(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼形態を切り替える際、空気系の制御に対する応答遅れが存在しても、ＮＯｘや煤の発生を好適に抑えることを可能とする。【解決手段】拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへ切り替える際には、吸気組成制御部３５は、吸気弁１８をＰＣＩ燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に閉じ、ＥＧＲ弁２４をＰＣＩ燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に開く。燃料噴射制御部３６は、ＭＡＦセンサ１９から入力されたエンジン２の燃焼室１４に供給される空気の量に基づいて拡散燃焼モードの空気過剰率を維持する燃料噴射量（λ一定噴射量）を算出する。燃料噴射制御部３６は、拡散燃焼モードの噴射タイミング（圧縮行程の上死点近傍）で燃料噴射弁１５からλ一定噴射量で燃料を噴射させる。【選択図】図３
2015025374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度を増減可能に設定する酸素濃度設定装置と、前記内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射装置と、を備えた車両に設けられ、前記内燃機関の燃焼形態を前記内燃機関の運転状態に応じて拡散燃焼形態と予混合燃焼形態との間で切り替える内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置であって、
前記拡散燃焼形態及び前記予混合燃焼形態の一方の燃焼形態から他方の燃焼形態へ前記内燃機関の燃焼形態を切り替える際に、前記内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度を前記他方の燃焼形態に応じた酸素濃度へ移行させる酸素濃度移行制御を前記酸素濃度設定装置に行う酸素濃度制御手段と、
前記酸素濃度制御手段が前記酸素濃度移行制御を開始してから前記内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度が前記他方の燃焼形態に応じた酸素濃度になるまでの吸気組成移行期間中には、前記拡散燃焼形態の空気過剰率を維持する噴射量で燃料を噴射させる燃料噴射量制御を前記燃料噴射装置に行う燃料噴射制御手段と、を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関をアシスト可能なモータを備えた前記車両に設けられる請求項１に記載の燃焼形態切り替え制御装置であって、
前記吸気組成移行期間中に、前記内燃機関に要求される要求トルクに対して不足する前記内燃機関の出力トルクを補うように前記モータを駆動回転するモータ制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃焼形態切り替え制御装置であって、
前記モータに電力を供給するバッテリの充電量を検出する充電量検出手段を備え、
前記酸素濃度制御手段は、前記拡散燃焼形態から前記予混合燃焼形態への切り替え時の前記吸気組成移行期間中に、前記充電量検出手段により検出された前記バッテリの充電量が所定値未満となる予混合燃焼禁止条件時に、前記酸素濃度移行制御を停止する
ことを特徴とする内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の燃焼形態切り替え制御装置であって、
前記酸素濃度制御手段は、前記拡散燃焼形態から前記予混合燃焼形態への切り替え時の前記吸気組成移行期間中に、前記内燃機関に要求される前記要求トルクが増大することによって高負荷状態となる予混合燃焼禁止条件時に、前記酸素濃度移行制御を停止する
ことを特徴とする内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の燃焼形態切り替え制御装置であって、
前記酸素濃度制御手段は、前記予混合燃焼禁止条件時に、前記内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度を前記拡散燃焼形態に応じた酸素濃度へ移行させる酸素濃度回復制御を前記酸素濃度設定装置に行い、
前記燃料噴射制御手段は、前記酸素濃度制御手段が前記酸素濃度回復制御を開始してから前記内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度が前記拡散燃焼形態に応じた酸素濃度になるまでの予混合燃焼移行禁止期間中に、前記燃料噴射量制御を行う
ことを特徴とする内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃焼形態切り替え制御装置であって、
前記モータ制御手段は、前記予混合燃焼移行禁止期間中に、前記要求トルクに対して不足する前記出力トルクを補うように前記モータを駆動回転する
ことを特徴とする内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の出力軸によって駆動回転される発電機を備えた前記車両に設けられる請求項２〜請求項６のいずれかに記載の燃焼形態切り替え制御装置であって、
前記内燃機関が前記予混合燃焼形態で燃焼しているときに、前記発電機で発電する発電機制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転状態に応じて燃焼形態を切り替えることが可能な内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、運転状態に応じて、高負荷時の拡散燃焼領域と、低負荷時の予混合燃焼領域とに燃焼モードが設定されるアシストモーター付き車両の制御装置が記載されている。拡散燃焼領域では、要求されるＥＧＲ率が比較的小さくされるとともに、圧縮上死点近傍で燃料を噴射して拡散燃焼主体の燃焼を行う。予混合燃焼領域では、要求されるＥＧＲ率が比較的大きくされるとともに、圧縮上死点以前に予め燃料を噴射（早期噴射）して燃料の気化霧化を促進し、圧縮上死点近傍で自着火させる予混合燃焼主体の燃焼を行う。
【０００３】
上記制御装置では、拡散燃焼主体の燃焼モードから予混合燃焼主体の燃焼モードへ切り替える際、予混合燃焼領域に要求される目標トルクからアシストモーターによるアシストトルク分である目標トルク補正量を減算してエンジン用目標トルクを算出し、エンジン用目標トルクに応じた燃料噴射量とＥＧＲ弁開度とにより予混合燃焼を実行する。このように、目標トルクよりも低いエンジン用目標トルクを設定することによって、要求されるＥＧＲ率の急激な増加を回避し、拡散燃焼から予混合燃焼へ切り替える際に生じる排気の還流量の応答遅れを減少させて、煤の発生を抑制している。
【０００４】
特許文献２には、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える際に、エンジンへのＥＧＲガスの還流量を迅速に切り替えるハイブリッド車両の制御装置が記載されている。この制御装置では、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える際、吸気通路制御弁の開度を目標ＥＧＲ率に応じた開度より小さくして吸気量を急激に減少させて、ＥＧＲ率を急激に増大させる。ＥＧＲ率の増大に伴って急激に低下するエンジンのトルクをモータでアシストする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９７３６号公報
【特許文献２】特開２００５−４８６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のアシストモーター付き車両の制御装置では、拡散燃焼主体の燃焼モードから予混合燃焼主体の燃焼モードへ切り替える際、目標トルクよりも低いエンジン用目標トルクを設定することによって、要求されるＥＧＲ率の急激な増加を回避し、排気の還流量の応答遅れを減少させて煤の発生を抑制している。しかし、要求されるＥＧＲ率（要求ＥＧＲ率）の急激な増加を回避しても、排気の還流量の応答遅れは存在するので、拡散燃焼主体の燃焼モードから予混合燃焼主体の燃焼モードへ切り替える際、ＥＧＲ弁開度をエンジン用目標トルクに応じた状態に設定しても、ＥＧＲ率を要求ＥＧＲ率にまで直ちに上昇させることは難しい。このため、燃料噴射量に対してＥＧＲ率が低い酸素過多の状態になって窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生するおそれがある。また、酸素過多の状態で燃焼することにより燃焼温度が高くなった場合には、早期噴射された燃料が吸気ガスと予め混合される前に過早着火して煤が発生するおそれがある。
【０００７】
特許文献２のハイブリッド車両の制御装置では、燃焼モードを拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える際、エンジンへのＥＧＲガスの還流量を迅速に切り替えるために、吸気通路制御弁の開度を目標ＥＧＲ率に応じた開度より小さくして吸気量を急激に減少させている。しかし、吸気量を急激に減少させても、ＥＧＲガスの還流量の応答遅れは存在するので、燃料噴射量に対してＥＧＲ率が低い酸素過多の状態になった場合には、ＮＯｘが発生するおそれがある。また、ＥＧＲ率の急激な増大に伴って吸気量が急激に落ち込むので、酸素量に対して燃料過多の状態になった場合には、煤が発生するおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、内燃機関の燃焼形態を切り替える際、空気系の制御に対する応答遅れが存在しても、ＮＯｘや煤の発生を好適に抑えることが可能な内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置は、内燃機関と、内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度を増減可能に設定する酸素濃度設定装置と、内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射装置と、を備えた車両に設けられ、内燃機関の燃焼形態を内燃機関の運転状態に応じて拡散燃焼形態と予混合燃焼形態との間で切り替える内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置であって、酸素濃度制御手段と燃料噴射制御手段とを備える。酸素濃度制御手段は、拡散燃焼形態及び予混合燃焼形態の一方の燃焼形態から他方の燃焼形態へ内燃機関の燃焼形態を切り替える際に、内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度を他方の燃焼形態に応じた酸素濃度へ移行させる酸素濃度移行制御を酸素濃度設定装置に行う。燃料噴射制御手段は、酸素濃度制御手段が酸素濃度移行制御を開始してから内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度が他方の燃焼形態に応じた酸素濃度になるまでの吸気組成移行期間中には、拡散燃焼形態の空気過剰率を維持する噴射量で燃料を噴射させる燃料噴射量制御を燃料噴射装置に行う。
【００１０】
なお、上記拡散燃焼形態とは、車両の内燃機関に供給される吸気ガスの酸素濃度が比較的高い状態で燃焼を行う形態である。また、上記予混合燃焼形態とは、車両の内燃機関に供給される吸気ガスの酸素濃度が比較的低く、且つ空気過剰率が拡散燃焼形態よりも低い状態で燃焼を行う形態である。予混合燃焼形態では、酸素濃度を低くすることにより、燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑制し、拡散燃焼形態よりも早期に燃料を噴射して燃料と空気とを予め混合することにより、煤の発生を抑制している。
【００１１】
また、上記空気過剰率とは、理論空燃比に対する現実の空燃比の割合（現実の空燃比／理論空燃比）を示す。理論空燃比とは、酸素と燃料とが過不足なく反応して燃料が完全燃焼する場合の空気と燃料との割合であり、現実の空燃比とは、現実に内燃機関に供給される空気と燃料との割合である。
【００１２】
上記構成では、吸気組成移行期間中に酸素濃度移行制御によって内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度が変化しても、燃料噴射量制御によって拡散燃焼形態の空気過剰率が維持される。すなわち、吸気組成移行期間中に拡散燃焼形態の空気過剰率に対して燃料過多や酸素過多の状態にならないので、拡散燃焼形態の空気過剰率を適宜設定することにより、内燃機関の燃焼形態を切り替える際、酸素濃度移行制御に対する酸素濃度の応答遅れが存在しても、ＮＯｘや煤の発生を抑えることができる。
【００１３】
また、吸気組成移行期間に予混合燃焼形態よりも高い拡散燃焼形態の空気過剰率を維持するので、予混合燃焼形態の空気過剰率を維持する場合に比べて、燃料の噴射量を抑えることができる。
【００１４】
また、燃料系（燃料の噴射量等）を制御して空気過剰率を維持するので、空気系（吸気ガスの酸素濃度等）を制御する場合に比べて、制御に対する応答遅れが少なく、空気過剰率を維持する精度を高めることができ、吸気組成移行期間における煤やＮＯｘの発生を的確に抑制することができる。
【００１５】
また、上記車両は、内燃機関をアシスト可能なモータを備えてもよく、上記内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置は、吸気組成移行期間中に、内燃機関に要求される要求トルクに対して不足する内燃機関の出力トルクを補うようにモータを駆動回転するモータ制御手段を備えてもよい。
【００１６】
上記構成では、燃料噴射量制御によって燃料の噴射量が低下して内燃機関の出力トルクが低下しても、要求トルクに対して不足するトルクをモータが補うので、要求トルクを確保することができ、出力トルクの低下に伴う走行フィーリングの悪化を防止することができる。
【００１７】
また、上記内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置は、モータに電力を供給するバッテリの充電量を検出する充電量検出手段を備えてもよい。酸素濃度制御手段は、拡散燃焼形態から予混合燃焼形態への切り替え時の吸気組成移行期間中に、充電量検出手段により検出されたバッテリの充電量が所定値未満となる予混合燃焼禁止条件時に、酸素濃度移行制御を停止してもよい。
【００１８】
上記構成では、吸気組成移行期間中にバッテリの充電量が低下した予混合燃焼禁止条件時に、予混合燃焼形態に応じた酸素濃度へ移行させる制御を停止する。すなわち、予混合燃焼禁止条件時に酸素濃度を減少させる制御を停止するので、燃料噴射量制御による燃料の噴射量の低下が抑えられ、内燃機関の出力トルクの低下が抑えられる。これにより、モータによるトルクのアシスト量を抑えることができ、充電量が低下したバッテリの電力の消費量を低減させることができる。
【００１９】
また、酸素濃度制御手段は、拡散燃焼形態から予混合燃焼形態への切り替え時の吸気組成移行期間中に、内燃機関に要求される要求トルクが増大することによって高負荷状態となる予混合燃焼禁止条件時に、酸素濃度移行制御を停止してもよい。
【００２０】
上記構成では、吸気組成移行期間中に内燃機関に要求される要求トルクが増大することによって高負荷状態となる場合に、酸素濃度を減少させる制御を停止するので、燃料噴射量制御による燃料の噴射量の低下が抑えられ、内燃機関の出力トルクの低下が抑えられる。すなわち、要求トルクが増大しても、出力トルクの低下が抑えられるので、酸素濃度移行制御を継続する場合に比べて、モータによるトルクのアシスト量を抑えることができ、バッテリの電力の消費量を低減させることができる。
【００２１】
また、酸素濃度制御手段は、予混合燃焼禁止条件時に、内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度を拡散燃焼形態に応じた酸素濃度へ移行させる酸素濃度回復制御を酸素濃度設定装置に行ってもよく、燃料噴射制御手段は、酸素濃度制御手段が酸素濃度回復制御を開始してから内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度が拡散燃焼形態に応じた酸素濃度になるまでの予混合燃焼移行禁止期間中に、燃料噴射量制御を行ってもよい。
【００２２】
上記構成では、予混合燃焼形態に応じた酸素濃度への酸素濃度移行制御が停止されても、拡散燃焼形態に応じた酸素濃度へ移行させるので、拡散燃焼形態及び予混合燃焼形態のどちらにも属さない状態を継続する場合に比べて、要求トルクに対して出力トルクが不足している不安定な状態から、内燃機関の出力トルクのみで要求トルクを満たして内燃機関を運転することができる状態に早期に回復することができる。
【００２３】
また、拡散燃焼形態に戻す間、酸素濃度回復制御によって内燃機関に供給する吸気ガスの酸素濃度が変化しても、燃料噴射量制御によって拡散燃焼形態の空気過剰率が維持される。すなわち、予混合燃焼移行禁止期間中は拡散燃焼形態の空気過剰率に対して燃料過多や酸素過多の状態にならないので、内燃機関の燃焼形態を切り替える際に煤やＮＯｘの発生を抑制することができる。
【００２４】
また、拡散燃焼形態に戻す間、予混合燃焼形態よりも高い拡散燃焼形態の空気過剰率を維持するので、予混合燃焼形態の空気過剰率を維持する場合に比べて、燃料の噴射量を抑えることができる。
【００２５】
また、モータ制御手段は、予混合燃焼移行禁止期間中に、要求トルクに対して不足する出力トルクを補うようにモータを駆動回転してもよい。
【００２６】
上記構成では、内燃機関の燃焼室へ供給される吸気ガスの酸素濃度が拡散燃焼形態に応じた酸素濃度になるまでの間、燃料噴射量制御によって燃料の噴射量が低下して内燃機関の出力トルクが低下しても、要求トルクに対して不足するトルクをモータが補うので、要求トルクを確保することができ、出力トルクの低下に伴う走行フィーリングの悪化を防止することができる。
【００２７】
また、上記車両は、内燃機関の出力軸によって駆動回転される発電機を備えてもよく、上記内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置は、内燃機関が予混合燃焼形態で燃焼しているときに、発電機で発電する発電機制御手段を備えてもよい。
【００２８】
上記構成では、内燃機関が予混合燃焼形態で燃焼中に発電機が内燃機関の出力軸によって駆動回転されて発電するので、発電機を駆動させるトルクを確保するために燃料の噴射量を増加させても、拡散燃焼形態で燃焼中に発電する場合に比べて、煤やＮＯｘの発生を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、内燃機関の燃焼形態を切り替える際、空気系の制御に対する応答遅れが存在しても、ＮＯｘや煤の発生を好適に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置を備えた車両の模式的な構成図である。
【図２】図１の内燃機関の運転状態と燃焼領域との対応関係を示す領域判定マップである。
【図３】本実施形態に係る内燃機関の燃焼形態切り替え制御装置のブロック構成図である。
【図４】図１の内燃機関の燃焼形態切り替え制御を示すフローチャートである。
【図５】図１の内燃機関の燃焼形態切り替え制御に係るタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
本実施形態は、本発明の燃焼形態切り替え制御装置を車両１のディーゼルエンジン（内燃機関）２（以下、単にエンジンと称する）に適用したものである。なお、本実施形態では４気筒のエンジン２であるが、他の気筒数のエンジンであってもよい。
【００３３】
図１に示すように、車両１は、エンジン２と、給気管１０と、排気管１１と、ＥＧＲ管１２と、モータジェネレータ（モータ、発電機）４と、バッテリ５と、アクセル３３と、コントロールユニット（以下、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と称する）３とを備える。
【００３４】
エンジン２は、複数（本実施形態では、４つ）の燃焼室１４と、複数の燃焼室１４のそれぞれに設けられて複数の燃焼室１４のそれぞれの内部に燃料を直接噴射する複数の燃料噴射弁（燃料噴射装置）１５と、エンジン回転数を逐次検出してＥＣＵ３へ出力する回転数センサ２５と、エンジン水温を逐次検出してＥＣＵ３へ出力するエンジン水温センサ２６と、トランスミッション（図示省略）等を介して左右の後輪（図示省略）に連結される出力軸６とを有する。なお、エンジン２は、複数の燃料噴射弁１５へ高圧化した燃料を均一に供給するコモンレールシステムを備えてもよい。
【００３５】
エンジン２には、吸気ガス（空気や後述するＥＧＲガスを含む）を複数の燃焼室１４へ給気する際の吸気ガスの通路となる給気管１０と、排気ガスを複数の燃焼室１４から排出する際の排気ガスの通路となる排気管１１とが連結される。給気管１０と排気管１１とは、排気ガスの一部をＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスとして排気管１１側から給気管１０側へ還流させるため、ＥＧＲ管１２によって連結される。
【００３６】
給気管１０は、給気上流側のエアクリーナー１６と、エアクリーナー１６よりも給気下流側のＭＡＦ（Ｍａｓｓ  Ａｉｒ  Ｆｌｏｗ）センサ１９と、ＭＡＦセンサ１９よりも給気下流側の過給機１３のコンプレッサー１３ａと、過給機１３のコンプレッサー１３ａよりも給気下流側のインタークーラー１７と、インタークーラー１７よりも給気下流側の吸気弁（酸素濃度設定装置）１８とを有し、吸気弁１８よりも給気下流側にＥＧＲ管１２の一端が連結される。エアクリーナー１６は、エンジン２に給気される空気を濾過する。ＭＡＦセンサ１９は、エンジン２に給気される空気の量を逐次検出してＥＣＵ３へ出力する。過給機１３のコンプレッサー１３ａは、排気管１１側の後述するタービン１３ｂに回転軸を介して連結される。インタークーラー１７は、エンジン２に給気される空気を冷却する。吸気弁１８は、給気管１０の内周面に区画される空気の流路を開閉可能に設けられ、その開度を設定することによってエンジン２に給気される空気の量を増減させる。
【００３７】
排気管１１は、排気上流側の過給機１３のタービン１３ｂと、過給機１３のタービン１３ｂよりも排気下流側の排気温度センサ２０と、排気温度センサ２０よりも排気下流側のディーゼル酸化触媒（以下、ＤｏＣ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）と称する）２１と、ＤｏＣ２１よりも排気下流側のＤｏＣ出口温度センサ２２とを有し、過給機１３のタービン１３ｂよりも排気上流側にＥＧＲ管１２の他端が連結される。過給機１３のタービン１３ｂは、エンジン２から排出される排気ガスによって回転し、回転軸を介して給気管１０側のコンプレッサー１３ａを回転させる。これにより、過給機１３のコンプレッサー１３ａが回転してエンジン２への給気を過給する。排気温度センサ２０は、ＤｏＣ２１の入り口側（排気上流側）の排気温度を逐次検出してＥＣＵ３へ出力する。ＤｏＣ２１は、排気中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等を酸化・還元させて排気ガスを浄化する。ＤｏＣ出口温度センサ２２は、ＤｏＣ２１の出口側（排気下流側）の排気温度を逐次検出してＥＣＵ３へ出力する。
【００３８】
ＥＧＲ管１２は、排気管１１側と給気管１０側との中間部のＥＧＲクーラー２３と、ＥＧＲクーラー２３よりも給気管１０側のＥＧＲ弁（酸素濃度設定装置）２４とを有する。ＥＧＲクーラー２３は、排気管１１側から給気管１０側へ還流するＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ弁２４は、ＥＧＲ管１２の内周面に区画されるＥＧＲガスの流路を開閉可能に設けられ、その開度を設定することによって排気管１１側から給気管１０側へ還流するＥＧＲガスの量を増減させる。
【００３９】
モータジェネレータ４は、エンジン２の出力軸６に連結され、エンジン２の出力軸６に従動回転して発電する発電状態と、エンジン２の出力軸６を駆動回転してエンジン２の出力トルクを補うアシスト状態（非発電状態）と、発電もトルクアシスト（エンジン２の出力トルクの補完）も行わない通常状態（非発電状態）とに選択的に設定される。すなわち、モータジェネレータ４は、モータと発電機との双方として機能する。なお、モータジェネレータ４に代えて、モータと発電機とを別々に設けてもよい。
【００４０】
バッテリ５は、Ｍ／Ｇインバータ２７を介してモータジェネレータ４に連結され、発電状態のモータジェネレータ４が生起した電力をＭ／Ｇインバータ２７を介して蓄電するとともに、アシスト状態のモータジェネレータ４にＭ／Ｇインバータ２７を介して電力を供給する。バッテリ５には、バッテリ５の充電量（以下、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）と称する）を逐次検出してＥＣＵ３へ出力するＳＯＣセンサ（充電量検出手段）２８が設けられる。
【００４１】
アクセル３３には、アクセル開度センサ２９が設けられ、アクセル開度センサ２９は、運転者が操作するアクセル３３の踏込み量（アクセル開度）を逐次検出してＥＣＵ３へ出力する。
【００４２】
エンジン２の燃焼形態は、エンジン２の運転状態（本実施形態では、エンジン負荷及びエンジン回転数）に応じて、拡散燃焼モードと予混合燃焼モード（以下、ＰＣＩ（Ｐｒｅｍｉｘｅｄ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼モードと称する）とに切り替えられる。なお、本実施形態では、運転状態をエンジン負荷及びエンジン回転数としたが、これに限定されるものではなく、アクセル踏込み量などを用いてもよい。
【００４３】
拡散燃焼モード（拡散燃焼形態）では、エンジン２の燃焼室１４に供給される吸気ガスの総流量に対するＥＧＲガスの割合（以下、ＥＧＲ率と称する）が比較的低い割合（例えば、３０％〜４０％）に設定される。すなわち、拡散燃焼モードでは、吸気ガスの酸素濃度が比較的高い割合に設定され、ピストン（図示省略）が圧縮行程の上死点近傍にある時に、高温且つ高圧の燃焼室１４に燃料が噴射される。噴射された燃料は、高温且つ高圧の燃焼室１４で自着火し、燃焼を開始した部分が核となって周囲の混合気や空気を巻き込みながら拡散燃焼する。拡散燃焼モードの空気過剰率（λ）は、実験やシミュレーションなどによって求められる煤やＮＯｘが発生し難い値が設定される（例えば、λ＝１．５〜１．７）。
【００４４】
ＰＣＩ燃焼モード（予混合燃焼形態）では、ＥＧＲ率が比較的高い割合（例えば、５０％〜６０％）に設定される。すなわち、ＰＣＩ燃焼モードでは、吸気ガスの酸素濃度が比較的低い割合に設定され、拡散燃焼モードよりも早いタイミング（圧縮行程の途中）で燃料が噴射（早期噴射）される。早期噴射された燃料が圧縮行程において吸気ガスと予め十分に混合され、この予混合気が圧縮上死点近傍で自着火することによって、エンジン２が予混合燃焼（ＰＣＩ燃焼）を行う。ＰＣＩ燃焼モードでは、低い酸素濃度と多量の不活性なＥＧＲガスとによって低温燃焼となり、ＮＯｘの発生が抑えられ、且つ燃料を早期噴射することによって燃料と吸気ガスとが予め十分に混合されて煤の発生が抑えられる。ＰＣＩ燃焼モードの空気過剰率は、実験やシミュレーションなどによって求められる煤やＮＯｘが発生し難い値が設定され、拡散燃焼モードの空気過剰率よりも低い値を示す（例えば、λ＝１．１〜１．２）。
【００４５】
ＰＣＩ燃焼では多量のＥＧＲガスを必要とするので、エンジン負荷が比較的高い運転状態、又はエンジン回転数が比較的多い運転状態において、ＰＣＩ燃焼を安定的に行うことは難しい。このため、図２に示すように、ＰＣＩ燃焼モードで燃焼させることが可能な領域（ＰＣＩ燃焼領域）は、エンジン負荷が比較的低く、エンジン回転数が比較的少ない運転状態に対応する領域に限定され、ＰＣＩ燃焼領域以外は、拡散燃焼モードで燃焼する領域（拡散燃焼領域）に設定される。
【００４６】
拡散燃焼モードとＰＣＩ燃焼モードとを切り替える際には、吸気弁１８やＥＧＲ弁２４を切り替え後の燃焼モードに応じた状態に一気に切り替えたとしても、ＥＧＲガスが排気管１１側からＥＧＲ管１２を経て給気管１０側へ還流する等の構造上の理由から、吸気ガスのＥＧＲ率や酸素濃度が所望の状態に移行するまでに時間がかかる。
【００４７】
ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３０と記憶部４２とを備える。記憶部４２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３１及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３２を含む。
【００４８】
ＲＯＭ３１には、ＣＰＵ３０によって読み出される種々のプログラム（制御プログラムを含む）や種々のデータ（後述するエンジン２の運転状態と燃焼領域との対応関係を示す領域判定マップ（図２参照）などを含む）を予め記憶している。なお、ＲＯＭ３１に記憶される種々のデータは、実験やシミュレーションなどによって得られた測定値や理論値に基づいて設定される。また、これらのデータは、各プログラムに含まれた状態で記憶されてもよい。
【００４９】
図２に示すように、エンジン２の運転状態と燃焼領域との対応関係を示す領域判定マップでは、拡散燃焼領域とＰＣＩ燃焼領域との間には、２つの境界（領域境界）が設けられる。ＰＣＩ燃焼中にエンジン負荷等が上がってきて拡散燃焼へ切り替える際のＰＣＩ燃焼領域と拡散燃焼領域との領域境界は、煤やＮＯｘの発生が抑えられたＰＣＩ燃焼を可能な限り継続させるため、エンジン負荷が比較的高い領域境界（図２中に示すＰＣＩ＿ｏｕｔ）に設定される。拡散燃焼中にエンジン負荷等が下がってきてＰＣＩ燃焼へ切り替える際の拡散燃焼領域とＰＣＩ燃焼領域との領域境界は、低温燃焼可能な状態まで十分に温度を下げてからＰＣＩ燃焼へ移行させるためにエンジン負荷が比較的低い領域境界（図２中に示すＰＣＩ＿ｉｎ）に設定される。すなわち、拡散燃焼中とＰＣＩ燃焼中とでは、領域境界が異なる別々の領域判定マップに基づいて後述する燃焼領域判定処理が実行される。
【００５０】
ＲＡＭ３２には、アクセル開度センサ２９、ＭＡＦセンサ１９、排気温度センサ２０、ＤｏＣ出口温度センサ２２、回転数センサ２５、エンジン水温センサ２６、及びＳＯＣセンサ８の検出データを記憶するデータ記憶領域が予め設定されている。また、ＲＡＭ３２は、上記各種センサから入力された各種検出データの一時記憶領域以外にも、ＲＯＭ３１から読み出されたプログラムの展開領域、ＣＰＵ３０の演算結果の一時記憶領域、及び現在の燃焼モード（以下、現燃焼モードと称する）の一時記憶領域等として機能する。データ記憶領域は、記憶可能なデータ数の上限（上限データ数）が予め設定された領域であり、記憶されているデータ数が上限データ数に達すると、ＥＣＵ３は、新規の検出結果を記憶する際に、既に記憶されている検出結果のうち最初に記憶された最も古いものを削除し、新規の検出結果を記憶させる。
【００５１】
図３に示すように、ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３１に記憶された制御プログラムを実行することによって、燃焼領域判定処理を実行する燃焼領域判定部３４、酸素濃度移行制御処理（酸素濃度移行制御）及び酸素濃度回復制御処理（酸素濃度回復制御）を実行する吸気組成制御部（酸素濃度制御手段）３５、燃料噴射量制御処理（燃料噴射量制御）を実行する燃料噴射制御部（燃料噴射制御手段）３６、トルクアシスト処理及び発電処理を実行するモータ制御部（モータ制御手段、発電機制御手段）３７、状態移行完了判定処理を実行する状態移行完了判定部３８、暖機判定処理を実行する暖機判定部３９、ＳＯＣ判定処理を実行するＳＯＣ判定部４０、及び高負荷状態判定処理を実行する高負荷状態判定部４１として機能する。なお、ＣＵＰ３０の機能の一部を抽出して他の情報処理装置に設けてもよい。
【００５２】
燃焼領域判定部３４は、アクセル開度センサ２９及び回転数センサ２５から入力されたデータに基づいてエンジン負荷とエンジン回転数とを求め、ＲＡＭ３２に記憶されている現燃焼モードに応じた領域判定マップ（図２参照）に基づいて、エンジン２の運転状態からエンジン２の燃焼領域を判定する。
【００５３】
吸気組成制御部３５は、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへ切り替える際には、ＰＣＩ燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度に吸気弁１８及びＥＧＲ弁２４を設定する。具体的には、吸気弁１８をＰＣＩ燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に閉じ、空気の供給量を減少させて吸気酸素濃度を減少させるとともに、ＥＧＲ弁２４をＰＣＩ燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に開き、ＥＧＲガスの還流量を増加させてＥＧＲ率を増加させる。また、ＰＣＩ燃焼モードから拡散燃焼モードへ切り替える際には、拡散燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度に吸気弁１８及びＥＧＲ弁２４を設定する。具体的には、吸気弁１８を拡散燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に開き、空気の供給量を増加させて吸気ガスの酸素濃度を増加させるとともに、ＥＧＲ弁２４を拡散燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に閉じ、ＥＧＲガスの還流量を減少させてＥＧＲ率を減少させる。なお、本実施形態では、移行先の燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に吸気弁１８及びＥＧＲ弁２４を開閉したが、これに限定されるものではなく、吸気弁１８及びＥＧＲ弁２４を移行先の燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで徐々に開閉してもよい。
【００５４】
燃料噴射制御部３６は、ＭＡＦセンサ１９から入力されたエンジン２の燃焼室１４に供給される空気の量に基づいて拡散燃焼モードの空気過剰率を維持する燃料噴射量（λ一定噴射量）を算出する。具体的には、例えば、λ一定噴射量は、エンジン２の燃焼室１４に供給される空気の量を、理論空燃比（本実施形態では、１４．２）と拡散燃焼モードの空気過剰率（例えば、λ＝１．５）とを乗じた値で除することにより求められる。そして、拡散燃焼モードの噴射タイミング（圧縮行程の上死点近傍）で燃料噴射弁１５からλ一定噴射量で燃料を噴射させる。なお、ＭＡＦセンサ１９の検出データや燃料噴射量等からＥＧＲガスに残存する酸素の量を推定し、このＥＧＲガスに残存する酸素の量と給気される空気に含まれる酸素の量とから吸気ガスに含まれる酸素の量を推定し、λ一定噴射量を算出してもよい。また、本実施形態では、吸気ガスに含まれる酸素の量の変化を検出するためにＭＡＦセンサ１９の検出データを用いたが、例えば、吸気酸素濃度を検出する吸気酸素濃度センサや排気酸素濃度を検出する排気酸素濃度センサ等を設け、吸気酸素濃度センサや排気酸素濃度センサ等の検出データを用いてもよい。
【００５５】
モータ制御部３７は、トルクアシスト処理において、アクセル開度センサ２９や回転数センサ２５から入力されたデータに基づいてエンジン２の駆動に要求される要求トルクを算出するとともに、ＭＡＦセンサ１９から入力されたデータや燃料噴射量等からエンジン２の出力トルクを算出する。要求トルクに対して出力トルクでは不足する不足トルクを補うようにモータジェネレータ４をアシスト状態に設定してモータジェネレータ４を駆動回転する。また、モータ制御部３７は、発電処理において、モータジェネレータ４を発電状態に設定する。発電状態に設定されたモータジェネレータ４は、エンジン２の出力軸６に従動回転して発電する。発電状態のモータジェネレータ４が生起した電力は、Ｍ／Ｇインバータ２７を介してバッテリ５に蓄電される。
【００５６】
状態移行完了判定部３８は、拡散燃焼モード及びＰＣＩ燃焼モードの一方から他方への移行が開始されると、ＭＡＦセンサ１９が検出するエンジン２に給気される空気の量から吸気ガスの酸素濃度を求め、この吸気ガスの酸素濃度と他方の燃焼モードに応じた酸素濃度とを比較し、その差が無くなった状態である状態移行完了状態であるか否かを判定する。状態移行完了状態と判定した時には、状態移行完了判定部３８は、移行後の燃焼モードを現燃焼モードとしてＲＡＭ３２に記憶する。なお、吸気ガスの量から空気の量を減じたものをＥＧＲガスの量であると推定してＥＧＲ率を算出し、算出したＥＧＲ率と他方の燃焼モードに応じたＥＧＲ率とを比較することによって、間接的に酸素濃度を比較してもよい。また、ＥＧＲガスの還流量を検出するＥＧＲガス流量センサや吸気酸素濃度を検出する吸気酸素濃度センサや排気酸素濃度を検出する排気酸素濃度センサ等を設け、各センサの検出データから状態移行完了状態を判定してもよい。
【００５７】
暖機判定部３９は、排気温度センサ２０、ＤｏＣ出口温度センサ２２、及びエンジン水温センサ２６から入力されるデータに基づいて、エンジン２及びＤｏＣ２１の温度を求め、エンジン２及びＤｏＣ２１の温度と予め設定されている所定の温度とを比較し、エンジン２及びＤｏＣ２１の温度が前記所定の温度よりも高い暖機終了状態であるか否かを判定する。
【００５８】
ＳＯＣ判定部４０は、ＳＯＣセンサ２８から入力されたデータと、予め設定した所定の値とを比較し、バッテリ５に十分な電力が確保されているか否かを判定する。ＳＯＣの割合が前記所定の値未満になった場合には、早期に充電を開始しなければならない要充電状態と判定する。要充電状態のバッテリ５には、少なくともモータジェネレータ４をアシスト状態に設定してトルクアシストし、燃焼形態切り替えることができる電力は確保されている。なお、前記所定の値は、車両１に搭載される電気機器（エアコンやオーディオ機器等）の使用状況によって変動してもよい。
【００５９】
高負荷状態判定部４１は、アクセル開度センサ２９から入力されたデータに基づいて、要求トルクが増大することによって高負荷状態になったか否かを判定する。具体的には、アクセル開度センサ２９からのデータに基づいてアクセル３３の踏込み量（アクセル開度）の変化率を求め、この変化率が予め設定されている所定の変化率よりも高い場合には、要求トルクが急激に増加して高負荷状態になったと判定する。なお、本実施形態では、アクセル開度の変化率によって高負荷状態判定処理を行ったが、これに限定されるものではなく、例えば、アクセル開度センサ２９及び回転数センサ２５の検出データから算出される要求トルクと、予め定めた閾値とを比較することにより高負荷状態判定処理を行ってもよい。この場合、閾値は、図２中に示すＰＣＩ＿ｏｕｔの値を用いてもよい。
【００６０】
次に、エンジン２の運転状態に応じて拡散燃焼モードとＰＣＩ燃焼モードとを切り替える際にＣＰＵ３０が実行する燃焼形態切り替え処理について、図４のフローチャートに基づき説明する。本処理は、燃焼領域判定処理、酸素濃度移行制御処理、酸素濃度回復制御処理、燃料噴射量制御処理、トルクアシスト処理、発電処理、状態移行完了判定処理、暖機判定処理、ＳＯＣ判定処理、及び高負荷状態判定処理により構成される。
【００６１】
［拡散燃焼モード→ＰＣＩ燃焼モードの場合］
本処理を開始すると、暖機判定部３９は、排気温度センサ２０、ＤｏＣ出口温度センサ２２、及びエンジン水温センサ２６の検出データに基づいて暖機判定処理を実行する（ステップＳ１）。暖機終了状態であると暖機判定部３９が判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ＲＡＭ３２から現燃焼モードを読み込み、現燃焼モードが拡散燃焼モードであるか否かを判定する（ステップＳ２）。なお、車両の運転開始時など、ＲＡＭ３２に現燃焼モードが記憶されていないときは、現燃焼モードは、拡散燃焼モードであると判定される。
【００６２】
一方、暖機終了状態ではないと暖機判定部３９が判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ１３へ移行し、エンジン２が拡散燃焼を実行し、本処理を終了する。
【００６３】
現燃焼モードが拡散燃焼モードであると判定された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ＳＯＣ判定部４０は、ＳＯＣセンサ２８の検出データに基づいてＳＯＣ判定処理を実行する（ステップＳ３）。
【００６４】
バッテリ５に十分な電力が確保されているとＳＯＣ判定部４０が判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、モータ制御部３７は、モータジェネレータ４を通常状態に設定し、ＣＰＵ３０は、ステップＳ４へ移行する。一方、バッテリ５に十分な電力が確保されていない要充電状態であるとＳＯＣ判定部４０が判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ１３へ移行し、モータ制御部３７がモータジェネレータ４を発電状態に設定して発電処理を実行し、エンジン２が拡散燃焼を継続して実行し、本処理を終了する。
【００６５】
ステップＳ４では、燃焼領域判定部３４は、アクセル開度センサ２９及び回転数センサ２５の検出データに基づいて拡散燃焼モードに応じた領域判定マップ（図２参照）を用いて燃焼領域判定処理を実行する。エンジン２の燃焼領域がＰＣＩ燃焼領域であると判定された場合、図５に示すように、所定の期間（以下、安定期間と称する。本実施形態では、２秒）継続してエンジン２の燃焼領域がＰＣＩ燃焼領域に滞在しているか否かを判定する。安定期間中に継続してエンジン２の燃焼領域がＰＣＩ燃焼領域に滞在していた場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５へ移行する。一方、エンジン２の燃焼領域が拡散燃焼領域に滞在している場合、又は安定期間中に継続してエンジン２の燃焼領域がＰＣＩ燃焼領域に滞在しなかった場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ１３へ移行し、エンジン２が拡散燃焼を継続して実行し、本処理を終了する。
【００６６】
ステップＳ５では、吸気組成制御部３５は、吸気弁１８をＰＣＩ燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に閉じるとともに、ＥＧＲ弁２４をＰＣＩ燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に開く酸素濃度移行制御処理を実行し、ＣＰＵ３０は、ステップＳ６へ移行する。
【００６７】
ステップＳ６では、燃料噴射制御部３６は、拡散燃焼モードの噴射タイミングで燃料噴射弁１５からλ一定噴射量で燃料を噴射させる燃料噴射量制御処理を実行し、ＣＰＵ３０は、ステップＳ７へ移行する。ステップＳ７では、モータ制御部３７は、モータジェネレータ４をアシスト状態に設定してトルクアシスト処理を実行し、ＣＰＵ３０は、ステップＳ８へ移行する。
【００６８】
ステップＳ８では、ＳＯＣ判定部４０がＳＯＣ判定処理を実行し、バッテリ５に十分な電力が確保されているとＳＯＣ判定部４０が判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３０は、ステップＳ９に移行する。
【００６９】
ステップＳ９では、高負荷状態判定部４１が高負荷状態判定処理を実行し、高負荷状態ではないと高負荷状態判定部４１が判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、状態移行完了判定部３８は、状態移行完了判定処理を実行する（ステップＳ１０）。
【００７０】
状態移行完了状態ではないと状態移行完了判定部３８が判定した場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ６へ移行する。すなわち、ステップＳ５において、吸気組成制御部３５が酸素濃度移行制御処理を実行してから、ステップＳ１０において、状態移行完了判定部３８が状態移行完了状態であると判定するまでの吸気組成移行期間中は、ステップＳ６〜ステップＳ９の処理を繰り返して実行する。図５に示すように、吸気弁１８を一気に閉じ、ＥＧＲ弁２４を一気に開いても、排気管１１側から給気管１０側へＥＧＲガスが還流する際の応答遅れがあるので、エンジン２に給気される空気の量（吸気酸素量）は、徐々に減少し、ＥＧＲ率は、徐々に上昇する。吸気酸素量の減少に応じて、燃料がλ一定噴射量で噴射されるので、燃料噴射量が徐々に減少する。燃料噴射量の減少に伴い出力トルクが徐々に減少するので、モータジェネレータ４によるトルクアシスト量が徐々に増大する。
【００７１】
状態移行完了状態であると状態移行完了判定部３８が判定した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、ＣＰＵ３０は、吸気組成制御部３５の酸素濃度移行制御処理、燃料噴射制御部３６の燃料噴射量制御処理、及びモータ制御部３７のトルクアシスト処理を終了し、ステップＳ１２へ移行する。このとき、モータ制御部３７は、モータジェネレータ４をアシスト状態から通常状態に設定する。
【００７２】
ステップＳ１２では、燃料噴射制御部３６が燃料噴射弁１５を制御して燃料噴射タイミングを圧縮行程の上死点近傍よりも早い早期噴射に切り替えることによって燃料噴射量を一気に増大させて空気過剰率をＰＣＩ燃焼モードに応じた割合まで下げ、エンジン２がＰＣＩ燃焼を実行する。これにより、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへのエンジン２の燃焼形態の移行が完了し、本処理を終了する。
【００７３】
［ＰＣＩ燃焼モード→拡散燃焼モードの場合］
現燃焼モードがＰＣＩ燃焼モードであると判定された場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ＳＯＣ判定部４０は、ＳＯＣセンサ２８の検出データに基づいてＳＯＣ判定処理を実行する（ステップＳ１４）。バッテリ５に十分な電力が確保されているとＳＯＣ判定部４０が判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、モータ制御部３７がモータジェネレータ４を通常状態に設定し、ＣＰＵ３０は、ステップＳ１５へ移行する。一方、バッテリ５に十分な電力が確保されていない要充電状態であるとＳＯＣ判定部４０が判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）には、燃焼領域判定処理（ステップＳ１５）を実行することなく、ステップＳ１６へ移行する。
【００７４】
ステップＳ１５では、燃焼領域判定部３４は、アクセル開度センサ２９及び回転数センサ２５の検出データに基づいてＰＣＩ燃焼モードに応じた領域判定マップ（図２参照）を用いて燃焼領域判定処理を実行する。エンジン２の燃焼領域が拡散燃焼領域であると判定された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６へ移行する。
【００７５】
ステップＳ１６では、吸気組成制御部３５は、吸気弁１８を拡散燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に開くとともに、ＥＧＲ弁２４を拡散燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に閉じる酸素濃度移行制御処理を実行し、ＣＰＵ３０は、ステップＳ１７へ移行する。
【００７６】
ステップＳ１７では、燃料噴射制御部３６は、燃料の噴射タイミング及び空気過剰率を拡散燃焼モードの噴射タイミング及び空気過剰率に切り替えて、燃料噴射弁１５からλ一定噴射量で燃料を噴射させる燃料噴射量制御処理を実行する。燃料噴射制御部３６が空気過剰率をＰＣＩ燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードよりも高い拡散燃焼モードへ切り替えるので、図５に示すように、燃料噴射量が一気に減少する。次に、ＣＰＵ３０は、ステップＳ１８へ移行する。ステップＳ１８において、モータ制御部３７は、モータジェネレータ４をアシスト状態に設定してトルクアシスト処理を実行する。図５に示すように、燃料噴射制御部３６が燃料噴射量を一気に減少させるので、出力トルクが一気に減少する。このため、モータ制御部３７は、モータジェネレータ４のトルクアシスト量を一気に増加させて、ＣＰＵ３０は、ステップＳ１９へ移行する。
【００７７】
ステップＳ１９では、状態移行完了判定部３８は、状態移行完了判定処理を実行する。状態移行完了状態ではないと状態移行完了判定部３８が判定した場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ１７へ移行する。すなわち、ステップＳ１６において、吸気組成制御部３５が酸素濃度移行制御処理を実行してから、ステップＳ１９において、状態移行完了状態であると状態移行完了判定部３８が判定するまでの吸気組成移行期間中は、ステップＳ１７及びステップＳ１８の処理を繰り返して実行する。図５に示すように、吸気弁１８を一気に開き、ＥＧＲ弁２４を一気に閉じても、給気管１０側にＥＧＲガスが残存しているので、エンジン２に給気される空気の量（吸気酸素量）は、徐々に増大し、ＥＧＲ率は、徐々に低下する。吸気酸素量の増大に応じて、燃料がλ一定噴射量で噴射されるので、燃料噴射量が徐々に増大する。燃料噴射量の増大に伴い出力トルクが徐々に増加するので、モータジェネレータ４によるトルクアシスト量が徐々に減少する。
【００７８】
状態移行完了状態であると状態移行完了判定部３８が判定した場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、ＣＰＵ３０は、吸気組成制御部３５の酸素濃度移行制御処理、燃料噴射制御部３６の燃料噴射量制御処理、及びモータ制御部３７のトルクアシスト処理を終了し、ステップＳ２１へ移行する。このとき、モータ制御部３７は、モータジェネレータ４を通常状態に設定する。
【００７９】
ステップＳ２１では、エンジン２は、拡散燃焼モードの噴射タイミング及び空気過剰率を継続して拡散燃焼を実行する。これにより、ＰＣＩ燃焼モードから拡散燃焼モードへのエンジン２の燃焼形態の移行が完了し、本処理を終了する。なお、ステップＳ１４において、バッテリ５に十分な電力が確保されていない要充電状態であるとＳＯＣ判定部４０が判定したことによって（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ１６〜ステップＳ２０の処理を実行してステップＳ２１に移行した場合、ステップＳ２１において、モータ制御部３７がモータジェネレータ４を発電状態に設定して発電処理を実行し、エンジン２が拡散燃焼を実行し、本処理を終了する。
【００８０】
一方、ステップＳ１５において、エンジン２の燃焼領域が拡散燃焼領域ではない（ＰＣＩ燃焼領域である）と判定された場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２２では、ＳＯＣセンサ２８の検出データに基づいて、バッテリ５に充電を行うと過充電になってしまう充電不要状態であるか否かを判定する。充電不要状態であると判定された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、モータ制御部３７がモータジェネレータ４を通常状態に設定し、エンジン２がＰＣＩ燃焼を継続して実行し（ステップＳ２３）、本処理を終了する。一方、充電不要状態ではない（充電しても過充電にはならない）と判定された場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、モータ制御部３７がモータジェネレータ４を発電状態に設定して発電処理を実行し、エンジン２がＰＣＩ燃焼を継続して実行し（ステップＳ２４）、本処理を終了する。
【００８１】
［拡散燃焼モード→（ＰＣＩ燃焼モード）→拡散燃焼モードの場合］
拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへ移行する場合における吸気組成移行期間中に、バッテリ５に十分な電力が確保されていない要充電状態であるとＳＯＣ判定部４０が判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）や、高負荷状態であると高負荷状態判定部４１が判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）の予混合燃焼禁止条件時には、ステップＳ１６へ移行する。
【００８２】
ステップＳ１６では、移行先の燃焼形態がＰＣＩ燃焼モードから拡散燃焼モードへ切り替えられ、吸気組成制御部３５は、吸気弁１８を拡散燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に開くとともに、ＥＧＲ弁２４を拡散燃焼モードのＥＧＲ率に応じた開度まで一気に閉じる酸素濃度回復制御処理を実行する（ステップＳ１６）。すなわち、吸気組成制御部３５が拡散燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度回復制御処理を開始するので、酸素濃度回復制御処理の開始に伴い、ＰＣＩ燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度移行制御処理が終了（停止）する。
【００８３】
ステップＳ１７では、燃料噴射制御部３６は、燃料の噴射タイミング及び空気過剰率を拡散燃焼モードの噴射タイミング及び空気過剰率に維持したまま、燃料噴射弁１５からλ一定噴射量で燃料を噴射させる燃料噴射量制御処理を実行する。
【００８４】
続いて、ステップＳ１８〜ステップＳ１９を実行する。この吸気組成制御部３５が酸素濃度回復制御処理（ステップＳ１６）を開始してから状態移行完了判定部３８が状態移行完了状態であると判定する（ステップＳ１９：ＹＥＳ）までの期間を予混合燃焼移行禁止期間と称し、予混合燃焼移行禁止期間中は、ステップＳ１７及びステップＳ１８の処理を繰り返して実行する。状態移行完了判定部３８が状態移行完了状態であると判定した場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ステップＳ２０を実行する。
【００８５】
ステップＳ２０では、ＣＰＵ３０は、吸気組成制御部３５の酸素濃度回復制御処理、燃料噴射制御部３６の燃料噴射量制御処理、及びモータ制御部３７のトルクアシスト処理を終了し、ステップＳ２１へ移行する。このとき、モータ制御部３７は、モータジェネレータ４を通常状態に設定する。
【００８６】
ステップＳ２１では、エンジン２は、拡散燃焼モードの噴射タイミング及び空気過剰率を継続して拡散燃焼を実行する。これにより、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへ移行中の状態から、拡散燃焼モードへの移行が完了し、本処理を終了する。なお、ステップＳ８において、バッテリ５に十分な電力が確保されていない要充電状態であるとＳＯＣ判定部４０が判定したことによって（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ１６〜ステップＳ２０の処理を実行してステップＳ２１に移行した場合、ステップＳ２１において、モータ制御部３７がモータジェネレータ４を発電状態に設定して発電処理を実行し、エンジン２が拡散燃焼を実行し、本処理を終了する。
【００８７】
本実施形態によれば、拡散燃焼モード及びＰＣＩ燃焼モードの一方から他方への吸気組成移行期間中及び予混合燃焼移行禁止期間中（以下、吸気組成移行期間中等と称する）に燃料噴射制御部３６の燃料噴射量制御処理によって拡散燃焼モードの空気過剰率が維持される。すなわち、吸気組成移行期間中等に拡散燃焼モードの空気過剰率に対して燃料過多や酸素過多の状態にならない。このため、エンジン２の燃焼形態を切り替える際、空気系の制御（吸気組成制御部３５の酸素濃度移行制御処理）に対する吸気ガスの酸素濃度の応答遅れが存在しても、ＮＯｘや煤の発生を抑えることができる。
【００８８】
また、吸気組成移行期間中等には、拡散燃焼モードの噴射タイミング（圧縮行程の上死点近傍）で燃料を噴射させるので、過早着火による煤や騒音の発生を防止することが出来る。
【００８９】
また、吸気組成移行期間中等には、燃料系の制御（燃料噴射制御部３６の燃料噴射量制御処理）によって空気過剰率を維持するので、空気系（吸気ガスの酸素濃度等）を制御する場合に比べて、制御に対する応答遅れが少なく、空気過剰率を維持する精度を高めることができ、吸気組成移行期間等における煤やＮＯｘの発生を的確に抑制することができる。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン２の燃焼形態を切り替える際、空気系の制御に対する応答遅れが存在しても、ＮＯｘや煤の発生を好適に抑えることができる。
【００９１】
また、吸気組成移行期間等にＰＣＩ燃焼モードよりも高い拡散燃焼モードの空気過剰率を維持するので、ＰＣＩ燃焼モードの空気過剰率を維持する場合に比べて、燃料の噴射量を抑えることができる。
【００９２】
また、吸気組成移行期間中等の燃料噴射制御部３６の燃料噴射量制御処理によって燃料の噴射量が低下してエンジン２の出力トルクが低下しても、モータ制御部３７のトルクアシスト処理によって不足トルクをモータジェネレータ４が補うので、要求トルクを確保することができ、出力トルクの低下に伴う走行フィーリングの悪化を防止することができる。
【００９３】
また、バッテリ５に早期に充電を開始しなければならない要充電状態である場合を除き、煤やＮＯｘの発生が抑えられたＰＣＩ燃焼中にモータジェネレータ４が発電するので、モータジェネレータ４を駆動させるトルクを確保するために燃料の噴射量を増加させても、拡散燃焼中に発電する場合に比べて、煤やＮＯｘの発生を抑えることができる。
【００９４】
また、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの吸気組成移行期間中にバッテリの充電量が低下した予混合燃焼禁止条件時には、吸気組成制御部３５が拡散燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度回復制御処理を開始し、この酸素濃度回復制御処理の開始に伴い、ＰＣＩ燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度移行制御処理が停止する。すなわち、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの吸気組成移行期間中に減少していた吸気ガスの酸素濃度は、予混合燃焼禁止条件時から増大し、吸気ガスの酸素濃度の増大に伴い、燃料噴射量制御処理による燃料の噴射量も予混合燃焼禁止条件時から増大する。このため、エンジン２の出力トルクが増大するので、不足トルクが減少してモータジェネレータ４によるトルクアシスト量が減少する。従って、予混合燃焼禁止条件時以後にＰＣＩ燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度移行制御処理を継続した場合に比べて、ＳＯＣが低下したバッテリ５の電力の消費量を低減させることができる。
【００９５】
また、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの吸気組成移行期間中にエンジン２の要求トルクが増大することによって高負荷状態になった予混合燃焼禁止条件時には、吸気組成制御部３５が拡散燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度回復制御処理を開始し、この酸素濃度回復制御処理の開始に伴い、ＰＣＩ燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度移行制御処理が停止する。すなわち、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの吸気組成移行期間中に減少していた吸気ガスの酸素濃度が増加するとともに、燃料噴射量制御処理による燃料の噴射量が増加し、エンジン２の出力トルクが増加する。このため、エンジン２の要求トルクが増大しても、出力トルクが増加するので、ＰＣＩ燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度移行制御処理を継続する場合に比べて、モータジェネレータ４によるトルクアシスト量が減少し、バッテリ５の電力の消費量を低減させることができる。
【００９６】
また、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの吸気組成移行期間中にエンジン２の要求トルクが増大することによって高負荷状態になった予混合燃焼禁止条件時には、ＰＣＩ燃焼モードへ移行させることなく拡散燃焼モードへ戻す。すなわち、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの吸気組成移行期間中に要求トルクが増大すると、ＰＣＩ燃焼モードへ切り替えたとしても直ぐに拡散燃焼モードへの切り替えが必要になる可能性が高いが、ＰＣＩ燃焼モードへ移行させることなく拡散燃焼モードへ戻すので、燃焼形態の無駄な切り替えを防止することができ、モータジェネレータ４によるトルクアシスト量を減少させて、バッテリ５の電力の消費量を低減させることができる。
【００９７】
また、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの吸気組成移行期間中にＰＣＩ燃焼モードに応じた酸素濃度への移行が禁止されても、拡散燃焼モード及びＰＣＩ燃焼モードのどちらにも属さない状態の酸素濃度を維持することなく、拡散燃焼モードに応じた酸素濃度への酸素濃度回復制御処理を開始しているので、要求トルクに対して出力トルクが不足している不安定な状態から、エンジン２の出力トルクのみで要求トルクを満たしてエンジン２を運転することができる状態に早期に回復することができる。
【００９８】
また、バッテリ５に早期に充電を開始しなければならない要充電状態であるとＳＯＣ判定部４０が判定した場合には、拡散燃焼中にモータジェネレータ４が発電する。このため、モータジェネレータ４が燃焼領域に影響を受けることなく十分な電力を安定して発電することが出来る。これについて説明すると、バッテリ５が要充電状態の時には、ＳＯＣの割合が低くなっているので、モータジェネレータ４のトルクアシストが必要になる燃焼モードの移行が難しい。また、モータジェネレータ４を発電状態に設定して発電に集中させたいので、モータジェネレータ４をアシスト状態に設定してトルクアシストを行う燃焼モードの移行が難しい。すなわち、バッテリ５が要充電状態の時には、燃焼モードを移行させることなく、拡散燃焼モード又はＰＣＩ燃焼モードの何れか一方の燃焼モードでモータジェネレータ４に発電させる必要がある。本実施形態では、バッテリ５が要充電状態の時には、拡散燃焼モードで拡散燃焼中にモータジェネレータ４が発電する。エンジン２の運転状態が拡散燃焼領域にあるときにＰＣＩ燃焼を実行することは難しいが、ＰＣＩ燃焼領域にあるときに拡散燃焼を実行することは可能なので、例えば、モータジェネレータ４が発電中に燃焼領域がＰＣＩ燃焼領域に入った場合であっても、拡散燃焼を継続することができる。このため、モータジェネレータ４が燃焼領域に影響を受けることなく十分な電力を安定して発電することが出来る。
【００９９】
また、拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの移行を開始する前に安定期間（図５参照）を設けているので、拡散燃焼中にＰＣＩ燃焼領域に入っても、運転状態が変化する可能性が高い間は燃焼形態の切り替えが行われず、無駄な燃焼形態の切り替えを抑制することができる。これにより、モータジェネレータ４によるトルクアシストの発生頻度が減少し、バッテリ５の電力の消費を抑えることができる。
【０１００】
また、エンジン２及びＤｏＣ２１の温度が前記所定の温度よりも高い暖機終了状態になるまでＰＣＩ燃焼モードへの切り替えがされない。このため、エンジン２の温度が低い場合には、圧縮された予混合気の温度が自着火点まで上昇しないことによるエンジン２の失火等を防止することができる。また、ＤｏＣ２１の温度が低い場合には、ＤｏＣ２１の還元能力が低く、排気中に炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等が発生する可能性があるが、ＰＣＩ燃焼モードよりも高温で燃焼する拡散燃焼モードを継続するので、早期にＤｏＣ２１の温度を上昇させることができ、早期にＤｏＣ２１の還元能力を高めることができる。
【０１０１】
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定をされるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲では適宜の変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【０１０２】
例えば、暖機判定部３９による暖機判定処理（ステップＳ１）を、車両１の運転開始時から最初に暖機終了状態と判定されるまでの間だけ実行し、暖機終了状態と判定された後に本処理（燃焼形態切り替え処理）を開始した場合には、暖機判定処理（ステップＳ１）を省略してもよい。
【０１０３】
また、拡散燃焼中及びＰＣＩ燃焼中のＳＯＣ判定部４０によるＳＯＣ判定処理（ステップＳ３、ステップＳ１４）を省略してもよい。
【０１０４】
また、拡散燃焼中の燃焼領域判定部３４による燃焼領域判定処理（ステップＳ４）において、エンジン２の燃焼領域が安定期間中に継続してＰＣＩ燃焼領域に滞在しているか否かの判定を省略して、エンジン２の燃焼領域がＰＣＩ燃焼領域であると判定された場合には、吸気組成制御部３５が酸素濃度移行制御処理（ステップＳ５）を実行してもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１：車両
２：ディーゼルエンジン（内燃機関）
３：コントロールユニット
４：モータジェネレータ（モータ、発電機）
５：バッテリ
６：出力軸
１４：燃焼室
１５：燃料噴射弁（燃料噴射装置）
１８：吸気弁（酸素濃度設定装置）
２４：ＥＧＲ弁（酸素濃度設定装置）
２８：ＳＯＣセンサ（充電量検出手段）
３０：ＣＰＵ（酸素濃度制御手段、燃料噴射制御手段、モータ制御手段、発電機制御手段）
３１：ＲＯＭ
３２：ＲＡＭ
【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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