的思想に基づくものである。そして、それを実現するために後述するような燃圧設定マップに従った目標燃料圧力の設定を行っている。

（燃圧設定マップ）
図１１は、本実施形態において目標燃料圧力を決定する際に参照される燃圧設定マップである。この燃圧設定マップは、例えば上記ＲＯＭ１０２に記憶されている。また、この燃圧設定マップは、横軸がエンジン回転数であり、縦軸がエンジントルクとなっている。また、図１１におけるＴｍａｘは最大トルクラインを示している。

この燃圧設定マップの特徴として、図中にＡ〜Ｌで示す等燃料噴射圧力ライン（等燃料噴射圧力領域）は、エンジン１の回転数およびトルクから求められる出力（パワー）の等パワーライン（等出力領域）に割り付けられている。つまり、この燃圧設定マップでは、等パワーラインと等燃料噴射圧力ラインとが略一致するように設定されている。

具体的には、図１１の曲線Ａはエンジン出力が１０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として３０ＭＰａのラインが割り付けられている。以下、同様に、曲線Ｂはエンジン出力が２０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として４５ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｃはエンジン出力が３０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として６０ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｄはエンジン出力が４０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として７５ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｅはエンジン出力が５０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として９０ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｆはエンジン出力が６０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として１０５ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｇはエンジン出力が７０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として１２０ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｈはエンジン出力が８０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として１３５ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｉはエンジン出力が９０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として１５０ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｊはエンジン出力が１００ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として１６５ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｋはエンジン出力が１１０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として１８０ＭＰａのラインが割り付けられている。曲線Ｌはエンジン出力が１２０ｋＷのラインであり、これに燃料噴射圧力として２００ＭＰａのラインが割り付けられている。これら各値は、これに限定されるものではなく、エンジン１の性能特性等に応じて適宜設定される。また、上記各ライン間におけるエンジン出力と燃料噴射圧力との関係は周知の補間計算等により求められる。

また、上記各ラインＡ〜Ｌは、エンジン出力の変化量に対する燃料噴射圧力の変化量の割合が、エンジン回転数が低回転領域であるほど小さくなるように設定されている。つまり、高回転領域よりも低回転領域の方が、ライン間の間隔が広く設定されている。また、このライン間の間隔は均等に設定されていてもよい。

このようにして作成された燃圧設定マップに従い、エンジン１の運転状態に適した目標燃料圧力を設定し、サプライポンプ２１の制御等を行うようになっている。

具体的に、エンジン回転数とエンジントルクとが共に増加する場合（図１１における矢印Ｉを参照）、および、エンジン回転数が一定でエンジントルクが増加する場合（図１１における矢印ＩＩを参照）、並びに、エンジントルクが一定でエンジン回転数が増加する場合（図１１における矢印ＩＩＩを参照）の何れにおいても燃料噴射圧力が高められる。これにより、エンジントルク（エンジン負荷）が高い場合における吸入空気量に適した燃料噴射量を確保し、また、エンジン回転数が高い場合における単位時間当たりの燃料噴射量を多くして短期間で必要燃料噴射量を確保することができる。このため、エンジン出力およびエンジン回転数に関わりなく、常に、図１０に実線で示したような理想的な熱発生率波形での燃焼形態を実現することができ、ＮＯｘ発生量を削減することによる排気エミッションの改善、燃焼行程時の燃焼音の低減、エンジントルクの十分な確保といった各要求を連立することが可能になる。

一方、エンジン回転数およびエンジントルクが変化したとしても、その変化の前後でエンジン出力が変化していない場合（図１１における矢印ＩＶを参照）には、燃料噴射圧力を変化させないようにして、それまで設定されていた燃料噴射圧力の適正値を維持する。つまり、上記等燃料噴射圧力ライン（等パワーラインに一致している）に沿うようなエンジン運転状態の変化では燃料噴射圧力を変化させないようにし、上述した理想的な熱発生率波形での燃焼形態を継続させる。この場合、ＮＯｘ発生量を削減することによる排気エミッションの改善、燃焼行程時の燃焼音の低減、エンジントルクの十分な確保といった各要求を継続的に連立させることができる。

以上のように、本実施形態における燃圧設定マップでは、エンジン１の出力（パワー）と燃料噴射圧力（コモンレール圧）との間に一義的な相関を持たせ、また、エンジン回転数およびエンジントルクの少なくとも一方が変化することでエンジン出力が変化する状況では、それに応じた適正な燃料圧力での燃料噴射が行えるようにし、逆に、エンジン回転数やエンジントルクが変化してもエンジン出力が変化しない状況では、燃料圧力をそれまで設定されていた適正値から変化させないようにしている。これによって、エンジン運転領域の略全域に亘って熱発生率変化状態を理想状態に近付けることが可能になる。また、この燃圧設定マップのように、エンジン１の出力（パワー）と燃料噴射圧力（コモンレール圧）との間に一義的な相関を持たせることは、種々のエンジンに共通した体系的な燃料圧力設定手法を構築するものとなるので、エンジン１の運転状態に応じた適切な燃料噴射圧力を設定するための燃圧設定マップの作成を簡素化することが可能である。

また、上述した如く、本実施形態における燃圧設定マップでは、エンジン出力の変化量に対する燃料噴射圧力の変化量の割合が、エンジン回転数が低回転領域であるほど小さくなるように設定されている。このため、エンジン１の低回転領域では、燃料噴射圧力の変化が緩やかであって、この運転状態における気筒内の燃焼圧力の急激な増大を回避して燃焼に伴う振動や騒音の発生を抑制できる。一方、エンジン１の高回転領域では、例えばトルクの増大に伴って燃料噴射圧力を大きく変化させ、要求されている出力が迅速に得られるようにしてエンジン１の応答性（レスポンス）を良好に得ることができる。

−充填効率設定マップ−
図１２は、本実施形態において、上記ターボチャージャ５におけるノズルベーン９６，９６，…の開度を決定する際に参照される充填効率設定マップである。この充填効率設定マップは、例えば上記ＲＯＭ１０２に記憶されている。また、この充填効率設定マップは、横軸がエンジン回転数であり、縦軸がエンジントルクとなっている。つまり、エンジン回転数およびエンジントルクに応じて、現在のエンジン運転状態に適したノズルベーン９６，９６，…の開度（この開度によって決まる充填効率）を得るためのマップとなっている。また、図１２におけるＴｍａｘは最大トルクラインを示している。更に、図１２において斜線を付した領域は、上記ＥＧＲバルブ８１が開放され、排気の一部を吸気系６に還流させるＥＧＲ領域であり、その他の領域は、ＥＧＲバルブ８１が閉鎖される非ＥＧＲ（ＥＧＲ無し）領域である。

この充填効率設定マップは、エンジン１の運転状態（エンジン回転数、エンジントルク）に応じて、吸気の過給効率が最大（吸気過給効率の最高点）となるようなノズルベーン９６，９６，…の開度を取得するものとなっている。つまり、充填効率設定マップには、吸気の過給効率が最大となるようなノズルベーン９６，９６，…開度の適合値が各運転状態毎に記憶されている。

具体的に、ここでいう吸気過給効率の最高点とは、スロットルバルブ６２を全開とし、且つ気筒内への燃料噴射量、燃料噴射パターン、燃料噴射圧力を略一定とした場合に、ノズルベーン９６，９６，…の開度を調整していき、それに伴ってエンジントルクが変化していく際に、そのエンジントルクが最高値となる点をいう。つまり、このエンジントルクが最高値となった時点でのノズルベーン９６，９６，…の開度が、その際のエンジン１の運転状態（エンジン回転数、エンジントルク）における過給効率最大となる開度として設定され、この開度の値が、そのエンジン運転状態での適合値として充填効率設定マップに書き込まれている。以下、具体的に説明する。

図１３は、あるエンジン運転状態（上記非ＥＧＲ領域でスロットルバルブ６２を全開にした状態）において、気筒内への燃料噴射量、燃料噴射パターン（プレ噴射やメイン噴射の噴射タイミングやインターバル等）、燃料噴射圧力を略一定とした状態で、ノズルベーン９６，９６，…の開度を変化させていった場合のエンジントルクの変化を示している。この図１３における横軸は、ノズルベーン９６，９６，…の開度によって決定される充填効率であり、ノズルベーン９６，９６，…の開度が小さく設定されるほど充填効率は高くなる。また、図１３における縦軸はエンジントルクである。

ここで、気筒内への燃料噴射量、燃料噴射パターン、燃料噴射圧力を略一定とする場合の具体例として、燃料噴射量および燃料噴射パターンについては、例えば、上記プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングと、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングと、シリンダ内で往復移動するピストン１３が圧縮上死点に達するタイミングとが互いに略一致するように、プレ噴射およびメイン噴射の噴射タイミングおよび噴射量を固定する場合が挙げられる。また、燃料噴射圧力については、上述した如くエンジン回転数およびエンジントルクから求められる出力（パワー）の等出力領域（等パワー線）に対し、等燃料噴射圧力領域（等燃料噴射圧力線）を割り付けておき（図１１参照）、このエンジン１の出力に応じて設定される燃料噴射圧力に固定する場合が挙げられる。

図１３に示すように、ノズルベーン９６，９６，…の開度が大きい（上記スロート面積が大きい：充填効率が低い）状況から、その開度を次第に小さくしていくと（充填効率を次第に高くしていくと）、ターボチャージャ５における排気ガスの熱エネルギから回転エネルギへの変換量が次第に多くなっていき、それに従ってエンジントルクも増大していく（図１３における充填効率範囲Ｉを参照）。ところが、このように、ノズルベーン９６，９６，…の開度を小さくしていった場合、排気エネルギが増加していき、つまり、排気の抜けが悪化していき、これが過給効率の悪化要因として大きくなってくる。そして、ノズルベーン９６，９６，…の開度を小さくしていくことによる回転エネルギの増加量（効率向上に寄与するエネルギ量）と、排気エネルギの増加量（効率悪化に繋がるエネルギ量）との収支として、排気エネルギの増加量の方が大きくなると、過給効率が低下し、エンジントルクが低下していくことになる（図１３における充填効率範囲ＩＩを参照）。従って、これら回転エネルギの増加量と排気エネルギの増加量とがバランスした点（上記充填効率範囲ＩとＩＩとの境界点）が過給効率の最大点として求められることになる。

このようにして求められる過給効率の最大点となるノズルベーン９６，９６，…の開度（適合値）を、エンジンの各運転状態毎に多数点を求めていき、それを座標上（横軸をエンジン回転数とし、縦軸をエンジントルクとする座標上）にプロットして、ノズルベーン９６，９６，…の開度が同一となっている点を結んだものが図１２に示す充填効率設定マップである。この充填効率設定マップにａ〜ｉで示すライン（破線で示している各ライン）が、ノズルベーン９６，９６，…の開度が同一となる点の集合（充填効率が同一の点の集合）としての等充填効率ライン（等充填効率領域）である。つまり、この等充填効率ライン上では、過給効率の最大点を得るためのノズルベーン９６，９６，…の開度は同一となる。

言い換えると、この等充填効率ラインは、ターボチャージャ５の過給効率が最大となる点の集合であって、エンジン１の回転数およびトルクに基づいて選択された等充填効率ラインに対応するノズルベーン９６，９６，…の開度に設定することで、ターボチャージャ５の過給効率を最大とすることができるようになっている。

具体的には、図１２の曲線ａはノズルベーン開度が９０％のラインであり、曲線ｂから曲線ｉに向かうに従ってノズルベーン開度が１０％ずつ小さく設定され、曲線ｉはノズルベーン開度が１０％のラインとなっている。これら各値は、これに限定されるものではなく、エンジン１の性能特性等に応じて適宜設定される。

このようにして作成された充填効率設定マップに従い、本実施形態に係るエンジン１の運転時におけるノズルベーン９６，９６，…の開度制御としては、エンジン１の運転状態に適した吸気の充填効率を充填効率設定マップから取得し、この充填効率が得られるようにノズルベーン９６，９６，…の開度を設定するべく可変ノズルベーン機構９の制御を行うようになっている。

このようにしてノズルベーン９６，９６，…の開度が設定されることにより、何れのエンジン運転状態においても、吸気過給効率を最大とすることができ、高い効率でエンジン１を運転させることができて、燃料消費率の大幅な改善を図ることができるようになっている。

また、以上のように、本実施形態における充填効率設定マップでは、エンジン回転数と、エンジントルクと、ノズルベーン開度（充填効率）との間に一義的な相関を持たせるようにしている。これによって、エンジン運転領域の略全域に亘って高い過給効率を維持することが可能になる。また、この充填効率設定マップのように、エンジン回転数と、エンジントルクと、ノズルベーン開度との間に一義的な相関を持たせることは、種々のエンジンに共通した体系的な吸気制御手法を構築するものとなるので、エンジン１の運転状態に応じた適切な吸気量を設定するための充填効率設定マップの作成を簡素化することが可能である。

−燃料圧力上昇制御−
次に、本実施形態の特徴とする動作の一つである燃料圧力上昇制御について具体的に説明する。この燃料圧力上昇制御は、上述した如く、運転者がアクセルペダルの踏み込み量を大きくする加速要求が生じた場合に、エンジントルクが、現在のエンジン回転数における最大トルクに到達した状態でエンジン回転数が上昇しない状況となった際、エンジン回転数が上昇するまで一時的に燃料圧力を上昇させる制御動作である。

具体的に、エンジン回転数が比較的低い状態での登坂路走行時に運転者の加速要求が生じた場合について図１１を用いて説明する。

図１１中の点Ｘで示す運転状態（例えば、エンジン回転数が約１０００ｒｐｍで、エンジントルクが約１００Ｎｍ）での登坂路走行中に、運転者に加速要求が生じてアクセルペダルの踏み込み量が大きくなると、燃料圧力が上昇し、エンジントルクが上昇して図中の点Ｙの状態（エンジントルクが約２５０Ｎｍ）になる。このように点Ｘから点Ｙに移る場合、登坂路による走行抵抗によってエンジン回転数は上昇せず、燃料圧力の上昇に伴ってエンジントルクのみが上昇した状態となっている。そして、この点Ｙは最大トルクラインＴｍａｘ上の点である。つまり、この点Ｙで示す運転状態では、現在のエンジン回転数において出力可能なトルクの限界点に達しているため、エンジン回転数が上昇しない限りエンジントルクも上昇できない状況となっている。

このように、エンジントルクが、現在のエンジン回転数における最大トルクに到達した状態となって、エンジン回転数が上昇しない状況となったことが認識されると、本実施形態では、エンジン回転数が上昇するまで一時的に燃料圧力を上昇させる。

具体的には、上記アクセル開度センサ４７によって検出されるアクセル開度の変化量と、上記クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数の変化量とを比較し、アクセル開度が増大したにも拘わらず、エンジン回転数が殆ど変化しない場合には、エンジン運転状態が最大トルクライン上に達したことでエンジン回転数が上昇しない状況になったと判断する。そして、このような状況が所定時間（例えば１ｓｅｃ）継続すると、燃料圧力上昇制御を開始し、一時的に燃料圧力を上昇させる。例えば上記サプライポンプ２１からコモンレール２２へ供給される燃料流量を増大させることでコモンレール圧を上昇させ、これによって気筒内への燃料噴射圧力を上昇させる。より具体的には、上記サプライポンプ２１の吐出ポート近傍に設けられた図示しない圧力制御弁の制御により、燃料タンクへ戻される燃料量を制限してコモンレール２２へ吐出される燃料量を増大させることによりコモンレール圧を一時的に上昇させる。図１１に示す状態では、点Ｙにおいて燃料圧力が約５５ＭＰａに設定された状態から燃料圧力を約９０ＭＰａまで上昇させることでエンジン運転状態を点Ｚに向かって移行させるように制御している。

この場合の燃焼室３内における熱発生率波形の変化の一例を図１４に示す。この図１４における二点鎖線は、点Ｙの状態、つまり、燃料圧力が約５５ＭＰａに設定された状態での熱発生率波形である。また、図１４における実線は、点Ｚの状態、つまり、燃料圧力が約９０ＭＰａに設定された状態での熱発生率波形である。

ここで、燃料圧力上昇制御開始時における燃料圧力の目標値（上述したものでは約９０ＭＰａ）について説明する。この燃料圧力の目標値は、運転者の加速要求に応じて設定される。つまり、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）が大きいほど、燃料圧力の目標値としては高く設定される。具体的には、アクセルペダルの踏み込み量に応じたパワー（エンジン出力）が得られるように、図１１上のパワーラインが選択され、そのパワーラインに割り付けられている燃料噴射圧力が目標燃料圧力として設定されるようになっている。つまり、上述の如く目標値が約９０ＭＰａに設定されている場合、エンジンに要求されるパワー（エンジン出力）は約５０ｋＷとなっている。このようにして燃料圧力の目標値が設定されるため、運転者の加速要求が高いほど、車両加速時における加速度を高くすることができ、運転者の加速要求に応じた加速度で車両を加速させることができるようにしている。

以上のように燃料噴射圧力を上昇させることにより、気筒内での燃焼開始初期時における熱発生率の単位時間当たりの増大量を大きくでき（熱発生率波形の傾斜角度を大きくでき）、且つ同一噴射量を得るための噴射期間を短くすることができて燃焼期間を短縮化できる（熱発生率の低下を早いタイミングに設定することができる）。つまり、クランク角度の進み度合いに対して熱発生率波形の位相を短くできる（熱発生率の低下タイミングを進角側に移行できる）。また、熱発生率のピーク値（熱発生率波形の極大値）も高く得ることができる。このように、燃料圧力を一時的に上昇させることで、熱発生率波形を、運転者が要求する車両の加速要求に適した理想的な波形に近付けることが可能になり、また、吸入空気量やエンジン回転数等の演算処理も必要なくなるので、エンジン回転数の上昇およびエンジントルクの上昇に伴って車両を迅速に加速させることができる。

尚、図１４に示す熱発生率波形では、メイン噴射の噴射開始タイミングを、ピストン１３の圧縮上死点（ＴＤＣ）よりも進角側（例えばＢＴＤＣ５°）に設定し、熱発生率の極大値（ピーク値）が圧縮上死点（ＴＤＣ）よりも僅かに遅角側（例えばＡＴＤＣ５°付近）で得られるようにしている。

そして、この燃料圧力上昇制御は、例えばアクセルペダルの踏み込み量が所定量に減少するなどして運転者の加速要求が解除されるまで継続される。つまり、運転者の加速要求が解除されると、燃料圧力の一時的な上昇を解除し、通常の燃料圧力設定動作（図１１で示した燃圧設定マップに従った燃料圧力（エンジン回転数とエンジントルクとに従って決定される燃料圧力）の設定動作）に復帰させるようにしている。

以上のような燃料圧力上昇制御が行われることにより、エンジン運転状態が最大トルクライン上に達してエンジン回転数が上昇しない状況となった場合であっても、燃料圧力を一時的に上昇させることで、熱発生率波形を、運転者が要求する車両の加速要求に適した理想的な波形に近付けることができる。このため、エンジン回転数の上昇およびエンジントルクの上昇に伴って車両を迅速に加速させることが可能になり、車両の加速性能の向上を図ることができるようになっている。

−充填効率変更動作−
本実施形態の最も特徴とするところは、上述した燃料圧力上昇制御の開始に伴って実行される充填効率変更動作にある。以下、この充填効率変更動作について説明する。

上記燃料圧力上昇制御によって一時的に燃料圧力が上昇すると、それに連動して吸気の充填効率を上昇させる充填効率変更動作を開始する。具体的には、上記ノズルベーン９６，９６，…の開度を小さくするように可変ノズルベーン機構９の制御を行う。これにより、タービンホイール５２ｃに向かって流れる排気ガスの流速が増加し、排気ガスの熱エネルギから回転エネルギへの変換量が大きくなり、エンジントルクが増大していくことになる（充填効率変更手段による吸気の充填効率変更動作）。

図１２における点Ｘ，Ｙ，Ｚは、図１１における点Ｘ，Ｙ，Ｚに対応するものであり、上記運転者によるアクセルペダルの踏み込み量が大きくなって燃料圧力が上昇し（図１１および図１２における点Ｘから点Ｙへの移行動作）、その後、上記燃料圧力上昇制御によって一時的に燃料圧力が上昇した場合の充填効率変の変化（図１１および図１２における点Ｙから点Ｚへの移行動作）を示している。特に、この場合、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなることに伴う燃料圧力の上昇（点Ｘから点Ｙへの移行動作）によって、上記ＥＧＲが実行されるＥＧＲ領域（比較的軽負荷の運転領域）から、ＥＧＲを非実行とする非ＥＧＲ領域に移行している。また、図１５は、吸気の充填効率とエンジントルクとの関係を示す図であって、図１５中に破線で示す曲線は、図１１および図１２における点Ｙでの燃料圧力における充填効率とエンジントルクとの関係を示している。また、図１５中に実線で示す曲線は、燃料圧力上昇制御によって設定された燃料圧力（図１１における点Ｚでの燃料圧力）における充填効率とエンジントルクとの関係を示している。この図１５に示すように充填効率を変化させることに伴ってエンジントルクが変化していく理由は、上記図１３を用いて既に説明しているので、ここでの説明は省略する。

この図１５に示すように、燃料圧力を変化させた場合、充填効率の最適値（最高トルクが得られる充填効率の値）も、上記燃料圧力を変化させる前の状態とは異なっている。つまり、図１１における点Ｙでの燃料圧力から、点Ｚでの燃料圧力に変化（燃料圧力を上昇）させた場合には、図１５に破線で示す特性から実線で示す特性に変化する。この点を考慮し、本実施形態では、上記燃料圧力上昇制御によって燃料圧力が一時的に上昇した場合、その上昇した燃料圧力において最高トルクが得られる充填効率となるようにノズルベーン９６，９６，…の開度を小さくするべく可変ノズルベーン機構９の制御を行うようになっている。つまり、燃料圧力上昇制御開始前の燃料圧力状態にある際には、図１５における破線上の最高トルクに対応する点Ｙ１の充填効率が得られるようにノズルベーン９６，９６，…の開度が設定されている。そして、燃料圧力上昇制御が開始されて、上昇した後の燃料圧力状態にある際には、図１５における実線上の最高トルクに対応する点Ｚ１の充填効率が得られるようにノズルベーン９６，９６，…の開度が設定（開度が小さく設定）される。これにより、エンジントルクとしては、図１５中のＴｙからＴｚに上昇することになる。

図１６は、充填効率変更動作を実行する際における、燃料圧力上昇量と、それに対応して設定される充填効率上昇量との関係を示す図である。この図１６に示すように、燃料圧力上昇量が大きいほど充填効率上昇量も大きく設定されることになる。

以上のように、本実施形態では、燃料圧力上昇制御によって燃料圧力が一時的に上昇した場合に、その上昇した燃料圧力において最高トルクが得られる充填効率となるようにノズルベーン９６，９６，…の開度を小さくする充填効率変更動作を行う。これにより、燃料圧力上昇制御による燃料圧力の上昇に伴うトルクアップに加えて、充填効率の最適化によるトルクアップも行われることになり、高いエンジントルクを得ることが可能な充填効率の適正化を図ることができる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、マニバータ７７として、ＮＳＲ触媒７５およびＤＰＮＲ触媒７６を備えたものとしたが、ＮＳＲ触媒７５およびＤＰＦ（ＤｉｅｓｅｌＰａｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）を備えたものとしてもよい。

また、上記実施形態では、エンジン運転領域の全域に亘って、等燃料噴射圧力ラインを等パワーラインに割り付けていた。本発明は、これに限らず、エンジン運転領域の一部分（例えば最大トルクラインＴｍａｘの近傍）では、等燃料噴射圧力ラインが等パワーラインに不一致となる領域が設けられていてもよい。

また、上述した実施形態では、燃料圧力上昇制御開始時における燃料圧力の目標値としては、アクセルペダルの踏み込み量に応じたパワー（エンジン出力）が得られるように、図１１上のパワーラインに割り付けられた燃料噴射圧力を目標燃料圧力として設定していた。本発明は、これに限らず、車両の加速性能をよりいっそう向上させるために、アクセルペダルの踏み込み量に応じた図１１上のパワーラインに割り付けられた燃料噴射圧力よりも高い燃料噴射圧力を目標燃料圧力として設定するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、登坂路走行中に、運転者に加速要求が生じてアクセルペダルの踏み込み量が大きくなった際に実行される燃料圧力上昇動作に伴って上記充填効率変更動作を実行する場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他の要因で燃料圧力を上昇させる場合にも、それに伴って上記充填効率変更動作を実行するようにしてもよい。例えば、ＥＧＲ量の増加かに伴ってエンジントルクが低下する状況で、エンジントルクを上昇させるために燃料圧力上昇動作が行われる際に、上記充填効率変更動作を実行するようにしてもよい。

実施形態に係るエンジンおよびその制御系統の概略構成図である。ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。ターボチャージャにおけるタービンシャフトの軸心に沿った断面図である。ターボチャージャのタービンホイールおよびその周辺部を拡大して示す断面図である。ノズルベーン開度が大きく設定された状態における可変ノズルベーン機構の正面図である。ノズルベーン開度が大きく設定された状態における可変ノズルベーン機構の背面図である。ノズルベーン開度が小さく設定された状態における可変ノズルベーン機構の正面図である。ノズルベーン開度が小さく設定された状態における可変ノズルベーン機構の背面図である。ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。膨張行程時の熱発生率の変化状態を示す波形図である。燃圧設定マップを示す図である。充填効率設定マップを示す図である。あるエンジン運転状態における充填効率とエンジントルクとの関係を示す図である。燃料圧力上昇制御の実行前および実行時それぞれにおける熱発生率の変化状態を示す波形図である。充填効率とエンジントルクとの関係であって、燃料圧力上昇制御開始前の燃料圧力における充填効率とエンジントルクとの関係を破線で、燃料圧力上昇制御開始後の燃料圧力における充填効率とエンジントルクとの関係を実線で示す図である。充填効率変更動作を実行する際において、燃料圧力上昇量と、それに対応して設定される充填効率上昇量との関係を示す図である。エンジン運転状態が最大トルクラインに達した場合の動作を説明するためのエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す図である。

符号の説明

１エンジン（内燃機関）
３燃焼室
２３インジェクタ（燃料噴射弁）
４７アクセル開度センサ
５ターボチャージャ（過給機）
５２ｃタービンホイール
９可変ノズルベーン機構（充填効率可変機構）
９６ノズルベーン

Claims

圧縮自着火式内燃機関の気筒内に向けて供給する吸気の充填効率を可変とする充填効率可変機構を備えた内燃機関の吸気制御装置において、
一時的に燃料圧力を上昇させる燃料圧力上昇動作が実行された際、この燃料圧力上昇動作に応じて、上記充填効率可変機構により設定される吸気の充填効率を変更する充填効率変更手段を備えていることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
上記請求項１記載の内燃機関の吸気制御装置において、
上記充填効率変更手段は、一時的に燃料圧力を上昇させる燃料圧力上昇動作が実行された際における燃料圧力上昇量が大きいほど、吸気の充填効率の増加量を大きく設定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
上記請求項１または２記載の内燃機関の吸気制御装置において、
上記燃料圧力上昇動作は、車両の運転者の加速要求が生じた場合に、内燃機関トルクが、現在の内燃機関回転数における最大トルクに到達した状態で、内燃機関回転数が上昇しない状況になった際に、内燃機関回転数が上昇するまで一時的に燃料圧力を上昇させる動作であることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
上記請求項１、２または３記載の内燃機関の吸気制御装置において、
上記燃料圧力上昇動作は、一時的に燃料圧力を上昇させることによって気筒内での燃焼速度を上昇させる動作であることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
上記請求項１〜４のうち何れか一つに記載の内燃機関の吸気制御装置において、
上記充填効率可変機構は、過給機に備えられ、且つ可変ノズルベーン機構によって開閉駆動可能とされたノズルベーンの開度を変化させることにより、タービンホイールに向かって流れる気体の流路面積を変化させて過給圧を変化させることで吸気の充填効率を変更するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
上記請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の吸気制御装置において、
上記充填効率変更手段は、上記内燃機関の排気系から吸気系へ排気の一部を環流させるＥＧＲが実行される内燃機関の軽負荷運転領域から、車両の運転者の加速要求が生じて、ＥＧＲを非実行とする内燃機関の運転領域に移行した場合に、上記燃料圧力上昇動作が実行された際、充填効率可変機構により設定される吸気の充填効率を変更するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。