(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、加速時に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消することを目的とする。【解決手段】吸入空気量を制御する手段として、可変動弁機構４０、４２を備える。スワール比を制御する手段として、吸気可変動弁機構４０を備える。吸入空気量目標値gntrgに対する実吸入空気量gnの比gn／gntrgが所定値C1に達するまでの間は、スワール比の制御を禁止して、吸入空気量gnを増量させる。吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1に達した後は、その比率を保ったまま、スワール比を高めるように吸気可変動弁機構４０を制御する。スワール比が所定値C2に達した後は、吸入空気量gnが目標値gntrgに達するまで、燃料噴射量を一定値に維持させた状況の下で、スモーク排出量を一定値に維持させながらスワール比を下げていく。【選択図】図４
2008101485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スワール比を制御するスワール制御手段と、
加速時の目標運転状態における吸入空気量目標値を取得する目標空気量取得手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が１を含む所定の割合に達するまでの間は、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第１優先制御手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が前記所定の割合に達した場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第２優先制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
スワール比を制御するスワール制御手段と、
吸入空気量とスワール比との関係で定められた、等スモーク曲線、等燃料噴射量曲線、または等過給圧曲線に基づいて、内燃機関の運転領域が、スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化が吸入空気量で律速される状況下にあるかスワール比で律速される状況下にあるかを判別する律速状況判別手段と、
スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化が吸入空気量で律速されると判断された場合には、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第１優先制御手段と、
スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化がスワール比で律速されると判断された場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第２優先制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第１優先制御手段は、前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを禁止するスワール調整制限手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段を更に備え、
前記第２優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値に向けて燃料噴射量を増量する噴射量増量手段と、燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール比増大手段とを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなった後に、前記目標運転状態に向けて、スモーク排出量を一定に制御しつつスワール比を下げていくスワール比低減手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段を更に備え、
前記第２優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール増大手段を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなった後に、前記目標運転状態に向けて、スモーク排出量を一定に制御しつつスワール比を下げていくスワール比低減手段を更に備えることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
吸入空気量を制御する空気量制御手段を更に備え、
前記第１優先制御手段は、前記空気量制御手段によって吸入空気量の増量を実行することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記空気量制御手段は、吸気弁およびまたは排気弁の開弁特性を変更可能とする可変動弁機構であり、
前記第１優先制御手段は、前記の吸入空気量の増量を実行する際には、前記可変動弁機構によって、吸気弁およびまたは排気弁を吸入空気量の最大化を優先する開弁特性に制御することを特徴とする請求項８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
吸入空気を過給する過給機を更に備える内燃機関であって、
前記の吸入空気量の最大化を優先する開弁特性への制御とは、排気弁の開き時期の進角であり、
前記第１優先制御手段は、前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量の割合に応じて、排気弁の開き時期の進角量を制御する排気弁早開き制御手段を含むことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記可変動弁機構は、気筒毎に独立して排気弁の開弁特性を変更可能な機構であり、
前記過給機は、内燃機関の排気通路にタービンが配置されたターボ過給機であり、
前記第１優先制御手段は、前記ターボ過給機に近い気筒においてのみ、排気弁の開き時期を進角させることを特徴とする請求項９または１０記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、舶用エンジンの吸気制御方法が開示されている。この特許文献１における従来の技術の欄には、可変型ターボ過給機（VGT）と吸気スワール可変装置の両方を備えた自動車用エンジンに関する記載がある。その記載とは、具体的には、エンジン回転数の変化またはエンジン負荷の変化に対して、つまり、エンジンが過渡状態となる加速時において、先ず、上記VGTの可変翼開度の調節を先行させ、それにより最適なブースト圧制御を行い、その後スワール比を調節することにより燃焼効率を最適なものとする、というものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３９１１２号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１８５６号公報
【特許文献３】特開２００１−１７３４８３号公報
【特許文献４】特開２００４−１８３５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
低負荷域からの加速時には、過給圧が不足するために、目標量の空気を筒内に吸入させることが難しい。ディーゼル機関などの圧縮着火式内燃機関における加速性能の良し悪しは、主として、加速時にどれだけの量の燃料を噴射することが可能であるかどうかに関わってくる。しかしながら、加速時における燃料噴射量の増量は、スモーク排出量との関係で制約を受けてしまう。このため、加速時におけるスモーク排出量を許容レベル内に抑えるためには、燃料噴射量を抑えることが必要となる。その結果、狙いの加速感が得られないなどの問題が生ずる。
【０００５】
また、スワールを強くすることには、スモーク排出効果があることは知られているが、運転状態によっては、スワールを強くすることで吸入空気量が減少し、逆にスモーク排出量が増加してしまう場合がある。その理由は、加速時（内燃機関の過渡時）に要求されるスワールおよび吸入空気量と、スモーク排出量との関係が不明確な状態で、制御がなされていたためである。つまり、従来においては、どのような制御を行えば、加速時に、過給遅れの解消とスモーク抑制との両立を図れるかが不明確であった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、加速時に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、スワール比を制御するスワール制御手段と、
加速時の目標運転状態における吸入空気量目標値を取得する目標空気量取得手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が１を含む所定の割合に達するまでの間は、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第１優先制御手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が前記所定の割合に達した場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第２優先制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、スワール比を制御するスワール制御手段と、
吸入空気量とスワール比との関係で定められた、等スモーク曲線、等燃料噴射量曲線、または等過給圧曲線に基づいて、内燃機関の運転領域が、スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化が吸入空気量で律速される状況下にあるかスワール比で律速される状況下にあるかを判別する律速状況判別手段と、
スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化が吸入空気量で律速されると判断された場合には、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第１優先制御手段と、
スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化がスワール比で律速されると判断された場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第２優先制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第１優先制御手段は、前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを禁止するスワール調整制限手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段を更に備え、
前記第２優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値に向けて燃料噴射量を増量する噴射量増量手段と、燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール比増大手段とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第４の発明において、燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなった後に、前記目標運転状態に向けて、スモーク排出量を一定に制御しつつスワール比を下げていくスワール比低減手段を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段を更に備え、
前記第２優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール増大手段を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第６の発明において、前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなった後に、前記目標運転状態に向けて、スモーク排出量を一定に制御しつつスワール比を下げていくスワール比低減手段を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明の何れかにおいて、吸入空気量を制御する空気量制御手段を更に備え、
前記第１優先制御手段は、前記空気量制御手段によって吸入空気量の増量を実行することを特徴とする。
【００１５】
また、第９の発明は、第８の発明において、前記空気量制御手段は、吸気弁およびまたは排気弁の開弁特性を変更可能とする可変動弁機構であり、
前記第１優先制御手段は、前記の吸入空気量の増量を実行する際には、前記可変動弁機構によって、吸気弁およびまたは排気弁を吸入空気量の最大化を優先する開弁特性に制御することを特徴とする。
【００１６】
また、第１０の発明は、第９の発明において、吸入空気を過給する過給機を更に備える内燃機関であって、
前記の吸入空気量の最大化を優先する開弁特性への制御とは、排気弁の開き時期の進角であり、
前記第１優先制御手段は、前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量の割合に応じて、排気弁の開き時期の進角量を制御する排気弁早開き制御手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、第１１の発明は、第９または第１０の発明において、前記可変動弁機構は、気筒毎に独立して排気弁の開弁特性を変更可能な機構であり、
前記過給機は、内燃機関の排気通路にタービンが配置されたターボ過給機であり、
前記第１優先制御手段は、前記ターボ過給機に近い気筒においてのみ、排気弁の開き時期を進角させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
加速初期の吸入空気量が比較的少ない状況下では、スモーク排出量の変化はスワール比ではなく吸入空気量で律速され、一方、吸入空気量が比較的高まってきた状況下では、スモーク排出量の変化は吸入空気量ではなくスワール比で律速される。第１の発明によれば、加速時の初期段階では、スワール比の制御に比して、吸入空気量が増量されることが優先される。そして、吸入空気量が所定の割合にまで達した場合には、スワール比を高めることが吸入空気量の増量よりも優先される。このため、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量を効率良く抑制した径路で、内燃機関を制御することができる。そして、スモーク排出量が抑制された状況下では、スモーク排出量が許容レベルとなるまでの燃料噴射量の増量代が大きくなる。従って、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消することができる。
【００１９】
第２の発明によれば、吸入空気量とスワール比との関係で定められた等スモーク曲線などに基づいて、内燃機関の運転領域が、スモーク排出量などの変化が吸入空気量およびスワール比のどちらで律速される状況下にあるかが判別され、その判別結果に従って、吸入空気量の増量およびスワール比の増大の何れかを優先した内燃機関の制御が実行される。このため、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量を効率良く抑制した径路で、燃料噴射量を効率良く増量できる径路で、或いは、過給圧を効率良く高める径路で、内燃機関を制御することができる。従って、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消することができる。
【００２０】
第３の発明によれば、吸入空気量が比較的少ない加速時の初期段階において、スワール比の制御によって吸入空気量が減少してしまうのを回避することができる。
【００２１】
第４の発明によれば、スモーク排出量などの変化がスワール比で律速される状況下で、スワール比の増大に伴って、燃料噴射量が増量されていく。このため、本発明によれば、燃料噴射量をその目標値にまで迅速に増やすことができる。
【００２２】
第５の発明によれば、加速時に目標とする燃料噴射量が一旦得られた後に、その燃料噴射量（≒トルク）を維持しつつ、ポンプ損失を減らせるようになる。このため、加速遅れの解消とスモーク排出量の抑制との両立を図ったうえで、無駄な燃料消費を低減させることができる。
【００２３】
第６の発明によれば、スモーク排出量などの変化がスワール比で律速される状況下で、加速時の目標運転状態でのスモーク排出量と同等のスモーク排出量となる領域にまで、迅速に内燃機関を制御することができる。その結果として、燃料噴射量をその目標値にまで迅速に増やすことが可能となる。
【００２４】
第７の発明によれば、加速時に燃料噴射量を十分に増やした後に、その燃料噴射量（≒トルク）を維持しつつ、ポンプ損失を減らせるようになる。このため、加速遅れの解消とスモーク排出量の抑制との両立を図ったうえで、無駄な燃料消費を低減させることができる。
【００２５】
第８の発明によれば、スモーク排出量などの変化が吸入空気量で律速されることとなる加速時の初期段階において、吸入空気量を迅速に高めることができ、燃料噴射量を早期に増量させられるようになる。
【００２６】
第９の発明によれば、吸気弁や排気弁の開弁特性を変更可能な可変動弁機構によって、加速時の初期段階に、吸入空気量を良好に高めることができる。
【００２７】
第１０の発明によれば、排気弁の早開き制御の実行によるマイナス面を巧妙に排除して、例えば、吸入空気量の増量によってスモーク排出量を効率良く低減できる効果の大きい領域に限って、排気弁の早開き制御を実行することが可能となる。このため、過給遅れの解消と燃費改善とをバランス良く実現することができる。
【００２８】
第１１の発明によれば、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、排気弁の早開き制御によるターボ過給機への排気エネルギの供給を効率良く行うことができる。このため、燃費悪化の少ない効率の良い過給効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、４サイクルのディーゼルエンジン（圧縮着火式内燃機関）である。内燃機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ１６によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール１４内に蓄えられ、コモンレール１４から各インジェクタ１２に供給される。
【００３０】
内燃機関１０の排気通路１８は、排気マニホールド２０により枝分かれして、各気筒の排気ポートに接続されている。本実施形態の内燃機関１０は、ターボ過給機２２を備えている。排気通路１８は、ターボ過給機２２の排気タービンに接続されている。
【００３１】
排気通路１８におけるターボ過給機２２の下流側には、排気ガスを浄化する排気浄化装置２４が設けられている。排気浄化装置２４としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のNOx触媒、DPF（Diesel Particulate Filter）、DPNR（Diesel Particulate-NOx-Reduction system）のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。
【００３２】
内燃機関１０の吸気通路２６の入口付近には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８を通って吸入された空気は、ターボ過給機２２の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ３０で冷却される。インタークーラ３０を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３２により、各気筒の吸気ポートに分配される。
【００３３】
インタークーラ３０と吸気マニホールド３２との間には、吸気絞り弁３４が設置されている。また、エアクリーナ２８の下流近傍には、吸入空気量gnを検出するエアフローメータ３６が設置されている。また、吸気絞り弁３４の下流側には、吸気通路２６内の圧力を検出する吸気圧力センサ３８が設置されている。
【００３４】
また、図１に示すシステムは、各気筒の吸気弁および排気弁の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構４０および排気可変動弁機構４２をそれぞれ備えている。より具体的には、吸気可変動弁機構４０は、気筒当たり２つ配置された吸気弁の双方のリフト量および作用角を連続的に可変（両弁可変）させることができるとともに、一方の吸気弁の閉弁時期を他方に比して早める（片弁早閉じ）ことができるものである。そのような吸気可変動弁機構４０の具体的な構成については、図２および図３を参照して後述する。
排気可変動弁機構４２は、排気弁の開閉時期をリフト量および作用角一定のままで変更できる機能を備えているものとする。そのような機能は、例えば、排気弁の開閉時期を制御するためのVVT機構（図示省略）を備えることによって実現することができる。また、吸気可変動弁機構４０についても、そのようなVVT機構（図示省略）を併せて備えているものとする。
【００３５】
そして、本実施形態のシステムは、ECU（Electronic Control Unit）５０を備えている。ECU５０には、上述した各種のセンサに加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ５２やアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ５４が接続されているとともに、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ECU５０は、それらのセンサ信号や情報に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００３６】
［吸気可変動弁機構の構成］
以下、図２および図３を参照して、本発明の実施の形態１における吸気可変動弁機構４０の構成について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１における吸気可変動弁機構４０の構成を示す斜視図、図３は、当該吸気可変動弁機構４０の構成を模式的に示す正面図である。尚、この吸気可変動弁機構４０の詳細な構成とその動作については、国際出願の国際公開番号WO 2006/025565 A1号公報において詳述されている。このため、ここでは、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略または簡略するものとする。
【００３７】
本吸気可変動弁機構４０はロッカーアーム方式の機械式動弁機構を有し、カム軸１２０の回転運動がカム軸１２０に設けられた第１駆動カム１２２または第２駆動カム２２２によってロッカーアーム１１０、２１０の揺動運動に変換され、各ロッカーアーム１１０、２１０に支持されるバルブ１０４、２０４の上下方向へのリフト運動に変換される。
【００３８】
第１駆動カム１２２と各ロッカーアーム１１０，２１０との間には、第１駆動カム１２２の回転運動に各ロッカーアーム１１０，２１０の揺動運動を連動させる可変機構１３０が設けられている。また、第２駆動カム２２２と第２ロッカーアーム２１０との間には、第２駆動カム２２２の回転運動に第２ロッカーアーム２１０の揺動運動を連動させる固定機構２３０が設けられている。
【００３９】
可変機構１３０は、ECU５０による制御軸１３２の回転角度の調整を受けて、第１駆動カム１２２の回転運動と各ロッカーアーム１１０，２１０の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。本可変動弁機構４０は、この可変機構１３０を可変制御することによりロッカーアーム１１０、２１０の揺動量や揺動タイミングを変化させて、バルブ１０４、２０４のリフト量や作用角を連続的に変更できるようになっている。
固定機構２３０は、第２駆動カム２２２の回転運動と第２ロッカーアーム２１０の揺動運動とを一定の関係で連動させることができる機構である。
【００４０】
第２ロッカーアーム２１０を押動する第２揺動カムアーム２４０には、ピン孔２５６が形成されている。第１揺動カムアーム１４０の第２アーム部１５０Ｂにも、ピン孔２５６の位置に対応してピン孔１４２が形成されている。これら２つのピン孔２５６，１４２をピン２９０で連結することにより、第２揺動カムアーム２４０は第１揺動カムアーム１４０と一体化され、制御軸１３２を中心にして一体的に揺動することになる。
【００４１】
また、ロストモーションアーム２６０にも、ピン孔２６４が形成されている。このピン孔２６４と第２揺動カムアーム２４０のピン孔２５６とをピン２９０で連結することにより、第２揺動カムアーム２４０はロストモーションアーム２６０と一体化され、制御軸１３２を中心にして一体的に揺動することになる。なお、ピン２９０は、ＥＣＵの指令に基づいて、例えば油圧アクチュエータによってその軸方向に駆動され、ロストモーションアーム２６０のピン孔２６４と第１揺動カムアーム１４０のピン孔１４２の何れか一方にのみ選択的に挿入されるようになっている。
【００４２】
以上の構成によれば、ピン２９０の挿入先を切り換えることで、第２バルブ２０４のリフト運動の連動先を、第１駆動カム１２２と第２駆動カム２２２との間で選択的に切り換えることができる。
【００４３】
ピン２９０が第１揺動カムアーム１４０のピン孔１４２に挿入されているときには、第２揺動カムアーム２４０は第１揺動カムアーム１４０に連結され、第２バルブ２０４のリフト運動は、第１バルブ１０４のリフト運動と同じく第１駆動カム１２２の回転運動に連動する。第２揺動カムアーム２４０の揺動カム面２５２は第１揺動カムアーム１４０の揺動カム面１５２と同一のカムプロフィールを有しているので、第２バルブ２０４は第１バルブ１０４と同一の開弁特性でリフト運動することになる。この場合、第２バルブ２０４の開弁特性は可変となる。制御軸１３２の回転角度を変化させることで、第２ローラ１７４のスライド面１５６上での接触位置Ｐ２と第１ローラ１７２の駆動カム面１２４上での接触位置Ｐ１は同時に変化し、第１バルブ１０４および第２バルブ２０４のリフト量と作用角は連動して変化する（両弁可変制御）。
【００４４】
一方、ピン２９０の挿入先を第１揺動カムアーム１４０のピン孔１４２からロストモーションアーム２６０のピン孔２６４に切り換えたときには、第２揺動カムアーム２４０はロストモーションアーム２６０に連結され、第２バルブ２０４のリフト運動は第２駆動カム２２２の回転運動に連動する。揺動カム面２５２に対するカムローラ２６２の位置は大リフト時の揺動カム面１５２に対する第１ローラ１７２の位置に等しいため、第２バルブ２０４は第１バルブ１０４の大リフト時の開弁特性でリフト運動することになる。この場合、第１バルブ１０４の開弁特性は可変でありリフト量を変更できるのに対し、第２バルブ２０４の開弁特性は固定となりリフト量は一定となる。従って、第１バルブ１０４と第２バルブ２０４が同一気筒の吸気バルブの場合には、第１バルブ１０４のリフト量を変更して両バルブ１０４，２０４間のリフト量の差を制御することで、気筒内の混合気の流れを制御（スワール制御）することが可能になる（片弁可変制御）。
【００４５】
［実施の形態１の特徴部分］
上述した本実施形態のシステムにおいて、ECU５０は、加速時には、アクセル開度とエンジン回転数との関係（内燃機関１０の運転状態）を予め定めたマップに従って、目標トルクを取得する。そして、その目標トルクとエンジン回転数との関係を予め定めたマップに従って、加速時の目標運転状態における各種の制御パラメータ（過給圧Pim、吸入空気量gn、スワール比、および燃料噴射量など）の目標値を取得する。ただし、ECU５０は、燃料噴射量を、直ちに取得された燃料噴射量目標値とするのではなく、スモーク排出量が所定の許容値を超えないように制限された範囲内で燃料噴射量を制御する。より具体的には、ECU５０は、現在の過給圧Pim（或いは吸入空気量gn）に基づいて、スモーク排出量との関係で制限を受ける中での供給可能な最大の燃料噴射量を、上記燃料噴射量目標値以下の範囲内で定めるようにしている。
【００４６】
ところで、低負荷域からの加速時には、過給圧Pimが不足するために、目標量の空気を筒内に吸入させることが難しい。ディーゼル機関などの圧縮着火式内燃機関における加速性能の良し悪しは、主として、加速時にどれだけの量の燃料を噴射することが可能であるかどうかに関わってくる。しかしながら、加速時における燃料噴射量の増量は、スモーク排出量との関係で制約を受けてしまう。従って、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを解消するためには、スモーク排出量を増やすことなく、加速時のなるべく早い段階において燃料噴射量を目標値にまで高められるようになっていることが望ましい。
【００４７】
また、スワールを強くすることには、スモーク排出効果があることは知られているが、運転状態によっては、スワールを強くすることで吸入空気量gnが減少し、逆にスモーク排出量が増加してしまう場合がある。従って、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを解消するうえでは、この点についても、配慮する必要がある。
【００４８】
図４は、スワール比と吸入空気量gnとの関係で、スモーク排出量が等しくなる等スモーク曲線を表した図である。尚、図４は、燃料噴射量が一定値とされた条件下での関係を示すものである。図４に示すように、等スモーク曲線は、吸入空気量gnが比較的少ない領域では、吸入空気量gnの変化に対するスワール比の変化が大きいという傾向を有し、また、吸入空気量gnが比較的多い領域では、吸入空気量gnの変化に対するスワール比の変化が小さいという傾向を有している。また、スモーク排出量は、吸入空気量gnおよびスワール比がともに増える方向に向かうにつれ、小さくなるという傾向を有している。
【００４９】
図４中に白丸で表された「初期点」は、加速開始時の運転状態を、吸入空気量gnとスワール比との関係で示したものである。そして、図４中に白丸で表された「目標点」は、今回の加速時における目標運転状態を、吸入空気量gnとスワール比との関係で示したものである。加速時には、図４に示すように、運転者からの加速要求度合いに応じた加速目標点に向けて、吸入空気量gnおよびスワール比が増やされていくことになる。
【００５０】
本実施形態のシステムでは、スモーク排出量を増やすことなく、加速時のなるべく早い段階において燃料噴射量を目標値にまで高められるように、加速時における吸入空気量gnおよびスワール比を制御できるようにした点に特徴を有している。以下、その具体的な手法について説明する。
【００５１】
図４に示す等スモーク曲線によれば、吸入空気量gnが比較的少ない領域においては、スワール比を高めるよりも吸入空気量gnを高める方がスモーク排出量の低減効果が大きくなることが判る。この傾向は、吸入空気量gnが比較的少ない領域であって、スワール比が比較的高い領域に上記初期点がある場合に顕著である。また、吸入空気量gnが比較的少ない領域であって、スワール比がそれほど高くない領域に上記初期点がある場合であっても、そのような吸入空気量gnが少ない領域下でスワール比を高めることは、既述したように、吸入空気量gnの減少を招き、図４でいえば、運転領域が初期点に対して左上側に移行することとなり、却って、スモーク排出量を増やしてしまう。このことからも、吸入空気量gnが比較的少ない領域下においてスモーク排出量を効率良く減らすためには、スワール比の制御ではなく、吸入空気量gnの制御の方が有効であるといえる。つまり、このような吸入空気量gnが比較的少ない領域下では、スモーク排出量の変化は、スワール比ではなく、吸入空気量gnによって律速されることとなる。
【００５２】
そこで、本実施形態では、加速時には、先ず、スワール比の制御を禁止した状態で吸入空気量gnを増量させていくようにした（図４中に符号「Ａ」を付して示す「空気量アップ期間」）。ここでの吸入空気量gnの増量は、後述するように、吸気可変動弁機構４０等による吸気弁等のバルブタイミングの制御によって実行される。
【００５３】
また、図４に示す等スモーク曲線によれば、吸入空気量gnが比較的多い領域においては、吸入空気量gnを高めるよりもスワール比を高める方がスモーク排出量の低減効果が大きくなることが判る。つまり、吸入空気量gnが比較的多い領域下では、スモーク排出量の変化は、吸入空気量gnではなく、スワール比によって律速されることになる。
【００５４】
そこで、本実施形態では、実吸入空気量gnが吸入空気量の目標値gntrgに対した所定の割合にまで達した後は、スワール比を高めるようにした（図４中に符号「Ｂ」を付して示す「スワールアップ期間」）。そして、このスワールアップ期間では、スワール比の増大に伴って、燃料噴射量目標値に向けて燃料噴射量を増量するようにした。ここでのスワール比の制御は、吸気可変動弁機構４０によって、同一気筒内に配置された２つの吸気弁のリフト量に与える差の大きさの制御によって実現される。
【００５５】
上記スワールアップ期間の終点は、加速目標点での燃料噴射量目標値と同等の燃料噴射量に達した点であるとともに、この終点は、言い換えれば、当該燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関１０を加速目標点に制御した場合のスモーク排出量と同一となる値にまでスワール比が高められた点である。
【００５６】
更に本実施形態では、スワール比の増大とともに燃料噴射量が目標値に達した後は、吸入空気量gnが目標値gntrgに達するまで、燃料噴射量を一定値に維持させた状況の下で、スモーク排出量を一定値に維持させながらスワール比を下げるようにした（図４中に符号「Ｃ」を付して示す「等スモーク制御期間」）。
【００５７】
図５は、一般的なターボ過給機付きディーゼル機関における加速時の制御を示すタイムチャートであり、図６は、本実施形態における加速時の特徴的な制御を、図５に示す一般的な制御と比較しながらに説明するためのタイムチャートである。図５に示すように、一般的なターボ過給機付きディーゼル機関においては、アクセルペダルの踏み込みによって加速要求が検知されると（時刻t0）、そのアクセル操作により要求された運転状態を定める各種の制御パラメータ（過給圧Pim、吸入空気量gn、燃料噴射量）の目標値がそれぞれ設定される。そして、加速時には、目標運転状態となるように、燃料噴射量（≒トルク）が目標値となるように増量されていく。その際、燃料噴射量は、吸入空気量gn（過給圧Pim）との関係に基づいて、スモーク排出量が所定の制限値を超えない範囲内で増量されていく。そのような燃料噴射量の増量に伴い、過給圧Pimや吸入空気量gnが目標値に近づいていく。
【００５８】
これに対し、上述した本実施形態の手法では、先ず、バルブタイミングの制御によって吸入空気量gnが増量される。その結果、図６（Ｃ）に示すように、吸入空気量gnの増量によってスモーク排出量に余裕が出た分だけ、図５に示す例に比して、燃料噴射量が増量される。時刻t1は、図４を参照して説明した空気量アップ期間からスワールアップ期間への切り換え時点を示している。
【００５９】
本実施形態の手法では、図６（Ｅ）に示すように、時刻t1が到来した場合には、徐々にスワール比を高める手法（破線参照）とは異なり、スワール比を、目標燃料噴射量と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関１０を加速時の目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と同一となる値にまで、速やかに高めていく。燃料噴射量は、時刻t1〜t2までのスワールアップ期間においても、図６（Ｃ）に示すように、スワール比が高められることによってスモーク排出量に余裕が出た分だけ、図５に示す例に比して、燃料噴射量が増量される。
【００６０】
そして、本実施形態の手法では、時刻t2においてスワールアップ期間が終了した後は、吸入空気量gnが目標値gntrgに達するまでの間（時刻t2〜t3までの等スモーク制御期間）、燃料噴射量を一定値に維持させた状況の下で、スモーク排出量が一定値のままとなるようにしながらスワール比を下げていく。
【００６１】
［実施の形態１における具体的処理］
図７は、ECU５０が内燃機関１０の加速時に実行するルーチンのフローチャートである。より具体的には、本ルーチンは、運転者によるアクセルペダルの踏み込み（加速要求）が検知された場合に起動されるルーチンであるものとする。
【００６２】
図７に示すルーチンでは、先ず、エアフローメータ３６により検出される実吸入空気量gnと吸入空気量目標値gntrgとの比であるgn／gntrgが算出される（ステップ１００）。吸入空気量目標値gntrgは、アクセル操作により要求された目標運転状態における吸入空気量であり、ECU５０が記憶するマップによって取得される。また、この吸入空気量目標値gntrgは、スモーク排出量の許容値を考慮して定められた値である。このような吸入空気量目標値gntrgと実吸入空気量gnとの関係を示すgn／gntrgを用いた手法によれば、実吸入空気量gnが吸入空気量目標値gntrgに対してどれくらいの割合になったかを調べることによって、現時点のスモーク排出量がどれくらいになるかを把握することができる。
【００６３】
次に、上記の吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1より小さいか否かが判別される（ステップ１０２）。所定値C1は、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnおよびスワール比のどちらで律速される領域に、現在の実吸入空気量gnがあるかを判別できるような値として予め設定されたものである。
【００６４】
上記ステップ１０２においてgn／gntrg＜C1が成立すると判定される間は、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnで律速される領域であると判断され、スワールの制御が禁止された状態で、吸入空気量gnが最大となるように、吸排気弁のバルブタイミングが選択される（ステップ１０４）。より具体的には、本ステップ１０４では、吸入空気量gnが最大となるように吸排気弁を制御する一例として、吸気可変動弁機構４０によって吸気弁の閉じ時期が下死点に近い位置となるように進角されるとともに、排気可変動弁機構４２によって排気弁の開き時期が所定量だけ進角される。このような吸気弁の早閉じ制御によれば、加速の初期段階である低エンジン回転数領域において、吸気の吹き返しを無くすことで吸入空気量gnを最大とすることができる。また、排気弁の早開き制御によれば、ターボ過給機のタービンに供給される排気エネルギを高めることで、過給効果を高めることができる。
【００６５】
一方、上記ステップ１０２においてgn／gntrg＜C1が不成立であると判定された場合には、次いで、gn／gntrgが上記所定値C1となったか否かが判別され（ステップ１０６）、gn／gntrg＝C1が成立した場合には、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnではなく、スワール比で律速される領域に切り替わったものと判断され、この場合には、その比率を保ったままで、スワールアップできるような吸気弁のバルブタイミングが選択されるとともに、スワール比の増大に伴って、燃料噴射量がその目標値に達するまで増量される（ステップ１０８）。より具体的には、本ステップ１０８では、スワールアップできるように吸気弁を制御する一例として、吸気可変動弁機構４０によって、吸気弁の片弁早閉じ制御が実行される。
【００６６】
次に、現在のスワール比が所定値C2と等しくなるまで高められたか否かが判別される（ステップ１１０）。所定値C2は、目標燃料噴射量と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関１０を上記加速目標点に制御した場合のスモーク排出量と同一となる値にまで、スワール比が高められたか否かを判別できるように予め設定された値である。尚、本ステップ１１０においては、上記のような処理に代えて、燃料噴射量がその目標値に達するまでスワール比を高められたかどうかを判別するようにしてもよい。
【００６７】
上記ステップ１１０において、現在のスワール比＝C2が成立すると判定された場合には、燃費を優先して、スワール比を下げる側に吸気弁のバルブタイミングが制御される（ステップ１１２）。より具体的には、本ステップ１１２では、吸気可変動弁機構４０によって、吸気弁の片弁早閉じ制御における早閉じ側の吸気弁の閉じ時期と、他方の吸気弁の閉じ時期との差が小さくなるように制御されていく。
このステップ１１２の処理による吸気弁の制御は、実吸入空気量gnが吸入空気量目標値gntrgに達するまで実行される（ステップ１１４）。
【００６８】
以上説明した図７に示すルーチンによれば、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1に達するまでの間は、つまり、スモーク排出量の変化がスワール比ではなく吸入空気量gnで律速されると判断される間は、スワールアップが禁止され、吸入空気量gnの増量が優先される。そして、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1に達してから、つまり、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnではなくスワール比で律速される領域に切り替わったと判断されるようになってから、スワールアップが実行される。
【００６９】
このため、燃料噴射量が一定条件下での等スモーク曲線（図４参照）からも判るように、加速時に、初期点から加速目標点に向かう際に、加速目標点におけるスモーク排出量と同じ量のスモーク排出量となる領域（吸入空気量gnおよびスワール比）にまで最短で（理想的なラインで）到達できるように、吸入空気量gnとスワール比を制御することができる。
【００７０】
次に、図８を参照して、上記図７に示すルーチンの制御を適用することで、加速時に燃料噴射量を迅速に目標値に高められる理由について説明する。
図８は、スモーク排出量が一定となる条件下における等燃料噴射量曲線を、吸入空気量gnとスワール比との関係で表した図である。図８に示す等燃料噴射量曲線によれば、吸入空気量gnが比較的少ない領域では、燃料噴射量を増量するためには、吸入空気量gnを高める方がスワール比を高めるよりも有効となる（すなわち、燃料噴射量の変化（増量可能代）が吸入空気量gnで律速される）。また、吸入空気量gnが比較的多い領域では、燃料噴射量を増量するためには、スワール比を高める方が吸入空気量gnを高めるよりも有効となる（すなわち、燃料噴射量の変化（増量可能代）がスワール比で律速される）。
【００７１】
加速時における本実施形態の吸入空気量gnおよびスワール比の制御（図７に示すルーチンの処理）の結果を、スモーク排出量が一定となる条件下における等燃料噴射量曲線上に表すと、図８のようになる。燃料噴射量は、加速時（過渡時）においては、スモーク排出量が所定の許容値を超えない範囲内で可能な限り多くなるように制御される。上記ルーチンの制御が適用された場合には、加速初期の吸入空気量gnが比較的少ない領域では、吸入空気量gnの上昇とともに徐々に燃料噴射量が増やされていく。そして、燃料噴射量を増量するうえで、スワール比を高めることが有効な領域（燃料噴射量の変化（増量可能代）がスワール比で律速される領域）になってから、燃料噴射量が加速時の目標値になるまで増量されていく。このように、上記ルーチンの処理によれば、加速時に、初期点から加速目標点に向かう際に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、目標燃料噴射量にまで最短で（理想的なラインで）到達できるように、吸入空気量gnとスワール比を制御することができる。
【００７２】
更に、上記ルーチンによれば、燃料噴射量が上記加速目標点における目標燃料噴射量と同じとなった後に、吸入空気量gnおよびスワール比が加速目標点に達するまでの間は、燃料噴射量を一定とする条件下で等スモーク排出量に維持されるように、スワール比が下げられていく（図４、８参照）。このような処理によれば、加速時に目標とする燃料噴射量が一旦得られた後に、その燃料噴射量（≒トルク）を維持しつつ、ポンプ損失を減らせるようになる。このため、加速遅れの解消とスモーク排出量の抑制との両立を図ったうえで、無駄な燃料消費を低減させることができる。
【００７３】
次に、図９を参照して、上記図７に示すルーチンの制御を適用することで、加速時に過給遅れを効率良く解消できる理由について説明する。
図９は、スモーク排出量が一定となる条件下における等過給圧曲線を、吸入空気量gnとスワール比との関係で表した図である。図９に示すように、スモーク排出量が一定となる条件下における等過給圧曲線は、図８に示すスモーク排出量が一定となる条件下における等燃料噴射量曲線と同様の傾向を有するものとして表すことができる。図９には、等過給圧曲線上に、上記図７に示すルーチンの処理の結果が表されている。この図９から判るように、上記ルーチンの処理によれば、内燃機関１０の過給圧Pimを、加速目標点における過給圧目標値に短時間で（理想的なラインで）到達させることができる。
【００７４】
以上説明したように、加速時における本実施形態の吸入空気量gnとスワール比の制御によれば、内燃機関１０の運転状態が初期点から加速目標点に向かう際に、等スモーク曲線に基づいて、スモーク排出量を最も効率良く抑制した径路で、吸入空気量gnとスワール比を制御することができる（図４参照）。スモーク排出量が抑制された状況下では、スモーク排出量が許容レベルとなるまでの燃料噴射量の増量代が大きくなる。従って、本実施形態の制御によれば、加速中の燃料噴射量を最短で目標燃料噴射量に到達させることができ（図８参照）、これにより、スモーク排出量を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消することができる（図９参照）。
【００７５】
ところで、上述した実施の形態１においては、実吸入空気量gnと吸入空気量目標値gntrgの比であるgn／gntrgを所定値C1と比較することにより、空気量アップ期間とスワールアップ期間との切り換え点を、つまり、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnおよびスワール比のどちらで律速されるかの判別点を、取得するようにしている。しかしながら、本発明はこのような手法に限らず、例えば、上記図４に示すような燃料噴射量が一定となる条件下での等スモーク曲線を吸入空気量gnとスワール比との関係で定めたマップや、上記図８、９に示すようなスモーク排出量が一定となる条件下での等燃料噴射量曲線または等過給圧曲線を吸入空気量gnとスワール比との関係で定めたマップなどを、ECU５０に記憶させておき、そのようなマップを参照して、空気量アップ期間とスワールアップ期間とを切り換えるようにしてもよい。
【００７６】
また、上述した実施の形態１においては、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1に達するまでの間は、吸気可変動弁機構４０等を用いて、吸入空気量gnが最大となるように、吸排気弁のバルブタイミングを選択するようにしている。しかしながら、吸気可変動弁機構４０等の吸入空気量gnを制御するための空気量制御手段を備えていないシステムであっても、本発明の対象となり得る。すなわち、そのようなシステムであっても、スワール比を制御するスワール制御手段を備えるシステムであれば、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1に達するまでの間は、スワール比を高めるような制御を禁止するようにしてもよい。そして、吸入空気量gnがある程度上がるのを待ってから、つまり、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1に達した場合に、スワール比を高めるようにしてもよい。このような手法によれば、吸入空気量gnの上昇を待たずにスワールアップを行う手法に比して、加速時に、より早い段階で目標燃料噴射量にまで燃料噴射量を高めることができるようになる。
【００７７】
また、上述した実施の形態１においては、加速初期の「空気量アップ期間」では、スワール比の制御を禁止するようにしている、つまり、吸入空気量gnの変化に伴うスワール比の変化を成り行きに任せている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、当該「空気量アップ期間」では、スワール比が一定になるように制御してもよく、更には、吸入空気量gnの増量をスワール比の調整よりも優先してさえいれば、スワール比の制御を行うものであってもよい。
【００７８】
また、上述した実施の形態１においては、加速時の「スワールアップ期間」では、吸入空気量の比gn／gntrgを一定に保ったままでスワール比を高めるようにしている。しかしながら、本発明において、加速時に、スモーク排出量などの変化がスワール比で律速される（すなわち、吸入空気量gnの増量に比してスワールアップが得策である）と判断された場合には、スワール比を高めることを吸入空気量gnの増量よりも優先してさえいれば、吸入空気量gnの増量を伴わせてもよい。
【００７９】
また、上述した実施の形態１における図７に示すルーチンにおいては、吸入空気量の比gn／gntrgの大きさの判別に用いる所定値C1が１より小さい値に設定された例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、加速時の目標運転状態（加速目標点）の状態によっては、上記所定値C1が１とされる場合があってもよい。つまり、スモーク排出量などの変化が吸入空気量gnで律速される領域内に加速時の吸入空気量目標値gntrgがある場合には、当該吸入空気量目標値gntrgに達するまでの間、スワール比の制御を禁止して吸入空気量gnを増量させるようにしてもよい。
【００８０】
尚、上述した実施の形態１においては、吸気弁の片弁早閉じ制御を行う吸気可変動弁機構４０が前記第１または第２の発明における「スワール制御手段」に相当している。また、ECU５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「目標空気量取得手段」が、上記ステップ１０２および１０４の処理を実行することにより前記第１または第２の発明における「第１優先制御手段」が、上記ステップ１０６および１０８の処理を実行することにより前記第１または第２の発明における「第２優先制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が上記ステップ１０２および１０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「律速状況判別手段」が実現されている。
また、ECU５０が上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第３の発明における「スワール調整制限手段」が実現されている。
また、ECU５０が、アクセル操作に伴う加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を所定のマップに従って取得することにより前記第４または第６の発明における「目標噴射量取得手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第４の発明における「噴射量増量手段」が、上記ステップ１０８および１１０の処理を実行することにより前記第４または第６の発明における「スワール比増大手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が上記ステップ１１０〜１１４の処理を実行することにより前記第５または第７の発明における「スワール比低減手段」が実現されている。
また、吸気可変動弁機構４０が前記第８の発明における「空気量制御手段」に相当している。
【００８１】
実施の形態２．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１乃至図３に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に図７に示すルーチンに代えて後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００８２】
［実施の形態２の特徴］
上述した実施の形態１においては、加速時の初期段階、より具体的には、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1より小さくなる期間（空気量アップ期間）では、吸入空気量gnを増量させるために、吸気弁の早閉じ制御に加え、排気弁の早開き制御を行うようにしている。これに対し、本実施形態のシステムは、排気弁の早開き制御を行う期間が、上記所定値C1に比して小さな値に設定された所定値C3よりも吸入空気量の比gn／gntrgが小さい場合に制限されている点に特徴を有している。
【００８３】
図１０は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１０において、図７に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図１０に示すルーチンでは、ステップ１００において、吸入空気量の比gn／gntrgが算出された後、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C3より小さいか否かが判別される（ステップ２００）。所定値C3は、上記のように、所定値C1より小さな値として予め設定されたものである。
【００８４】
上記ステップ２０２においてgn／gntrg＜C3が成立すると判定される間は、スワール比の制御が禁止された状態で、吸入空気量が最大となるように、吸排気弁のバルブタイミングが選択される（ステップ２０２）。より具体的には、本ステップ２０２では、吸気弁早閉じ制御と排気弁早開き制御とがともに実行される。
【００８５】
一方、上記ステップ２００においてgn／gntrg＜C3が不成立であると判定された場合には、次いで、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1より小さいか否かが判別される（ステップ１０２）。その結果、gn／gntrg＜C1が成立すると判定される間は、スワール比の制御が禁止された状態で、吸入空気量gnを増量させるべく、吸気弁早閉じ制御のみが継続して実行され、排気弁早開き制御の実行は禁止される（ステップ２０４）。
尚、これ以降の処理は、上記図７に示すルーチンと同様であるため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【００８６】
上記図４の等スモーク曲線に示されるように、吸入空気量gnが比較的増えてくると、等スモーク曲線が横軸に対して平行に近くなる。つまり、そうなると、吸入空気量gnの変化に対するスモーク排出量変化の感度が低下する。このため、吸入空気量gnの増量は、燃料噴射量を短時間で増量するうえでは有効でなくなる。従って、吸入空気量gnが比較的増えてきた場合、すなわち、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C3以上となるように比較的大きくなってきた場合には、排気弁早開き制御を禁止したとしても、それが加速性能に与える影響は小さくなる。
【００８７】
排気弁の早開き制御の実行は、既述したように、ターボ過給機２２に供給される排気エネルギを高められるため、吸入空気量gnを増量されることができ、これにより、過給遅れの解消に役立つことができる。しかしながら、その一方で、排気弁の早開き制御は、膨張仕事が減少するため、燃費が悪化するという一面もある。
以上説明した図１０に示すルーチンによれば、吸入空気量gnの増量によってスモーク排出量を効率良く低減できる効果の大きい領域に限って、排気弁の早開き制御が実行される。このため、過給遅れの解消と燃費改善とをバランス良く実現することができる。
【００８８】
ところで、上述した実施の形態２においては、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C3に達した後は、空気量アップ期間であっても、排気弁の早開き制御を禁止するようにしている。しかしながら、本発明は、このように排気弁の早開き制御を実行と禁止との間で択一的に変更する手法に限定されるものではなく、吸入空気量目標値gntrgに対する実吸入空気量gnの割合に応じて、排気弁の開きタイミングを制御するようにしてもよい。
【００８９】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU５０が上記ステップ１００、２００、２０２、１０２、および２０４の処理を実行することにより前記第１０の発明における「排気弁早開き制御手段」が実現されている。
【００９０】
実施の形態３．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１乃至図３に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に図７に示すルーチンに代えて後述する図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００９１】
［実施の形態３の特徴］
上述した実施の形態１においては、加速時の初期段階、より具体的には、吸入空気量の比gn／gntrgが所定値C1より小さくなる期間（空気量アップ期間）では、吸入空気量gnを増量させるために、吸気弁の早閉じ制御に加え、排気弁の早開き制御を行うようにしている。これに対し、本実施形態のシステムは、排気弁の早開き制御を行う気筒が、全気筒ではなく、ターボ過給機２２に近い気筒のみに制限されている点に特徴を有している。
【００９２】
図１１は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１１において、図７に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図１１に示すルーチンでは、ステップ１００において、吸入空気量の比gn／gntrgが算出された後、ステップ１０２において、gn／gntrg＜C1が成立すると判定される間は、スワールの制御が禁止された状態で、吸入空気量gnが最大となるように、以下のような手法で吸排気弁のバルブタイミングが選択される（ステップ３００）。
【００９３】
具体的には、本ステップ３００では、全気筒において、吸気弁の早閉じ制御が実行されるとともに、ターボ過給機２２に近い気筒（図１に示す構成においては、例えば＃４気筒）のみで排気弁の早開き制御が実行される。尚、本ステップ３００において排気弁の早開き制御が実行される気筒は、例えば＃４気筒などの１つの気筒に限られず、ターボ過給機２２に位置的に近い気筒であれば、例えば＃３および＃４気筒というように、全気筒を除く複数の気筒であってもよい。
尚、これ以降の処理は、上記図７に示すルーチンと同様であるため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【００９４】
排気弁の早開き制御を全気筒で行うことは、内燃機関１０が発生させるトルクの減少につながり、燃料噴射量の増量でトルク低下を補償するため、燃費悪化を招く。また、燃料噴射量を増量することで、スモーク排出量も厳しくなる。これに対し、以上説明した図１１に示すルーチンによれば、排気弁の早開き制御の実施気筒がターボ過給機２２に近い気筒に限られることで、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、排気弁の早開き制御によるターボ過給機２２への排気エネルギの供給を効率良く行うことができる。このため、燃費悪化を最小限にしながら、過給の効果を最大限に得ることができる。
【００９５】
ところで、上述した実施の形態１乃至３においては、スワール比を制御するスワール制御手段の一例として、吸気片弁早閉じ制御を行う吸気可変動弁機構４０を挙げているが、本発明におけるスワール制御手段は、これに限定されるものではなく、例えば、吸気通路内に配置されるバタフライ式のスワールコントロールバルブ（SCV）であってもよい。
また、吸入空気量gnを制御する空気量制御手段の一例として、吸気弁の早閉じ制御を行う吸気可変動弁機構４０と排気弁の早開き制御を行う排気可変動弁機構４２とを挙げているが、本発明における空気量制御手段は、これに限定されるものではなく、例えば、電動機によって強制的な過給を行うモータアシストターボ過給機や、可変ノズルの開度を変更することによって過給を制御する可変型ターボ過給機などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１における吸気可変動弁機構の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における吸気可変動弁機構の構成を模式的に示す正面図である。
【図４】スワール比と吸入空気量との関係で、スモーク排出量が等しくなる等スモーク曲線を表した図である。
【図５】一般的なターボ過給機付きディーゼル機関における加速時の制御を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１における加速時の特徴的な制御を、図５に示す一般的な制御と比較しながらに説明するためのタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図８】スモーク排出量が一定となる条件下における等燃料噴射量曲線を、吸入空気量gnとスワール比との関係で表した図である。
【図９】スモーク排出量が一定となる条件下における等過給圧曲線を、吸入空気量gnとスワール比との関係で表した図である。
【図１０】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１０  内燃機関
１２  インジェクタ
１８  排気通路
２２  ターボ過給機
２６  吸気通路
３６  エアフローメータ
３８  吸気圧力センサ
４０  吸気可変動弁機構
４２  排気可変動弁機構
５０  ECU(Electronic Control Unit)
５４  アクセル開度センサ
１２０  カム軸
１２２、２２２  駆動カム
１３０  可変機構
１３２  制御軸
２３０  固定機構
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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