(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、トルク変動の発生を適切に低減可能とし、有害ガスの排気を適切に低減可能とする。【解決手段】内燃機関の制御装置（２０）は、排気通路に設けられたタービン（６ｂ）及び吸気通路に設けられたコンプレッサ（６ａ）を有し、コンプレッサには可動ベーン（１８０）の位置を変化させることによりコンプレッサホイール（１２０）から送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構（１７０）が設けられた過給機（６）と、を備えた内燃機関（１）に適用され、内燃機関の吸気量を補正する複数種類の吸入空気量補正手段（６ｍ、７０、８０等）と、内燃機関の運転状態に基づいて、絞り量を変更するか否かを判定可能な第１判定手段と、絞り量を変更すると判定された場合、内燃機関の運転状態に基づいて、複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、選択された一の吸入空気量補正手段によって、吸気量を補正させる制御手段（２０）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】
排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の吸気量を補正する複数種類の吸入空気量補正手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記絞り量を変更するか否かを判定可能な第１判定手段と、
前記絞り量を変更すると判定された場合、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させる制御手段と
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】
前記内燃機関の運転状態がＥＧＲ運転状態であるか否かを判定可能な第２判定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記絞り量を変更すると判定された場合、且つ、前記運転状態がＥＧＲ運転状態であると判定された場合、前記ＥＧＲ運転状態に基づいて、前記複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記絞り量の変更と同時に前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記複数種類の吸入空気量補正手段として、
前記タービンの回転速度を変更可能な可変ノズル、前記絞り量を変更する変更手段、前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁機構、及び、前記タービンの回転速度を変更可能な電動発電機のうち少なくとも２つを備えることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に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】
本発明は、本発明は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式の内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１等では、ターボ過給機において可変ディフューザの開度を切り換える際に、吸気弁又は排気弁の開閉制御を行いトルクショックの発生を抑制する装置について開示されている。
【０００３】
或いは、この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献２等では、ターボ過給機において可変ディフューザの開度の切り換え制御に起因した吸入空気が低下する量を推定し、この推定された吸入低下量に応じて、スロットル弁の開度を増大することにより、トルクショックの発生を抑制する装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１４５７３４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９９９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１等によれば、排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が実施される運転領域において可変ディフューザの開度の切り換えを行う場合、排気ガスの浄化度合いが低減してしまう可能性があるという技術的な問題点が生じる。
【０００６】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、トルク変動の発生を適切に低減可能であり、有害ガスの排気を適切に低減可能である内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機と、を備えた内燃機関に適用され、前記内燃機関の吸気量を補正する複数種類の吸入空気量補正手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記絞り量を変更するか否かを判定可能な第１判定手段と、前記絞り量を変更すると判定された場合、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させる制御手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気量を補正する複数種類の吸入空気量補正手段を備える。
【０００９】
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な第１判定手段によって、内燃機関の運転状態に基づいて、絞り量を変更するか否かが判定される。ここに、本発明に係る内燃機関の運転状態とは、例えば加速運転、減速運転又は等速運転等における内燃機関の出力トルクや回転速度などの定量的及び定性的な内燃機関の出力状態を意味する。
【００１０】
絞り量を変更すると判定された場合、例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な制御手段の制御下で、内燃機関の運転状態に基づいて、複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段が選択され、当該選択された一の吸入空気量補正手段によって、吸気量が補正される。
【００１１】
これにより、絞り量を変更する際に、吸気の空燃比が目標となる空燃比と比べてリーン化又はリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化又はリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。
【００１２】
本発明の内燃機関の制御装置の一の態様は、前記内燃機関の運転状態がＥＧＲ運転状態であるか否かを判定可能な第２判定手段を更に備え、前記制御手段は、前記絞り量を変更すると判定された場合、且つ、前記運転状態がＥＧＲ運転状態であると判定された場合、前記ＥＧＲ運転状態に基づいて、前記複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させる。
【００１３】
この態様によれば、例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な第２判定手段によって、内燃機関の運転状態がＥＧＲ運転状態であるか否かが判定される。ここに、本発明に係るＥＧＲ運転状態とは、排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が実施される内燃機関の運転状態を意味する。絞り量を変更すると判定された場合、且つ、運転状態がＥＧＲ運転状態であると判定された場合、制御手段の制御下で、ＥＧＲ運転状態に基づいて、複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段が選択され、当該選択された一の吸入空気量補正手段によって、吸気量が補正される。
【００１４】
これにより、絞り量を変更し、且つ、ＥＧＲを実施する際に、吸気の空燃比が目標となる空燃比と比べてリーン化又はリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。
【００１５】
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様は、前記制御手段は、前記絞り量の変更と同時に前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させる。
【００１６】
この態様によれば、絞り量を変更する際に吸気量を迅速に補正することができる。これにより、吸気の空燃比が目標となる空燃比からかけ離れることに迅速に対応することができる。
【００１７】
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様は、前記複数種類の吸入空気量補正手段として、前記タービンの回転速度を変更可能な可変ノズル、前記絞り量を変更する変更手段、前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁機構、及び、前記タービンの回転速度を変更可能な電動発電機のうち少なくとも２つを備える。
【００１８】
この態様によれば、過給圧を適切に変化させることにより、吸気量を適切且つ高精度に補正することができる。これにより、吸気の空燃比が目標となる空燃比と比べてリーン化又はリッチ化する度合いを適切且つ高精度に低減することができる。
【００１９】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。
【図２】第１実施形態に係るコンプレッサ６ａの断面図である。
【図３】第１実施形態に係るコンプレッサ６ａの一部を図２の矢印III方向から見た図である。
【図４】第１実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。
【図５】第１実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。
【図６】第１実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変ＤＦの開度の時間軸上の変化、ディーゼルスロットル弁７０の開度の時間軸上の変化、並びに、可変ノズル６ｖの開度の時間軸上の変化を夫々示したグラフ（図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ））である。
【図７】第１実施形態及び比較例に係るコンプレッサ６ａにおける圧力比と空気流量との定量的又は定性的な特性を示したグラフ（図７（ａ）及び図７（ｂ））である。
【図８】第２実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。
【図９】第２実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。
【図１０】第３実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。
【図１１】第３実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。
【図１２】第３実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変ＤＦの開度の時間軸上の変化、並びに、回生の実施及び非実施の時間軸上の変化を夫々示したグラフ（図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ））である。
【図１３】第４実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。
【図１４】第４実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。
【図１５】第５実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。
【図１６】第５実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。
【図１７】第５実施形態及び比較例に係るコンプレッサ６ａにおける圧力比と空気流量との定量的又は定性的な特性を示したグラフ（図１７（ａ）及び図１７（ｂ））である。
【図１８】第６実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。
【図１９】第７実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。
【図２０】第７実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変ＤＦの開度の時間軸上の変化、並びに、モータアシスト方式のターボ過給の実施及び非実施の時間軸上の変化を夫々示したグラフ（図２０（ａ）、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ））である。
【図２１】第８実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。
【図２２】第８実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００２３】
（車両の基本構成）
先ず、図１を参照して、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図１は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、本実施形態に係る内燃機関の異常判定装置を搭載した車両は、＃１気筒「１ａ」から＃４気筒までの四つの気筒が一列に並べられた、いわゆる直列四気筒のレシプロ式内燃機関（所謂、「ディーゼルエンジン」、以下、適宜、「エンジン１」と称す）に適用した一形態を示している。エンジン１は例えば自動車の走行用駆動源として使用され、エンジン１で発生した駆動力が、図示しない、クラッチや変速機やディフェレンシャルギヤやドライブシャフトを介して車輪に伝達される。
【００２４】
図１に示されるように、エンジン１は、電子スロットル弁２、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、シリンダ＃１から＃４、吸気通路３、吸気マニホールド３Ｍ、排気マニフォールド４、インタクーラー５、吸気濾過用のエアフィルタ５ｆ、ターボ過給機６、コンプレッサ６ａ、タービン６ｂ、可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を測定する角度センサー６ｓ、エンジン１の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ７ｓ、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx active Reduction system）触媒８、排気浄化ユニット９、燃料添加弁１０、ＥＧＲ通路１１、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ弁１４、排気絞り弁１５、マフラー１６、ＥＣＵ２０、インジェクタ３０、コモンレール３１、燃料ポンプ３２、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ３３、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー４０、及び、吸気量調節用の絞り弁（所謂、ディーゼルスロットル弁）７０を備えて構成されている。
【００２５】
図１に示されるように、エンジン１は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、エンジン１の還流系、所謂、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）系は、そのシリンダ＃１から＃４には、吸気通路３及び排気通路４が接続され、吸気通路３には吸気濾過用のエアフィルタ５ｆ、インタクーラー５、ターボ過給機６のコンプレッサ６ａ、吸気量を調節するための絞り弁７０が、排気通路４にはターボチャージャ６のタービン６ｂがそれぞれ設けられている。排気通路４のタービン６ｂよりも下流側には排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の一例であるＤＰＮＲ触媒８を含んだ排気浄化ユニット９と、そのＤＰＮＲ触媒８の上流に還元剤としての燃料を添加する燃料添加手段としての燃料添加弁１０とが設けられている。排気通路４と吸気通路３とはＥＧＲ通路１１で接続され、ＥＧＲ通路１１には、還流ガスの流れる方向を基準として、上流側から下流側へ向かって、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、及びＥＧＲ弁１４が設けられている。
【００２６】
ターボ過給機６は、可変ディフューザ６ｎを備えたターボ過給機であり、設けられた可変ディフューザ６ｎの開度を変更することによって、コンプレッサ６ａの出口での吸気の圧力を変更することができる。角度センサー６ｓは可変ディフューザ６ｎの開度を測定する。特に、可変ディフューザ６ｎは、第１の開度と第２の開度との２段階で開度を変更する（但し、第２の開度は第１の開度より大きく、以下、第２の開度を「開弁側の開度（後述される開位置Ｐｏ）」と称し、第１の開度を「閉弁側の開度（後述される閉位置Ｐｃ）」と称す）。
【００２７】
尚、可変ディフューザ６ｎは、第１の開度と第２の開度との２段階で開度を変更したが、本実施形態はこの限りでない。即ち、可変ディフューザ６ｎは、３段階以上の多段階で開度を変更してよい。或いは、可変ディフューザ６ｎは、無段階で開度を変更してよい。即ち、可変ディフューザ６ｎについては、設けられた可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を変更することによってコンプレッサ６ａの出口での吸気の圧力を変更するように構成してよい。この場合、開度センサー６ｓは、可変ディフューザ６ｎの整流翼の開度として、可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を測定してよい。
【００２８】
ターボ過給機６は、更に、可変ノズル６ｖを備えた可変ノズル式ターボ過給機であり、設けられた可変ノズル６ｖの開度を変更することによってタービン６ｂの入口部分の流路断面積を変更し、タービン６ｂの入口での排気の圧力を変更することができる。開度センサー６ｖｓは可変ノズル６ｎの開度を測定する。尚、ターボ過給機６、コンプレッサ６ａ、タービン６ｂによって、本発明に係る「過給機」の一具体例が構成されている。
【００２９】
ＥＧＲ弁の開度制御は、エンジン１の運転状態に応じた所定の空燃比となるように、ＥＣＵ２０によって制御されてよい。
【００３０】
（コンプレッサの詳細構成）
図２及び図３を参照してターボ過給機６のコンプレッサ６ａについて説明する。図２はコンプレッサ６ａの断面図を示し、図３はコンプレッサ６ａの一部を図２の矢印III方向から見た図を示している。図２に示すようにコンプレッサ６ａは、コンプレッサハウジング１１０と、コンプレッサハウジング１１０内に収容されたコンプレッサホイール１２０とを備えている。コンプレッサハウジング１１０は、コンプレッサホイール１２０が配置されるホイール室１３０と、ホイール室１３０の外周に設けられ、ホイール室１３０の出口と通じているディフューザ部１４０と、ディフューザ部１４０の外周に設けられてディフューザ部１４０と通じている渦巻き状のスクロール室１５０とを備えている。コンプレッサホイール１２０は、軸線Ａｘ回りに回転可能に設けられた回転軸１６０の一端に取り付けられている。回転軸１６０の他端にはタービン６ｂのタービンホイール（不図示）が取り付けられている。タービンホイールが排気によって駆動されると、これによりコンプレッサホイール１２０が駆動される。
【００３１】
コンプレッサ６ａには、可動ベーン機構１７０が設けられている。可動ベーン機構１７０は、ディフューザ部１４０に配置された複数のディフューザベーン（以下、ベーンと略称することがある。）１８０と、これら複数のベーン１８０が軸部としてのピン１９０を軸として回転可能なように取り付けられたベースプレート２００と、ベースプレート２００の裏面側に配置されたベーン操作機構２１０とを備えている。ベーン１８０は、吸気の流れを方向付ける周知の翼型形状の部品である。コンプレッサホイール１２０から送り出された吸気は、各ベーン１８０間に流入する。そのため、ベーン１８０間の隙間が吸気の流路となる。各ベーン１８０はピン１９０の一端部に一体回転可能に取り付けられている。図３に示したようにピン１９０は、周方向に一定のピッチで配置されている。それらのピン１９０を軸としてベーン１８０が回転することにより、ベーン１８０がそれらの間の吸気の流路を開閉するように回転する。そして、これにより吸気の流路の絞り量を変更する。
【００３２】
ベーン操作機構２１０は、出力部材としての出力軸２２０ａを有するアクチュエータ２２０と、出力軸２２０ａから出力された動力を各ベーン１８０に伝達する動力伝達機構２３０とを備えている。動力伝達機構２３０は、アクチュエータ２２０によって軸線Ａｘ回りに回転駆動される不図示の駆動リングを備え、その駆動リングの回転運動を各ベーン１８０がピン１９０を軸として回転する回転運動に変換する周知の機構である。そのため、詳細な説明は省略する。アクチュエータ２２０は、動力伝達機構２３０を介して各ベーン１８０を図３に実線で示した閉位置Ｐｃと破線で示した開位置Ｐｏとの間で駆動する。閉位置Ｐｃは各ベーン１８０間の隙間が最小になる位置であり、開位置Ｐｏは各ベーン１８０間の隙間が最大になる位置である。アクチュエータ２２０には、出力軸２２０ａの変位に対応した信号を出力する変位センサ２２０ｂが設けられている。尚、可動ベーン機構１７０によって、本発明に係る「可動ベーン機構」の一具体例が構成されている。
【００３３】
エンジン１の運転状態は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）２０にて制御される。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットであり、所定の制御プログラムに従って電子スロットル弁２、及びアクチュエータ２２０等を制御することにより、エンジン１を目標とする運転状態に制御する。ＥＣＵ２０は、例えば吸入空気量が多くなるほど各ベーン１８０の位置が開位置Ｐｏ側に変更されるようにアクチュエータ２２０の動作を制御する。このようにアクチュエータ２２０の動作を制御することにより、ＥＣＵ２０が本発明のベーン制御手段として機能する。また、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転に支障が生じる故障が発生した場合、エンジン１の運転状態がエンジン１の機関出力が制限される退避運転状態に切り替わるように電子スロットル弁２を閉じ側に制御する。
【００３４】
加えて、各種のアクチュエータの動作は、ＥＣＵ２０によって制御される。ＥＣＵ２０には、吸気系の過給圧に対応した信号を出力する過給圧センサ７ｓ、例えばエンジン１のクランク軸の角度に対応した信号を出力するクランク角センサ３３、排気浄化ユニット９を通過した排気の温度に対応した信号を出力する排気温センサ、及びＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、などが接続され、ＥＣＵ２０はこれらの出力信号を参照してエンジン１の運転状態を制御する。
【００３５】
図示は省略したがＥＣＵ２０には、エンジン１の運転状態を判別するための種々のセンサが接続されている。また、ＥＣＵ２０には、上述した変位センサ２２０ｂが接続されている。このＥＣＵ２０によって、本発明に係る「制御手段」、「第１判定手段」及び「第２判定手段」の一具体例が構成されている。
【００３６】
（車両の基本構成：続き）
再び図１に戻る。エンジン１の吸気系は、図示しない外気を取り込むためのエアダクトから、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、電子スロットル弁２、吸気通路３へ流れ、更に吸気ポートを経由して、シリンダ＃１から＃４内の燃焼室へ吸気されるように構成されている。吸気ポートには、吸気ポートを開閉する吸気弁が設けられている。他方、エンジン１の排気系は、排気ガスが、気筒＃１から＃４内の燃焼室から排気ポート、図示しない排気通路４、ＤＰＮＲ触媒８、及びマフラー１６を経由して、大気中へ排出されるように構成されている。
【００３７】
燃料添加弁１０は、ＤＰＮＲ８の上流に燃料を添加してＤＰＮＲ８に吸収されたＮＯｘの放出やＤＰＮＲ８のＳ再生のために必要な還元雰囲気を生成するために設けられている。燃料添加弁１０の燃料添加動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御される。ＥＣＵ２０はシリンダ＃１から＃４に燃料を噴射するためのインジェクタ３０、燃料ポンプ３２からインジェクタ３０へ供給される燃料圧力を蓄えるコモンレール３１の圧力調整弁といった各種の装置を操作してエジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０はエンジン１に吸入される空気とインジェクタ３０から添加される燃料との質量比として与えられる空燃比が理論空燃比よりもリーン側に制御されるようにインジェクタ３０の燃料噴射動作を制御する。
【００３８】
ＤＰＮＲ触媒８は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンの時は窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチのときは吸蔵していたＮＯｘを放出して窒素（Ｎ２）に還元する性質を有している。ＤＰＮＲ触媒８に吸蔵可能なＮＯｘ量には上限があるため、吸蔵されているＮＯｘ量がこの上限に達しないように触媒１４からＮＯｘを放出させてＮ２に還元させるＮＯｘ還元を所定の間隔で行い、ＤＰＮＲ触媒８の排気浄化性能を高い状態に維持する。また、ＤＰＮＲ触媒８は、排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）により被毒される。そのため、ＤＰＮＲ触媒８をＮＯｘ触媒から硫黄（Ｓ）が放出される温度域に昇温させるとともに排気空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにして硫黄被毒を回復させてＤＰＮＲ触媒８の機能を再生させるＳ再生を所定の間隔で行う。以降、ＮＯｘ還元及びＳ再生をまとめて機能再生処理と呼ぶこともある。これら機能再生処理は、燃料添加弁１０からＤＰＮＲ触媒８の上流の排気通路４内に燃料を添加して行う。
【００３９】
尚、本発明において吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、ＮＯｘを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でＮＯｘが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。また、ＳＯｘの被毒についてもその態様を問わないものである。更に、ＮＯｘやＳＯｘの放出についてもその態様を問わない。
【００４０】
（動作原理）
次に、図４乃至図６を参照して、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作原理について説明する。ここに、図４は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図４で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。図５は、第１実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。尚、図５中の縦軸は、エンジンの出力トルク（Ｎ・ｍ：Newton meter）を示し、横軸は、エンジンの回転速度（ｒｐｍ：revolution per minute）を示す。図６は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変ＤＦの開度の時間軸上の変化、ディーゼルスロットル弁７０の開度の時間軸上の変化、並びに、可変ノズル６ｖの開度の時間軸上の変化を夫々示したグラフ（図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ））である。
【００４１】
先ず、図４に示されるように、ＥＣＵ２０は、車両の走行状態に応じて、可変ディフューザ６ｎ（以下、適宜、「可変ＤＦ」と称す）の開度の変更として、閉弁側（若しくは閉じ側）の開度から開弁側（若しくは開き側）の開度への切り換えが要求されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度を切り換えが要求されたと判定される場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、更に、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。
【００４２】
ここに、本実施形態に係るモード域とは、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を実施する可能なように、エンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって定量的及び定性的に定義されるエンジンの運転状態を意味する。典型的には、図５に示されるように、モード域は、エンジンの回転速度が小レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが小レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
【００４３】
このステップＳ１０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定される場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁７０の閉弁制御が実行される（ステップＳ１０３）。
【００４４】
ここに、ディーゼルスロットル弁７０の閉弁制御とは、ディーゼルスロットル弁７０の開度を、車両の走行状態に応じた基準となる基準開度から所定量だけ、可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に閉弁させるディーゼルスロットル弁７０の開度制御を意味する。ディーゼルスロットル弁７０の開度の所定量は、空燃比がリーン化する度合いを低減するように個別具体的に定義可能である。
【００４５】
この結果、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあり、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によってＮＯｘ等の有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。
【００４６】
特に、ディーゼルスロットル弁７０は、可変ディフューザ６ｎと同様に吸気系に設けられ、ＥＧＲ弁１４の上流側にあるので、ＥＧＲ弁１４の開度制御に伴う吸気量の調節を高精度且つ迅速に実行することができる。
【００４７】
他方、ステップＳ１０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、更に、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。
【００４８】
ここに、本実施形態に係る筒内圧限界域とは、エンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクが、エンジンの気筒内での燃料の燃焼に伴う燃焼圧がエンジンを物理的に損傷する燃焼圧の上限値を超えないように、定量的及び定性的に設定されるエンジンの運転状態を意味する。典型的には、図５に示されるように、筒内圧限界域は、エンジンの回転速度が大レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが大レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
【００４９】
このステップＳ１０４の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあると判定される場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換え、ディーゼルスロットル弁７０の閉弁制御、及び、可変ノズル６ｖの開弁制御が実行される（ステップＳ１０７）。ここに、可変ノズル６ｖの開弁制御とは、可変ノズル６ｖの開度を、車両の走行状態に応じた基準となる基準開度から所定量だけ、可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に開弁させる可変ノズル６ｖの開度制御を意味する。可変ノズル６ｖの開度の所定量は、タービン６ｂの回転速度を低減するように個別具体的に定義可能である。
【００５０】
この結果、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあり、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って空燃比がリーン化する度合いをより効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。
【００５１】
特に、ＥＣＵ２０は、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ）の時刻Ｔ１に示されるように、可変ノズル６ｖの開度を、可変ディフューザ６ｎの開度の変更及びディーゼルスロットル弁７０の閉弁制御と同時に変化させることができる。これにより、タービン６ｂの回転速度を可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に変化させることができるので、過給圧を迅速に変化させることができる。これにより、可変ディフューザ６ｎの開度の変更に伴う吸気量の調節を迅速に実行することができる。
【００５２】
典型的には、本実施形態では、図６（ａ）及び図６（ｂ）の時刻Ｔ１に示されるように、タービン６ｂの回転速度を可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に変化させることができる。これにより、図６（ａ）に示されるように、本実施形態は、測定された過給圧を所望の過給圧に近付けるように可変ノズル６ｖの開度を制御する比較例（所謂、過給圧のフィードバック制御を行う比較例）と比べて、慣性によって回転し続けようとするタービン６ｂの回転速度を迅速に低下させることができる。
【００５３】
このように、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にある場合、所謂、全負荷域にある場合、過給圧の増加によって気筒内の圧力の上昇が限界値を超える可能性があるので、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って、ディーゼルスロットル弁７０の閉弁制御、及び、可変ノズル６ｖの開弁制御を実行することは過給圧を効果的に減少し、エンジンの耐久性を向上させることができるので、実践上、大変有益である。
【００５４】
他方、ステップＳ１０４の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあると判定されない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、更に、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を下回るか否かが判定される（ステップＳ１０５）。この所定値は、車両を一定の加速度で加速させる際に必要なアクセル開度を意味してよい。
【００５５】
このステップＳ１０５の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を下回ると判定されない場合、言い換えると、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を超える又は等しいと判定される場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０の制御下で、通常域において、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行される（ステップＳ１０６）。ここに、本実施形態に係る通常域とは、モード域を除き、且つ、筒内圧限界域を除くように、定量的及び定性的に設定されるエンジンの運転状態を意味する。典型的には、図５に示されるように、通常域は、エンジンの回転速度が中レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが中レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
【００５６】
この結果、通常域において、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って、増大した過給圧及び増大した吸気量を、車両の加速のために利用することができる。これにより、有害ガスが排気される度合いの低減と、車両の加速との両立を実現することができる。
【００５７】
他方、このステップＳ１０５の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を下回ると判定される場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、上述したように、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁７０の閉弁制御が実行される（ステップＳ１０３）。特に、ディーゼルスロットル弁７０の閉弁制御は、ディーゼルスロットル弁７０の開度を、車両の走行状態（典型的には、車両の速度）に応じた基準となる基準開度から、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリーン化する度合いを低減する量である所定量だけ閉弁させることが好ましい。
【００５８】
この結果、エンジンの運転状態が通常域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上（所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上）との両立を実現することができる。
【００５９】
（第１実施形態に係る作用と効果との検討）
次に、図７を参照して、第１実施形態に係る作用と効果について検討する。ここに、図７は、第１実施形態及び比較例に係るコンプレッサ６ａにおける圧力比と空気流量との定量的又は定性的な特性を示したグラフ（図７（ａ）及び図７（ｂ））である。図７（ａ）及び図７（ｂ）中の縦軸は、コンプレッサ６ａの入口の圧力とコンプレッサ６ａの出口の圧力との比である圧力比を示す。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）中の横軸は、空気流量を示す。この空気流量は、コンプレッサ６ａに流入する空気の流量を、コンプレッサ６ａの入口における温度を一定値（例えばセ氏２５度）にし、且つ、圧力を一定値（例えば101.3ＫＰａ（kilo pascal））にした場合における空気の流量に修正若しくは換算した値である修正空気流量を意味してよい。
【００６０】
尚、図７（ａ）及び図７（ｂ）中の点Ｐａは、コンプレッサ６ａの実際の作動点を示し、点Ｐ１は、可変ＤＦが開き側且つタービンの回転速度が速度Ｖ０である場合におけるコンプレッサ６ａの作動点を示し、点Ｐ２は可変ＤＦが開き側且つタービンの回転速度が速度Ｖ１である場合におけるコンプレッサ６ａの作動点を示す。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）において、一点鎖線の曲線は、タービンの回転速度が速度Ｖ０である場合のコンプレッサ６ａの作動ラインを示し、実線の曲線は、タービンの回転速度が速度Ｖ１である場合のコンプレッサ６ａの作動ラインを示す。
【００６１】
また、図７（ａ）及び図７（ｂ）中の点線Ｌ１は可変ＤＦのベーンが閉じ側にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示し、点線Ｌ２は可変ＤＦが開き側にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示している。即ち、コンプレッサ６ａでは、可変ＤＦのベーンの位置を変化させることにより、サージラインは点線Ｌ１と点線Ｌ２との間で変化する。図７（ａ）及び図７（ｂ）中の点Ｐａは、コンプレッサ６ａが実際に作動している作動点を示す。また、吸気が逆流する現象であるサージが発生するサージ領域は、図７（ａ）及び図７（ｂ）において各サージラインよりも左側の領域である。即ち、コンプレッサ６ａの作動点Ｐａが、一定の空気流量に対して、各サージラインを超えた場合、サージが発生してしまう。一般的には、コンプレッサ６ａに流入する空気の流量が多量であるがサージが発生する可能性が高いという可変ＤＦの開き側の状態と、コンプレッサ６ａにてサージが発生する可能性は低いが流入する空気の流量を少量であるという可変ＤＦの閉じ側の状態とがＥＣＵの制御下で適宜切り換えられる。
【００６２】
一般的に、コンプレッサ６ａが実際に作動している作動点Ｐａによって示される空気流量は、タービン６ｂの回転速度と一義的に対応している。特に、タービン６ｂの回転速度を一定とした場合、可変ＤＦの開き側の状態におけるコンプレッサ６ａの空気流量は、可変ＤＦの閉じ側の状態におけるコンプレッサ６ａの空気流量と比較して多量である。
【００６３】
仮に、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えのみが実行される場合、図７（ｂ）の比較例に示されるように、可変ＤＦにおいて、閉弁側の開度から開弁側の開度へ切り換えた瞬間に着目すると、この瞬間においてはタービン６ｂの回転速度は、切換え前の速度と同じ速度Ｖ１のままである。このため、図７（ｂ）の点Ｐ１から点Ｐ２の移動に示されるように、可変ＤＦにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えと同時に、コンプレッサ６ａの実際の作動点Ｐａは空気流量が増大する側に移動する、言い換えると、コンプレッサ６ａの空気流量は開弁側の開度に応じて増大してしまう。そして、所定時間経過後にタービン６ｂの回転速度が速度Ｖ０（但し、Ｖ１＞Ｖ０）と一義的に対応した空気流量となる。このように、比較例では、コンプレッサ６ａの空気流量が意図せず増大してしまう可能性があり、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いが高まってしまうという技術的な問題が生じる。或いは、空燃比のリーン化によってエンジンの出力トルクが意図せず変動しまい、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）が低下してしまうという技術的な問題が生じる。
【００６４】
これに対して、第１実施形態によれば、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁７０の閉弁制御が実行される。言い換えると、可変ＤＦにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えと同時に、ディーゼルスロットル弁７０の開度が閉弁側に変化する。或いは、第１実施形態によれば、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変ノズル６ｖの開弁制御が実行される。言い換えると、可変ＤＦにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えと同時に、可変ノズル６ｖの開度を開弁側に変化させ、タービン６ｂの回転速度を低減させる。
【００６５】
これにより、可変ＤＦにおいて閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが行われたにも関わらず、図７（ａ）の点Ｐ１に示されるように、コンプレッサ６ａの実際の作動点Ｐａは空気流量が増大する側に移動しない、言い換えると、コンプレッサ６ａの空気流量は、ディーゼルスロットル弁７０の開度が閉弁側に変化した分だけ増加の度合いがゼロに近付けられる。
【００６６】
この結果、可変ＤＦにおいて、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換える際に、空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。
【００６７】
（第２実施形態）
（基本構成）
次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図８及び図９を参照して説明する。先ず、図８を参照して、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図８は、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、第２実施形態の構成要素のうち、上述した第１実施形態と概ね同様の構成要素には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００６８】
図８に示されるように、第２実施形態に係るエンジン１は、電子スロットル弁２、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、シリンダ＃１から＃４、吸気通路３、吸気マニホールド３Ｍ、排気マニフォールド４、インタクーラー５、吸気濾過用のエアフィルタ５ｆ、ターボ過給機６、コンプレッサ６ａ、タービン６ｂ、可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を測定する角度センサー６ｓ、エンジン１の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ７ｓ、ＤＰＮＲ触媒８、排気浄化ユニット９、燃料添加弁１０、ＥＧＲ通路１１、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ弁１４、排気絞り弁１５、マフラー１６、ＥＣＵ２０、インジェクタ３０、コモンレール３１、燃料ポンプ３２、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ３３、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー４０、吸気量調節用の絞り弁（所謂、ディーゼルスロットル弁）７０、及び、可変動弁機構８０を備えて構成されている。
【００６９】
可変動弁機構８０は、吸気弁の閉弁時期を変化可能な機構である。典型的には、可変動弁機構８０は、吸気弁の閉弁タイミングを遅角させる遅角制御、或いは、吸気弁の閉弁タイミングを進角させる進角制御を実行可能である。
【００７０】
（動作原理）
次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図９を参照して説明する。ここに、図９は、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図９で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。
【００７１】
先ず、図９に示されるように、ＥＣＵ２０は、車両の走行状態に応じて、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが要求されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。このステップＳ２０１の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度を切り換えが要求されたと判定される場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、更に、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内、又は、筒内圧限界域の範囲内にあるか否かが判定される（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２の判定の結果、エンジンの運転状態がモード域の範囲内、又は、筒内圧限界域の範囲内にあると判定される場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、モード域又は筒内圧限界域において、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変動弁機構の閉弁タイミングを遅角させる遅角制御が実行される（ステップＳ２０３）。ここに、本実施形態に係る「可変動弁機構の閉弁タイミングを遅角させる遅角制御」とは、可変動弁機構の閉弁時期を、車両の走行状態に応じた基準となる基準時期から所定時間だけ遅くさせる可変動弁機構の制御を意味する。この所定時間は、気筒に吸気される吸気量を低減させるように個別具体的に定義可能である。尚、この所定時間は、エンジンの回転速度及びエンジンのクランク角度によって定義されてよい。
【００７２】
この結果、モード域又は筒内圧限界域において、空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。
【００７３】
特に、モード域においては、可変動弁機構の閉弁タイミングの遅角制御により、圧縮行程の終了時点での気筒内の温度、所謂、圧縮端温度を下げることができるので、有害ガスが排気される度合いをより効果的に低減することができるので、実践上、大変有益である。或いは、特に、筒内圧限界域においては、可変動弁機構の閉弁タイミングの遅角制御により、気筒内の圧力を効果的に低減することができ、エンジンの物理的な耐久性を向上させることができるので、実践上、大変有益である。
【００７４】
上述のステップＳ２０２の判定の結果、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にない、且つ、筒内圧限界域の範囲内にないと判定される場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲外にあり、且つ、筒内圧限界域の範囲外にあると判定される場合、（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、更に、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を下回るか否かが判定される（ステップＳ２０４）。この所定値は、車両を一定の加速度で加速させる際に必要なアクセル開度を意味してよい。
【００７５】
このステップＳ２０４の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を下回ると判定されない場合、言い換えると、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を超える又は等しいと判定される場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０の制御下で、通常域において、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行される（ステップＳ２０６）。
【００７６】
この結果、通常域において、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って増大した過給圧及び増大した吸気量を、車両の加速のために利用することができる。これにより、有害ガスが排気される度合いの低減と、車両の加速との両立を実現することができる。
【００７７】
他方、上述したステップＳ２０４の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を下回ると判定される場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、アクセル開度に応じた可変動弁機構の閉弁タイミングの遅角制御が実行される（ステップＳ２０５）。特に、可変動弁機構の閉弁タイミングの遅角制御においては、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリーン化する度合いを低減する量である遅角量だけ遅くさせることが好ましい。
【００７８】
この結果、エンジンの運転状態が通常域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上（所謂、運転操作性の向上、ドライバビリティの向上）との両立を実現することができる。
【００７９】
（第３実施形態）
（基本構成）
次に、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図１０乃至図１２を参照して説明する。先ず、図１０を参照して、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図１０は、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、第３実施形態の構成要素のうち、上述した第１実施形態と概ね同様の構成要素には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００８０】
図１０に示されるように、第３実施形態に係るエンジン１は、電子スロットル弁２、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、シリンダ＃１から＃４、吸気通路３、吸気マニホールド３Ｍ、排気マニフォールド４、インタクーラー５、吸気濾過用のエアフィルタ５ｆ、ターボ過給機６、コンプレッサ６ａ、タービン６ｂ、電動発電機６ｍ、可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を測定する角度センサー６ｓ、エンジン１の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ７ｓ、ＤＰＮＲ触媒８、排気浄化ユニット９、燃料添加弁１０、ＥＧＲ通路１１、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ弁１４、排気絞り弁１５、マフラー１６、ＥＣＵ２０、インジェクタ３０、コモンレール３１、燃料ポンプ３２、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ３３、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー４０、及び、吸気量調節用の絞り弁（所謂、ディーゼルスロットル弁）７０を備えて構成されている。
【００８１】
電動発電機６ｍは、タービン６ｂの回転速度を変化可能な電動発電機である。典型的には、電動発電機６ｍは、電力の回生によって、タービン６ｂの回転速度を減速可能である。或いは、電動発電機６ｍは、力行によって、タービン６ｂの回転速度を加速可能であり、所謂、モータアシスト方式のターボ過給を実行可能である。
【００８２】
電動発電機６ｍにおける回転速度や回転トルク等の回転状態は、上述のＥＣＵ２０によって制御される。
【００８３】
（動作原理）
次に、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図１１及び図１２を参照して説明する。ここに、図１１は、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図１１で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第３実施形態において、上述した第２実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。図１２は、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変ＤＦの開度の時間軸上の変化、並びに、回生の実施及び非実施の時間軸上の変化を夫々示したグラフ（図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ））である。尚、図１２（ｃ）中の回生フラグのオフは、回生の非実施を示し、回生フラグのオンは、回生の実施を示す。
【００８４】
上述したステップＳ２０２の判定の結果、エンジンの運転状態がモード域の範囲内、又は、筒内圧限界域の範囲内にあると判定される場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、モード域又は筒内圧限界域において、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、電動発電機６ｍによる電力の回生が実行され、タービン６ｂの回転速度が減速される（ステップＳ３０１）。この電動発電機の回生によるタービン６ｂの回転速度の減速の度合いは、過給圧を減少させ、吸気量を減少させるように個別具体的に定義可能である。
【００８５】
典型的には、本実施形態では、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示されるように、可変ディフューザ６ｎの開度の変更としての閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えの実行と同時に、時刻Ｔ１において、電動発電機による電力の回生が実行される。これにより、図１２（ａ）に示されるように、タービン６ｂの回転速度を可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に減速させることができる。これにより、図１２（ａ）に示されるように、本実施形態によれば、電動発電機における電力の回生によるタービン６ｂの回転速度の減速が実施されない比較例と比べて、慣性によって回転し続けようとするタービン６ｂの回転速度を迅速に低下させることができる。
【００８６】
この結果、モード域又は筒内圧限界域において、空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。
【００８７】
特に、筒内圧限界域においては、電動発電機における電力の回生を用いたタービン６ｂの回転速度の減速により、過給圧を効果的に低減することができ、気筒内の圧力を効果的に低減することができ、エンジンの耐久性を向上させることができるので、実践上、大変有益である。
【００８８】
他方、上述したステップＳ２０４の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を下回ると判定される場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、アクセル開度に応じた電動発電機による電力の回生が実行され、タービン６ｂの回転速度が減速される（ステップＳ３０２）。特に、電動発電機による電力の回生における回生量は、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリーン化する度合いを低減する量であることが好ましい。
【００８９】
この結果、エンジンの運転状態が通常域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上（所謂、運転操作性の向上、ドライバビリティの向上）との両立を実現することができる。
【００９０】
（第４実施形態）
（基本構成）
次に、第４実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図１３及び図１４を参照して説明する。先ず、図１３を参照して、第４実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図１３は、第４実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、第４実施形態の構成要素のうち、上述した第１実施形態と概ね同様の構成要素には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００９１】
図１３に示されるように、第４実施形態に係るエンジン１は、電子スロットル弁２、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、シリンダ＃１から＃４、吸気通路３、吸気マニホールド３Ｍ、排気マニフォールド４、インタクーラー５、吸気濾過用のエアフィルタ５ｆ、ターボ過給機６、コンプレッサ６ａ、タービン６ｂ、可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を測定する角度センサー６ｓ、エンジン１の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ７ｓ、ＤＰＮＲ触媒８、排気浄化ユニット９、燃料添加弁１０、ＥＧＲ通路１１、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ弁１４、排気絞り弁１５、マフラー１６、ＥＣＵ２０、インジェクタ３０、コモンレール３１、燃料ポンプ３２、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ３３、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー４０、無段変速装置５０、及び、吸気量調節用の絞り弁（所謂、ディーゼルスロットル弁）７０を備えて構成されている。
【００９２】
無段変速装置５０は、例えばＣＶＴ（Continuous Variable Transmission）等の無段階変速装置であって、エンジン１における回転速度や回転トルク等のエンジン１の出力状態を無段階で変化可能である。
【００９３】
（動作原理）
次に、第４実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図１４を参照して説明する。ここに、図１４は、第４実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図１４で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第４実施形態において、上述した第１実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。
【００９４】
上述したステップＳ１０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定される場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更としての、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換え、燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御、並びに、無段変速装置による変速が実行される（ステップＳ４０１）。ここに、本実施形態に係る「燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御」とは、燃料の噴射時期を、車両の走行状態に応じた基準となる基準時期から所定時間だけ遅くさせる燃料の噴射制御を意味する。この所定時間は、燃料の燃焼によって発生する燃焼圧を低減させるように個別具体的に定義可能である。尚、この所定時間は、エンジンの回転速度及びエンジンのクランク角度によって定義されてよい。また、本実施形態に係る無段変速装置による変速は、燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御によるエンジンの出力トルクの変動を低減できるように個別具体的に実行される。
【００９５】
このような燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御によって、燃料の燃焼圧を低減させることにより、モード域の運転状態において、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って、空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。
【００９６】
上述したステップＳ１０４の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあると判定される場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換え、及び、燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御が実行される（ステップＳ４０３）。
【００９７】
この結果、筒内圧限界域のエンジンの運転状態において、可変ディフューザ６ｎにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って、空燃比がリーン化する度合いをより効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。特に、筒内圧限界域においては、燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御により、過給圧を効果的に低減することができ、気筒内の圧力を効果的に低減することができ、エンジンの耐久性を向上させることができるので、実践上、大変有益である。
【００９８】
他方、上述したステップＳ１０５の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Ａｃｃが所定値を下回ると判定される場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更としての、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換え、並びに、無段変速装置による変速が実行される（ステップＳ４０２）。
【００９９】
特に、無段変速装置の変速における、変速時期や変速段の変化等の変速に関する各種のパラメータは、アクセル開度に応じて設定されると共に、空燃比がリーン化する度合いを低減できるように設定することが好ましい。
【０１００】
この結果、通常域のエンジンの運転状態において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上（所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上）との両立を実現することができる。
【０１０１】
（第５実施形態）
（動作原理）
次に、第５実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図１５乃至図１７を参照して説明する。ここに、図１５は、第５実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図１５で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第５実施形態の構成要素は、上述した第１実施形態と概ね同様であるので、それらの説明は適宜、省略する。図１６は、第５実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。尚、図１６中の縦軸は、エンジンの出力トルク（Ｎ・ｍ：Newton meter）を示し、横軸は、エンジンの回転速度（ｒｐｍ：revolution per minute）を示す。
【０１０２】
先ず、図１５に示されるように、ＥＣＵ２０は、車両の走行状態に応じて、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが要求されたか否かを判定する（ステップＳ５０１）。このステップＳ５０１の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度を切り換えが要求されたと判定される場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、更に、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあるか否かが判定される（ステップＳ５０２）。ここに、第５実施形態に係るモード域とは、エンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって定義されるＥＧＲを実施するエンジンの運転状態を意味する。
【０１０３】
上述したステップＳ５０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定される場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態であるか否かが判定される（ステップＳ５０３）。このステップＳ５０３の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態であると判定される場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ＥＧＲ弁１４の閉弁制御が実行される（ステップＳ５０４）。典型的には、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開である状態の下で、可変ＤＦにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、ＥＧＲ弁１４の開度を閉弁側に変化させる。特に、ＥＧＲ弁１４の閉弁制御は、ＥＧＲ弁１４の開度を、車両の走行状態（典型的には、車両の速度）に応じた基準となる基準開度から、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリッチ化する度合いを低減する量である所定量だけ閉弁させることが好ましい。
【０１０４】
この結果、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、第２のモード域において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、第２のモード域において、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。ここに、第５実施形態に係る第２のモード域とは、車両の加速状態において、ＥＧＲを実施し、且つ、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態である運転状態を意味し、典型的には、図１６に示されるように、エンジンの回転速度が中レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが中レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
【０１０５】
上述したステップＳ５０３の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態であると判定されない場合、言い換えると、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態でないと判定される場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁７０の開弁制御が実行される（ステップＳ５０５）。特に、ディーゼルスロットル弁７０の開弁制御においては、ディーゼルスロットル弁７０の開度を、車両の走行状態（典型的には、車両の速度）に応じた基準となる基準開度から、過給圧を増大する量であり且つ空燃比のリッチ化の度合いを低減する所定量だけ開弁させることが好ましい。
【０１０６】
この結果、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、エンジンの運転状態が第１のモード域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上（所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上）との両立を実現することができる。ここに、第５実施形態に係る第１のモード域とは、車両の加速状態において、ＥＧＲを実施する運転状態であり、且つ、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態でない運転状態を意味し、典型的には、図１６に示されるように、エンジンの回転速度が小レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが小レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
【０１０７】
上述のステップＳ５０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にないと判定される場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変ノズル６ｖの閉弁制御が実行される（ステップＳ５０６）。言い換えると、可変ＤＦにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、可変ノズル６ｖの開度を閉弁側に変化させ、タービン６ｂの回転速度を増加させる。ここに、可変ノズル６ｖの閉弁制御とは、可変ノズル６ｖの開度を、車両の走行状態に応じた基準となる基準開度から所定量だけ、閉弁させる可変ノズル６ｖの開度制御を意味する。可変ノズル６ｖの開度の所定量は、タービン６ｂの回転速度を増加させ、ひいては過給圧を増加させるように個別具体的に定義可能である。
【０１０８】
即ち、ＥＣＵ２０は、可変ノズル６ｖの開度を、可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に変化させる。これにより、タービン６ｂの回転速度を可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に変化させることができるので、過給圧を迅速に変化させることができる。これにより、吸気量の調節を迅速に実行することができる。典型的には、第５実施形態では、タービン６ｂの回転速度を可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に増加させることができる。これにより、第５実施形態は、測定された過給圧を所望の過給圧に近付けるように可変ノズル６ｖの開度を制御する比較例（所謂、過給圧のフィードバック制御を行う比較例）と比べて、慣性によって回転し続けようとするタービン６ｂの回転速度を迅速に増加させることができる。
【０１０９】
この結果、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、過給圧を増加させ、吸気量を増加させ、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、モード域外の運転状態において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、モード域外の運転状態において、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。このモード域外の運転状態とは、車両の加速状態において、ＥＧＲを実施しない運転状態を意味し、典型的には、図１６に示されるように、エンジンの回転速度が大レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが大レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
【０１１０】
特に、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える要求がモード域外において行われた際に、可変ＤＦにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、可変ノズル６ｖの開度を閉弁側に変化させ、タービン６ｂの回転速度を増加させることは、過給圧や吸気量が減少することによる減速運転中に更なる減速感を運転者が感じてしまうことを効果的に防止することができるので、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）を向上させる点で、実践上、大変有益である。
【０１１１】
（第５実施形態に係る作用と効果との検討）
次に、図１７を参照して、第５実施形態に係る作用と効果について検討する。ここに、図１７は、第５実施形態及び比較例に係るコンプレッサ６ａにおける圧力比と空気流量との定量的又は定性的な特性を示したグラフ（図１７（ａ）及び図１７（ｂ））である。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）中の縦軸は、コンプレッサ６ａの入口の圧力とコンプレッサ６ａの出口の圧力との比である圧力比を示す。また、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）中の横軸は、空気流量を示す。この空気流量は、上述した修正空気流量を意味してよい。
【０１１２】
尚、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）中の点Ｐａは、コンプレッサ６ａの実際の作動点を示し、点Ｐ３は、可変ＤＦが閉じ側且つタービンの回転速度が速度Ｖ１である場合におけるコンプレッサ６ａの作動点を示し、点Ｐ４は可変ＤＦが閉じ側且つタービンの回転速度が速度Ｖ０である場合におけるコンプレッサ６ａの作動点を示す。また、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）において、一点鎖線の曲線は、タービンの回転速度が速度Ｖ０である場合のコンプレッサ６ａの作動ラインを示し、実線の曲線は、タービンの回転速度が速度Ｖ１である場合のコンプレッサ６ａの作動ラインを示す。
【０１１３】
また、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）中の点線Ｌ１は可変ＤＦのベーンが閉じ側にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示し、点線Ｌ２は可変ＤＦが開き側にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示している。即ち、コンプレッサ６ａでは、可変ＤＦのベーンの位置を変化させることにより、サージラインは点線Ｌ１と点線Ｌ２との間で変化する。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）中の点Ｐａは、コンプレッサ６ａが実際に作動している作動点を示す。また、吸気が逆流する現象であるサージが発生するサージ領域は、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）において各サージラインよりも左側の領域である。尚、サージ、サージライン及びタービンの回転速度に関する一般的な物理現象は上述した第１実施形態と概ね同様であるので、説明を省略する。
【０１１４】
仮に、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えのみが実行される場合、図１７（ｂ）の比較例に示されるように、可変ＤＦにおいて、開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換えた瞬間に着目すると、この瞬間においてはタービン６ｂの回転速度は、切換え前の速度と同じ速度Ｖ０のままである。このため、図１７（ｂ）の点Ｐ３から点Ｐ４の移動に示されるように、可変ＤＦにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、コンプレッサ６ａの実際の作動点Ｐａは空気流量が減少する側に移動する、言い換えると、コンプレッサ６ａの空気流量は閉弁側の開度に応じて減少してしまう。そして、所定時間経過後にタービン６ｂの回転速度が速度Ｖ１（但し、Ｖ１＞Ｖ０）と一義的に対応した空気流量となる。このように、比較例では、コンプレッサ６ａの空気流量が意図せず減少してしまう可能性があり、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いが高まってしまうという技術的な問題が生じる。或いは、空燃比のリッチ化によってエンジンの出力トルクが意図せず変動しまい、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）が低下してしまうという技術的な問題が生じる。
【０１１５】
これに対して、第５実施形態によれば、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁７０の開弁制御が実行される。言い換えると、可変ＤＦにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、ディーゼルスロットル弁７０の開度が開弁側に変化する。或いは、第５実施形態によれば、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変ノズル６ｖの閉弁制御が実行される。言い換えると、可変ＤＦにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、可変ノズル６ｖの開度を閉弁側に変化させ、タービン６ｂの回転速度を増加させる。
【０１１６】
或いは、第５実施形態によれば、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ＥＧＲ弁１４の閉弁制御が実行される。典型的には、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開である状態の下で、可変ＤＦにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、ＥＧＲ弁１４の開度を閉弁側に変化させる。特に、ＥＧＲ弁１４の閉弁制御は、ＥＧＲ弁１４の開度を、車両の走行状態（典型的には、車両の速度）に応じた基準となる基準開度から、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリッチ化する度合いを低減する量である所定量だけ閉弁させることが好ましい。
【０１１７】
これにより、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが行われたにも関わらず、図１７（ａ）の点Ｐ３に示されるように、コンプレッサ６ａの実際の作動点Ｐａは空気流量が減少する側に移動しない、言い換えると、コンプレッサ６ａの空気流量は、ディーゼルスロットル弁７０の開度が開弁側に変化した分だけ減少の度合いがゼロに近付けられる。
【０１１８】
この結果、可変ＤＦにおいて、開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。
【０１１９】
特に、運転者がアクセルを踏み込んでいるにもかかわらず減速してしまう運転状態においては、空燃比がリッチ化する傾向が顕著に現れるので、第５実施形態に係るディーゼルスロットル弁７０の開弁制御、可変ノズル６ｖの閉弁制御、及びＥＧＲ弁の閉弁制御のうち少なくとも一つを行うことは、実践上、大変有益である。
【０１２０】
（第６実施形態）
（動作原理）
次に、第６実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図１８を参照して説明する。ここに、図１８は、第６実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図１８で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第６実施形態の構成要素は、上述した第２実施形態と概ね同様である。また、第６実施形態において、上述した第５実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。
【０１２１】
上述したステップＳ５０１を経て、上述のステップＳ５０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にないと判定される場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変動弁機構８０によって吸気弁の閉弁タイミングを進角させる進角制御が実行される（ステップＳ６０１）。ここに、第６実施形態に係る「可変動弁機構８０によって吸気弁の閉弁タイミングを進角させる進角制御」とは、可変動弁機構８０による吸気弁の閉弁時期を、車両の走行状態に応じた基準となる基準時期から所定時間だけ早くさせる可変動弁機構の制御を意味する。この所定時間は、気筒に吸気される吸気の吸気効率を高め、過給圧を増加させ、吸気量を増加させるように個別具体的に定義可能である。尚、この所定時間は、エンジンの回転速度及びエンジンのクランク角度によって定義されてよい。
【０１２２】
この結果、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、過給圧を増加させ、吸気量を増加させ、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、モード域外の運転状態において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、モード域外の運転状態において、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。
【０１２３】
特に、上述したように、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える要求がモード域外において行われた際に、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えを実行させることに加えて、可変動弁機構８０によって吸気弁の閉弁タイミングを進角させる進角制御を実行させる。これにより、吸気効率を高め、過給圧及び吸気量を維持させることができるので、過給圧や吸気量が減少することによる減速運転中に更なる減速感を運転者が感じてしまうことを効果的に防止することができる。以上より、第６実施形態は、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）を向上させる点で、実践上、大変有益である。
【０１２４】
（第７実施形態）
（動作原理）
次に、第７実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図１９を参照して説明する。ここに、図１９は、第７実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図１９で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第７実施形態の構成要素は、上述した第３実施形態と概ね同様である。また、第７実施形態において、上述した第５実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。図２０は、第７実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変ＤＦの開度の時間軸上の変化、並びに、モータアシスト方式のターボ過給の実施及び非実施の時間軸上の変化を夫々示したグラフ（図２０（ａ）、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ））である。尚、図２０（ｃ）中のモータアシストフラグのオフは、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速の非実施を示し、モータアシストフラグのオンは、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速の実施を示す。
【０１２５】
上述したステップＳ５０１及びステップＳ５０２を経て、ステップＳ５０３の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態であると判定される場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換え、ＥＧＲ弁１４の閉弁制御、及び、電動発電機６ｍによるタービン６ｂの回転速度の加速、所謂、モータアシスト方式のターボ過給が実行される（ステップＳ７０１）。この電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速における加速度は、過給圧を増加させ、吸気量を増加させるように個別具体的に定義可能である。
【０１２６】
典型的には、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開である状態の下で、可変ＤＦにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、ＥＧＲ弁１４の開度を閉弁側に変化させる。特に、ＥＧＲ弁１４の閉弁制御は、ＥＧＲ弁１４の開度を、車両の走行状態（典型的には、車両の速度）に応じた基準となる基準開度から、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリッチ化する度合いを低減する量である所定量だけ閉弁させることが好ましい。
【０１２７】
典型的には、本実施形態では、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）に示されるように、可変ディフューザ６ｎの開度の変更としての開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えの実行と同時に、時刻Ｔ１において、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速が実行される。これにより、図２０（ａ）に示されるように、タービン６ｂの回転速度を可変ディフューザ６ｎの開度の変更と同時に加速させることができる。これにより、図２０（ａ）に示されるように、本実施形態によれば、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速が実施されない比較例と比べて、慣性によって回転し続けようとするタービン６ｂの回転速度を迅速に増加させることができる。
【０１２８】
以上より、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速が実施されることにより可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、タービン６ｂの回転速度の加速による過給圧が増加され、空燃比がリッチ化する度合いをより効果的に低減することができる。これにより、第２のモード域の運転状態において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いをより効果的に低減することができる。或いは、これにより、第２のモード域の運転状態において、エンジンの出力トルクの変動をより効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。
【０１２９】
上述したステップＳ５０３の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態であると判定されない場合、言い換えると、ディーゼルスロットル弁７０の開度が全開状態でないと判定される場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換え、ディーゼルスロットル弁７０の開弁制御、及び、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速（所謂、モータアシスト方式のターボ過給）が実行される（ステップＳ７０２）。
【０１３０】
典型的には、ディーゼルスロットル弁７０の開弁制御においては、ディーゼルスロットル弁７０の開度を、車両の走行状態（典型的には、車両の速度）に応じた基準となる基準開度から、過給圧を増大する量であり且つ空燃比のリッチ化の度合いを低減する所定量だけ開弁させることが好ましい。
【０１３１】
特に、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速が実施されることにより、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、タービン６ｂの回転速度の加速による過給圧が増加される。この結果、エンジンの運転状態が第１のモード域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上（所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上）との両立を実現することができる。
【０１３２】
上述したステップＳ５０１を経て、上述のステップＳ５０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にないと判定される場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速、所謂、モータアシスト方式のターボ過給が実行される（ステップＳ７０３）。
【０１３３】
特に、電動発電機によるタービン６ｂの回転速度の加速が実施されることにより、可変ＤＦにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、過給圧を増加させ、吸気量を増加させ、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、モード域外の運転状態において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、モード域外の運転状態において、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。
【０１３４】
（第８実施形態）
（動作原理）
次に、第８実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図２１及び図２２を参照して説明する。ここに、図２１は、第８実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図２１で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第８実施形態の構成要素は、上述した第４実施形態と概ね同様であると共に、第８実施形態において、上述した第５実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。図２２は、第８実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。尚、図２２中の縦軸は、エンジンの出力トルク（Ｎ・ｍ：Newton meter）を示し、横軸は、エンジンの回転速度（ｒｐｍ：revolution per minute）を示す。
【０１３５】
上述したステップＳ５０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定される場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更としての、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換え、燃料の噴射タイミングを進角させる進角制御、並びに、無段変速装置による変速が実行される（ステップＳ８０１）。ここに、本実施形態に係る「燃料の噴射タイミングを進角させる進角制御」とは、燃料の噴射時期を、車両の走行状態に応じた基準となる基準時期から所定時間だけ早くさせる燃料の噴射制御を意味する。この所定時間は、燃料の燃焼によって発生する燃焼圧を増大させるように個別具体的に定義可能である。尚、この所定時間は、エンジンの回転速度及びエンジンのクランク角度によって定義されてよい。また、本実施形態に係る無段変速装置による変速は、燃料の噴射タイミングを進角させる進角制御によるエンジンの出力トルクの変動を低減できるように個別具体的に実行される。
【０１３６】
このような燃料の噴射タイミングを進角させる進角制御によって、燃料の燃焼圧を増大させることにより、モード域の運転状態において、可変ディフューザ６ｎにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えに伴って、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。ここに、第８実施形態に係るモード域とは、車両の加速状態において、ＥＧＲを実施する運転状態を意味し、典型的には、図２２に示されるように、エンジンの回転速度が小レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが小レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
【０１３７】
他方、上述のステップＳ５０２の判定の結果、ＥＣＵ２０の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にないと判定される場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０の制御下で、可変ディフューザ６ｎの開度の変更としての、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換え、並びに、無段変速装置による変速が実行される（ステップＳ８０２）。
【０１３８】
特に、無段変速装置による変速は、モード域外のエンジンの運転状態において、エンジンの出力トルクの変動を低減できるように個別具体的に実行される。
【０１３９】
このような無段変速装置による変速により、モード域外の運転状態において、可変ディフューザ６ｎにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えに伴って、エンジンの出力トルクが変動することを効果的に抑制し、運転者の運転操作性（所謂、ドライバビリティ）の向上を実現することができる。
【０１４０】
以上の結果、通常域のエンジンの運転状態において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上（所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上）との両立を実現することができる。
【０１４１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式の内燃機関の制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
１      エンジン
２      電子スロットル弁
２ａ      ＡＦＭ（Air Flow Meter）
３      吸気通路
３Ｍ      吸気マニホールド
４      排気マニフォールド
５      インタクーラー
５ｆ      吸気濾過用のエアフィルタ
６      ターボ過給機
６ａ      コンプレッサ
６ｂ      タービン
６ｍ      電動発電機
６ｎ      可変ディフューザ
６ｓ      角度センサー
７ｓ      吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ
８      ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx active Reduction system）触媒
９      排気浄化ユニット
１０      燃料添加弁
１１      ＥＧＲ通路
１２      ＥＧＲ触媒
１３      ＥＧＲクーラ
１４      ＥＧＲ弁
１５      排気絞り弁
１６      マフラー
２０      ＥＣＵ
３０      インジェクタ
３１      コモンレール
３２      燃料ポンプ
３３      エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ
４０      圧力センサー
５０      無段変速装置
７０      吸気量調節用の絞り弁
８０      可変動弁機構
９０      ＥＧＲ通路      
９５      ＥＧＲ弁
１２０    コンプレッサホイール
１７０    可動ベーン機構
１８０    可動ベーン
＃１から＃４      シリンダ      
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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