(57)【要約】【課題】エンジンの運転状態が変化した過渡時に、ＥＧＲ制御の低い応答性に起因して排気エミッション性能が低下してしまうことを防止する。【解決手段】制御器（ＰＣＭ１００）は、エンジン本体（エンジン１０）の運転状態が、所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、要求駆動力に対応する燃料量を気筒内に供給しつつ、スロットル弁を全開にした状態で、外部ＥＧＲ手段による排気ガスの還流量を調整することで、気筒内の混合気の空気過剰率λを１にする。制御器はまた、エンジン本体の運転状態が、低負荷領域から高負荷領域へと移行した直後は、移行直前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷となるように、燃料供給機構から燃料を供給することで空気過剰率λを１にしかつ、要求駆動力に対するエンジン負荷の過剰分又は不足分を、モータ／ジェネレータの発電運転によって減ずる、又は、力行運転によって補う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されかつ、駆動輪に動力を伝達可能に構成されたエンジン本体と、
前記エンジン本体の気筒内に燃料を供給するよう構成された燃料供給機構と、
前記エンジン本体の排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路を通じて、排気ガスの一部を前記気筒内に還流させるよう構成された外部ＥＧＲ手段と、
前記エンジン本体により駆動される発電運転と、バッテリに蓄積された電力によって駆動することで前記駆動輪に動力を伝達する力行運転とを切り換えるモータ／ジェネレータと、
前記車両の要求駆動力を満足するように、前記エンジン本体及び前記モータ／ジェネレータを運転するよう構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が、所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、前記燃料供給機構により要求駆動力に対応する燃料量を気筒内に供給しつつ、前記吸気通路に設けられたスロットル弁を全開にした状態で、前記外部ＥＧＲ手段による排気ガスの還流量を調整することで、前記気筒内の混合気の空気過剰率λを１にし、
前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が、前記所定負荷よりも低い低負荷領域から前記高負荷領域へと移行した直後は、移行直前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷となるように、前記燃料供給機構から燃料を供給することで空気過剰率λを１にしかつ、要求駆動力に対するエンジン負荷の過剰分を、前記モータ／ジェネレータの発電運転によって減ずる、又は、エンジン負荷の不足分を、前記モータ／ジェネレータの力行運転によって補うエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記高負荷領域では、前記エンジン本体の負荷が高くなるに従いＥＧＲ率を低くし、
前記制御器は、前記低負荷領域では、ＥＧＲ率を、前記高負荷領域において変化するＥＧＲ率の中間値に相当する所定ＥＧＲ率に設定すると共に、その所定ＥＧＲ率を、前記バッテリのＳＯＣに応じて変更するエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記高負荷領域に移行した直後に、要求駆動力に対してエンジン負荷が過剰になりかつ、前記バッテリのＳＯＣが所定以上のときには、前記モータ／ジェネレータの発電運転を行わないで、エンジン負荷が前記要求駆動力となるように、前記燃料供給機構から燃料を供給すると共に、前記スロットル弁を全開にした状態で前記気筒内への吸気導入量を減少させることで、空気過剰率λを１にするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記高負荷領域に移行した直後のエンジン負荷と要求駆動力との差が所定以上になるときには、前記モータ／ジェネレータの発電運転又は力行運転を行うと共に、前記燃料供給機構による燃料供給量の調整と、前記スロットル弁を全開にした状態での前記気筒内への吸気導入量の調整とによって空気過剰率λを１にしつつ、要求駆動力となるように、前記エンジン負荷を減少又は増大させるエンジンの制御装置。
【請求項５】
車両に搭載されかつ、駆動輪に動力を伝達可能に構成されたエンジン本体と、
前記エンジン本体の気筒内に燃料を供給するよう構成された燃料供給機構と、
前記エンジン本体の排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路を通じて、排気ガスの一部を前記気筒内に還流させるよう構成された外部ＥＧＲ手段と、
前記車両の要求駆動力を満足するように、前記エンジン本体を運転するよう構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が、所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、前記燃料供給機構により要求駆動力に対応する燃料量を気筒内に供給しつつ、前記吸気通路に設けられたスロットル弁を全開にした状態で、前記外部ＥＧＲ手段による排気ガスの還流量を調整することにより、前記気筒内の混合気の空気過剰率λを１にし、
前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が、前記所定負荷よりも低い低負荷領域から前記高負荷領域へと移行したときに、要求駆動力が、移行直前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷とずれているときには、前記要求駆動力に対応する燃料量を気筒内に供給しつつ、前記スロットル弁を全開にした状態で前記気筒内への吸気導入量を調整することによって空気過剰率λを１にするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジンの制御装置において、
前記エンジン本体の吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁機構をさらに備え、
前記制御器は、前記可変動弁機構を通じて前記吸気弁の閉弁時期を変更することにより、前記スロットル弁を全開にした状態で前記気筒内への吸気導入量を調整するエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、気筒内に燃料を噴射して形成した混合気を圧縮着火により燃焼させるエンジンが記載されている。このエンジンでは、低負荷側の領域では混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする（つまり、空気過剰率λが１を超える）一方、高負荷側の領域では、混合気の空燃比を理論空燃比にしている（つまり、空気過剰率λが１）。空気過剰率を１にすることにより、三元触媒を利用して排気エミッション性能を良好に維持するようにしている。また、このエンジンでは、空気過剰率を１にする高負荷側の領域では、気筒内に導入する排気ガス量（ＥＧＲガス量）を調整することによって、混合気の空気過剰率が１となるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６３１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されているように、エンジンの負荷の高低に応じて領域を区分し、高負荷側の領域において、ＥＧＲガス量の調整によって空気過剰率λを１にしている構成においては、例えば車両の加速時等において、低負荷側の領域から高負荷側の領域へとエンジンの運転状態が変化したときには、ＥＧＲガス量の応答性が低いことに起因して、気筒内に導入されるＥＧＲガス量が、要求駆動力に対応するＥＧＲガス量から、ずれてしまい、その結果、混合気の空気過剰率λが１から、ずれてしまう場合がある。この場合、三元触媒による排気ガスの浄化性能が得られなくなり、排気エミッション性能の低下を招くことになる。
【０００５】
ここに開示する技術は、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、エンジンの運転状態が変化した過渡時に、ＥＧＲ制御の低い応答性に起因して排気エミッション性能が低下してしまうことを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示する技術は、エンジンの制御装置に係り、この制御装置は、車両に搭載されかつ、駆動輪に動力を伝達可能に構成されたエンジン本体と、前記エンジン本体の気筒内に燃料を供給するよう構成された燃料供給機構と、前記エンジン本体の排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路を通じて、排気ガスの一部を前記気筒内に還流させるよう構成された外部ＥＧＲ手段と、前記エンジン本体により駆動される発電運転と、バッテリに蓄積された電力によって駆動することで前記駆動輪に動力を伝達する力行運転とを切り換えるモータ／ジェネレータと、前記車両の要求駆動力を満足するように、前記エンジン本体及び前記モータ／ジェネレータを運転するよう構成された制御器と、を備える。
【０００７】
そして、前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が、所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、前記燃料供給機構により要求駆動力に対応する燃料量を気筒内に供給しつつ、前記吸気通路に設けられたスロットル弁を全開にした状態で、前記外部ＥＧＲ手段による排気ガスの還流量を調整することで、前記気筒内の混合気の空気過剰率λを１にし、前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が、前記所定負荷よりも低い低負荷領域から前記高負荷領域へと移行した直後は、移行直前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷となるように、前記燃料供給機構から燃料を供給することで空気過剰率λを１にしかつ、要求駆動力に対するエンジン負荷の過剰分を、前記モータ／ジェネレータの発電運転によって減ずる、又は、エンジン負荷の不足分を、前記モータ／ジェネレータの力行運転によって補う。
【０００８】
この構成は、駆動輪に動力を伝達するエンジン本体の他に、力行運転と発電運転とを切り換え可能なモータ／ジェネレータを備えており、いわゆるハイブリッド車両に構成されている。
【０００９】
そうして、前記の構成では、エンジン本体の運転状態が、所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、要求駆動力に対応する燃料量を気筒内に供給しつつ、スロットル弁を全開にした状態で、排気ガスの還流量を調整することにより、新気の導入量を調整し、気筒内の混合気の空気過剰率λを１にする。スロットル弁を全開にすることで、ポンプ損失が低減し、エンジン本体の図示熱効率が向上する。また、空気過剰率λを１にすることで、三元触媒の利用が可能になり、排気エミッション性能が良好に維持される。
【００１０】
ここで、「スロットル弁の開度を全開に設定する」ことは、スロットル弁の開度を全開すること以外に、スロットル弁の開度を実質的に全開にすることを含む。つまり、外部ＥＧＲ手段を通じた排気ガスの還流が可能になる程度の吸気負圧が得られるようにスロットル弁を絞ることは、スロットル弁の開度を実質的に全開にすることに相当する。
【００１１】
エンジン本体の運転状態が、所定負荷よりも低い低負荷領域から高負荷領域へと移行した直後は、移行直前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷となるように、燃料供給機構から燃料を供給することで空気過剰率λを１にする。つまり、外部ＥＧＲ手段の低い応答性を考慮して、高負荷領域への移行直後は、移行直前の排気ガス還流量及び新気量をそれぞれ維持する。移行直前の気筒内のガス状態を維持しつつ、当該ガス状態に対して空気過剰率λが１になるように、燃料が供給される。燃料供給に係る応答性は、外部ＥＧＲ手段と比較して高い。空気過剰率λを１にするため、高負荷領域への移行直後においても、三元触媒の利用によって、排気エミッション性能を良好に維持することが可能になる。
【００１２】
その一方で、移行直前の排気ガス還流量及び新気量に基づいて、空気過剰率λが１になるように燃料噴射量を決定しているため、エンジンの負荷は、要求駆動力に対して過剰になる場合、又は、不足する場合が生じ得る。尚、エンジンの負荷によって、要求駆動力が満足される場合も起こり得る。
【００１３】
前記の構成では、エンジンの負荷が、要求駆動力に対して過剰になる場合は、モータ／ジェネレータをエンジンによって駆動し、発電を行うことで余剰負荷分を消費する。こうすることで、エンジンの負荷が要求駆動力に対して過剰になるときでも、その要求駆動力を満足させることが可能になる。これに対し、エンジンの負荷が、要求駆動力に対して不足する場合は、その不足分を、バッテリの電力を利用してモータ／ジェネレータを駆動することによって補う。こうすることで、エンジンの負荷が要求駆動力に対して不足するときでも、その要求駆動力を満足させることが可能になる。
【００１４】
こうして、低負荷領域から高負荷領域へと移行した直後においても、外部ＥＧＲ手段の低い応答性に拘わらず、空気過剰率λを１に維持して排気エミッション性能の低下を回避しつつ、要求駆動力を満足することが可能になる。
【００１５】
尚、前述の通り、高負荷領域へと移行した直後において、移行前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷が、要求駆動力に一致する（但し、実質的に一致することを含む）ときには、モータ／ジェネレータの発電運転及び力行運転はどちらも行われない。
【００１６】
また、高負荷領域へと移行した直後に前記の制御を行った後、排気ガス還流量が、要求駆動力（つまり、エンジンの要求負荷）に対応する所望の量へと変化するに従い、エンジンの負荷によって、要求駆動力を満足させることが可能になるから、モータ／ジェネレータの発電運転及び力行運転は行われなくなる。
【００１７】
前記制御器は、前記高負荷領域では、前記エンジン本体の負荷が高くなるに従いＥＧＲ率を低くし、前記制御器は、前記低負荷領域では、ＥＧＲ率を、前記高負荷領域において変化するＥＧＲ率の中間値に相当する所定ＥＧＲ率に設定すると共に、その所定ＥＧＲ率を、前記バッテリのＳＯＣに応じて変更する、としてもよい。
【００１８】
高負荷領域では、前述の通り、空気過剰率λを１にするために、エンジン本体の負荷に対応して、排気ガスの還流量が調整される。つまり、エンジン本体の負荷が高くなるに従って燃料噴射量が増えることから、必要な新気量が次第に増えることにより、ＥＧＲ率はエンジン本体の負荷の増大に対して、次第に低くなる。
【００１９】
ここで、ＥＧＲ率は、気筒内の全ガスに対する排気ガスの体積比（排気ガス量／気筒内の全ガス量）で定義することが可能である。
【００２０】
前記の構成では、低負荷領域において、ＥＧＲ率を、高負荷領域において変化するＥＧＲ率の中間値に相当する所定ＥＧＲ率に設定する。こうすることで、低負荷領域から高負荷領域へと移行したときに、エンジンの負荷と要求駆動力とのずれは、移行前のＥＧＲ率と、移行後の要求駆動力に対応するＥＧＲ率との偏差に対応するが、当該偏差の最大値を所定値以下に規制することが可能になる。つまり、低負荷領域から高負荷領域へと移行したときに、エンジンの負荷と要求駆動力とのずれが生じたとしても、そのずれ量の最大が所定値以下に規制されるようになる。このことは、モータ／ジェネレータによる調整量を少なくし、また、高負荷領域への移行後、エンジンの負荷と要求駆動力とのずれがなくなるまでに要する時間も短くなる。
【００２１】
前記の構成ではまた、低負荷側領域における所定ＥＧＲ率を、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）に応じて変更する。具体的には、バッテリのＳＯＣが低く、バッテリの充電要求が高いときには、前述したモータ／ジェネレータの力行運転になり難いように、言い換えると、エンジン負荷が、要求駆動力に対して、不足となるのではなく余剰となり易いように、所定ＥＧＲ率を低くする。こうすることで、低負荷領域から高負荷領域へと移行した直後においては、ＥＧＲ率が比較的低くなって、それに対応するエンジン負荷は比較的高くなるから、要求駆動力に対して、エンジン負荷が余剰になり易くなる。その結果、モータ／ジェネレータを発電運転することになり易くなるから、バッテリの充電が行われ易くなる。
【００２２】
逆に、バッテリのＳＯＣが高く、バッテリの充電要求が低いときには、前述したモータ／ジェネレータの発電運転になり難いように、言い換えると、エンジン負荷が、要求駆動力に対して、余剰となるのではなく不足となり易いように、所定ＥＧＲ率を高くする。こうすることで、低負荷領域から高負荷領域へと移行した直後においては、ＥＧＲ率が比較的高くなって、それに対応するエンジン負荷は比較的低くなるから、要求駆動力に対して、エンジン負荷が不足しがちになる。その結果、モータ／ジェネレータは力行運転することになり易くなるから、バッテリの過充電、及び、モータ／ジェネレータの不要な発電運転が、それぞれ回避される。
【００２３】
前記制御器は、前記高負荷領域に移行した直後に、要求駆動力に対してエンジン負荷が過剰になりかつ、前記バッテリのＳＯＣが所定以上のときには、前記モータ／ジェネレータの発電運転を行わないで、エンジン負荷が前記要求駆動力となるように、前記燃料供給機構から燃料を供給すると共に、前記スロットル弁を全開にした状態で前記気筒内への吸気導入量を減少させることで、空気過剰率λを１にする、としてもよい。
【００２４】
バッテリのＳＯＣが所定以上のときにはバッテリの充電が不要であるが、高負荷領域に移行した直後に、要求駆動力に対してエンジン負荷が過剰になったときには、前記の構成では、モータ／ジェネレータが発電運転を行うことになる。これは、バッテリの過充電を招くことになる。
【００２５】
前記の構成では、高負荷領域に移行した直後に、要求駆動力に対してエンジン負荷が過剰になりかつ、バッテリのＳＯＣが所定以上のときには、モータ／ジェネレータの発電運転を行わない。このことにより、バッテリの過充電が回避される。
【００２６】
その一方で、エンジンの負荷が要求駆動力に対して過剰になるため、要求駆動力を満足させるべく、エンジン負荷を低減させる。つまり、エンジン負荷が要求駆動力となるように、燃料供給機構から燃料を供給すると共に、スロットル弁を全開にした状態で気筒内への吸気導入量を減少させることで、空気過剰率λを１にする。
【００２７】
ここで、気筒内への吸気導入量を減少させる手段としては、外部ＥＧＲ手段よりも応答性が高い手段であることが望ましい。具体的には、吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構が例示される。吸気弁の閉弁時期を吸気下死点以降に遅らせることによって、スロットル弁を全開にした状態で気筒内への吸気導入量を減少させることが可能になる。
【００２８】
前記の構成では、スロットル弁を全開にすることで、ポンプ損失の低減を図りつつ、空気過剰率λを１にすることで、三元触媒を利用して排気エミッション性能を良好に維持することが可能になる。
【００２９】
前記制御器は、前記高負荷領域に移行した直後のエンジン負荷と要求駆動力との差が所定以上になるときには、前記モータ／ジェネレータの発電運転又は力行運転を行うと共に、前記燃料供給機構による燃料供給量の調整と、前記スロットル弁を全開にした状態での前記気筒内への吸気導入量の調整とによって空気過剰率λを１にしつつ、要求駆動力となるように、前記エンジン負荷を減少又は増大させる、としてもよい。
【００３０】
高負荷領域に移行した直後のエンジン負荷と要求駆動力との差が所定以上になるときには、モータ／ジェネレータの発電運転又は力行運転だけで要求駆動力を満足させることが困難になることや、モータ／ジェネレータによる発電量が大になる、又は、力行量が大になる結果、バッテリの過充電や、バッテリのＳＯＣが大幅に低下してしまうことが起こり得る。
【００３１】
そこで、高負荷領域に移行した直後のエンジン負荷と要求駆動力との差が所定以上になるときには、モータ／ジェネレータの発電運転又は力行運転に加えて、エンジン本体においても、エンジン負荷を調整する制御を行う。例えば、前述したように、吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁機構を利用してもよい。つまり、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点以降において大きく遅らせることによって、スロットル弁を全開にした状態で気筒内への吸気導入量を減少させることが可能になる。逆に、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点に近づけることによって、スロットル弁を全開にした状態で気筒内への吸気導入量を増やすことが可能になる。気筒内への吸気導入量を調整することで、空気過剰率λを１にする高負荷領域においては、燃料供給量が調整される結果、エンジン負荷の調整が行われることになる。
【００３２】
こうして、モータ／ジェネレータの発電運転又は力行運転と、エンジン本体の駆動力調整とを併用することで、バッテリの過充電や、バッテリのＳＯＣが大幅に低下してしまうことを回避しつつ、要求駆動力を満足させることが可能になる。
【００３３】
ここに開示するエンジンの制御装置はまた、車両に搭載されかつ、駆動輪に動力を伝達可能に構成されたエンジン本体と、前記エンジン本体の気筒内に燃料を供給するよう構成された燃料供給機構と、前記エンジン本体の排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路を通じて、排気ガスの一部を前記気筒内に還流させるよう構成された外部ＥＧＲ手段と、前記車両の要求駆動力を満足するように、前記エンジン本体を運転するよう構成された制御器と、を備える。
【００３４】
そして、前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が、所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、前記燃料供給機構により要求駆動力に対応する燃料量を気筒内に供給しつつ、前記吸気通路に設けられたスロットル弁を全開にした状態で、前記外部ＥＧＲ手段による排気ガスの還流量を調整することにより、前記気筒内の混合気の空気過剰率λを１にし、前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が、前記所定負荷よりも低い低負荷領域から前記高負荷領域へと移行したときに、要求駆動力が、移行直前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷とずれているときには、前記要求駆動力に対応する燃料量を気筒内に供給しつつ、前記スロットル弁を全開にした状態で前記気筒内への吸気導入量を調整することによって空気過剰率λを１にする。
【００３５】
この構成は、前記の構成とは異なり、低負荷領域から高負荷領域へと移行した直後のエンジン負荷を、外部ＥＧＲ手段によりも応答性の高い手段を利用して調整することにより、排気エミッション性能を良好に維持しつつ、要求駆動力をエンジン本体によって満足させる。従って、この構成は、エンジン本体のみを備えた（つまり、モータ／ジェネレータを備えない）車両に適している。
【００３６】
具体的に、前記の構成では、エンジン本体の運転状態が低負荷領域から高負荷領域へと移行したときに、要求駆動力が、移行直前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷から、ずれているときには、移行直前の排気ガス還流量及び新気量に従って、空気過剰率λが１になるように燃料を供給したのでは、前述したように、エンジン負荷が要求駆動力とずれることになる。そこで、この構成では、エンジン負荷が要求駆動力を満足するように、燃料を供給する。
【００３７】
この要求駆動力に対応する燃料供給量に対して、移行直前の排気ガス還流量及び新気量では、空気過剰率λが１からずれてしまうときには、前記の構成では、スロットル弁を全開でかつ、気筒内の吸気導入量を調整することにより、空気過剰率λを１にする。こうして、エンジン本体の運転状態が変化したときの過渡時において、高負荷領域への移行直後に排気エミッション性能が低下してしまうことが防止される。
【００３８】
前記エンジンの制御装置は、エンジン本体の吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁機構をさらに備え、前記制御器は、前記可変動弁機構を通じて前記吸気弁の閉弁時期を変更することにより、前記スロットル弁を全開にした状態で前記気筒内への吸気導入量を調整する、としてもよい。
【００３９】
こうすることで、低負荷領域から高負荷領域への移行直後において、ポンプ損失が増大することを回避しつつ、空気過剰率λを１にして排気エミッション性能を良好に維持することが可能になる。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、前記のエンジンの制御装置によると、低負荷領域から高負荷領域への移行直後においては、移行直前の排気ガス還流量に対応するエンジン負荷となるようにして空気過剰率λを１にし、排気エミッション性能の向上を図りつつ、モータ／ジェネレータの発電運転又は力行運転を行って、要求駆動力を満足させることにより、領域の切り換えに伴うトルクショック等の発生を回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】車両の駆動システムの構成を示す概略図である。
【図２】圧縮自己着火エンジンの構成を示す概略図である。
【図３】圧縮自己着火エンジンの制御に係る構成を示すブロック図である。
【図４】エンジンの運転制御に係るマップである。
【図５】エンジンの負荷に対する、燃料の噴射時期及び噴射期間の変化を示す図、気筒内の温度変化を例示する図（上図）、及びエンジンの負荷に対する、ＥＧＲ率の変化を示す図（右図）である。
【図６】駆動システムの制御に係るフローチャートである。
【図７】過渡制御に係るフローチャートである。
【図８】過渡制御の内容を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、エンジンの制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明は例示である。
【００４３】
（車両の駆動システム）
図１は、実施形態に係る車両の駆動システム９の構成を示している。駆動システム９は、駆動輪９１に駆動力を伝達可能なエンジン１０と、駆動輪９１に駆動力を伝達可能なモータ／ジェネレータ９２とを備えている。この駆動システム９は、エンジン１０及びモータ／ジェネレータ９２を含む、いわゆるハイブリッドシステムであり、車両は、走行状態に応じて、モータ／ジェネレータ９２により駆動しエンジン１０を停止させるモータ走行モードと、エンジン１０により駆動しモータ／ジェネレータ９２を停止させるエンジン走行モードと、モータ／ジェネレータ９２とエンジン１０との双方を駆動する併用走行モードと、を切り換えながら走行する。
【００４４】
エンジン１０の出力軸は、クラッチ９３及びモータ／ジェネレータ９２を介して、変速機９４に接続している。変速機９４は、この例では、自動変速機であり、詳細な図示は省略するが、その内部に、遊星歯車機構と、遊星歯車機構に含まれる各回転要素の回転を選択的に規制する、複数のクラッチ要素及びブレーキ要素とを含んで構成されている。変速機９４の内部には、エンジン１０及びモータ／ジェネレータ９２と駆動輪９１との間でトルクを伝達する状態と、トルクの伝達を遮断した状態とに切り替わるクラッチ９４１が設けられている。このクラッチ９４１は、車両の停止状態で、エンジン１０がモータ／ジェネレータ９２を駆動する際に、駆動輪９１側へのトルクの伝達を遮断する際に用いられる。
【００４５】
変速機９４は、駆動力を左右に配分する差動装置９５を介して、駆動輪９１に連結される。尚、図１の例では、左右一方の駆動輪９１のみを図示している。
【００４６】
エンジン１０の詳細は後述するが、図１に示すように、エンジン１０は、統合型のスタータ／ジェネレータが、クランク軸に対しベルトを介して連結されている（つまり、Belt Integrated Starter Generator：ＢＩＳＧ１０１を備えている）。エンジン１０は、車両の走行中に、ＢＩＳＧ１０１による始動が行われる。
【００４７】
モータ／ジェネレータ９２は、例えば３相の交流同期モータであって、バッテリ９６及びインバータ９７を介して供給された駆動電流により駆動して、駆動輪９１に動力を伝達する状態（つまり、力行運転状態）と、エンジン１０によって駆動されることで発電する状態（つまり、発電運転状態）とを切り換え可能に構成されている。ここで、前記のモータ走行モードには、電動モータ１７の駆動力によって走行している状態、電動モータ１７を回生させながら走行している状態、電動モータ１７が何ら作動せずに惰性で走行している状態、の少なくとも３つの状態を含む。
【００４８】
エンジン１０とモータ／ジェネレータ９２との間に介設されているクラッチ９３は、モータ走行モード時を含む、エンジン１０を停止しているときに遮断される。これにより、車両の走行に連動してエンジン１０が引き摺られながら従動回転する引き摺り現象が回避される。
【００４９】
ＰＣＭ（Powertrain Control Module、つまり制御器）１００は、この駆動システム９においては、エンジン１０、ＢＩＳＧ１０１、クラッチ９３、及びインバータ９７をそれぞれ制御する。ＴＣＭ（Transmission Control Module）９８は、変速機９４を制御する。ＰＣＭ１００及びＴＣＭ９８によって、前述したように、モータ走行モード、エンジン走行モード、併用走行モードを切り換える。ＰＣＭ１００によるエンジン１０の制御の詳細については後述する。
【００５０】
（エンジンシステムの全体構成）
図２、３は、エンジンシステム１の構成を示している。エンジンシステム１は、エンジン（つまり、エンジン本体）１０と、エンジン１０に付随する様々なアクチュエータ、様々なセンサ、及び、該センサからの信号に基づきアクチュエータを制御するＰＣＭ１００を含む。
【００５１】
エンジン１０は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、シリンダブロック１２の内部に複数の気筒１１が形成されている（図２では、１つのみ示す）。シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１３の内部には、図示は省略するが冷却水が流れるウォータージャケットが形成されている。
【００５２】
各気筒１１内には、ピストン１５が摺動自在にそれぞれ嵌挿されており、ピストン１５は、気筒１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室を区画している。本実施形態では、燃焼室は所謂ペントルーフ型であり、その天井面（シリンダヘッド１３の下面）は吸気側及び排気側の２つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。ピストン１５の冠面は、前記天井面に対応した凸形状をなしていて、冠面の中心部には、凹状のキャビティ１５ａが形成されている。尚、前記天井面及びピストン１５の冠面の形状は、後述の高い幾何学的圧縮比が可能であれば、どのような形状であってもよく、例えば、天井面及びピストン１５の冠面（キャビティ１５ａを除く部分）の両方が、気筒１１の中心軸に対して垂直な面で構成されていてもよく、天井面が前記のように三角屋根状をなす一方、ピストン１５の冠面（キャビティ１５ａを除く部分）が気筒１１の中心軸に対して垂直な面で構成されていてもよい。
【００５３】
図２には１つのみ示すが、気筒１１毎に２つの吸気ポート１８がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれがシリンダヘッド１３の下面（燃焼室の天井面における吸気側の傾斜面）に開口することで燃焼室に連通している。同様に、気筒１１毎に２つの排気ポート１９がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれがシリンダヘッド１３の下面（燃焼室の天井面の排気側の傾斜面）に開口することで燃焼室に連通している。
【００５４】
シリンダヘッド１３には、吸気弁２１及び排気弁２２が、それぞれ吸気ポート１８及び排気ポート１９を燃焼室から遮断（閉）することができるように配設されている。吸気弁２１は吸気弁駆動機構により、排気弁２２は排気弁駆動機構により、それぞれ駆動される。吸気弁２１及び排気弁２２は所定のタイミングで往復動して、それぞれ吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉し、気筒１１内のガス交換を行う。吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構は、図示は省略するが、それぞれ、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを有し、これらのカムシャフトはクランクシャフトの回転と同期して回転する。吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構は、この例では、吸気カムシャフトの位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は電動式の位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）２３を、少なくとも含んで構成されている（図３参照）。尚、ＶＶＴ２３と共に、弁リフト量を変更可能なリフト可変機構を備えるようにしてもよい。リフト可変機構は、リフト量を連続的に変更可能なＣＶＶＬ（Continuous Variable Valve Lift）としてもよい。
【００５５】
各気筒１１の吸気ポート１８は、図２において明示されない吸気マニホールドを介して吸気通路３０に連通している。また、各気筒１１の排気ポート１９は、同様に明示されない排気マニホールドを介して排気通路４０に連通している。
【００５６】
吸気通路３０には、エアクリーナー３１と、ターボ過給機８のコンプレッサ８１と、該コンプレッサ８１により圧縮された空気を冷却するインタークーラ３２と、各気筒１１への吸入空気量を調節するスロットル弁３３とが、上流から下流に向かって順に配設されている。
【００５７】
排気通路４０には、ターボ過給機８のタービン８２と、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２とが、上流側から下流側に向かって順に配設されている。直キャタリスト４１及びアンダーフットキャタリスト４２はそれぞれ、筒状ケースと、そのケース内の流路に配置した三元触媒とを備えて構成されている。
【００５８】
吸気通路３０におけるコンプレッサ８１の下流側部分（より正確には、スロットル弁３３の下流側部分）と、排気通路４０におけるタービン８２の上流側部分とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための高圧ＥＧＲ通路５１０によって接続されている。高圧ＥＧＲ通路５１０には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための高圧ＥＧＲ弁５１１及び排気ガスを冷却するための、水冷式のＥＧＲクーラ５１２が配設されている。高圧ＥＧＲ通路５１０、高圧ＥＧＲ弁５１１及びＥＧＲクーラ５１２を含んで、高圧ＥＧＲシステム５１が構成される。
【００５９】
また、吸気通路３０におけるコンプレッサ８１の上流側部分と、排気通路４０におけるタービン８２の下流側部分（より正確には、直キャタリスト４１と、後述の排気シャッター弁４３との間）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための低圧ＥＧＲ通路５２０によって接続されている。この低圧ＥＧＲ通路５２０には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための低圧ＥＧＲ弁５２１及び排気ガスを冷却するための、空冷式のＥＧＲクーラ５２２が介設されている。
【００６０】
排気シャッター弁４３は、排気通路４０において低圧ＥＧＲ通路５２０の接続部よりも下流側に配設されている。排気シャッター弁４３は、その開度を調整することが可能な流量調整弁であり、排気シャッター弁４３を閉じ側にすることによって、通過する流量が低減して、低圧ＥＧＲ通路５２０の排気通路４０側の圧力を、吸気通路３０側の圧力に対して相対的に高めることが可能になる。低圧ＥＧＲ通路５２０と低圧ＥＧＲ弁５２１とＥＧＲクーラ５２２と排気シャッター弁４３とを含んで、低圧ＥＧＲシステム５２が構成される。
【００６１】
ターボ過給機８は、吸気通路３０に配設されたコンプレッサ８１と、排気通路４０に配設されたタービン８２とを有し、コンプレッサ８１とタービン８２とは互いに連結されている。タービン８２が排気ガス流により回転し、それによって、コンプレッサ８１が作動する。この例においてターボ過給機は、可変ノズル８３を有するＶＧＴ（Variable Geometry Turbo）である。但し、ターボ過給機の構成は、ＶＧＴに限るものではない。
【００６２】
エンジン１０において、シリンダヘッド１３における気筒１１の中心軸上には、気筒内（燃焼室内）に燃料を直接噴射するインジェクタ３４が配設されている。このインジェクタ３４は、例えばブラケットを使用する等の周知の構造でシリンダヘッド１３に取付固定されている。インジェクタ３４の先端は、燃焼室の天井部の中心に臨んでいる。
【００６３】
インジェクタ３４は、この例では外開弁式のインジェクタである。つまり、その構成の詳細な図示は省略するが、気筒１１内に燃料を噴射するノズル口を開閉する外開弁を有し、外開弁が気筒１１側にリフトすることで、ノズル口を開放する。このとき、ノズル口から気筒１１内に燃料が、気筒１１の中心軸を中心とするコーン状（詳しくはホローコーン状）に噴射される。外開弁のリフト量が大きいほど、ノズル口の開度が大きくなってノズル口から気筒１１内に噴射される燃料噴霧のペネトレーションが大きくなる（長くなる）と共に、単位時間当たりに噴射される燃料量が多くなりかつ燃料噴霧の粒径が大きくなる。但し、インジェクタ３４は、外開弁式に限らず、多噴孔型のインジェクタとしてもよい。
【００６４】
燃料供給システム３５は、外開弁を駆動するための電気回路と、インジェクタ３４に燃料を供給する燃料供給系とを備えている。ＰＣＭ１００は、所定のタイミングで、リフト量に応じた電圧を有する噴射信号を前記電気回路に出力することで、該電気回路を介して外開弁を作動させて、所望量の燃料を、気筒１１内に噴射させる。前記噴射信号の非出力時（噴射信号の電圧が０であるとき）には、外開弁によりノズル口が閉じられた状態となる。こうしてＰＣＭ１００は、外開弁の作動を制御して、インジェクタ３４のノズル口からの燃料噴射及び該燃料噴射時におけるリフト量を制御する。
【００６５】
燃料供給系には、図示省略の高圧燃料ポンプやコモンレールが設けられており、その高圧燃料ポンプは、低圧燃料ポンプを介して燃料タンクより供給されてきた燃料をコモンレールに圧送し、コモンレールは、その圧送された燃料を、所定の燃料圧力で蓄える。そして、インジェクタ３４が作動することによって、コモンレールに蓄えられている燃料がノズル口から噴射される。
【００６６】
ここで、エンジン１０の燃料は、本実施形態ではガソリンであるが、バイオエタノール等を含むガソリンであってもよく、少なくともガソリンを含む燃料（液体燃料）であれば、どのような燃料であってもよい。
【００６７】
また、このエンジン１０の燃焼室内には、オゾン発生器３６が配設されている。このオゾン発生器３６は、例えばねじ等の周知の構造によって、シリンダヘッド１３に固定されている。オゾン発生器３６の先端部は燃焼室の天井部に臨んでいる。このオゾン発生器３６の先端部は、インジェクタ３４のノズル口の近傍に位置する。オゾン発生器３６は、互いに絶縁され且つ対向して配置された２つの電極を有している。オゾン発生器３６は、オゾン発生システム３７によって駆動される。オゾン発生システム３７は、オゾン発生回路を有している。オゾン発生システム３７は、ＰＣＭ１００からの制御信号を受けて、高圧の高周波電圧をオゾン発生器３６に出力する。オゾン発生器３６は、高周波電圧が印加されると、２つの電極間にオゾンを発生させる。オゾン発生器３６に印加する高周波電圧の大きさ又は周波数を変更することによって、オゾンの濃度を調整することができる。尚、オゾン発生器３６の配置及び構成は、これに限定されるものではない。
【００６８】
ＰＣＭ１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。
【００６９】
ＰＣＭ１００には、車速を検出する車速センサ７１、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ７２、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ７３の各センサが接続されている。
【００７０】
吸気通路３０上には、吸気通路３０を流れる新気の流量（及び温度）を検出するエアフローセンサ７４が配設されており、エアフローセンサ７４は、検出した流量及び外気温度をＰＣＭ１００に出力する。
【００７１】
また、サージタンク３８には、燃焼室に供給される空気の圧力を検出する吸気圧センサ（過給圧センサ）７５が取り付けられると共に、排気通路４０には、タービン上流の圧力を検出する排気圧センサ７６が配設されている。各センサ７５、７６は、ＰＣＭ１００に接続されており、その検出値をＰＣＭ１００に出力する。
【００７２】
そして、ＰＣＭ１００は、前述した各センサ等からの信号に基づいて、エンジン１０の運転状態を判断し、それに対応するエンジン１０の制御パラメータを設定する。そして、ＰＣＭ１００は、各制御パラメータに対応する信号を、スロットル弁３３、燃料供給システム３５、ＶＶＴ２３、排気シャッター弁４３、高圧ＥＧＲ弁５１１、低圧ＥＧＲ弁５２１、及び、オゾン発生システム３７等に出力する。
【００７３】
（エンジン本体の構成）
次に、エンジン本体の構成についてさらに詳細に説明をする。このエンジン１０の幾何学的圧縮比εは、２０以上４０以下とされている。幾何学的圧縮比εは、特に２５以上３５以下が好ましい。エンジン１０は圧縮比＝膨張比となる構成から、高圧縮比と同時に、比較的高い膨張比を有するエンジン１０でもある。尚、圧縮比≦膨張比となる構成（例えばアトキンソンサイクルや、ミラーサイクル）を採用してもよい。また、吸気弁の遅閉じ等を行う場合には、エンジン１０の有効圧縮比は、１２以上に設定される。好ましくは、エンジン１０の有効圧縮比は、１８以上に設定される。
【００７４】
燃焼室は、気筒１１の壁面と、ピストン１５の冠面と、シリンダヘッド１３の下面（天井面）と、吸気弁２１及び排気弁２２それぞれのバルブヘッドの面と、によって区画形成されている。そして、冷却損失を低減するべく、これらの各面に、断熱層が設けられることによって、燃焼室が断熱化されている。断熱層は、これらの区画面の全てに設けてもよいし、これらの区画面の一部に設けてもよい。また、燃焼室を直接区画する壁面ではないが、吸気ポート１８や排気ポート１９における、燃焼室の天井面側の開口近傍のポート壁面に断熱層を設けてもよい。
【００７５】
燃焼室の断熱構造について、さらに詳細に説明する。燃焼室の断熱構造は、上述の如く、燃焼室を区画する各区画面に設けた断熱層によって構成されるが、これらの断熱層は、燃焼室内の燃焼ガスの熱が、区画面を通じて放出されることを抑制するため、燃焼室を構成する金属製の母材よりも熱伝導率が低く設定される。ここで、気筒１１の壁面に設けた断熱層については、シリンダブロック１２が母材であり、ピストン１５の冠面に設けた断熱層についてはピストン１５が母材であり、シリンダヘッド１３の天井面に設けた断熱層については、シリンダヘッド１３が母材であり、吸気弁２１及び排気弁２２それぞれのバルブヘッド面に設けた断熱層については、吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ母材である。したがって、母材の材質は、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３及びピストン１５については、アルミニウム合金や鋳鉄となり、吸気弁２１及び排気弁２２については、耐熱鋼や鋳鉄等となる。
【００７６】
また、断熱層は、冷却損失を低減する上で、母材よりも容積比熱が小さいことが好ましい。つまり、燃焼室内のガス温度は燃焼サイクルの進行によって変動するが、燃焼室の断熱構造を有しない従来のエンジンは、シリンダヘッドやシリンダブロック内に形成したウォータージャケット内を冷却水が流れることにより、燃焼室を区画する面の温度は、燃焼サイクルの進行にかかわらず、概略一定に維持される。
【００７７】
一方で、冷却損失は、冷却損失＝熱伝達率×伝熱面積×（ガス温度−区画面の温度）によって決定されることから、ガス温度と壁面の温度との差温が大きくなればなるほど冷却損失は大きくなってしまう。冷却損失を抑制するためには、ガス温度と区画面の温度との差温は小さくすることが望ましいが、冷却水によって燃焼室の区画面の温度を概略一定に維持した場合、ガス温度の変動に伴い差温が大きくなることは避けられない。そこで、断熱層の熱容量を小さくして、燃焼室の区画面の温度が、燃焼室内のガス温度の変動に追従して変化するようにすることが好ましい。
【００７８】
前記断熱層は、例えば、母材上にＺｒＯ２等のセラミック材料をプラズマ溶射によってコーティングして形成すればよい。このセラミック材料の中には、多数の気孔を含んでいてもよい。このようにすれば、断熱層の熱伝導率及び容積比熱をより低くすることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、図２に示すように、熱伝導率が非常に低くて断熱性に優れかつ耐熱性にも優れたチタン酸アルミニウム製のポートライナ１８１を、シリンダヘッド１３に一体的に鋳ぐるむことによって、吸気ポート１８に断熱層を設けている。この構成は、新気が吸気ポート１８を通過するときに、シリンダヘッド１３から受熱して温度が上がることを抑制乃至回避し得る。これによって気筒１１内に導入する新気の温度（初期のガス温度）が低くなるため、燃焼時のガス温度が低下し、ガス温度と燃焼室の区画面との差温を小さくする上で有利になる。燃焼時のガス温度を低下させることは熱伝達率を低くし得るから、そのことによる冷却損失の低減にも有利になる。尚、吸気ポート１８に設ける断熱層の構成は、ポートライナ１８１の鋳ぐるみに限定されない。
【００８０】
本実施形態では、前記の燃焼室及び吸気ポート１８の断熱構造に加えて、気筒内（燃焼室内）においてガス層による断熱層を形成することで、冷却損失を大幅に低減するようにしている。
【００８１】
具体的には、ＰＣＭ１００は、エンジン１０の気筒内（燃焼室内）の外周部に新気を含むガス層が形成されかつ中心部に混合気層が形成されるように、圧縮行程以降においてインジェクタ３４のノズル口から気筒内に燃料を噴射させるべく、燃料供給システム３５の電気回路に噴射信号を出力する。すなわち、圧縮行程以降においてインジェクタ３４により気筒内に燃料を噴射させかつその燃料噴霧のペネトレーションを、燃料噴霧が気筒内の外周部まで届かないような大きさ（長さ）に抑えることで、気筒内の中心部に混合気層が形成されかつその周囲に新気を含むガス層が形成されるという、成層化が実現する。このガス層は、新気のみであってもよく、新気に加えて、既燃ガス（ＥＧＲガス）を含んでいてもよい。尚、ガス層に少量の燃料が混じっても問題はなく、ガス層が断熱層の役割を果たせるように混合気層よりも燃料リーンであればよい。
【００８２】
前記のようにガス層と混合気層とが形成された状態で燃料が自己着火すれば、混合気層と気筒１１の壁面との間のガス層により、混合気層の火炎が気筒１１の壁面に接触することがなく、そのガス層が断熱層となって、気筒１１の壁面からの熱の放出を抑えることができるようになる。この結果、冷却損失を大幅に低減することができる。
【００８３】
尚、冷却損失を低減させるだけでは、その冷却損失の低減分が排気損失に転換されて図示熱効率の向上にはあまり寄与しないところ、このエンジン１０では、高圧縮比化に伴う高膨張比化によって、冷却損失の低減分に相当する燃焼ガスのエネルギを、機械仕事に効率よく変換している。すなわち、エンジン１０は、冷却損失及び排気損失を共に低減させる構成を採用することによって、図示熱効率を大幅に向上させているということができる。
（エンジンの燃料噴射制御）
エンジン１０は、全運転領域において、インジェクタ３４により気筒内に噴射された燃料を自己着火燃焼させる。より詳しくは、エンジン１０は、エンジン負荷が、図４に実線で示す所定の負荷（つまり、切替負荷）よりも低い低負荷及び中負荷の運転領域であって、通常の自己着火燃焼を行う通常運転領域Ａと、通常運転領域Ａよりも高負荷側の運転領域であって、リタードさせた自己着火燃焼を行うリタード運転領域Ｂとを有している。リタード運転領域Ｂは、切替負荷以上の運転領域と言い換えることが可能である。通常運転領域Ａは、後述するように、負荷の高低について領域Ａ１と領域Ａ２とに分割され、リタード運転領域Ｂは、負荷の高低について領域Ｂ１と領域Ｂ２とに分割される。
【００８４】
図５は、通常運転領域Ａ及びリタード運転領域Ｂにおける燃料噴射時期及び燃焼期間を例示している。図５にはまた、通常運転領域Ａ及びリタード運転領域ＢにおけるＥＧＲ率の変化を例示している（右図）。図５はさらにリタード運転領域Ｂ内の所定負荷における、気筒１１内の温度変化を例示している（上図）。
【００８５】
図５に示すように、通常運転領域Ａでは、圧縮上死点前に、複数回（図例では４回）の燃料噴射（つまり、主噴射）を行うと共に、圧縮上死点付近で燃料を自己着火燃焼させる。ＰＣＭ１００は、エンジン回転数、エンジン負荷及び有効圧縮比に応じて、燃料量、燃料の噴射タイミング、燃料の噴射形態を調整する。燃料噴射は、ＡＴＤＣ−１５°〜−５°ＣＡの範囲で行うようにしてもよい。こうすることで、煤の発生を回避しつつ、圧縮上死点付近で主燃焼を開始することが可能になる。
【００８６】
通常運転領域Ａでは、気筒内（燃焼室内）全体の空気過剰率λが２．５以上（又は、気筒内におけるガスの燃料に対する重量比Ｇ／Ｆが３５以上）に設定される。これにより、断熱層による断熱化を図って図示熱効率を向上させながら、ＲａｗＮＯｘを低減することができる。空気過剰率λ＝８で図示熱効率がピークになることから、空気過剰率λの範囲としては、２．５≦λ≦８が好ましい。通常運転領域Ａは、空気過剰率λを２．５以上にすることから、リーン領域と呼ぶことが可能である。
【００８７】
また、通常運転領域Ａでは、スロットル弁３３の開度を全開に設定する。これは、ポンプ損失の低減による図示熱効率の向上に寄与する。
【００８８】
このように通常運転領域Ａでは、空気過剰率λを２．５以上に設定するが、エンジン１０の負荷が高まって燃料量が増えたときには、空気過剰率λを２．５以上にすることが困難になり得る。そこで、このエンジン１０では、エンジン１０の負荷が相対的に高いリタード運転領域Ｂでは、空気過剰率λを１にする。リタード運転領域Ｂにおいては、三元触媒を利用して排気エミッション性能を良好に維持することが可能になる。リタード運転領域Ｂは、空気過剰率λを１にすることから、λ＝１領域と呼ぶことができる。
【００８９】
リタード運転領域Ｂは、エンジン１０の負荷の高低について、低負荷側の領域Ｂ１と高負荷側の領域Ｂ２とに区分される。このうち、低負荷側の領域Ｂ１では、圧縮上死点前の前段噴射と、その前段噴射後、より正確には圧縮上死点後の主噴射とを実行する。
【００９０】
前段噴射は、図５に例示するように、圧縮上死点前の、例えば２０°ＣＡ程度の時期に行う。これは、図５に示す煤の発生領域から外れた時期である。前段噴射によって気筒１１内に噴射する燃料量は、熱炎反応に至らずに酸化反応をする程度の、比較的少量である。この前段噴射によって噴射された燃料は、熱炎反応に至らずに酸化反応をすることにより、圧縮上死点での気筒１１内の温度が調整される。本明細書では、燃料が熱炎反応に至らずに酸化反応をすることを「部分酸化反応」と称する場合がある。前段噴射の噴射量が多くなるほど、圧縮端温度は高くなる。従って、圧縮端温度が所望の温度となるような量の燃料が、前段噴射によって気筒１１内に噴射される。
【００９１】
圧縮上死点以降、膨張行程が進行するに従い、モータリング時には、気筒１１内の温度は次第に低下するものの、前段噴射によって、圧縮端温度を適度に高めておくことで、圧縮上死点以降の筒内温度が所定以下に低下することを抑制することが可能になる。つまり、前段噴射は、筒内温度が高くなり過ぎることを防止しつつ、圧縮上死点以降の筒内温度を維持するためのものである。この前段噴射により、圧縮上死点以降の混合気は、温度変化が所定の温度幅内に抑制された状態で膨張、即ち、実質的に等温膨張する。本明細書では、この実質的な等温膨張のことを単に「等温膨張」という。
【００９２】
主噴射は、エンジントルクを生成する主燃焼（１サイクル中で最も大きな熱量を発生させる燃焼）を生じさせるための噴射である。前段噴射及び主噴射の全噴射量は、筒内全体の空気過剰率λが１となるように設定される。主噴射は、圧縮上死点後の所定の時期に行われる。これは煤の発生領域から外れた時期であると共に、圧縮上死点以降の気筒内の温度が所定の温度幅に収まる期間において燃料が圧縮自己着火し得る時期に相当する。ここで、着火とは、燃料の燃焼質量割合が１０％以上となった時点を意味する。主噴射は、圧縮上死点以降であって、膨張行程中（より詳しくは、膨張行程を初期、中期、終期に３等分したときの初期）に実行される。主噴射は、トルクを発生させる主燃焼を生じさせるものであるので、必要なトルクに見合った燃料を噴射する必要がある。例えば、主噴射では、前段噴射による噴射量と主噴射による噴射量とを合わせた全噴射量のうち３／４以上の燃料を噴射することが好ましい。
【００９３】
こうして、リタード運転領域Ｂにおける低負荷側の領域Ｂ１では、図５に示すように、その圧縮自己着火燃焼の期間を、通常運転領域Ａでの燃焼期間よりも遅角している。圧縮自己着火燃焼の燃焼期間は、モータリング時の圧力上昇率が負の最大値となる時点と重複するまで、又は、圧縮自己着火燃焼の燃焼中心が負の圧縮上昇率が大きい期間（つまり、圧縮上死点後１０〜２０°ＣＡ）と重複するまで、遅角させる。以下、着火時期をリタードさせる自己着火燃焼を「リタード自己着火燃焼」と称する場合がある。このリタード自己着火燃焼により、燃焼騒音が増大してしまうことが回避される。
【００９４】
このように主燃焼をリタードさせる場合、リタードできる期間には限界がある。つまり、膨張行程が進むと、筒内の容積の増大に伴って筒内温度が低下するので、主燃焼をリタードさせ過ぎると失火してしまう。膨張行程における筒内温度の低下速度は、圧縮比が高いほど速い。そのため、圧縮比が高いほど、リタード可能な期間が短くなる。しかしながら、前記前段噴射により圧縮上死点以降の筒内温度を維持することによって、主燃焼をリタードできる期間を拡大することができる。
【００９５】
ただし、圧縮上死点以降の筒内温度を高くする際に、筒内温度を高くし過ぎると、主噴射により噴射した燃料が筒内の空気と混ざり切る前に局所的に着火してしまい、煤を発生させる虞がある。しかし、前段噴射によれば、圧縮上死点以降の筒内温度の変動が所定の温度幅内に抑制されるので、筒内温度の過度な上昇も抑制される。その結果、主噴射による燃料が局所的に着火して煤が発生してしまうことを抑制することができる。
【００９６】
従って、前記「所定の温度幅」の上限値は、主噴射による燃料が筒内の空気に混合される前に着火してしまう温度未満の温度である。所定の温度幅の下限値は、圧縮上死点における筒内温度を、モータリングを行うことで低下させた温度よりも高い温度である。つまり、前段噴射によって、圧縮上死点から主燃焼が生じるまでの筒内温度は、主噴射による燃料が筒内の空気に混合される前に着火する温度未満であって、圧縮上死点における筒内温度を、モータリングを行うことで低下させた温度よりも高い温度に維持される。例えば、「所定の温度幅」は、１００度である。より具体的には、圧縮上死点から主燃焼が生じるまでの筒内温度は、１０００〜１１００Ｋに維持される。
【００９７】
このような、前段噴射と主噴射とを行ってリタード自己着火燃焼を行う低負荷側の領域Ｂ１に対し、リタード運転領域Ｂ内における高負荷側の領域Ｂ２では、圧縮上死点前の前段噴射と、圧縮上死点後の主噴射との間に、第２の前段噴射を行った上で、リタード自己着火燃焼を行う。これは、高負荷側の領域Ｂ２では、燃焼騒音を回避する目的から、圧縮自己着火燃焼の期間を、低負荷側の領域Ｂ１よりもさらに遅角させる必要があるが、圧縮自己着火燃焼の期間が、圧縮上死点から大きく遅れてしまうと、前述した前段燃焼によって気筒内の温度を維持しようとしても、温度が維持しきれずに低下してしまい、失火が生じる虞があるためである。つまり、第２の前段噴射は、圧縮上死点から主噴射の燃料が自己着火するまでの筒内温度を実質的に圧縮上死点における筒内温度のまま維持するための熱量を発生させるものであり、それによって、温度維持期間を調整する。
【００９８】
第２の前段噴射もまた、噴射した燃料を部分酸化反応させる空燃比となる量だけ燃料を噴射するものであって、圧縮上死点以降の筒内温度を所定の期間、主噴射による燃料が自己着火可能な温度に維持するためのものである。第２の前段噴射では、燃料が酸化反応するものの熱炎反応には至らないので、圧縮上死点以降の筒内温度の低下を抑制する程度の熱量しか発生しない。第２の前段噴射は、筒内温度が高くなり過ぎることを防止しつつ、圧縮上死点以降の筒内温度を維持するためのものである。この第２の前段噴射により、高負荷側の領域Ｂ２では、低負荷側の領域Ｂ１と比較して、圧縮上死点以降の温度維持期間が長くなる。
【００９９】
そうして、高負荷側の領域Ｂ２では、主噴射の噴射時期を、低負荷側の領域Ｂ１での噴射時期よりも遅角する。但し、主噴射の時期は、膨張行程において筒内温度の変動が前記所定の温度幅内に収まっている間に燃料が着火するタイミングでかつ、主燃焼の燃焼期間がモータリング時の気筒内の圧力上昇率が負の最大値となる時点と重複するタイミングである。主噴射の時期を相対的に遅角することで、圧縮自己着火時期が遅れるようになり、その結果、圧縮自己着火燃焼の期間が、低負荷側の領域Ｂ１よりも遅角するようになる。こうして、高負荷側の領域Ｂ２においても、燃焼騒音を回避することが可能になる。
【０１００】
第２の前段噴射の噴射量は、エンジン１０の負荷が高まるに従い増量する。負荷が高くなるほど、燃焼期間を遅らせるために主噴射のタイミングも遅くする必要があるため、第２の前段噴射の噴射量を増やすことによって、圧縮上死点後の、所定温度を維持する期間を長くする。これにより、第２の前段噴射の噴射開始時期はエンジン１０の負荷の高低に対してほとんど変化しないものの、その噴射終了時期はエンジン１０の負荷が高くなるほど遅くなる。
【０１０１】
主噴射の噴射開始時期は、エンジン１０の負荷が高まるに従い次第に遅角する。これは、圧縮自己着火燃焼の期間を遅角させること、及び、第２の前段噴射の噴射終了時期が遅くなることに対応している。また、エンジントルクに寄与する主噴射は、エンジン１０の負荷が高まるに従い増量する。
【０１０２】
これに対し、前段噴射は、その噴射量及び噴射時期共に、リタード運転領域Ｂの全域に亘って、エンジン１０の負荷の高低に対し、ほぼ一定である。
【０１０３】
尚、高負荷側の領域Ｂ２においても、前段噴射、第２の前段噴射及び主噴射の全噴射量は、筒内全体の空気過剰率λが１となるように設定されている。前段噴射による噴射量は、全噴射量の５％程度であり、第２の前段噴射による噴射量は、全噴射量の１５％程度である。主噴射の噴射量は、全噴射量の８０％程度である。
【０１０４】
図５に示す上図は、前段噴射、第２の前段噴射及び主噴射を行う、高負荷側の領域Ｂ２での気筒１１内の温度変化の一例を示している（実線を参照）。前述の通り、前段噴射によって気筒１１内に噴射された燃料は圧縮端温度を調整すると共に、圧縮上死点後の第２の燃料噴射により気筒１１内に噴射された燃料は部分酸化反応により、圧縮上死点後の気筒内の温度を所定の範囲に維持する期間を延長する。尚、破線は、モータリング時における、圧縮上死点後の気筒１１内の温度変化を示している。そうして、主噴射によって気筒内に噴射された燃料は、所定の時期に圧縮自己着火し、燃焼することになる。
【０１０５】
尚、図５に一点鎖線で囲まれた、通常運転領域Ａとリタード運転領域Ｂとの切替負荷に隣接する燃焼遷移領域では、前述した、通常運転領域Ａにおける圧縮上死点前の複数回の燃料噴射と、リタード運転領域Ｂにおける低負荷側の領域Ｂ１での前段噴射及び主噴射とが、実行される。
【０１０６】
また、リタード運転領域Ｂでは、前述の通り、少なくとも前段噴射と主噴射とを行うことにより、圧縮着火燃焼の期間を遅角させているものの、必要に応じて、主噴射の後に、オゾン発生器３６によって気筒１１内にオゾンを添加してもよい（図５参照）。すなわち、ＰＣＭ１００は、前段噴射及び主噴射をインジェクタ３４に行わせた後、オゾン発生器３６にオゾンを発生させる。主噴射によって気筒１１内に噴射された燃料は、オゾンによってエネルギが付与され、容易に自己着火燃焼する。つまり、オゾンは、燃料の自己着火燃焼をアシストする。
【０１０７】
オゾンの添加は、常時行ってもよい。オゾンの添加によって、前段噴射及び第２の前段噴射の噴射量を減らすことが可能になる。また、オゾンの添加は、圧縮上死点以降の筒内温度が所定の温度を下回ったときに限り、実行してもよい。この所定の温度は、オゾンの添加が無くても、燃料の自己着火燃焼が可能な温度である。つまり、前述したように、圧縮上死点から主噴射による燃料が着火するまでの筒内温度の変動を前段噴射によって所定の温度幅に維持する際の下限値に相当する温度である。つまり、圧縮上死点以降の筒内温度を前段噴射によって維持するだけでは主噴射による燃料の自己着火燃焼が困難な状況において、オゾンを添加してもよい。
【０１０８】
オゾンの添加はまた、リタード運転領域Ｂにおける高負荷側の領域Ｂ２においてのみ行うようにしてもよいし、リタード運転領域Ｂの全域に亘って行ってもよい。
【０１０９】
また、オゾン発生器３６によって発生するオゾンの濃度は、例えばエンジン１０の負荷が高いほど高くしてもよい。オゾンの濃度が高いほど、自己着火燃焼のアシストは強くなり、気筒内の温度が低くても、自己着火が可能になる、又は、着火時期が早くなる。一方、オゾン濃度を高くすることは、燃費の悪化や、エンジン１０の腐食には不利である。そこで、必要最低限のオゾンを添加するように、オゾンの濃度は、エンジン１０の負荷が高いほど高くしてもよい。
【０１１０】
オゾンの添加時期は、エンジン１０の負荷が高いほど遅くしてもよい。つまり、オゾンの添加時期を遅くするほど、主燃焼の着火時期は遅くなる。そのため、圧縮自己着火燃焼の期間の遅角量に対応するように、オゾンの添加時期を遅らせてもよい。こうすることで、圧縮自己着火燃焼の期間を、エンジン１０の負荷に対応した適切な時期に設定することが可能になる。
【０１１１】
（エンジンのＥＧＲ制御）
次に、エンジン１０のＥＧＲ制御（吸気充填量制御）について説明をする。図５の右図に示すように、通常運転領域Ａは、エンジン負荷の高低に対して、低負荷側の領域Ａ１と、高負荷側の領域Ａ２とに区分される。低負荷側の領域Ａ１（つまり、リーン領域内における所定の低負荷側領域に対応）では、エンジン１０の負荷が低いことから燃焼安定性を確保するために、高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２を通じた排気ガスの還流は行わない。一方、高負荷側の領域Ａ２では、高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２を通じて排気ガスの還流を行う。高圧ＥＧＲシステム５１による排気ガスの還流量と、低圧ＥＧＲシステム５２による排気ガスの還流量との割合は、エンジン１０の運転状態に応じて適宜設定される。前述したように、高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２はそれぞれ、ＥＧＲクーラ５１２、５２２を含むことから、いずれのシステム５１、５２を通じて還流した排気ガスも、冷却した排気ガスとなる。
【０１１２】
図５の右図に実線で示すように、高負荷側の領域Ａ２におけるＥＧＲ率は、所定の負荷までは所定値で一定にされる一方、所定の負荷から切替負荷までの間は、エンジン１０の負荷が高まるに従い、ＥＧＲ率が次第に高くなるように設定される。そうして、切替負荷においては、後述するように、リタード運転領域Ｂにおいて設定されるＥＧＲ率と一致する。但し、より正確には、高負荷側の領域Ａ２においてＥＧＲ率は、切替負荷よりも低い負荷で、リタード運転領域Ｂにおいて設定されるＥＧＲ率と一致する。
【０１１３】
リタード運転領域Ｂでは、空気過剰率λが１になるように、エンジン負荷の高低に対応してＥＧＲ率が連続的に変化するよう設定される。通常運転領域Ａ内においても、リタード運転領域Ｂに隣接する領域では、ＥＧＲ率を連続的に変化させる。このことで、エンジン１０の負荷が連続的に増減して、通常運転領域Ａからリタード運転領域Ｂへと移行するとき、又は、リタード運転領域Ｂから通常運転領域Ａへと移行するときに、ＥＧＲ率を連続的に変化させることが可能になる。高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２の応答性は低いため、ＥＧＲ率を連続的に変化させることは、エンジン負荷の変化に対する追従性を高めて、排気エミッション性能の低下や、トルクショック等の発生を回避する上で有効になる。
【０１１４】
また、高負荷側の領域Ａ２における、所定の負荷までの領域では、前述したように、ＥＧＲ率が、所定値で一定にされる。このＥＧＲ率は、リタード運転領域Ｂにおいて変化するＥＧＲ率の中間値に相当する。こうすることで、詳しくは後述するが、エンジン１０の運転状態が変化して、通常運転領域Ａからリタード運転領域Ｂへと移行したときに、移行直前のＥＧＲ率と、要求負荷に対応するＥＧＲ率のずれを小さくすることが可能になる。ここで、通常運転領域ＡにおけるＥＧＲ率は、バッテリのＳＯＣに応じて変更される。
【０１１５】
尚、前述したように通常運転領域Ａの全域に亘って、スロットル弁３３の開度は全開に設定される。これにより、ポンプ損失が低減する。ここで、スロットル弁３３の開度を全開にすることには、開度を実質的に全開にすることが含まれる。これは、高圧ＥＧＲ通路５１０を通じて排気ガスを還流させることが可能となる程度の吸気負圧が発生するように、スロットル弁３３を若干絞ることは許容するものである。
【０１１６】
リタード運転領域Ｂでは空気過剰率λを１にするが、そのときに、スロットル弁３３の開度を全開にしたまま、エンジン１０の負荷に応じて排気ガスの還流量を調整することにより、気筒１１内に導入する新気量（正確には酸素量）を調整し、空気過剰率λを１にする。つまり、エンジン１０の負荷が高くなるに従い、燃料量が増えてそれに見合う空気量も増えることから、ＥＧＲ率は、図５の右図に示すように、エンジン１０の負荷が高くなるに従い次第に低くなり、全開負荷でＥＧＲ率は０になる。これにより、リタード運転領域Ｂにおいては、ポンプ損失を低減して、図示熱効率の向上に有利になる。
【０１１７】
ここで、このエンジンシステム１では、高圧ＥＧＲ通路５１０及び低圧ＥＧＲ通路５２０のそれぞれにおいて、ＥＧＲクーラ５１２、５２２が介設しており、排気ガスを冷却した上で、気筒１１内に還流させる。このため、気筒１１内の温度状態が高くなりすぎることが回避される。これは、リタード運転領域Ｂでは、主噴射による圧縮自己着火燃焼を緩慢にし、燃焼騒音の低減に有利になる。その結果、リタード運転領域Ｂにおける低負荷側の領域Ｂ１及び高負荷側の領域Ｂ２のそれぞれにおいて、圧縮自己着火燃焼の期間をできるだけ進角させることを可能にする。つまり、当該領域Ｂにおいて、燃費の向上に有利になる。また、圧縮自己着火燃焼の期間をできるだけ進角させることは、高負荷側の領域Ｂ２では、第２の前段噴射の燃料量を少なくすることを可能にする。このこともまた、主噴射の時期を進角可能にして燃費の向上に有利になると共に、主噴射の噴射量を増やすことが可能になる。これは、トルクの発生に有利になる。また、第２の前段噴射の燃料量を少なくすることは、第２の前段噴射が必要となる領域を縮小すると言い換えることができる。低負荷側の領域Ｂ１と高負荷側の領域Ｂ２とを比較したときには、自己着火燃焼の期間が進角している低負荷側の領域Ｂ１の方が、燃費には有利であるため、高負荷側の領域Ｂ２が縮小することは、燃費の向上に有利である。
【０１１８】
一方、通常運転領域Ａ内において、リタード運転領域Ｂに隣接する高負荷側の領域においては、通常運転領域Ａとリタード運転領域Ｂとの間の遷移をスムースにする観点から排気ガスを還流させているが、この領域においても、冷却した排気ガスを還流させることにより、自己着火燃焼が緩慢になり、燃焼騒音の低減に有利になる。その結果、燃焼騒音の回避が可能な通常運転領域Ａを、高負荷側に拡大することに有利になる。
【０１１９】
（エンジンの運転制御（運転領域Ａから運転領域Ｂへの移行を含む））
次に、図６、７に示すフローチャートを参照しながら、ＰＣＭ１００が実行する駆動システム９の運転制御について説明をする。このフローは、エンジン走行中の制御フローである。スタート後のステップＳ１では、アクセル開度センサ７２、エンジン回転数センサ７３、エアフローセンサ７４、及び車速センサ７１の各信号を読み込むと共に、バッテリ９６のＳＯＣを読み込む。続くステップＳ２で、ＰＣＭ１００は、バッテリＳＯＣに基づいて、通常運転領域Ａにおける所定ＥＧＲ率の設定を行う。具体的には、図８に破線で示すように、バッテリＳＯＣが高いときには、所定ＥＧＲ率が高くなるようにし、バッテリＳＯＣが低いときには、所定ＥＧＲ率が低くなるようにする。
【０１２０】
ステップＳ３でＰＣＭ１００は、読み込んだアクセル開度と、エンジン回転数とに基づいて、エンジン１０の運転領域を判定し、続くステップＳ４で、エンジン１０の運転状態が、通常運転領域Ａからリタード運転領域Ｂへ移行するか否かを判定する。移行するとき（つまり、ＹＥＳのとき）には、フローはステップＳ４からステップＳ９に進む。一方、運転領域が移行しないとき（つまり、ＮＯのとき）には,フローはステップＳ４からステップＳ５に進む。
【０１２１】
ステップＳ５では、ステップＳ１で読み込んだ各信号に基づいて、吸気弁２１及び排気弁２２の位相角を設定する。また、ステップＳ６では、エンジン１０の運転領域と各信号値とに基づいて、燃料噴射量及び燃料噴射時期をそれぞれ決定する。
【０１２２】
また、ステップＳ７では、ＰＣＭ１００は、エンジン１０の運転領域と各信号値とに基づいて、オゾンの発生量と、その時期とをそれぞれ決定し（オゾンの発生量がゼロを含む）、続くステップＳ８で、ＰＣＭ１００は、エンジン１０の負荷に基づいて設定される目標のＥＧＲ率を設定する。
【０１２３】
こうして、前記のステップＳ５〜Ｓ８において設定した、バルブ位相角、燃料噴射量及び燃料噴射時期、オゾン発生量及び発生時期、並びに、目標ＥＧＲ率に従って、スロットル弁３３、インジェクタ３４、ＶＶＴ２３、排気シャッター弁４３、高圧ＥＧＲ弁５１１、低圧ＥＧＲ弁５２１及びオゾン発生器３６を制御することで、エンジン１０を運転する。
【０１２４】
図７は、図６におけるステップＳ９の過渡制御に係るフローを示している。先ず、ステップＳ９１では、エンジンの運転負荷を、リタード運転領域Ｂに移行する直前のＥＧＲ率に対応する負荷に設定する。図８は、図５の右図に示すエンジン負荷とＥＧＲ率との関係を示す図である。図８において、リタード運転領域Ｂに移行する前の状態は、白丸で例示される。また、リタード運転領域Ｂに移行した直後の状態は、黒丸で例示される。つまり、リタード運転領域Ｂに移行した直後の気筒１１内のガス状態（つまり、新気量及び排気ガス量）は、移行直前の気筒１１内のガス状態と同じになる。
【０１２５】
エンジン１０の運転負荷を、リタード運転領域Ｂに移行する直前のＥＧＲ率に対応する負荷に設定することで、高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２に比べて応答性の高い、燃料供給量の調整によって、空気過剰率λを１に維持することが可能になる。
【０１２６】
続くステップＳ９２では、ステップＳ９１で設定したエンジン負荷と、要求駆動力との差を計算し、ステップＳ９３で差があるか否かを判定する。差があって、その差がプラスのとき、つまり、設定したエンジン負荷の方が要求駆動力よりも高いときにはステップＳ９４に移行する。これは、要求駆動力が、図８における黒三角で示されるような場合である。また、差がマイナスのとき、つまり、設定したエンジン負荷の方が要求駆動力よりも低いときにはステップＳ９６に移行する。これは、要求駆動力が、図８における白三角で示されるような場合である。さらに、差がないとき、つまり、設定したエンジン負荷と要求駆動力とが同じときには、フローを終了する。この場合は、図６のフローに戻る。
【０１２７】
ステップＳ９４では、エンジン負荷と要求駆動力との差に相当する余剰のエンジン負荷（図８参照）を、モータ／ジェネレータ９２を発電運転することによって消費する。これにより、要求駆動力が満足される。尚、発電した電力はバッテリ９６に蓄積される。ここで、ステップＳ９４で、エンジン負荷と要求駆動力との差分が大きいときには、前述したモータ／ジェネレータ９２の発電運転に加えて、エンジン１０の負荷を下げる制御を行ってもよい。エンジン１０の制御は、吸気弁２１を、吸気下死点以降のタイミングで閉じる、いわゆる遅閉じとすることで、吸気充填量を低減することである。こうすることで、空気過剰率λを１にする上で燃料量を少なくすることができ、エンジン１０の負荷を下げることが可能になる。その結果、余剰のエンジン負荷が小さくなるため、モータ／ジェネレータ９２の発電運転によって消費すべき負荷量も少なくなる。これは、燃費の向上に有利になる。また、エンジン負荷と要求駆動力との差分が大きいときに限らず、バッテリ９６のＳＯＣが比較的高くて、バッテリ９６の充電要求が低いときにも、モータ／ジェネレータ９２を発電運転することと、エンジン１０の負荷を下げる制御とを併用してもよい。これにより、モータ／ジェネレータ９２の発電量が少なくなるから、バッテリ９６の過充電を抑制することが可能になる。
【０１２８】
また、ステップＳ９４において、つまり、エンジン１０の負荷が要求駆動力を超えておりかつ、バッテリ９６のＳＯＣが高いときには、モータ／ジェネレータ９２の発電を行わずに、前述したエンジン１０の負荷を下げる制御のみを行ってもよい。こうすることで、バッテリ９６の過充電を回避することが可能になる。
【０１２９】
ステップＳ９４に続くステップＳ９５では、高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２による排気ガスの還流量を調整してＥＧＲ率を変更しつつ、その変更に対応するように、ステップＳ９４で説明したモータ／ジェネレータ９２の制御及び／又はエンジン１０の制御を行う。エンジン負荷の余剰分が次第に小さくなるため、モータ／ジェネレータ９２の発電量及び／又はエンジン負荷の低減量も次第に小さくなる。そうして、ＥＧＲ率がエンジンの要求負荷に対応するＥＧＲ率となれば、過渡制御が終了する。フローは、図６のフローに戻る。
【０１３０】
これに対し、ステップＳ９６では、エンジン負荷と要求駆動力との差に相当する、駆動力の不足分（図８参照）をモータ／ジェネレータ９２の力行運転によって補う。尚、モータ／ジェネレータ９２は、バッテリ９６からの電力供給を受けて駆動する。これにより、要求駆動力が満足される。ここで、ステップＳ９６で、エンジン負荷と要求駆動力との差分が大きいときには、前述したモータ／ジェネレータ９２の力行運転に加えて、エンジン１０の負荷を高める制御を行ってもよい。エンジン１０の制御は、吸気弁２１を、吸気下死点に近づけることで、吸気充填量を増やすことである。こうすることで、空気過剰率λを１にする上で、燃料供給量を増やすことができ、エンジン１０負荷を上げることが可能になる。その結果、不足する駆動力が小さくなるため、モータ／ジェネレータ９２の力行運転によって補う駆動力も小さくなる。これは、電力消費を抑制して、燃費の向上に有利になる。また、エンジン負荷と要求駆動力との差分が大きいときに限らず、バッテリ９６のＳＯＣが比較的低くて、電力使用を少なくしたいときにも、モータ／ジェネレータ９２を力行運転することと、エンジン１０の負荷を上げる制御とを併用してもよい。これにより、モータ／ジェネレータ９２の電力消費量が少なくなるから、バッテリ９６のＳＯＣが低下してしまうことが抑制される。
【０１３１】
また、ステップＳ９６において、つまり、エンジン１０の負荷が要求駆動力に対して不足しておりかつ、バッテリ９６のＳＯＣが低いときには、モータ／ジェネレータ９２の力行運転を行わずに、前述したエンジン１０の負荷を上げる制御のみを行ってもよい。こうすることで、バッテリ９６のＳＯＣが低下してしまうことが回避される。
【０１３２】
ステップＳ９６に続くステップＳ９７では、高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２による排気ガスの還流量を調整してＥＧＲ率を変更しつつ、その変更に対応するように、ステップＳ９６で説明したモータ／ジェネレータ９２の制御及び／又はエンジン１０の制御を行う。エンジン負荷の不足分が次第に小さくなるため、モータ／ジェネレータ９２の力行量及び／又はエンジン負荷の増大量も次第に小さくなる。そうして、ＥＧＲ率がエンジン１０の要求負荷に対応するＥＧＲ率となれば、過渡制御が終了する。フローは、図６のフローに戻る。
【０１３３】
このように、エンジン１０の運転状態が、通常運転領域Ａからリタード運転領域Ｂへと移行した直後には、高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２の低い応答性を考慮して、移行直前のＥＧＲ率を維持しつつ、当該ＥＧＲ率に対応するエンジン負荷となるように、燃料供給量を調整する。こうすることで、混合気の空気過剰率λを１にすることが容易に可能になり、三元触媒を利用して排気エミッション性能を良好に維持することが可能になる。
【０１３４】
また、気筒１１内のガス状態に応じて燃料供給量を設定しているため、エンジン１０の負荷が、要求駆動力に対して余剰又は不足し得るものの、エンジン１０の負荷が、要求駆動力に対して余剰となるときには、モータ／ジェネレータ９２を発電運転することにより、その余剰分を消費すると共に、エンジン１０の負荷が、要求駆動力に対して不足するときには、モータ／ジェネレータ９２を力行運転することにより、その不足剰分を補う。こうして、要求駆動力を満足することが可能になる。
【０１３５】
さらに、通常運転領域Ａにおいては、バッテリ９６のＳＯＣに応じて、ＳＯＣが低いときには、ＥＧＲ率を低くすることにより、通常運転領域Ａからリタード運転領域Ｂへと移行した直後のエンジン負荷が高めになり易い。その結果、エンジン負荷は、要求駆動力に対して余剰がちになるから、モータ／ジェネレータ９２が発電運転されやすくなる。これは、バッテリ９６のＳＯＣが低いときに、バッテリ９６の充電を促進することになる。逆に、バッテリ９６のＳＯＣが高いときには、ＥＧＲ率を高くすることにより、リタード通常運転領域Ａからリタード運転領域Ｂへと移行した直後のエンジン負荷が低めになり易い。その結果、エンジン負荷は、要求駆動力に対して不足がちになるから、モータ／ジェネレータ９２が力行運転されやすくなる。これは、バッテリ９６のＳＯＣが高いときに、バッテリ９６の過充電を回避することになる。
【０１３６】
（他の実施形態）
前記の実施形態では、エンジン１０とモータ／ジェネレータ９２とを備えたハイブリッド車両について説明しているが、ここに開示する技術は、エンジン１０のみを備えた車両についても適用可能である。
【０１３７】
具体的には、通常運転領域Ａからリタード運転領域Ｂへと移行した直後に、移行直前のＥＧＲ率に対応するエンジン負荷が、要求駆動力に対して余剰となるときには、図７のステップＳ９４において説明したように、吸気遅閉じにより吸気充填量を低減する。このことにより、空気過剰率λを１にしつつ、要求負荷までエンジン負荷を低下させる。吸気弁２１の位相角変化は、高圧ＥＧＲシステム５１及び低圧ＥＧＲシステム５２の応答性と比較して高いことから、エンジン１０の運転状態が移行する過渡時において、空気過剰率λを１に維持しつつ、要求駆動力を満足させることが可能になる。
【０１３８】
逆に、通常運転領域Ａからリタード運転領域Ｂへと移行した直後に、移行直前のＥＧＲ率に対応するエンジン負荷が、要求駆動力に対して不足するときには、図７のステップＳ９６において説明したように、吸気弁２１の閉弁時期を吸気下死点に近づけることより吸気充填量を増大する。このことにより、空気過剰率λを１にしつつ、要求負荷までエンジン負荷を高める。こうして、エンジン１０の運転状態が移行する過渡時において、空気過剰率λを１に維持しつつ、要求駆動力を満足させることが可能になる。尚、吸気弁２１の位相角変化の応答性を高くする上で、電動ＶＶＴを採用してもよい。
【０１３９】
尚、前記の構成では、燃焼室及び吸気ポート１８の断熱構造を採用するとともに、気筒内（燃焼室内）にガス層による断熱層を形成するようにしたが、燃焼室及び吸気ポート１８の断熱構造を採用しないエンジンや、ガス層による断熱層を形成しないエンジンにも本技術を適用することができる。
【０１４０】
また、前記の構成では、ターボ過給機付きエンジンを例に、本技術を説明したが、ターボ過給機を備えない自然吸気エンジンに、本技術を適用することも可能である。自然吸気エンジンにおいては、低圧ＥＧＲシステム５２は省略される。
【符号の説明】
【０１４１】
１  エンジンシステム
１０  エンジン（エンジン本体）
１１  気筒
１００  ＰＣＭ（制御器）
２３  ＶＶＴ（可変動弁機構）
３０  吸気通路
３３  スロットル弁
３４  インジェクタ（燃料供給機構）
４０  排気通路
５１  高圧ＥＧＲシステム（外部ＥＧＲ手段）
５１０  高圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
５２  低圧ＥＧＲシステム（外部ＥＧＲ手段）
５２０  低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
９２  モータ／ジェネレータ
９６  バッテリ
【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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