(57)【要約】【課題】均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替を行う場合に、ＮＯｘの増加を抑制する。【解決手段】ＥＮＧ１は、点火プラグ１６と燃料噴射弁１７とを備える。ＥＮＧ１の制御方法は、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、当該燃焼切替の際のＥＮＧ１のトルク変化の大きさΔＴｑが所定値ΔＴｑ１以下になる点火時期ＩＧＴ１´よりも点火時期ＩＧＴを遅角させ、且つ当該燃焼切替後のＥＮＧ１の吸入空気量Ｑの増加に応じたＮＯｘ変化量ΔＮが所定量ΔＮ１以下になるように点火時期ＩＧＴを進角させること、を含む。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、
均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、当該燃焼切替の際の前記内燃機関のトルク変化の大きさが所定値以下になる点火時期よりも点火時期を遅角させ、且つ当該燃焼切替後の前記内燃機関の吸入空気量の増加に応じたＮＯｘ変化量が所定量以下になるように点火時期を進角させること、
を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関の運転状態が過渡状態の場合に、前記燃焼切替を行う、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関の燃焼室の壁温が所定温度よりも高い場合に、前記燃焼切替を行う、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関がモータとともに駆動源を構成するハイブリッド車両において、運転モードが前記内燃機関及び前記モータの動力で走行するＨＥＶモードの場合に、前記燃焼切替を行う、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
前記成層燃焼における前記燃料噴射弁の燃料噴射時期であって点火時期の直前に設定される燃料噴射時期を前記成層燃焼における点火時期との位相差が所定差になるように設定する、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項６】
点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関であって、
均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、当該燃焼切替の際の前記内燃機関のトルク変化の大きさが所定値以下になる点火時期よりも点火時期を遅角させ、且つ当該燃焼切替後の前記内燃機関の吸入空気量の増加に応じたＮＯｘ変化量が所定量以下になるように点火時期を進角させる制御部、
を有することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御方法及び内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハイブリッド車両において、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、電動機を制御することにより、燃焼悪化による内燃機関のトルク段差を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０９９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
環境負荷低減等のために、内燃機関の燃費改善に対する要求は高いところ、成層燃焼は、燃費改善に有効な燃焼方式といえる。しかしながら、上記のような技術では、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、排気に含まれるＮＯｘが急増する所謂ＮＯｘスパイクが生じる虞がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替を行う場合に、ＮＯｘの増加を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様の内燃機関の制御方法は、点火プラグと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御方法であって、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、当該燃焼切替の際の前記内燃機関のトルク変化の大きさが所定値以下になる点火時期よりも点火時期を遅角させ、且つ当該燃焼切替後の前記内燃機関の吸入空気量の増加に応じたＮＯｘ変化量が所定量以下になるように点火時期を進角させること、を含む。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、上記内燃機関の制御方法に対応する内燃機関が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
これらの態様によれば、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際には、上記のように点火時期を遅角させることにより、ＮＯｘスパイクを抑制できる。また、当該燃焼切替後には、上記のように点火時期を進角させることにより、吸入空気量が増加してもＮＯｘの増加を抑制できる。このためこれらの態様によれば、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替を行う場合に、ＮＯｘの増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両の概略構成図である。
【図２】内燃機関の概略構成図である。
【図３】弱成層スプレーガイド燃焼の一例を説明する図である。
【図４】コントローラが行う制御の一例をフローチャートで示す図である。
【図５Ａ】実施形態の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。
【図５Ｂ】比較例の場合のタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、車両の概略構成図である。図１では、車両のパワートレイン系の概略構成の一例を示す。本実施形態における車両は、ハイブリッド車両であり、内燃機関１と、モータジェネレータ２と、変速機３と、第１のクラッチ４と、第２のクラッチ５と、ディファレンシャルギア６と、タイヤ７と、を備える。以下では、内燃機関をＥＮＧ、モータジェネレータをＭＧ、変速機をＴＭ、クラッチをＣＬと称す。
【００１２】
ＥＮＧ１及びＭＧ２は、車両の駆動源を構成する。ＥＮＧ１の出力軸は、第１のＣＬ４を介してＭＧ２の入力軸に連結される。ＭＧ２の出力軸は、ＴＭ３の入力軸に連結される。ＴＭ３は、自動変速機であり、有段の自動変速機とされる。ＴＭ３は、ＥＮＧ１及びＭＧ２のうち少なくともいずれかの出力回転を変速する。ＴＭ３は、無段変速機であってもよい。ＴＭ３の出力軸は、ディファレンシャルギア６を介してタイヤ７に接続される。
【００１３】
第１のＣＬ４は、ＥＮＧ１及びＭＧ２間の動力伝達を断接する。第１のＣＬ４は、伝達トルク容量を連続的或いは断続的に変更可能なトルク容量可変のクラッチで構成される。トルク容量可変のクラッチには、比例ソレノイドで作動油流量及び作動油圧を連続的或いは段階的に制御することで、伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチを用いることができる。
【００１４】
第２のＣＬ５は、ＭＧ２より出力側、具体的にはＭＧ２及びディファレンシャルギア６間で動力伝達を断接する。第２のＣＬ５は、トルク容量可変のクラッチで構成される。本実施形態では、第２のＣＬ５は、ＴＭ３内の変速摩擦要素、具体的にはＴＭ３内の変速摩擦要素のうち現変速段で締結させるべき変速摩擦要素で構成される。ＴＭ３内の変速摩擦要素を第２のＣＬ５として用いる代わりに、ＭＧ２及びＴＭ３間や、ＴＭ３及びディファレンシャルギア６間に第２のＣＬ５を設けることもできる。
【００１５】
車両では、第１のＣＬ４の接続状態に応じてＥＶモード及びＨＥＶモードの２つの運転モードが実現される。ＥＶモードはＥＮＧ１及びＭＧ２のうちＭＧ２の動力で走行する運転モードであり、第１のＣＬ４が切断された状態で実現される。ＨＥＶモードはＥＮＧ１及びＭＧ２の動力で走行する運転モードであり、第１のＣＬ４が接続された状態で実現される。
【００１６】
ＨＥＶモードでは、ＭＧ２によりＥＮＧ１の動力をアシストするモータアシスト制御や、ＴＭ３の変速比制御を組み合わせて行うことにより、最良燃費線に従ってＥＮＧ１を運転することができる。最良燃費線は、ＥＮＧ１の回転速度ＮＥ及び負荷ＫＬに応じた動作点により規定される線であり、最良燃費線上の動作点では、回転速度ＮＥに応じた最大熱効率が得られる。最良燃費線は、回転速度ＮＥ及び負荷ＫＬに応じてマップデータ等により予め設定できる。
【００１７】
図２は、ＥＮＧ１の概略構成図である。ＥＮＧ１は、ＥＮＧ本体１０と、吸気通路２０と、排気通路３０と、コントローラ５０と、を備える。以下では、ＥＮＧ本体１０を単に本体１０と称す。
【００１８】
本体１０は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、を備える。シリンダブロック１１には、シリンダ１１ａが形成される。シリンダ１１ａは、ピストン１３を収容する。燃焼室１０ａは、ピストン１３の冠面とシリンダ１１ａの壁面とシリンダヘッド１２の下面とに囲まれた空間として形成され、ペントルーフ形状を有する。燃焼室１０ａでは混合気が燃焼し、燃焼室１０ａに接するピストン１３が燃焼圧力を受けてシリンダ１１ａを往復動する。
【００１９】
シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の上側に配置される。シリンダヘッド１２には、吸気ポート１２ａと排気ポート１２ｂとが形成される。吸気ポート１２ａと排気ポート１２ｂとは、燃焼室１０ａに連通する。吸気ポート１２ａは、吸気を供給する。排気ポート１２ｂは、燃焼室１０ａから排気を排出する。
【００２０】
吸気バルブ１４と排気バルブ１５とは、シリンダヘッド１２に設けられる。吸気バルブ１４は、吸気ポート１２ａを開閉する。排気バルブ１５は、排気ポート１２ｂを開閉する。吸気ポート１２ａと排気ポート１２ｂとは、気筒毎に２つずつ設けられている。吸気バルブ１４と排気バルブ１５とについても同様である。
【００２１】
シリンダヘッド１２のうち吸気バルブ１４と排気バルブ１５の間の部分には、点火プラグ１６が設けられる。点火プラグ１６は、燃料噴射弁１７が噴射した燃料の混合気に点火する。燃料噴射弁１７は、シリンダヘッド１２に設けられる。燃料噴射弁１７は、筒内つまり燃焼室１０ａに燃料を直接噴射するように設けられる。
【００２２】
点火プラグ１６と燃料噴射弁１７とは、シリンダ１１ａの延伸方向に沿って見た場合に、２つの吸気バルブ１４と２つの排気バルブ１５とに囲まれた領域に設けられる。点火プラグ１６と燃料噴射弁１７とは、燃焼室１０ａの上部中央に臨むように配置される。このため、点火プラグ１６の放電ギャップ１６ａと、燃料噴射弁１７の燃料噴射部１７ａとは、燃焼室１０ａの上部中央に位置する。
【００２３】
点火プラグ１６は、燃料噴射弁１７よりも排気側つまり排気ポート１２ｂ側に設けられる。点火プラグ１６は燃焼室１０ａの頂部よりも排気ポート１２ｂ側、燃料噴射弁１７は燃焼室１０ａの頂部よりも吸気側つまり吸気ポート１２ａ側に配置することができる。
【００２４】
吸気通路２０は、ＥＮＧ１に導入する吸気を流通させる。吸気通路２０は、吸気マニホールドを介して吸気ポート１２ａに吸気を導く。吸気通路２０には、スロットルバルブ２１が設けられる。スロットルバルブ２１は、ＥＮＧ１に導入する吸入空気量Ｑを調整する。
【００２５】
排気通路３０は、排気マニホールドを介して排気ポート１２ｂから排出される排気を流通させる。排気通路３０には、触媒コンバータ３１が設けられる。触媒コンバータ３１は、排気ポート１２ｂや排気マニホールドを介して燃焼室１０ａから排出される排気を浄化する。触媒コンバータ３１には、三元触媒コンバータを適用することができる。
【００２６】
ＥＮＧ１は、吸気通路２０から燃焼室１０ａに導入される空気が、燃焼室１０ａでタンブル流動を形成するＥＮＧとすることができる。タンブル流動は、旋回流動であり、燃焼室１０ａの上側つまりシリンダヘッド１２側では、吸気バルブ１４側から排気バルブ１５側に向かう方向を有し、燃焼室１０ａの下側つまりピストン１３側では、当該方向とは逆に向かう方向を有する。吸気バルブ１４側から排気バルブ１５側に向かう方向は換言すれば、燃料噴射弁１７側から点火プラグ１６側に向かう方向となっている。
【００２７】
コントローラ５０は、電子制御装置であり、ＥＮＧ１を制御するようにプログラムされている。コントローラ５０には、各種センサ・スイッチ類として、クランク角センサ５１や、アクセルペダルセンサ５２や、水温センサ５３や、油温センサ５４や、吸気温センサ５５等からの信号が入力される。
【００２８】
クランク角センサ５１は、所定クランク角ごとにクランク角信号を生成する。クランク角信号は、ＥＮＧ１の回転速度ＮＥを代表する信号として用いることができる。アクセルペダルセンサ５２は、ＥＮＧ１を搭載する車両が備えるアクセルペダルの踏込量を検出する。アクセルペダルの踏込量は、ＥＮＧ１の負荷ＫＬを代表する信号として用いることができる。水温センサ５３は、ＥＮＧ１の冷却水温ＴＨＷを検知する。油温センサ５４は、ＥＮＧ１の油温ＴＯＩＬを検知する。吸気温センサ５５は、燃焼室１０ａに供給される吸気の温度を検知する。
【００２９】
コントローラ５０は、ＭＧ２を制御するためのＭＧコントローラ６０や、ＴＭ３を制御するためのＴＭコントローラ７０と相互通信可能に接続される。ＭＧコントローラ６０には、ＭＧ２の回転速度を検出するＭＧ回転速度センサ等からの信号が入力され、ＴＭコントローラ７０には、ＴＭ３の入力軸回転速度を検出する入力回転速度センサ、ＴＭ３の出力軸回転速度を検出する出力回転速度センサ等からの信号が入力される。コントローラ５０は、ＭＧコントローラ６０、ＴＭコントローラ７０から演算結果等を含む各種信号を受け取ることができる。
【００３０】
コントローラ５０は、機関運転状態に応じてＥＮＧ１の運転を行う。機関運転状態は、例えば回転速度ＮＥや負荷ＫＬである。コントローラ５０は、点火プラグ１６の点火時期ＩＧＴや、燃料噴射弁１７の燃料噴射を制御することにより、ＥＮＧ１の運転を行う。
【００３１】
ところで、ＥＮＧ１では均質リーン燃焼が行われる。均質リーン燃焼は、理論空燃比よりもリーンな均質混合気を筒内に形成し燃焼させる燃焼方式である。均質リーン燃焼によれば、通常の均質燃焼つまり概ね理論空燃比の均質混合気を燃焼させる均質燃焼よりもＥＮＧ１の燃費改善が図られる。但し、均質リーン燃焼は、層流燃焼速度が遅い。このため、通常の均質燃焼から均質リーン燃焼への燃焼切替の際には、燃焼が悪化することが懸念される。
【００３２】
このような燃焼悪化を避けるためには、成層燃焼を行うことが考えられる。成層燃焼は、筒内全体としての空燃比を理論空燃比よりもリーンとする一方、空燃比が理論空燃比よりもリッチな成層混合気を放電ギャップ１６ａ周囲に形成して燃焼させる燃焼方式である。成層燃焼によれば、均質リーン燃焼よりも高い層流燃焼速度が得られるので、燃焼悪化抑制に有利である。
【００３３】
ところがこの場合には、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、ＮＯｘスパイクが生じることが懸念される。このことは、燃焼切替前の均質燃焼が、通常の均質燃焼の場合だけでなく、均質リーン燃焼の場合も同様である。特に次の場合には、ＮＯｘスパイクが高い燃費性能を実現する上での懸念となる。
【００３４】
ここで、高い燃費性能を実現するにあたっては、最良燃費線に従ってＥＮＧ１を運転する際に、成層燃焼を行うことが考えられる。成層燃焼としては例えば、次に説明する弱成層スプレーガイド燃焼を行うことができる。
【００３５】
弱成層スプレーガイド燃焼は、燃焼室１０ａの壁面に到達する前に噴射燃料の噴霧に点火し燃焼させる燃焼方式により行われる。このような燃焼方式はスプレーガイド燃焼方式と呼ばれる。弱成層スプレーガイド燃焼は、点火する燃料の噴霧が弱成層混合気を形成するように行われる燃料噴射を含む。
【００３６】
具体的には弱成層スプレーガイド燃焼では、均質リーン混合気形成のために吸気工程から圧縮行程前半に少なくとも１回の燃料噴射を行うとともに、弱成層混合気形成のために点火直前に燃料噴射を行う。要求燃料噴射量に占める割合は、吸気工程から圧縮行程前半に噴射される燃料噴射量の合計よりも、点火直前に噴射される燃料噴射量のほうが小さい。
【００３７】
例えば、弱成層スプレーガイド燃焼では、吸気工程から圧縮行程前半に要求燃料噴射量の９割程度の燃料を噴射し、残りを弱成層混合気形成のために点火直前に噴射する。このため、弱成層混合気と呼ぶ成層混合気形成のために噴射される燃料噴射量は、要求燃料噴射量のほとんどを点火直前に噴射して成層混合気を形成する場合よりも大幅に小さい。
【００３８】
図３は、弱成層スプレーガイド燃焼の一例を説明する図である。曲線ＴＣは、タンブル強さを示す。タンブル強さは、タンブル比（タンブル流動の流速／回転速度ＮＥ）で表すことができる。
【００３９】
この例では、１回目の燃料噴射が燃料噴射時期ＩＴ１で行われ、これにより要求燃料噴射量の大部分が噴射される。また、２回目の燃料噴射が燃料噴射時期ＩＴ２で行われ、これにより１回目の燃料噴射で噴射されなかった要求燃料噴射量の残りが噴射される。
【００４０】
燃料噴射時期ＩＴ１は例えば、吸気行程前半に設定される。燃料噴射時期ＩＴ１は例えば、第１ピーク発生時期ＰＫ１よりも進角側に設定される。第１ピーク発生時期ＰＫ１は、タンブル強さの変化が最初のピークである第１ピークを形成する時期であり、この例では、第１ピークは吸気行程後半進角側に形成されている。
【００４１】
燃料噴射時期ＩＴ２は、点火時期ＩＧＴ１の直前に設定される。燃料噴射時期ＩＴ２は例えば、圧縮行程後半に設定され、さらに具体的には例えば、圧縮行程後半中心よりも進角側に設定される。燃料噴射時期ＩＴ２は例えば、ボトム発生時期ＢＴＭよりも遅角側に設定され、また、第２ピーク発生時期ＰＫ２よりも進角側に設定される。
【００４２】
ボトム発生時期ＢＴＭは、タンブル強さの変化がボトムを形成する時期であり、この例では、ボトムは圧縮行程中央に形成されている。第２ピーク発生時期ＰＫ２は、タンブル強さの変化が２番目のピークである第２ピークを形成する時期であり、この例では、第２ピークは圧縮行程後半中央に形成されている。
【００４３】
点火時期ＩＧＴ１は、弱成層スプレーガイド燃焼を行うための点火時期ＩＧＴであり、圧縮行程後半に設定される。点火時期ＩＧＴ１は、例えば圧縮行程後半中心よりも遅角側に設定される。また、点火時期ＩＧＴ１は例えば、第２ピーク発生時期ＰＫ２よりも遅角側に設定される。点火時期ＩＧＴ１については、さらに後述する。
【００４４】
このような弱成層スプレーガイド燃焼によれば、ＥＮＧ１の熱効率がよいので、高い燃費性能を実現できる。その一方で、燃焼室１０ａの壁温ＴＷ又は負荷ＫＬが低いときに圧縮行程で燃料噴射を行うと、噴射燃料の霧化の悪化等により、排気性能が悪化する。
【００４５】
このため、本実施形態では壁温ＴＷ又は負荷ＫＬが低いときには、均質リーン燃焼を行い、壁温ＴＷ及び負荷ＫＬが高まったときには、弱成層スプレーガイド燃焼を行う。このように弱成層スプレーガイド燃焼を行うことで、排気性能の悪化を抑制しつつ高い燃費性能を実現することができる。但しこの場合は、均質リーン燃焼から弱成層スプレーガイド燃焼への燃焼切替の際に、ＮＯｘスパイクが発生することが懸念される。
【００４６】
このような事情に鑑み、本実施形態ではコントローラ５０が次に説明する制御を行う。
【００４７】
図４は、コントローラ５０が行う制御の一例をフローチャートで示す図である。コントローラ５０は、本フローチャートに示す処理を繰り返し実行することができる。コントローラ５０は、本フローチャートの処理を実行するように構成されることで、制御部を有した構成とされる。
【００４８】
ステップＳ１で、コントローラ５０は、機関運転状態を検出する。機関運転状態は例えば、回転速度ＮＥ及び負荷ＫＬとされる。
【００４９】
ステップＳ２で、コントローラ５０は、ＥＮＧ１の運転状態が過渡的に変化する過渡状態か否かを判定する。過渡状態は、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替により排気性能が悪化する過渡状態であり、例えば負荷ＫＬが低負荷から高負荷に変化する際の過渡状態である。過渡状態は、排気性能を考慮して予め設定することができる。ステップＳ２で肯定判定であれば、処理はステップＳ３に進む。
【００５０】
ステップＳ３で、コントローラ５０は、燃焼室１０ａの壁温ＴＷを検出する。壁温ＴＷは例えば、冷却水温ＴＨＷ、油温ＴＯＩＬに基づき推定することにより検出できる。
【００５１】
ステップＳ４で、コントローラ５０は、壁温ＴＷが所定温度ＴＷ１以上か否かを判定する。所定温度ＴＷ１は、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替により排気性能が悪化する壁温ＴＷを規定するための値であり、壁温ＴＷが所定温度ＴＷ１以上の場合に、排気性能が悪化する。所定温度ＴＷ１は、排気性能を考慮して予め設定することができる。ステップＳ４で肯定判定であれば、処理はステップＳ５に進む。
【００５２】
ステップＳ５で、コントローラ５０は、運転モードがＨＥＶモードか否かを判定する。このような判定は例えば、ＭＧコントローラ６０からの信号に基づき行うことができる。ステップＳ５で否定判定の場合、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ２、ステップＳ４で否定判定の場合も同様である。
【００５３】
ステップＳ１１で、コントローラ５０は、均質燃焼を実行する。つまり、機関運転状態及び壁温ＴＷの少なくともいずれかに照らし、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替により排気性能が悪化すると判断される場合には、均質燃焼が実行される。ステップＳ１１の後には、本フローチャートの処理は一旦終了する。
【００５４】
ステップＳ５で肯定判定の場合、処理はステップＳ６に進む。この場合、コントローラ５０は、成層燃焼を実行する。つまり、機関運転状態及び壁温ＴＷの双方に照らし、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替を行っても、排気性能が悪化しないと判断される場合には、成層燃焼が実行される。ステップＳ６では、ステップＳ１１の処理が実行された次のルーチンにおいて、ステップＳ６に処理が進んだ場合に、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替が行われる。
【００５５】
ステップＳ７で、コントローラ５０は、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替時か否かを判定する。換言すればステップＳ７では、今回のルーチンで成層燃焼が開始されたか否かが判定される。ステップＳ７で肯定判定であれば、処理はステップＳ８に進む。
【００５６】
ステップＳ８で、コントローラ５０は、点火時期ＩＧＴを遅角させる。点火時期ＩＧＴは、点火時期ＩＧＴ１に設定されることにより遅角される。このことについては後述する。ステップＳ８の後には、本フローチャートの処理は一旦終了する。
【００５７】
ステップＳ７で否定判定であれば、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替後であると判断される。この場合、処理はステップＳ９に進む。
【００５８】
ステップＳ９で、コントローラ５０は、点火時期ＩＧＴの進角設定を行う。ステップＳ９で、点火時期ＩＧＴは所定量ΔＩＧＴ進角側に戻される。所定量ΔＩＧＴは、点火時期ＩＧＴが点火時期ＩＧＴ２になるように設定され、例えば吸入空気量Ｑに応じて予め設定することができる。
【００５９】
点火時期ＩＧＴ２は、燃焼切替後の吸入空気量Ｑの増加に応じたＮＯｘ変化量ΔＮが所定量ΔＮ１以下になる点火時期ＩＧＴとされる。所定量ΔＮ１は、ＮＯｘの増加を抑制するための値であり、例えばゼロである。所定量ΔＮ１は負の値とすることができ、小さいほど好ましい。所定量ΔＮ１は、予め設定することができる。
【００６０】
ステップＳ９では、点火時期ＩＧＴが点火時期ＩＧＴ２になるように点火時期ＩＧＴを進角させることで、ＮＯｘ変化量ΔＮが所定量ΔＮ１以下になるように点火時期ＩＧＴが進角される。
【００６１】
ステップＳ９の処理が繰り返し実行されることにより、点火時期ＩＧＴは次第に進角側に戻される。点火時期ＩＧＴは例えば、時間に応じた変化度合いを示す傾きが一定になるように進角側に戻される。
【００６２】
ステップＳ１０で、コントローラ５０は、点火時期ＩＧＴとの位相差であるクランク角度差ΔＡが所定差ΔＡ１になるように燃料噴射時期ＩＴを設定する。クランク角度差ΔＡは、燃料噴射時期ＩＴから点火時期ＩＧＴを引いて得られる値とされる。所定差ΔＡ１は、点火時期ＩＧＴに応じた適切な燃料噴射時期ＩＴを設定するための値であり、例えば一定値とされる。所定差ΔＡ１は、燃費の観点から予め設定できる。所定差ΔＡ１は、燃料噴射時期ＩＴの変化傾向が点火時期ＩＧＴの変化傾向と同じになるように設定できる。ステップＳ１０の後には、本フローチャートの処理は一旦終了する。
【００６３】
図５Ａは、図４に示すフローチャートに対応するタイミングチャートの一例を示す図である。図５Ｂは、比較例の場合のタイミングチャートを示す図である。比較例は、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、点火時期ＩＧＴを点火時期ＩＧＴ１よりも進角側の点火時期ＩＧＴ１´までしか遅角させなかった場合を示す。
【００６４】
各種パラメータは、図示の通りであり、空気過剰率λを含む。空気過剰率λは、要求燃料噴射量に応じた混合気の空気過剰率、つまり一燃焼サイクル当たりに筒内に噴射される全噴射燃料をもとに形成される筒内全体としての混合気の空気過剰率である。図５Ａでは、成層燃焼時の燃料噴射時期ＩＴの変化を点火時期ＩＧＴの変化とともに示す。図５Ａ、図５Ｂでは、均質燃焼として均質リーン燃焼を行い、成層燃焼として弱成層スプレーガイド燃焼を行う場合を示す。また、運転モードがＨＥＶモードの場合を示す。
【００６５】
タイミングＴ１よりも前では、均質リーン燃焼が行われている。タイミングＴ１では、機関運転状態及び壁温ＴＷの双方に基づき排気性能が悪化しないと判定される。結果、タイミングＴ１では、均質リーン燃焼から弱成層スプレーガイド燃焼への燃焼切替が行われる。
【００６６】
タイミングＴ１からは、吸入空気量Ｑが次第に増加する。これは、タイミングＴ１からは、弱成層スプレーガイド燃焼が行われることによる。また、タイミングＴ１からは、負荷ＫＬが増加することによる。タイミングＴ１からは、弱成層スプレーガイド燃焼が行われることにより、燃料噴射量は低下する。
【００６７】
空気過剰率λは、これらによりタイミングＴ１から増加する。空気過剰率λは、弱成層スプレーガイド燃焼のほうが均質リーン燃焼よりも大きくなる。
【００６８】
比較例の場合、点火時期ＩＧＴは、点火時期ＩＧＴ１´に遅角される。点火時期ＩＧＴ１´は、燃焼切替の際のＥＮＧ１のトルク変化の大きさΔＴｑが所定値ΔＴｑ１以下になる点火時期ＩＧＴである。所定値ΔＴｑ１は、燃焼切替に応じたトルクＴｑの段差の発生を抑制するための値であり、例えばゼロである。所定値ΔＴｑ１は、予め設定することができる。
【００６９】
比較例の場合、点火時期ＩＧＴを点火時期ＩＧＴ１´まで遅角させた結果、タイミングＴ１前後でトルクＴｑの段差は発生せず、トルク変化はフラットになる。その一方で、比較例の場合、このように点火時期ＩＧＴを遅角させた結果、燃焼切替に応じてＮＯｘスパイクが発生する。
【００７０】
本実施形態の場合、点火時期ＩＧＴは、点火時期ＩＧＴ１´よりも遅角側の点火時期ＩＧＴ１に設定される。つまり、点火時期ＩＧＴは、燃焼切替の際のＥＮＧ１のトルク変化の大きさΔＴｑが所定値ΔＴｑ１以下になる点火時期ＩＧＴよりも遅角される。
【００７１】
これにより、比較例の場合よりも燃焼が緩慢になり燃焼温度が低下する結果、ＮＯｘスパイクが防止される。その一方で、本実施形態の場合、点火時期ＩＧＴ１´よりも遅角側の点火時期ＩＧＴ１まで点火時期ＩＧＴを遅角させる結果、タイミングＴ１前後でトルクＴｑの段差は発生する。
【００７２】
本実施形態では、このようなトルクＴｑの段差については敢えて許容する。これは、トルクＴｑの段差については、モータアシスト制御等により対処することができ、これにより駆動源全体としてのトルク変動を抑制することが可能なためである。
【００７３】
点火時期ＩＧＴは、タイミングＴ１における燃焼切替後に次第に進角側に戻される。タイミングＴ１よりも後の点火時期ＩＧＴは、点火時期ＩＧＴ２を示す。点火時期ＩＧＴを進角側に戻すことにより、タイミングＴ１でＮＯｘスパイクを抑制したことに引き続き、ＮＯｘの増加が抑制される。ＮＯｘは、タイミングＴ１から緩やかに低下する。
【００７４】
燃費については、次の通りである。本実施形態の場合、トルクＴｑの段差を許容する代わりに、燃費は、タイミングＴ１において比較例の場合よりも向上つまり良くなる。このような状況に引き続き、本実施形態では、クランク角度差ΔＡが所定差ΔＡ１になるように燃料噴射時期ＩＴ２が設定される。これにより、燃費の観点から点火時期ＩＧＴに応じて燃料噴射時期ＩＴ２が適切に設定される。結果、タイミングＴ１で点火時期ＩＧＴを遅角させた後にも、燃費改善効果を維持することができる。
【００７５】
なお、本実施形態、比較例の場合ともに、タイミングＴ１からは、負荷ＫＬが次第に増加するので、燃費自体は次第に低下する。また、成層燃焼から均質燃焼への燃焼切替の際にも、点火時期ＩＧＴを点火時期ＩＧＴ１´よりも遅角させることにより、ＮＯｘスパイクを抑制することができる。この場合の点火時期ＩＧＴ１´の具体的な値は、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の場合と異なってもよい。
【００７６】
次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。
【００７７】
ＥＮＧ１は、点火プラグ１６と燃料噴射弁１７とを備える。ＥＮＧ１の制御方法は、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際に、当該燃焼切替の際のＥＮＧ１のトルク変化の大きさΔＴｑが所定値ΔＴｑ１以下になる点火時期ＩＧＴ１´よりも点火時期ＩＧＴを遅角させ、且つ当該燃焼切替後のＥＮＧ１の吸入空気量Ｑの増加に応じたＮＯｘ変化量ΔＮが所定量ΔＮ１以下になるように点火時期ＩＧＴを進角させること、を含む。
【００７８】
このような方法によれば、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替の際には、上記のように点火時期ＩＧＴを遅角させることにより、ＮＯｘスパイクを抑制できる。また、当該燃焼切替後には、上記のように点火時期ＩＧＴを進角させることにより、吸入空気量Ｑが増加してもＮＯｘの増加を抑制できる。このためこれらの態様によれば、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替を行う場合に、ＮＯｘの増加を抑制できる。
【００７９】
本実施形態では、ＥＮＧ１の運転状態が過渡状態の場合に、上記燃焼切替を行う。これにより、機関運転状態に応じた排気性能の悪化を防止しつつ、ＮＯｘの増加を抑制可能な態様で燃費向上を図ることができる。
【００８０】
本実施形態では、壁温ＴＷが所定温度ＴＷ１よりも高い場合に、上記燃焼切替を行う。これにより、壁温ＴＷに応じた排気性能の悪化の防止しつつ、ＮＯｘの増加を抑制可能な態様で燃費向上を図ることができる。
【００８１】
本実施形態では、ＥＮＧ１がＭＧ２とともに駆動源を構成するハイブリッド車両において、運転モードがＨＥＶモードの場合に、上記燃焼切替を行う。これにより、ＮＯｘスパイクを抑制する一方で、燃焼切替の際に発生するトルクＴｑの段差を許容しても、駆動源全体としてのトルク変動を抑制することが可能になる。
【００８２】
本実施形態では、点火時期ＩＧＴ１とのクランク角度差ΔＡが所定差ΔＡ１になるように燃料噴射弁１７の燃料噴射時期ＩＴ２を設定する。これにより、点火時期ＩＧＴを遅角させた後にも、燃費改善効果を維持することができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００８４】
上述した実施形態では、均質燃焼から成層燃焼への燃焼切替を行う場合について説明した。しかしながら、燃焼切替は例えば、タンブル流動やスワール流動等の筒内ガス流動を利用して成層混合気を形成して燃焼させるエアガイド成層リーン燃焼など、希薄燃焼から当該希薄燃焼よりも空気過剰率λが大きい成層燃焼への燃焼切替であってもよい。このような場合であっても、燃焼切替の際に実施形態で説明したように点火時期ＩＧＴを遅角させることにより、燃費向上を図りつつＮＯｘスパイクを抑制することができる。
【００８５】
上述した実施形態では、ＥＮＧ１の制御方法及び制御部が、コントローラ５０により実現される場合について説明した。しかしながら、ＥＮＧ１の制御方法及び制御部は例えば、複数のコントローラで実現されてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１      ＥＮＧ
２      ＭＧ（モータ）
１６    点火プラグ
１７    燃料噴射弁
５０    コントローラ（制御部）
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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