(57)【要約】【課題】内燃機関の運転中に種々の状況に応じてピストンの移動速度を変更し、あらゆる状況下でピストンの移動速度を最適な値に変更することのできるパワートレーンの制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド自動車等のパワートレーンにはエンジン１が設けられ、エンジン１のピストン２の往復移動に基づき回転するクランクシャフト４には発電機又は電動機として機能するモータジェネレータ５が接続される。また、ピストン２はコネクティングロッド３、連結リンク６、及びワンウェイクラッチ７等を介して、発電機又は電動機として機能するモータジェネレータ８の入出力軸８ａに連結されている。そして、モータジェネレータ５の発電機又は電動機としての作動、及びモータジェネレータ８の発電機としての作動が制御されることにより、エンジン１に回転抵抗が付与されたりエンジン回転が補助されたりして、ピストン２の移動速度が所望の値に変更される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンに連結されて同ピストンの往復移動に基づき回転する回転軸と、この回転軸に連結される回転電機とを備えるパワートレーンの制御装置において、
前記回転電機の発電機又は電動機としての作動を制御して前記ピストンの移動速度を変更する制御手段を備える
ことを特徴とするパワートレーンの制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、機関運転状態に応じて前記回転電機の作動を制御し、前記ピストンの移動速度を機関運転状態に対応した値に変更する
請求項１記載のパワートレーンの制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回転電機を発電機として機能させて同回転電機の発電量を制御することで、前記ピストンの移動速度の減速側への変更量を調節する
請求項１又は２記載のパワートレーンの制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記回転電機を電動機として機能させて同回転電機の出力トルクを制御することで、前記ピストンの移動速度の増速側への変更量を調節する
請求項１〜３のいずれかに記載のパワートレーンの制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、圧縮行程中に燃焼室に直接燃料を噴射して成層燃焼を行うものであって、
前記制御手段は、成層燃焼時の圧縮行程後期に前記ピストンの移動速度を減速する
請求項１〜４のいずれかに記載のパワートレーンの制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ピストンの移動速度の減速に対応して内燃機関の燃料噴射時期及び点火時期を遅角させる
請求項５記載のパワートレーンの制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記ピストンの移動速度の減速に対応して内燃機関の燃料噴射期間を長くする
請求項６記載のパワートレーンの制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、均質燃焼を行うものであって、
前記制御手段は、均質燃焼時の吸気行程後期に前記ピストンの移動速度を減速する
請求項１〜４のいずれかに記載のパワートレーンの制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、燃焼室に直接燃料を噴射するものであって、均質燃焼時には吸気行程で燃料噴射を行う
請求項８記載のパワートレーンの制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、機関高負荷運転時の膨張行程後期にピストンの移動速度を増速する
請求項１〜９のいずれかに記載のパワートレーンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワートレーンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等において走行や各種補機の駆動に用いられる動力は、内燃機関等の原動機を備えたパワートレーンによって発生させられる。こうしたパワートレーンにおいては、内燃機関のピストンに連結されて同ピストンの往復移動に基づき回転する回転軸を備え、この回転軸から車輪や各種補機への回転伝達によって自動車が走行したり各種補機が駆動されたりする。パワートレーンの回転軸には回転電機が接続され、この回転電機を発電機として機能させることによってバッテリ充電等のための発電が行われる。また、近年は回転軸に接続された回転電機を電動機として機能させ、回転電機の出力トルクを用いて回転軸を回転させて自動車の走行や各種補機の駆動を行うものも実用化されている。
【０００３】
ところで、内燃機関においては、燃焼サイクルの吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程といった各行程中のピストンの移動速度を、良好な機関運転が得られるよう最適に設定することが望まれている。このため、ピストン側と回転軸側とをカム面を介して連結するカムを備えた連結機構を設け、回転軸の回転に伴ってピストンが移動する際の移動速度の変化をカム面の形状によって設定することが提案されている（特許文献１、２参照）。この場合、回転軸の回転に伴いカム面においてピストン側と回転軸側とを繋ぐ部分が同カム面に沿って移行することから、カム面の形状設定によってピストンの移動速度を調節することができる。従って、燃料サイクルの所定の行程が行われているときなど特定の状況を想定して、ピストンの移動速度が最適になるようカム面の形状を設定すれば、その特定の状況下に限っては内燃機関の運転が良好なものになる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５３２０１３号公報
【特許文献２】
特公平１−４４８９２公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カム面の形状設定によってピストンの移動速度を最適にするだけでは、上述した特定の状況以外のときにはピストンの移動速度が不適切になって良好な機関運転を得ることはできなくなる。これは、特許文献１、２ではピストンの移動速度がカム面の形状設定によって決められており、機関運転中の種々の状況に対応してピストンの移動速度を最適なものに変更することができないためである。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の運転中に種々の状況に応じてピストンの移動速度を変更し、あらゆる状況下でピストンの移動速度を最適な値に変更することのできるパワートレーンの制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関のピストンに連結されて同ピストンの往復移動に基づき回転する回転軸と、この回転軸に連結される回転電機とを備えるパワートレーンの制御装置において、前記回転電機の発電機又は電動機としての作動を制御して前記ピストンの移動速度を変更する制御手段を備えた。
【０００８】
回転電機を発電機として機能させて発電を行うときには、その発電に伴う内燃機関の回転抵抗によってピストンの移動速度が減速する。また、回転電機を電動機として機能させるときには、その回転電機の出力トルクによって内燃機関の回転が補助され、ピストンの移動速度が増速する。従って、回転電機の発電機又は電動機としての作動を制御することで、機関運転中にピストンの移動速度を適宜変更することができる。このため、機関運転中の種々の状況に対応して、ピストンの移動速度を最適な値に変更することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、機関運転状態に応じて前記回転電機の作動を制御し、前記ピストンの移動速度を機関運転状態に対応した値に変更するものとした。
【００１０】
上記構成によれば、機関運転中にあって、ピストンの移動速度を機関運転状態に応じて最適な値に変更することができる。
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記制御手段は、前記回転電機を発電機として機能させて同回転電機の発電量を制御することで、前記ピストンの移動速度の減速側への変更量を調節するものとした。
【００１１】
回転電機を発電機として機能させたときには、同回転電機の発電量が大となるほど、その発電に伴う内燃機関の回転抵抗が大となってピストンの移動速度が大きく減速する。従って、ピストンの移動速度を所定の値まで減速させるとき、回転電機の発電量を制御してピストンの移動速度の減速側への変更量を調節することにより、ピストンの移動速度を的確に上記所定の値へと制御することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記制御手段は、前記回転電機を電動機として機能させて同回転電機の出力トルクを制御することで、前記ピストンの移動速度の増速側への変更量を調節するものとした。
【００１３】
回転電機を電動機として機能させたときには、同回転電機の出力トルクが大となるほど、機関回転の回転電機による補助が大となってピストンの移動速度が大きく増速する。従って、ピストンの移動速度を所定の値まで増速させるとき、回転電機の出力トルクを制御してピストンの移動速度の増速側への変更量を調節することにより、ピストンの移動速度を的確に上記所定の値へと制御することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、圧縮行程中に燃焼室に直接燃料を噴射して成層燃焼を行うものであって、前記制御手段は、成層燃焼時の圧縮行程後期に前記ピストンの移動速度を減速するものとした。
【００１５】
成層燃焼時には、圧縮行程で噴射された燃料がピストンの頭部に当たって点火プラグ周りに運ばれ、点火プラグ周りに可燃混合気が存在した状態で点火が行われる。また、成層燃焼時には圧縮行程中に燃料を噴射しきる必要があり、これが実現可能となるよう燃料噴射の開始時期が設定されている。従って、ピストンの移動速度が速いときや燃料噴射量が多いときには、燃料を噴射しきるために燃料噴射の開始時期が早い時期に設定される。しかし、こうした燃料噴射開始時期の設定に基づき早めに燃料噴射が行われると、ピストンが点火プラグから離れた状態で燃料噴射が開始され、噴射燃料がピストンの頭部ではなくシリンダの内壁に当たるようになる。このとき、機関始動直後などシリンダの内壁温度が低い場合には、シリンダの内壁に液状燃料が付着して、いわゆるシリンダウェットが生じることから、燃焼後の排気に燃料の未燃成分（ＨＣ）が多く含まれるようになる。上記構成によれば、成層燃焼時の圧縮行程後期にピストンの移動速度が減速されるため、ピストンの移動速度が速かったり燃料噴射量が多かったりするとき、燃料噴射の開始時期を遅れ気味に設定しても圧縮行程中に燃料を噴射しきることが可能となる。従って、燃料噴射開始時期を遅らせてピストンが点火プラグに近づいた状態で燃料噴射を開始することができ、噴射燃料がピストンの頭部に当たらずにシリンダ内壁に当たってしまうのを抑制し、同内壁の温度が低いときにシリンダウエットが生じるのを抑制することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明では、請求５記載の発明において、前記制御手段は、前記ピストンの移動速度の減速に対応して内燃機関の燃料噴射時期及び点火時期を遅角させるものとした。
【００１７】
ピストンの移動速度が減速すると、圧縮行程中に必要な燃料量を噴射しきって燃焼を行うための燃料噴射時期及び点火時期の遅角限界が遅角側に移行することとなる。このため、ピストンの移動速度の減速に対応して燃料噴射時期及び点火時期を遅角させることで、燃焼を維持しながらシリンダウエットを抑制することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明では、請求項６記載の発明において、前記制御手段は、前記ピストンの移動速度の減速に対応して内燃機関の燃料噴射期間を長くするものとした。
【００１９】
ピストンの移動速度が減速することにより、燃料噴射期間を長くしても必要な燃料量を圧縮行程中に噴射しきることが可能になる。従って、ピストンの移動速度の減速に対応して燃料噴射期間を長くすることで、必要な燃料量を圧縮行程中に噴射しきるために噴射燃料の燃料圧力を高める必要はなくなり、同燃料圧力を小さくすることが可能となる。このため、内燃機関の燃料供給系に耐圧性の高い高価なものを用いなくてもよくなる。
【００２０】
請求項８記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、均質燃焼を行うものであって、前記制御手段は、均質燃焼時の吸気行程後期に前記ピストンの移動速度を減速するものとした。
【００２１】
均質燃焼時には、燃焼室内で燃料が空気と混合して拡散されることにより、空気に対して燃料が均等に存在した混合気が形成され、この混合気に対し点火プラグによる点火が行われる。ただし、ピストンの移動速度が速いときや燃料噴射量が多いときには、燃料の拡散時間が短かったり拡散すべき燃料量が多かったりして燃焼室内での燃料の拡散が進みにくいことから、混合気に含まれる燃料が偏在した状態になり易い。上記構成によれば、均質燃焼時の吸気行程後期にピストンの移動速度が減速され、これによりピストンの移動速度が速かったり燃料噴射量が多かったりしたときに、燃料が燃焼室内で拡散するための時間が確保されるようになる。従って、同燃料が拡散しにくくなって混合気に含まれる燃料が偏在した状態となるのを抑制することができる。
【００２２】
請求項９記載の発明では、請求項８記載の発明において、前記内燃機関は、燃焼室に直接燃料を噴射するものであって、均質燃焼時には吸気行程で燃料噴射を行うものとした。
【００２３】
燃焼室に直接燃料を噴射する内燃機関にあっては、均質燃焼を実行するのに吸気行程での燃料噴射が行われることから、吸気通路に燃料を噴射する内燃機関に比べ燃焼室内での空気の拡散時間が短く、同拡散が進みにくくなって混合気に含まれる燃料が一層偏在した状態になり易くなる。しかし、吸気行程後期にピストンの移動速度が減速され、燃料が燃焼室内で拡散するための時間が確保されるため、混合気に含まれる燃料が偏在した状態となるのを抑制することができる。
【００２４】
請求項１０記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記制御手段は、機関高負荷運転時の膨張行程後期にピストンの移動速度を増速するものとした。
【００２５】
高負荷運転時には、膨張行程で混合気が燃焼するときの火炎伝播に伴い、燃焼室内における混合気の未燃部分の圧力が高まってゆき、その部分が膨張行程後期に自己着火してノッキングが発生する場合がある。しかし、上記構成によれば、膨張行程後期にピストンの移動速度が増速して燃焼室の容積の拡大速度が速くなるため、火炎伝播に伴い混合気の未燃部分の圧力が上昇するのを抑制し、その圧力上昇に伴うノッキングの発生を抑制することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ハイブリッド自動車のパワートレーンに適用した一実施形態について、図１〜図６に従って説明する。
【００２７】
図１に示されるように、ハイブリッド自動車のパワートレーンは、筒内噴射火花点火式のエンジン１を備えている。エンジン１においては、そのピストン２がコネクティングロッド３を介してクランクシャフト４のクランク４ａに連結されている。そして、燃焼室１ａ内での混合気の燃焼によりピストン２が往復移動すると、その往復移動がコネクティングロッド３及びクランク４ａによってクランクシャフト４の回転へと変換される。
【００２８】
エンジン１での混合気の燃焼形態としては、成層燃焼若しくは均質燃焼が行われる。
成層燃焼時には、圧縮行程中に燃料噴射弁１６から燃焼室１ａ内に噴射された燃料がピストン２の頭部に当たって点火プラグ１７周りに運ばれ、点火プラグ１７周りに可燃混合気が存在した状態で点火が行われる。こうした成層燃焼は、例えばエンジン１の運転状態が図２の低回転低負荷領域にあるときに行われることとなる。
【００２９】
また、均質燃焼時には、吸気行程中に燃料噴射弁１６から燃焼室１ａ内に噴射された燃料が空気と混合して拡散されることにより、空気に対して燃料が均等に存在した混合気が形成され、この混合気に対し点火プラグ１７による点火が行われる。こうした均質燃焼は、例えばエンジン１の運転状態が図２の中高回転中高負荷領域にあるときに行われることとなる。
【００３０】
図１に示されるように、エンジン１のクランクシャフト４には、発電機又は電動機として機能する巻線界磁式の三相交流回転電機であるモータジェネレータ５が連結されている。そして、クランクシャフト４とモータジェネレータ５との間では、回転伝達が行われるようになっている。また、クランクシャフト４のクランク４ａには、連結リンク６及びワンウェイクラッチ７を介して、上記モータジェネレータ５と同じ巻線界磁式の三相交流回転電機であるモータジェネレータ８の入出力軸８ａが連結されている。この入出力軸８ａはハイブリッド自動車の車輪９に連結されている。従って、モータジェネレータ８の入出力軸８ａについては、車輪９との間で回転伝達が行われるようになっている。
【００３１】
上記連結リンク６は、ピストン２の往復移動をモータジェネレータ８の入出力軸８ａの回転方向への運動に変換するものである。また、ワンウェイクラッチ７は、入出力軸８ａの回転方向についての連結リンク６の運動（揺動）を当該入出力軸８ａに伝達するものである。ただし、ワンウェイクラッチ７は、連結リンク６が上記入出力軸８ａに対し進角側に相対回転する状態であるときのみに上記回転伝達を行い、それ以外の場合には同回転伝達を行わないようになっている。
【００３２】
従って、減速時などに車輪９の回転が入出力軸８ａに伝達されて同入出力軸８ａの回転速度が上昇するときには、連結リンク６が入出力軸８ａに対し進角側に相対回転する状態とはならないことから、入出力軸８ａの回転がエンジン１側に伝達されることはない。このため、上記入出力軸８ａの回転速度の上昇時にモータジェネレータ８を発電機として機能させて発電を行う場合に、入出力軸８ａの回転上昇につられてエンジン回転速度が上昇し、それに伴うポンプロスの分だけ発電効率が低下するのを抑制することができる。
【００３３】
ここで、エンジン１のピストン２とモータジェネレータ５，８との連結構造について、図３及び図４を参照して詳しく説明する。なお、図３は上記連結構造を説明するための一部破断斜視図であり、図４は当該連結構造における連結リンク６等の動作を説明するための模式図である。
【００３４】
図３に示されるように、ピストン２をクランクシャフト４のクランク４ａに連結するためのコネクティングロッド３については、その一端部３ａがピストン２に対しピストンピン１０を中心に回転可能に連結され、他端部３ｂがクランク４ａの先端に対しピン１１を中心に回転可能に連結されている。そして、クランク４ａ及びコネクティングロッド３の他端部３ｂには、クランク４ａ及びコネクティングロッド３をモータジェネレータ８の入出力軸８ａに繋ぐための連結リンク６の一端部が上記ピン１１を中心に回転可能に連結されている。また、モータジェネレータ８の入出力軸８ａは、モータジェネレータ５が連結されるクランクシャフト４に対し平行となっている。
【００３５】
連結リンク６は、筒状に形成されるとともに、モータジェネレータ８の入出力軸８ａに対し傾斜した状態となっている。連結リンク６の内部には、スライダ１２が連結リンク６の長手方向についてスライド移動可能、且つ連結リンク６の内周面に対し周方向に変位しないように設けられている。このスライダ１２には上記ワンウェイクラッチ７が設けられている。そして、入出力軸８ａは、連結リンク６を貫通するとともに、スライダ１２のワンウェイクラッチ７に連結されている。
【００３６】
エンジン１の駆動によりピストン２が往復移動すると、コネクティングロッド３及びクランク４ａによってクランクシャフト４が矢印Ｙ１方向に回転するようになる。その結果、クランク４ａも図３に矢印Ｙ１で示される方向に回転するようになるが、同回転に伴いクランク４ａと入出力軸８ａとの間の距離が変化する。このため、連結リンク６は、上記クランク４ａの回転に伴いスライダ１２（ワンウェイクラッチ７）に対し自身の長手方向についてスライド移動しながら、図４に示されるようにスライダ１２を中心に入出力軸８ａの周方向に沿って揺動する。なお、こうした連結リンク６の揺動は、クランク４ａの回転に伴って行われることから、クランクシャフト４によって案内されることとなる。
【００３７】
連結リンク６が矢印Ｙ２と逆方向に揺動するときには、入出力軸８ａの回転中であれ、或いは停止中であれ、連結リンク６が入出力軸８ａに対し遅角側に相対回転する状態となるため、連結リンク６の揺動がワンウェイクラッチ７を介して入出力軸８ａに伝達されることはない。
【００３８】
一方、連結リンク６が矢印Ｙ２方向に揺動するときには、同リンク６の揺動速度が入出力軸８ａの回転速度よりも速いときに限り、連結リンク６が入出力軸８ａに対し進角側に相対回転する状態となり、同リンク６の揺動がワンウェイクラッチ７を介して入出力軸８ａに伝達される。また、連結リンク６の揺動速度が入出力軸８ａの回転速度よりも遅いとき、或いは「０」のときには、連結リンク６が入出力軸８ａに対し遅角側に相対回転する状態となるため、同リンク６の揺動がワンウェイクラッチ７を介して入出力軸８ａに伝達されることはない。
【００３９】
図１に示されるように、モータジェネレータ５，８は、パワーコントロールユニット１３を介してバッテリ１４に電気接続されるとともに、このパワーコントロールユニット１３を通じて作動制御される。モータジェネレータ５，８を電動機として機能させる場合には、パワーコントロールユニット１３を通じてバッテリ１４に蓄電された直流電気が三相交流電気に変換され、上記モータジェネレータ５，８におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルに対する給電が行われる。また、モータジェネレータ５，８が発電機として機能するときには、発電された交流電気がパワーコントロールユニット１３を通じて直流電気に変換されてバッテリ１４に蓄えられる。このときには、モータジェネレータ５，８のロータの励磁コイルに対する印可電圧を調整することで発電量が調整される。
【００４０】
続いて、上記パワートレーンの制御装置について説明する。
この制御装置は、エンジン１やモータジェネレータ５，８を制御するコンピュータ１５を中心に構成されている。コンピュータ１５は、エンジン１や自動車の状態を検知する各種センサ類からの出力信号を入力し、これらの信号からエンジン回転速度及びエンジン負荷といった値を求めたり、クランクシャフト４の回転位置などの位置情報を得たりする。また、コンピュータ１５は、これらの値や情報に基づきエンジン１の燃料噴射弁１６による燃料噴射や点火プラグ１７による点火などを制御し、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、燃焼形態切換制御、及び点火時期制御といった各種制御を行う。
【００４１】
更に、コンピュータ１５は、パワーコントロールユニット１３への指令信号の出力を通じて、モータジェネレータ５，８の作動制御も行っている。これらモータジェネレータ５，８を発電機として機能させれば、その発電に伴うエンジン１の回転抵抗によってピストン２の移動速度が減速することとなる。また、モータジェネレータ５については、電動機として機能させれば、その出力トルクによってエンジン１の回転が補助されるため、ピストン２の移動速度が増速することとなる。
【００４２】
本実施形態では、モータジェネレータ５の発電機又は電動機としての作動、及びモータジェネレータ８の発電機としての作動を制御し、ピストン２の移動速度を所望の値に変更する。このようにモータジェネレータ５，８を利用してピストン２の移動速度を変更することで、同変更をエンジン運転中に行い、当該運転中の種々の状況に対応してピストン２の移動速度を最適な値とすることができるようになる。
【００４３】
次に、ピストン２の移動速度の変更手順について、ピストン速度変更ルーチンを示す図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。このピストン速度変更ルーチンは、コンピュータ１５を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００４４】
ピストン速度変更ルーチンにおいては、成層燃焼時であれば（図５のＳ１０１：ＹＥＳ）、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき圧縮行程後期のピストン２の移動速度の変更量Ｘが算出され（Ｓ１０２）、同変更量Ｘ分だけ圧縮行程後期のピストン２の移動速度が減速される（Ｓ１０３）。更に、このときのピストン２の移動速度の減速に対応して燃料噴射時期及び点火時期が遅角される（Ｓ１０４）。上記ピストン２の移動速度の減速は、モータジェネレータ５を発電機として機能させ、その発電量を制御することによって的確に変更量Ｘ分だけ行われる。なお、モータジェネレータ５と同時にモータジェネレータ８も発電機として機能させ、モータジェネレータ８の発電量を併せて制御することによって、ピストン２の移動速度を変更量Ｘ分だけ減速するようにしてもよい。
【００４５】
成層燃焼時には、圧縮行程中に要求される燃料量を噴射しきる必要があり、これが実現できるようエンジン回転速度及びエンジン負荷等に基づき燃料噴射の開始時期が設定される。従って、ピストン２の移動速度が速い（エンジン回転速度が大）、或いは要求される燃料噴射量が多い状況下では、燃料を噴射しきるために燃料噴射の開始時期が早い時期に設定される。
【００４６】
ただし、こうした燃料噴射開始時期の設定に基づき早めに燃料噴射が行われると、ピストン２が点火プラグ１７から離れた状態で燃料噴射が開始され、噴射燃料がピストン２の頭部ではなく燃焼室１ａ内のシリンダ内壁に当たるようになる。このとき、エンジン始動開始直後などシリンダ内壁の温度が低い場合には、恣シリンダ内壁に液状燃料が付着して、いわゆるシリンダウエットが生じることから、燃焼後の排気に燃料の未燃成分（ＨＣ）が多く含まれるようになる。
【００４７】
しかし、上記ステップＳ１０３の処理で圧縮行程後期のピストン２の移動速度が減速されるため、ピストン２の移動速度が速かったり燃料噴射量が多かったりするとき、燃料噴射開始時期を遅れ気味に設定しても圧縮行程中を燃料を噴射しきることが可能となる。これは、ピストン２の移動速度を減速すると、燃料を圧縮行程中に噴射しきる燃料噴射開始時期の遅角限界が遅角側に移行するためである。そして、上記ステップＳ１０４の処理では、ピストン２の移動速度の減速に対応して燃料噴射時期及び点火時期が遅角される。これにより、ピストン２が点火プラグ１７に近づいた状態で燃料噴射を開始し、噴射燃料がピストン２の頭部に当たらずに燃焼室１ａ内のシリンダ内壁に当たってしまうのを燃焼を維持しながら抑制することができる。その結果、シリンダウエットが生じるのを抑制することができるようになる。
【００４８】
また、上記変更量Ｘについては、その最適な値がエンジン回転速度やエンジン負荷によって異なるものとなる。これは、エンジン回転速度に応じてピストン２の移動速度が変わり、シリンダウエットを抑制するのに必要なピストン２の移動速度の減速が異なるものになるためである。更に、エンジン１においては、エンジン回転速度及びエンジン負荷等に基づき燃料噴射量制御が行われ、それらエンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて燃料噴射量が変わる。燃料噴射量が多くなるほど、圧縮行程噴射中に燃料を噴射しきるために燃料噴射開始時期を早めなければならなくなることから、シリンダウエットを抑制するのに必要なピストン２の移動速度の減速はエンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて異なるものとなるのである。
【００４９】
このようにエンジン回転速度やエンジン負荷によって変更量Ｘの最適値が変わるとしても、ステップＳ１０２の処理で変更量Ｘをエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき算出するようにしているため、それらに応じて変化する変更量Ｘの最適値に対し同変更量Ｘを合わせ込むことができる。従って、当該変更量Ｘ分だけピストン２の移動速度を減速することにより、同移動速度をエンジン回転速度やエンジン負荷といったエンジン運転状態に応じて最適な値に調節することができる。
【００５０】
ピストン速度変更ルーチンにおいて、均質燃焼時であれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき吸気行程後期のピストン２の移動速度の変更量Ｙが算出され（Ｓ１０６）、同変更量Ｙ分だけ吸気行程後期のピストン２の移動速度が減速される（Ｓ１０７）。
【００５１】
均質燃焼時には、燃焼室１ａ内で燃料を空気と混合して拡散させることにより、空気に対して燃料が均等に混合された混合気を燃焼室内に形成することが好ましい。ただし、ピストン２の移動速度が速いときや燃料噴射量が多いときには、燃焼室１ａ内での燃料の拡散時間が短かったり拡散すべき燃料量が多かったりして同燃料の拡散が進みにくいことから、混合気に含まれる燃料が偏在した状態になり易い。
【００５２】
しかし、上記ステップＳ１０７の処理で吸気行程後期のピストン２の移動速度が減速されるため、ピストン２の移動速度が速かったり燃料噴射量が多かったりするとき、燃料が燃焼室１ａ内で拡散するための時間が確保されるようになる。従って、同燃料が拡散しにくくなって混合気に含まれる燃料が偏在した状態となるのを抑制することができる。
【００５３】
また、上記変更量Ｙについても、その最適な値がエンジン回転速度やエンジン負荷によって異なるものとなる。これは、エンジン回転速度に応じてピストン２の移動速度が変わり、燃料の拡散に必要な時間を確保するためのピストン２の移動速度の減速が異なるものとなるためである。更に、エンジン回転速度及びエンジン負荷等に基づき求められる燃料噴射量が多くなるほど、拡散すべき燃料量が多いことから同燃料の拡散に長い時間を必要とするようになる。このため、燃料の拡散に必要な時間を確保するためのピストン２の移動速度の減速は、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて異なるものとなるのである。
【００５４】
このようにエンジン回転速度やエンジン負荷によって変更量Ｙの最適値が変わるとしても、ステップＳ１０７の処理で変更量Ｙをエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき算出するようにしているため、それらに応じて変化する変更量Ｙの最適値に対し同変更量Ｙを合わせ込むことができる。従って、当該変更量Ｙ分だけピストン２の移動速度を減速することにより、同移動速度をエンジン回転速度やエンジン負荷といったエンジン運転状態に応じて最適な値に調節することができる。
【００５５】
ピストン速度変更ルーチンにおいて、エンジン１の運転状態が図２に斜線で示されるような高負荷領域にあるときには（図６のＳ１０８：ＹＥＳ）、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき膨張行程後期のピストン２の移動速度の変更量Ｚが算出される（Ｓ１０９）。そして、同変更量Ｘ分だけ圧縮行程後期のピストン２の移動速度が減速される（Ｓ１１０）。
【００５６】
上記のようなエンジン高負荷時には、膨張行程で混合気が燃焼するときの火炎伝播に伴い、燃焼室１ａ内における混合気の未燃部分の圧力が高まってゆき、その部分が膨張行程後期に自己着火してノッキングが発生する場合がある。しかし、上記ステップＳ１１０の処理で膨張行程後期のピストンの移動速度が増速され、燃焼室１ａの容積の拡大速度が速くなるため、火炎伝播に伴い混合気の未燃部分の圧力が上昇するのを抑制し、その圧力上昇に伴うノッキングの発生を抑制することができる。
【００５７】
また、上記変更量Ｚについても、その最適な値がエンジン回転速度やエンジン負荷によって異なるものとなる。これは、エンジン回転速度に応じてピストン２の移動速度が変わり、ノッキングの発生を抑制するのに必要な燃焼室１ａの容積拡大速度を得るためのピストン２の移動速度の増速が異なるものとなるためである。更に、エンジン回転速度及びエンジン負荷等に基づき求められる燃料噴射量が多くなるほど、燃焼に伴う発熱が多くなってノッキングが発生し易くなるため、燃焼室１ａの容積拡大方向にピストン２をより速く移動させて上記混合気の未燃部分の圧力上昇を抑制し、ノッキング発生を抑制する必要がある。このことから、ノッキング発生を抑制するのに必要な燃焼室１ａの容積拡大速度を得るためのピストン２の移動速度の増速は、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて異なるものとなるのである。
【００５８】
このようにエンジン回転速度やエンジン負荷によって変更量Ｚの最適値が変わるとしても、ステップＳ１０９の処理で変更量Ｚをエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき算出するようにしているため、それらに応じて変化する変更量Ｚの最適値に対し同変更量Ｚを合わせ込むことができる。従って、当該変更量Ｚ分だけピストン２の移動速度を増速することにより、同移動速度をエンジン回転速度やエンジン負荷といったエンジン運転状態に応じて最適な値に調節することができる。
【００５９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）モータジェネレータ５の発電機又は電動機としての作動、及びモータジェネレータ８の発電機としての作動が制御されることにより、ピストン２の移動速度が所望の値に変更される。即ち、ピストン２の移動速度を所望の値に低下させるときには、モータジェネレータ５，８を発電機として機能させて発電量を制御し、ピストン２の移動速度の減速側への変更量を調節することにより、同移動速度の所望の値への低下を実現する。また、ピストン２の移動速度を所望の値に上昇させるときには、モータジェネレータ５を電動機として機能させてモータジェネレータ５の出力トルクを制御し、ピストン２の移動速度の増速側への変更量を調節することにより、同移動速度の所望の値への上昇を実現する。従って、ピストン２の移動速度の変更をエンジン１の運転中に行うことができ、当該エンジン運転中の種々の状況に対応してピストン２の移動速度を最適な値とすることができる。
【００６０】
（２）成層燃焼時には、圧縮行程後期におけるピストン２の移動速度が変更量Ｘ分だけ減速されるため、圧縮行程中に燃料を噴射しきることを実現しながら燃料噴射開始時期を遅角させることが可能となる。そして、上記ピストン２の移動速度の減速に対応して燃料噴射時期及び点火時期の遅角が行われる。これにより、ピストン２が点火プラグ１７から離れた状態で燃料噴射が開始されることはなくなり、その燃料噴射によって燃焼室１ａ内のシリンダ内壁に噴射燃料が当たって、シリンダウエットが発生するのを抑制することができる。そして、シリンダウエットが発生した状態での燃焼により、排気中に燃料の未燃成分（ＨＣ）が多く含まれるようになるのを抑制することができる。
【００６１】
（３）また、成層燃焼時に圧縮行程後期のピストン２の移動速度が減速すると、圧縮行程中に必要な燃料量を噴射しきって燃焼を行うための燃料噴射時期及び点火時期の遅角限界が遅角側に移行する。このため、上記のようにピストン２の移動速度の減速に対応して燃料噴射時期及び点火時期を遅角させることで、燃焼を維持しながらシリンダウエットが発生するのを抑制することができる。
【００６２】
（４）均質燃焼時には、吸気行程後期におけるピストンの移動速度が変更量Ｙ分だけ減速されるため、燃焼室１ａ内で燃料が拡散する時間を確保することができる。従って、燃焼室１ａ内に空気に対して燃料が均等に存在する混合気を形成し易くなり、同混合気の燃料が空気に対し偏在した状態になるのを抑制することができるようになる。また、燃焼室１ａへの吸入空気の慣性によって充填効率を向上させることの可能なエンジン運転領域にあっては、上記のように吸気行程後期のピストンの移動速度を減速することで、充填効率を向上させることができるようになる。
【００６３】
（５）燃焼室１ａに直接燃料を噴射するエンジン１においては、均質燃焼を実行するために吸気行程での燃料噴射が行われることから、吸気通路に燃料を噴射するエンジンに比べて均質燃焼時の燃料の拡散時間が短く、燃焼室１ａ内での燃料の拡散が進みにくくなる。しかし、上記のように吸気行程後期におけるピストン２の移動速度が減速され、燃料の拡散する時間が確保されることにより、混合気に含まれる燃料が偏在した状態となるのを的確に抑制することができる。
【００６４】
（６）エンジン高負荷時には、膨張行程後期におけるピストンの移動速度が変更量Ｚ分だけ増速される。このため、膨張行程で混合気が燃焼するときの火炎伝播に伴い燃焼室１ａ内の混合気の未燃部分の圧力が高まるとき、燃焼室１ａの容積の拡大速度を速くして上記未燃部分の圧力上昇を抑制し、その圧力上昇に伴うノッキングの発生を抑制することができる。
【００６５】
（７）ピストン２の移動速度の変更に用いられる変更量Ｘ，Ｙ，Ｚは、エンジン回転速度及びエンジン負荷といったエンジン運転状態に基づき算出される。このため、変更量Ｘ，Ｙ，Ｚの最適値が上記エンジン運転状態に応じて変化するとしても、変化する最適値に対し同変更量Ｘ，Ｙ，Ｚを合わせ込むことができる。従って、変更量Ｘ，Ｙ，Ｚの分だけピストン２の移動速度を変更することにより、同移動速度を上記エンジン運転状態に応じて最適な値に調節することができる。
【００６６】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・成層燃焼時、均質燃焼時、及びエンジン高負荷時にそれぞれモータジェネレータ５，８を利用したピストン２の移動速度の変更を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記の各状況のうちのいずれか一つのみ、或いは任意の二つのみに、モータジェネレータ５，８を利用したピストン２の移動速度の変更を行ってもよい。
【００６７】
・吸気通路に燃料が噴射されるエンジンに本発明を適用してもよい。この場合、吸気行程後期にピストンの移動速度を減速したり、膨張行程後期にピストンの移動速度を増速したりすることが可能である。
【００６８】
・成層燃焼時の圧縮行程後期にピストン２の移動速度を減速するとき、同減速に対応して圧縮行程中に燃料を噴射しきることの可能な範囲で燃料噴射期間を長くしてもよい。この場合、必要な燃料量を圧縮行程中に噴射しきるために噴射燃料の燃料圧力を高める必要はなくなり、同燃料圧力を小さくすることが可能となる。このため、エンジン１の燃料供給系に耐圧性の高い効果なものを用いなくてもよくなる。
【００６９】
・ピストン２の移動速度を変更するときの変更量Ｘ，Ｙ，Ｚを、エンジン回転速度及びエンジン負荷といったエンジン運転状態に基づき可変としたが、本発明はこれに限定されない。即ち、これら変更量Ｘ，Ｙ，Ｚとして固定値を採用してもよい。また、変更量Ｘ，Ｙ，Ｚ全部を固定値とするのではなく、いずれか一つもしくは任意の二つだけを固定値としてもよい。
【００７０】
・モータジェネレータ８の発電機としての作動を利用してピストン２の移動速度を変更するのをやめ、モータジェネレータ５の発電機又は電動機の作動のみを利用してピストン２の移動速度を変更するようにしてもよい。
【００７１】
・本実施形態では、火花点火式のエンジン１に本発明を適用したが、ディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の制御装置が適用される自動車全体を示す略図。
【図２】成層燃焼及び均質燃焼が行われるエンジンの運転領域を示す図。
【図３】エンジンのピストンとモータジェネレータとの連結構造を示す一部破断斜視図。
【図４】上記連結構造における連結リンク等の動作を説明するための模式図。
【図５】ピストン速度変更手順を示すフローチャート。
【図６】ピストン速度変更手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、１ａ…燃焼室、２…ピストン、３…コネクティングロッド、３ａ…一端部、３ｂ…他端部、４…クランクシャフト（回転軸）、４ａ…クランク、５…モータジェネレータ、６…連結リンク、７…ワンウェイクラッチ、８…モータジェネレータ、８ａ…入出力軸（回転軸）、９…車輪、１０…ピストンピン、１１…ピン、１２…スライダ、１３…パワーコントロールユニット、１４…バッテリ、１５…コンピュータ（制御手段）、１６…燃料噴射弁、１７…点火プラグ。
【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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