JP2020192960A - 車両システム - Google Patents

Abstract

【課題】混合気の空燃比がリーン側に設定される圧縮着火燃焼の実行時において、燃焼安定性を確保しつつ車両姿勢制御を適切に実行する。【解決手段】車両システムであって、エンジン１、モータジェネレータ１１４及びコントローラ６０を有し、エンジン１は、混合気の一部を火花点火により燃焼させた後に残りの混合気を自己着火により燃焼させる燃焼モードを有し、コントローラ６０は、ステアリング１０５が切り込み操作されたときに操舵角に基づき付加加速度を設定し、エンジン１が上記燃焼モードを行うときに、エンジン１の運転状態に基づき、混合気の空燃比を第１空燃比とリーン側の第２空燃比とのいずれか一方に設定し、第１空燃比の設定時には、付加加速度を発生させるよう点火時期を制御する一方で、第２空燃比の設定時には、付加加速度を発生させるようモータジェネレータ１１４によるトルクアシストを制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、操舵に応じて車両の姿勢を制御する車両システムに関する。

従来から、スリップ等により車両の挙動が不安定になった場合に安全方向に車両の挙動を制御するもの（横滑り防止装置等）が知られている。具体的には、車両のコーナリング時等に、車両にアンダーステアやオーバーステアの挙動が生じたことを検出し、それらを抑制するように車輪に適切な減速度を付与するようにした技術が知られている。また、このような車両の挙動が不安定になるような走行状態における安全性向上のための制御とは別に、ステアリングホイール（以下では単に「ステアリング」とも呼ぶ。）の操作時に、車両に付与するトルクを変化させることで、コーナリング時におけるドライバの操作が自然で安定したものとなるように車両姿勢を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特に、この特許文献１に記載の技術では、ステアリング操作に応じてトルクを変化させるようにエンジンの点火時期を制御することで、詳しくはトルクを低下させるように点火時期を遅角させることで、車両姿勢を制御している。なお、以下では、このようなステアリング操作に応じて車両の姿勢を制御することを「車両姿勢制御」と呼ぶことがある。

他方で、近年、空気とガソリン燃料との混合気を十分に圧縮された気筒内で自着火により燃焼させる予混合圧縮着火燃焼が開発されている。また、混合気の全てを自着火により燃焼させるのではなく、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とＣＩ（Compression Ignition）燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼も提案されている（例えば特許文献２参照）。この部分圧縮着火燃焼は、点火プラグによる火花点火をきっかけに混合気の一部を火炎伝播により強制的に燃焼（ＳＩ燃焼）させた後に、残りの未燃混合気を自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）させるものである。以下では、このような部分圧縮着火燃焼のことを、「ＳＰＣＣＩ（SPark Controlled Compression Ignition）燃焼」や「火花点火制御圧縮着火燃焼」と呼ぶことがある。

特開２０１７−９６１４２号公報 ＷＯ２０１８／０９６７４４号公報

上記の特許文献２に記載されたようなＳＰＣＣＩ燃焼が可能なエンジンを有する車両において、車両姿勢制御を実行させる要請がある。しかしながら、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われている状態において、特許文献１に記載された技術のように車両姿勢制御のために点火時期を変化させると、ＳＰＣＣＩ燃焼が不安定となり失火が発生する場合がある。特に、混合気の空燃比をリーン側に設定してＳＰＣＣＩ燃焼を実行する燃焼モードがあるが、そのような燃焼モードを行うときに車両姿勢制御のために点火時期を変化させると、混合気がリーンであることから自着火（燃焼）が不安定になりやすい。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、混合気の空燃比がリーン側に設定される圧縮着火燃焼の実行時において、燃焼安定性を確保しつつ車両姿勢制御を適切に実行することができる車両システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、後輪駆動式の車両システムであって、少なくとも点火プラグを有し、後輪に連絡されたエンジンと、後輪に連絡された回転電気機械と、エンジンの運転状態を検出する運転状態センサと、ドライバにより操作されるステアリングホイールと、ステアリングホイールの操作に対応する操舵角を検出する操舵角センサと、エンジン及び回転電気機械を制御する制御器と、を有し、エンジンは、当該エンジンの気筒内の混合気の一部を点火プラグによる火花点火により燃焼させた後に、気筒内の残りの混合気を自己着火により燃焼させる燃焼モードを有し、制御器は、ステアリングホイールが切り込み操作されたときに、操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、車両に付加すべき付加加速度を設定し、エンジンが燃焼モードを行うときに、運転状態センサにより検出されたエンジンの運転状態に基づき、混合気の空燃比を第１空燃比と当該第１空燃比よりもリーン側の第２空燃比とのいずれか一方に設定し、第１空燃比が設定されているときには、付加加速度を車両に発生させるように点火プラグの点火時期を制御する一方で、第２空燃比が設定されているときには、付加加速度を車両に発生させるように、回転電気機械から後輪を駆動するためのトルクを発生させる制御を行う、ように構成されている、ことを特徴とする。

このように構成された本発明では、制御器は、車両姿勢制御を実現するに当たって、第１空燃比により圧縮着火燃焼（特にＳＰＣＣＩ燃焼）が行われるときには、付加加速度を車両に発生させるために点火プラグの点火時期を制御する一方で、第１空燃比よりもリーン側の第２空燃比により圧縮着火燃焼が行われるときには、付加加速度を車両に発生させるために、回転電気機械から後輪を駆動するためのトルク（駆動トルク）を発生させる制御を行う。つまり、制御器は、第２空燃比の設定時には、エンジンの点火時期を変化させずに、回転電気機械によるトルクアシストを行って、付加加速度を車両に発生させるようにする。これにより、混合気の空燃比がリーン側に設定される圧縮着火燃焼の実行時において、燃焼安定性を確保しつつ車両姿勢制御を適切に実行することができる。

本発明において、好ましくは、回転電気機械は、巻き掛け部材を介して後輪に連絡され、制御器は、第２空燃比が設定されているときには、回転電気機械の回生発電を抑制するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御器は、第２空燃比の設定時には、回転電気機械による回生発電を禁止する。これにより、第２空燃比の設定中に車両姿勢制御が行われるときに、当該制御のための回転電気機械のトルクアシストが遅れることを抑制することができる。具体的には、回生発電を禁止することにより回転電気機械に連絡された巻き掛け部材をトルクアシスト側の方向に常に張っておくことで、第２空燃比の設定時に車両姿勢制御の要求があった場合に、回転電気機械を速やかにトルクアシストさせることができ、所望の車両姿勢制御を適切に実現することができる。

本発明において、好ましくは、巻き掛け部材はベルトである。
ベルトは比較的伸びやすい性質を有するので、ベルトが回生側の方向に張られた状態からこれと反対のトルクアシスト側の方向に張られるまでに時間がかかる。そのため、本発明では、ベルトにて構成された巻き掛け部材を適用する場合に、上述したように、第２空燃比の設定時に回転電気機械の回生発電を禁止することで、第２空燃比の設定時に車両姿勢制御が行われる場合に回転電気機械のトルクアシストが遅れることを効果的に抑制できるようになる。

本発明において、好ましくは、第１空燃比は、理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である。
このように構成された本発明によれば、適用する空燃比を理論空燃比付近に設定することで、エミッション性能を適切に確保することができる。

本発明において、好ましくは、第２空燃比は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比である。
このように構成された本発明によれば、適用する空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定することで、エンジンの燃費性能及びエミッション性能を適切に確保することができる。

本発明において、好ましくは、第２空燃比は、混合気内における燃料量に対する空気量の割合により規定され、この割合が２５〜３０の範囲内に設定される。
このように構成された本発明によれば、エンジンの燃費性能及びエミッション性能を効果的に改善することができる。

本発明において、好ましくは、制御器は、操舵角センサにより検出された操舵角から操舵速度を求め、当該操舵速度に基づき付加加速度を設定するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、車両姿勢制御を行うときに、ドライバのステアリング操作に応じた加速度を車両に適切に付加することができる。

本発明の車両システムによれば、混合気の空燃比がリーン側に設定される圧縮着火燃焼の実行時において、燃焼安定性を確保しつつ車両姿勢制御を適切に実行することができる。

本発明の実施形態による車両システムが適用された車両の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるエンジンの概略構成図である。 本発明の実施形態による車両システムの制御構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるエンジンの運転領域についての説明図である。 本発明の実施形態による車両姿勢制御のメカニズムについての説明図である。 本発明の実施形態による全体制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるモータジェネレータ設定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による増加トルク設定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による付加加速度と操舵速度との関係を示すマップである。 本発明の実施形態による増加トルク適用処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による車両姿勢制御を実行した場合のタイムチャートの一例を示す。 本発明の実施形態による車両姿勢制御を実行した場合のタイムチャートの別の例を示す。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両システムについて説明する。

＜車両の構成＞
図１は、本発明の実施形態による車両システムが適用された車両の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両１００は、ＦＲ駆動車であって、主たる駆動源としてエンジン１を備える。例えば、エンジン１は、図示しない４つの気筒を有し、ＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ（部分圧縮着火燃焼／火花点火制御圧縮着火燃焼）が可能な直列４気筒ガソリンエンジンである。

車両１００は、エンジン１などを搭載する車体１０１と、従動輪及び操舵輪としての前輪１０２と、駆動輪としての後輪１０３とを含む。前輪１０２及び後輪１０３は、車体１０１に対してサスペンション１２０により夫々支持されている。エンジン１で生成された駆動力は、トランスミッション１１０、プロペラシャフト１１６、及びリヤディファレンシャルギア１１８などを介して後輪１０３に伝達される。また、車両１００には、前輪１０２を操舵するためのステアリングホイール（ステアリング）１０５及びステアリングシャフト１０６などを含む操舵装置１０４、及びドライバによって操作されるアクセルペダル１０７が備えられている。

また、車両１００には、後輪１０３を駆動する機能（つまり電動機としての機能）と、後輪１０３により駆動されて回生発電を行う機能（つまり発電機としての機能）と、を有するモータジェネレータ１１４が搭載されている。具体的には、モータジェネレータ１１４は、巻き掛け部材としてのゴム製のベルト１１２、エンジン１及びトランスミッション１１０などを介して、後輪１０３との間で力が伝達される。モータジェネレータ１１４は、図示しないバッテリに接続されており、駆動トルクを発生するときにはバッテリから電力が供給され、発電（回生）したときにはバッテリに電力を供給してバッテリを充電する。

また、車両１００には、コントローラ６０（制御器）が搭載されている。コントローラ６０は、車両１００内の各種センサの信号が出力した検出信号に基づいて、エンジン１及びモータジェネレータ１１４などを制御する。厳密には、コントローラ６０は、図示しないインバータを介してモータジェネレータ１１４を制御する。

＜エンジンの構成＞
図２は、本発明の実施形態によるエンジンの概略構成図である。エンジン１は、４サイクルのガソリン直噴エンジンからなるエンジン本体１ａと、エンジン本体ａに導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１ａから排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置５０とを備えている。

エンジン１は、車両１００の駆動源として利用される。本実施形態では、エンジン１は、ガソリンを主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジンである。なお、燃料は、バイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。エンジン本体１ａは、シリンダブロック３、シリンダヘッド４及びピストン５を備える。シリンダブロック３は、上述の４つの気筒を形成するシリンダライナを有する。シリンダヘッド４は、シリンダブロック３の上面に取り付けられ、気筒２の上部開口を塞いでいる。ピストン５は、各気筒２に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド８を介してクランク軸７と連結されている。ピストン５の往復運動に応じて、クランク軸７はその中心軸回りに回転する。

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６には燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室６の容積との比は、後述するＳＰＣＣＩ燃焼に好適となるように、１３以上３０以下（例えば２０程度）の高圧縮比に設定されている。

シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１及び水温センサＳＮ２が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の回転角度（クランク角）及びクランク軸７の回転速度（エンジン回転速度）を検出する。水温センサＳＮ２は、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４の内部を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を検出する。

シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９及び排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の底面は、燃焼室６の天井面となる。この燃焼室天井面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、吸気側開口を開閉する吸気弁１１と、排気側開口を開閉する排気弁１２とが組み付けられている。なお、図示は省いているが、エンジン本体１ａのバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式であって、吸気ポート９及び排気ポート１０は、各気筒２につき２つずつ設けられるとともに、吸気弁１１及び排気弁１２も２つずつ設けられている。

シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３及び排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１及び排気弁１２は、これら動弁機構１３、１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構１３には、吸気弁１１の少なくとも開時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３ａが内蔵されている。同様に、排気側動弁機構１４には、排気弁１２の少なくとも閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４ａが内蔵されている。これら吸気ＶＶＴ１３ａ及び排気ＶＶＴ１４ａの制御により、吸気弁１１及び排気弁１２の双方が排気上死点を跨いで開弁するバルブオーバーラップ期間を調整することが可能である。また、このバルブオーバーラップ期間の調整により、燃焼室６に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の量を調整することが可能である。

シリンダヘッド４には、さらにインジェクタ１５（燃料噴射弁）及び点火プラグ１６が取り付けられている。インジェクタ１５は、気筒２（燃焼室６）内に燃料を噴射する。インジェクタ１５としては、その先端部に複数の噴孔を有し、これらの噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能な多噴孔型のインジェクタを用いることができる。インジェクタ１５は、その先端部が燃焼室６内に露出し、且つ、ピストン５の冠面の径方向中心部と対向するように配置されている。

点火プラグ１６は、インジェクタ１５に対し吸気側に幾分ずれた位置に配置され、その先端部（電極部）が気筒２内に臨む位置に配置されている。点火プラグ１６は、気筒２（燃焼室６）内に形成される燃料と空気との混合気に点火する強制点火源である。

シリンダヘッド４には、センシング要素として、筒内圧センサＳＮ３、吸気カム角センサＳＮ１２及び排気カム角センサＳＮ１３は配設されている。筒内圧センサＳＮ３は、燃焼室６の圧力を検出する。吸気カム角センサＳＮ１２は、吸気側動弁機構１３のカムシャフトの回転位置を、排気カム角センサＳＮ１３は、排気側動弁機構１４のカムシャフトの回転位置を、各々検出する。

吸気通路３０は、図２に示すように、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、スロットル弁３２、過給機３３、電磁クラッチ３４、インタークーラ３５及びサージタンク３６が配置されている。

エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁３２は、アクセルペダル１０７の踏み込み動作と連動して吸気通路３０を開閉し、吸気通路３０における吸気の流量を調整する。過給機３３は、吸気を圧縮しつつ吸気通路３０の下流側へ当該吸気を送り出す。過給機３３は、エンジン本体１ａと機械的に連係されたスーパーチャージャであり、電磁クラッチ３４によりエンジン本体１ａとの締結及びその締結解除が切換られる。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１ａから過給機３３に駆動力が伝達されて、過給機３３による過給が行われる。インタークーラ３５は、過給機３３により圧縮された吸気を冷却する。サージタンク３６は、図略のインテークマニホールドの直上流に配置され、複数の気筒２に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクである。

吸気通路３０の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ４と、吸気の温度を検出する第１・第２吸気温センサＳＮ５，ＳＮ７と、吸気の圧力を検出する第１・第２吸気圧センサＳＮ６，ＳＮ８とが設けられている。エアフローセンサＳＮ４及び第１吸気温センサＳＮ５は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部分に配置され、当該部分を通過する吸気の流量、温度を各々検出する。第１吸気圧センサＳＮ６は、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間（後述するＥＧＲ通路５１の接続口よりも下流側）の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の圧力を検出する。第２吸気温センサＳＮ７は、吸気通路３０における過給機３３とインタークーラ３５との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。第２吸気圧センサＳＮ８は、サージタンク３６に設けられ、当該サージタンク３６内の吸気の圧力を検出する。

吸気通路３０には、過給機３３をバイパスして吸気を燃焼室６に送るためのバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８は、サージタンク３６と後述するＥＧＲ通路５１の下流端付近とを互いに接続している。バイパス通路３８には、当該バイパス通路３８を開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０及び排気通路４０を通して車両１００の外部に排出される。排気通路４０には触媒コンバータ４１が設けられている。触媒コンバータ４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４１ｂとが内蔵されている。

ＥＧＲ装置５０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２およびＥＧＲ弁５３とを備える。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも下流側の部分と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（外部ＥＧＲガス）を熱交換により冷却する。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲクーラ５２よりも下流側のＥＧＲ通路５１に開閉可能に設けられ、ＥＧＲ通路５１を流通する排気ガスの流量を調整する。なお、ＥＧＲ通路５１には、ＥＧＲ弁５３の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検出するための差圧センサＳＮ９が設けられている。

アクセルペダル１０７には、そのアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ１０が付設されている。アクセル開度センサＳＮ１０は、アクセルペダル１０７のペダル踏み込み具合を検出するセンサであり、ドライバの加減速を検出するセンサでもある。ステアリング１０５には、操舵角センサＳＮ１１が付設されている。操舵角センサＳＮ１１は、ステアリング１０５による前輪１０２の操舵角を検出する。なお、前輪１０２の操舵角を検出可能な他の操舵角センサ（例えば前輪１０２の転舵角（タイヤ角）を検出するセンサなど）を適用しても良い。

＜制御構成＞
図３は、本発明の実施形態による車両システムの制御構成を示すブロック図である。図３に示すように、コントローラ６０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（Central Processing Unit：ＣＰＵ）としてのマイクロプロセッサと、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）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バス等を備えている。

コントローラ６０には、車両１００に搭載された各種センサからの検出信号が入力される。コントローラ６０は、上述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、筒内圧センサＳＮ３、エアフローセンサＳＮ４、第１・第２吸気温センサＳＮ５，ＳＮ７、第１・第２吸気圧センサＳＮ６，ＳＮ８、差圧センサＳＮ９、アクセル開度センサＳＮ１０、操舵角センサＳＮ１１、吸気カム角センサＳＮ１２及び排気カム角センサＳＮ１３に加えて、車速センサＳＮ１４と電気的に接続されている。これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ１４によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、筒内圧力、吸気流量、吸気温、吸気圧、ＥＧＲ弁５３の前後差圧、アクセル開度、操舵角、吸気・排気カム角、車速等の情報がコントローラ６０に逐次入力される。

コントローラ６０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ１４他からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、コントローラ６０は、吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、ＥＧＲ弁５３、及びモータジェネレータ１１４等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。

なお、上述した実施形態では、本発明における車両システムは、主に、エンジン１と、回転電気機械としてのモータジェネレータ１１４と、運転状態センサとしてのクランク角センサＳＮ１及びアクセル開度センサＳＮ１０等と、ステアリングホイール１０５と、操舵角センサＳＮ１１と、制御器としてのコントローラ６０と、により構成される。

＜燃焼制御＞
次に、本実施形態によるエンジン１の燃焼制御について詳述する。図４は、本発明の実施形態によるエンジン１の運転領域についての説明図である。具体的には、図４は、エンジンの回転数及び負荷に応じた燃焼制御の相違を説明するための簡易的な運転マップである。この運転マップには、４つの運転領域；第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３及び第４領域Ａ４が示されている。第１領域Ａ１は、エンジン回転数が低速・中速の領域におけるエンジン負荷が低い（無負荷を含む）低負荷の領域と、エンジン回転数が高速の領域における中負荷・高負荷の領域である。第２領域Ａ２は、低速・中速の領域における、第１領域Ａ１よりも負荷が高い領域（低速・中速／中負荷領域）である。第３領域Ａ３は、低速・中速の領域における、第２領域Ａ２よりも負荷が高い領域（低速・中速／高負荷領域）である。第４領域Ａ４は、低速の領域における、全開ラインに近い領域である。

第１領域Ａ１及び第４領域Ａ４では、ＳＩ燃焼が実行される。ＳＩ燃焼は、点火プラグ１６を用いた火花点火により燃焼室６内の混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により、混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態である。つまり、ＳＩ燃焼は、気筒２内の混合気の全てが、点火プラグ１６が生成した火炎の伝搬により燃焼する燃焼モードである。

第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３では、ＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼／火花点火制御圧縮着火燃焼）が実行される。ＳＰＣＣＩ燃焼は、上記のＳＩ燃焼と、ＣＩ燃焼とをミックスした燃焼である。ＣＩ燃焼は、ピストン５の圧縮により高温・高圧化された環境下で混合気を自己着火により燃焼させる燃焼形態である。ＳＰＣＣＩ燃焼は、混合気が自己着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、当該ＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の残りの混合気を自己着火によりＣＩ燃焼させる、という燃焼形態である。つまり、ＳＰＣＣＩ燃焼は、気筒２内の混合気の少なくとも一部が、自己着火により燃焼する燃焼モードである。

本実施形態によるＳＰＣＣＩ燃焼は、燃焼室６に形成される混合気の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチ側の空燃比（第１空燃比）に設定する燃焼モード（以下では「第１燃焼モード」と呼ぶ。）と、燃焼室６に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側の空燃比（第２空燃比）に設定する燃焼モード（以下では「第２燃焼モード」と呼ぶ。）とを含む。詳しくは、第１燃焼モードは、燃焼室６内の空気（新気）と燃料との重量比である空燃比（Ａ／Ｆ）を、理論空燃比（λ＝１）若しくはその近傍（λ＜１）に設定しつつＳＰＣＣＩ燃焼を行うモードである。第１燃焼モードの空燃比Ａ／Ｆは、言うまでもなくλ＝１の１４．７／１である。一方、第２燃焼モードは、空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比（１４．７）よりも大きい値に設定しつつＳＰＣＣＩ燃焼を行うモードである。本実施形態では、第２燃焼モードにおいて形成される混合気の空燃比Ａ／Ｆは、２５〜３０／１程度の範囲に設定される。ＳＰＣＣＩ燃焼時において、上記の第２燃焼モード（λ＞１）又は第１燃焼モード（λ≦１）のいずれかが、エンジン１の運転状態（基本的には回転数及びアクセル開度）に基づいて選択される。

まず、第２領域Ａ２では、ＳＰＣＣＩ燃焼のうち、第２燃焼モード（λ＞１）での燃焼が実行される。この第２領域Ａ２においてコントローラ６０が実行する燃焼制御は以下の通りである。コントローラ６０は、インジェクタ１５には、圧縮行程の中期から後期にかけて、燃料噴射（１回目）及び燃料噴射（２回目）の２回に分けて燃料を噴射させる。また、コントローラ６０は、点火プラグ１６には、圧縮上死点の近傍であってやや進角側のタイミングで混合気に点火させる。この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼（ＳＩ燃焼）し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）する。

ここで、ＳＰＣＣＩ燃焼の利点について説明する。ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼が発現しているときよりもＣＩ燃焼が発現しているときの方が、熱発生が急峻になるという性質がある。すなわち、ＳＩ燃焼に対応する燃焼初期の立ち上がりの傾きが、その後のＣＩ燃焼に対応して生じる立ち上がりの傾きよりも小さくなる。ＳＩ燃焼によって、燃焼室６内の温度および圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自己着火し、ＣＩ燃焼が開始される。このＣＩ燃焼が開始するタイミングで、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。また、このような熱発生率の傾向に対応して、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時に生じる燃焼室６内の圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）がＣＩ燃焼時のそれよりも小さくなる。

ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも混合気の燃焼速度が速いため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点の後に発現するため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン５の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、ＣＩ燃焼時のｄｐ／ｄθが過大になることが回避される。このように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるｄｐ／ｄθが過大になり難く、単純なＣＩ燃焼（全ての燃料をＣＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼騒音を抑制することができる。

ＣＩ燃焼の終了に伴いＳＰＣＣＩ燃焼も終了する。ＣＩ燃焼はＳＩ燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なＳＩ燃焼（全ての燃料をＳＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼終了時期を早めることができる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、ＳＰＣＣＩ燃焼では、単純なＳＩ燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。

次いで、第３領域Ａ３内の低負荷領域では、ＳＰＣＣＩ燃焼のうち、第１燃焼モード（λ≦１）の範疇であって、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比（λ＝１）に調製された混合気の燃焼が実行される。この場合、コントローラ６０は、インジェクタ１５には、比較的多量の燃料を噴射する１回目の燃料噴射を吸気行程中に実行させ、次いで当該１回目の燃料噴射よりも少量の燃料を噴射する２回目の燃料噴射を圧縮行程中に実行させる。また、コントローラ６０は、点火プラグ１６には、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火させる。この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始される点は、上記の第２燃焼モードと同様である。

また、第３領域Ａ３の高負荷領域では、ＳＰＣＣＩ燃焼のうち、第１燃焼モードの範疇であって、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比よりもややリッチ（λ≦１）とされた混合気の燃焼が実行される。この場合、コントローラ６０は、インジェクタ１５には、１サイクル中に噴射すべき燃料の全部または大半を吸気行程中に噴射させる。例えば、吸気行程の後半から圧縮行程の初期にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射させる。また、コントローラ６０は、点火プラグ１６には、圧縮上死点の近傍であってやや遅角側のタイミングで混合気に点火させる。この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始される点は、上記の第２燃焼モード等と同様である。

なお、第３領域Ａ３において、混合気を理論空燃比のλ＝１で形成させる場合と、理論空燃比よりもややリッチなλ≦１で形成させる場合とを、負荷に応じて使い分ける例を示したが、これに代えて、第３領域Ａ３の全域において、混合気を理論空燃比のλ＝１で形成させるようにしても良い。

他方で、第４領域Ａ４では、ＳＰＣＣＩ燃焼ではなく、点火タイミングをリタードさせたＳＩ燃焼が実行される。この場合、コントローラ６０は、インジェクタ１５には、比較的多量の燃料を噴射する１回目の燃料噴射を吸気行程中に実行させ、続いて当該１回目の燃料噴射よりも少量の燃料を噴射する２回目の燃料噴射を圧縮行程の後期（圧縮上死点の直前）に実行させる。また、コントローラ６０は、点火プラグ１６にはリタード点火を実行させる。混合気への点火タイミングは、例えば圧縮上死点から５〜２０°ＣＡ程度経過した比較的遅めのタイミングとされる。この点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。なお、第４領域Ａ４での点火時期が上記のように遅角されるのは、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼を防止するためである。

また、第１領域Ａ１でも、ＳＰＣＣＩ燃焼ではなく、オーソドックスなＳＩ燃焼が実行される。この場合、コントローラ６０は、インジェクタ１５には、吸気行程から圧縮行程にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射させる。また、コントローラ６０は、点火プラグ１６には圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火させる。この点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。

＜車両姿勢制御＞
次に、本実施形態においてコントローラ６０が実行する車両姿勢制御について説明する。

まず、本実施形態による車両姿勢制御の概要について説明する。本実施形態では、コントローラ６０は、ステアリングホイール（ステアリング）１０５が切り込み操作されたときに、操舵角センサＳＮ１１により検出された操舵角に基づき（より具体的には当該操舵角から求まる操舵速度に基づき）、車両１００に付加すべき付加加速度を設定し、この付加加速度を発生させるために、車両１００に付与されるトルクを増加させるための増加トルクを設定する。このような増加トルクに応じて車両１００に付与されるトルクを増加させることにより、車両１００に加速度（付加加速）が発生することで、ステアリング１０５の切り込み操作に対する車両１００の旋回応答性を向上させることができる。

ここで、図５を参照して、本発明の実施形態による車両姿勢制御のメカニズムについて説明する。図５に示すように、上述した増加トルクの付与に応じて後輪１０３のトルクが増加すると、後輪１０３を車両前方へ推進させる力Ｆ１が、後輪１０３からサスペンション１２０を介して車体１０１に伝達される。この場合、後輪１０３の中心軸１０３ａから車体１０１の取付部１２０ａに向かってサスペンション１２０が斜め上方に延びているので（なお、取付部１２０ａは、サスペンション１２０の車体１０１への実際の取付部を意味するのではなく、後輪１０３からの力が車体１０１に作用する点、つまり仮想的な作用点を意味するものとする。また、ここで示すサスペンション１２０も、そのような取付部１２０ａと後輪１０３の中心軸１０３ａとを結んだ仮想的な線分を意味するものとする。）、後輪１０３を車両前方へ推進させる力Ｆ１における上方向の成分の力Ｆ１１が車体１０１に生じる、つまり車体１０１の後部を上向きに持ち上げる力Ｆ１１が瞬間的に車体１０１に作用する。その結果、図５に示すようなモーメントＹ１が生じて、前傾方向のピッチングが車体１０１に生成される。このような前傾方向のピッチングを生成する方向のモーメントＹ１により、車体１０１の前部を下向きに沈み込ませる力Ｆ１２が車体１０１に作用し、車体１０１の前部が沈み込んで前輪荷重が増大する。これにより、ステアリング１０５の切り込み操作に対する車両１００の旋回応答性を向上させることができる。
なお、上記のように後輪１０３のトルクを増加させると、車体１０１を前傾させる瞬間的な力の他に、車体１０１を後傾させる慣性力も発生することが考えられるが、ステアリング１０５の切り込み操作に対する車両応答性に対しては後輪１０３のトルク増加による瞬間的な車体１０１を前傾させる力が支配的に寄与する。

更に、本実施形態では、コントローラ６０は、ＳＰＣＣＩ燃焼の第１燃焼モードが行われるとき（つまり理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチ側の第１空燃比が設定されるＳＰＣＣＩ燃焼が行われるとき）と、ＳＰＣＣＩ燃焼の第２燃焼モードが行われるとき（つまり理論空燃比よりもリーン側の第２空燃比が設定されるＳＰＣＣＩ燃焼が行われるとき）とで、付加加速度を車両１００に発生させるための制御態様を変える。具体的には、コントローラ６０は、第１燃焼モードでは、付加加速度を車両１００に発生させるために点火プラグ１６の点火時期を制御する一方で、第２燃焼モードでは、付加加速度を車両１００に発生させるために、モータジェネレータ１１４から駆動トルク（後輪１０３を駆動するためのトルク）を発生させる制御を行う。つまり、コントローラ６０は、第１燃焼モードでは、点火時期を進角させることにより（この場合、エンジン１のトルクが増加する）、車両１００に付与されるトルクを増加させることで、付加加速度を実現するようにする一方で、第２燃焼モードでは、モータジェネレータ１１４から駆動トルクを発生させることにより（この場合、モータジェネレータ１１４によるエンジン１のトルクアシストが行われる）、車両１００に付与されるトルクを増加させることで、付加加速度を実現するようにする。

空燃比がリーン側に設定される第２燃焼モードにおいて点火時期を進角させると、混合気がリーンであることから、ＳＰＣＣＩ燃焼が不安定になりやすい。そのため、本実施形態では、コントローラ６０は、第２燃焼モードでは、点火時期を進角させる代わりに、モータジェネレータ１１４から駆動トルクを発生させて、つまりモータジェネレータ１１４によるトルクアシストを行って、付加加速度を車両１００に発生させる。こうすることで、空燃比がリーン側に設定されるＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼安定性を確保しつつ、車両姿勢制御を適切に実行できるようになる。

なお、車両姿勢制御では、基本的には、付加加速度を車両１００に発生させるようにエンジン１のトルクを増加させるべく、エンジン１に導入する吸気量を制御すること（スロットル弁３２や吸気弁１１の制御）が図られるが、この制御は比較的大きな遅れが伴うものなので、この遅れを補償するように点火時期が制御されるのである。つまり、結果的に、点火時期を進角させることにより、エンジン１のトルクを増加させることで、車両姿勢制御を実現している。一方で、ＳＰＣＣＩ燃焼も、基本的には、空気量やＥＧＲ量や燃料噴射量や燃料噴射時期などを制御することで当該燃焼を実現するようにしているが、これらの制御も遅れが伴うものなので、この遅れを補償するように点火時期が結果的に制御される。したがって、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うときに車両姿勢制御のために点火時期を制御してしまうと、ＳＰＣＣＩ燃焼のための点火時期の制御が行えなくなり、適切なＳＰＣＣＩ燃焼が実現できない場合がある。このような問題は、空燃比がリーン側に設定されるＳＰＣＣＩ燃焼（第２燃焼モード）において特に顕著となる。これは混合気がリーンであることから自着火（燃焼）が不安定になりやすいからである。したがって、本実施形態では、コントローラ６０は、ＳＰＣＣＩ燃焼の第２燃焼モードにおいて車両姿勢制御を行う場合には、上述したように、点火時期を進角させる代わりにモータジェネレータ１１４によるトルクアシストを行うことで、付加加速度を車両１００に発生させている。

ただし、空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチ側に設定されるＳＰＣＣＩ燃焼（第１燃焼モード）では、当該ＳＰＣＣＩ燃焼時に車両姿勢制御のために点火時期を制御しても上述したような問題は生じない、つまりＳＰＣＣＩ燃焼の燃焼安定性が確保される。これは、混合気の空燃比がλ≦１であるため、自着火を生じさせやすいから、つまり燃焼が安定しやすいからである。また、ＳＩ燃焼についても、当該燃焼時に車両姿勢制御のために点火時期を制御しても上述したような問題は生じないことは言うまでもない。したがって、本実施形態では、コントローラ６０は、ＳＰＣＣＩ燃焼の第１燃焼モード及びＳＩ燃焼中に車両姿勢制御を行う場合には、通常通り、点火時期を進角させることで付加加速度を車両１００に発生させるようにする。

更に、本実施形態では、コントローラ６０は、第２燃焼モードでは、モータジェネレータ１１４による回生発電を禁止する。こうする理由は以下の通りである。モータジェネレータ１１４が回生発電するときには、モータジェネレータ１１４に連結されたベルト１１２が一方向側（トルクアシスト側と反対の回生側）に張られることとなる、つまりベルト１１２が回生側に伸びることとなる。そのようなベルト１１２の状態において、第２燃焼モードでモータジェネレータ１１４のトルクアシストにより車両姿勢制御を行おうとすると、モータジェネレータ１１４によるトルクアシストが遅れる傾向にある。これは、ベルト１１２が回生側の方向に張られた状態からこの回生側と反対のトルクアシスト側の方向に張られるまでに時間がかかるからである。したがって、本実施形態においては、コントローラ６０は、第２燃焼モードでは、車両姿勢制御のためのモータジェネレータ１１４のトルクアシストが遅れることを抑制すべく、モータジェネレータ１１４による回生発電を禁止する。すなわち、第２燃焼モードにおいては、当該燃焼モード中での適切な車両姿勢制御の実現を確保すべく、モータジェネレータ１１４による回生発電を禁止して、ベルト１１２をモータジェネレータ１１４のトルクアシスト側の方向に常に張っておくようにする（伸ばしておくようにする）。

次に、図６乃至図１０を参照して、本実施形態による車両姿勢制御について具体的に説明する。図６は、本発明の実施形態による全体制御を示すフローチャートである。図７は、図６の全体制御において実行される、本発明の実施形態によるモータジェネレータ設定処理を示すフローチャートである。図８は、図６の全体制御において実行される、本発明の実施形態による増加トルク設定処理を示すフローチャートであり、図９は、図８の増加トルク設定処理で用いられる、本発明の実施形態による付加加速度と操舵速度との関係を示すマップである。図１０は、図６の全体制御において実行される、本発明の実施形態による増加トルク適用処理を示すフローチャートである。

図６の制御処理は、車両１００のイグニッションがオンにされ、コントローラ６０に電源が投入された場合に起動され、所定周期（例えば５０ｍｓ）で繰り返し実行される。この制御処理が開始されると、ステップＳ１１において、コントローラ６０は、各種センサ情報を取得する。具体的には、コントローラ６０は、上述したセンサＳＮ１〜ＳＮ１４が出力した検出信号に対応するセンサ情報を取得する。特に、コントローラ６０は、操舵角センサＳＮ１１が検出した操舵角、アクセル開度センサＳＮ１０が検出したアクセル開度、車速センサＳＮ１４が検出した車速、クランク角センサＳＮ１が検出したエンジン回転数、及び、車両１００のトランスミッション１１０に現在設定されているギヤ段を取得する。

次いで、ステップＳ１２において、コントローラ６０は、ステップＳ１１で取得した各種センサ情報に基づき、エンジン１の制御指令値を設定する。まず、コントローラ６０は、車速及びアクセル開度などに基づき目標加速度を設定する。１つの例では、コントローラ６０は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度などに対応する目標加速度を設定する。そして、コントローラ６０は、この目標加速度を実現するためにエンジン１が発生すべき目標トルクを決定する。この場合、コントローラ６０は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジン１が出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。更に、コントローラ６０は、図４に示した運転マップを参照して、領域Ａ１〜Ａ４の中から現在のエンジン負荷及びエンジン回転数に対応する領域を選び、当該領域に応じて実行すべき燃焼制御（ＳＩ燃焼やＳＰＣＣＩ燃焼（第１及び第２燃焼モードを含む）のための制御）を決定する。そして、コントローラ６０は、この燃焼制御と上述した目標トルクを実現するように、エンジン１の各構成部（吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、ＥＧＲ弁５３）の制御指令値を設定する。

次いで、ステップＳ１３において、コントローラ６０は、図７に示すモータジェネレータ設定処理を実行する。

図７に示すように、モータジェネレータ設定処理が開始されると、ステップＳ２１において、コントローラ６０は、モータジェネレータ１１４の制御指令値を設定する。具体的には、コントローラ６０は、エンジン１の効率と、モータジェネレータ１１４の効率と、モータジェネレータ１１４との間で電力の授受を行うバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）に基づき、上述した目標トルクを実現するためのモータジェネレータ１１４の制御指令値を設定する。この場合、コントローラ６０は、例えば事前に定められたエンジン１の効率マップ及びモータジェネレータ１１４の効率マップ（駆動（力行）及び回生の両方の効率を含む）を参照する。コントローラ６０は、バッテリのＳＯＣに応じた入出力制限を遵守しつつ、エンジン１及びモータジェネレータ１１４の両方をできる限り効率良く動作させて目標トルクを車両１００から発生させるように、モータジェネレータ１１４の制御指令値を設定する。コントローラ６０は、こうして設定されたモータジェネレータ１１４の制御指令値に基づき、上記のステップＳ１２で設定されたエンジン１の制御指令値を変更するのがよい。

次いで、ステップＳ２２において、コントローラ６０は、エンジン１の燃焼モードが第２燃焼モードに設定されているか否かを判定する。例えば、コントローラ６０は、図４に示した運転マップ及び現在のエンジン１の運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）に基づき、現在のエンジン１の燃焼モードを判定する。

ステップＳ２２の結果、第２燃焼モードが設定されていると判定された場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、コントローラ６０は、ステップＳ２３に進み、モータジェネレータ１１４のトルクアシストを許可し、回生発電を禁止する。コントローラ６０は、この後に別の制御や処理からモータジェネレータ１１４の回生発電の要求があったとしても、当該回生発電の実行を禁止する。このように回生発電を禁止するのは、上述したように、第２燃焼モードにおいて車両姿勢制御が行われるときに、当該制御のためのモータジェネレータ１１４のトルクアシストが遅れることを抑制するためである。すなわち、回生発電を禁止することによりモータジェネレータ１１４に連結されたベルト１１２をトルクアシスト側の方向に常に張っておくようにすることで（伸ばしておくようにする）、第２燃焼モード中での適切な車両姿勢制御の実現を確保するためである。このようなステップＳ２３の後、コントローラ６０は、モータジェネレータ設定処理を終了し、図６のメインルーチンに戻る。

一方で、第２燃焼モードが設定されていないと判定された場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、つまり第１燃焼モードが設定されている場合やＳＩ燃焼が行われている場合には、コントローラ６０は、ステップＳ２４に進み、通常通り、モータジェネレータ１１４のトルクアシスト及び回生発電の両方を許可する。このステップＳ２４の後、コントローラ６０は、モータジェネレータ設定処理を終了し、図６のメインルーチンに戻る。

図６に戻ると、コントローラ６０は、上記のモータジェネレータ設定処理（ステップＳ１３）の後、ステップＳ１４に進み、図８に示す増加トルク設定処理を実行する。

図８に示すように、増加トルク設定処理が開始されると、ステップＳ３１において、コントローラ６０は、操舵装置１０４の操舵角（絶対値）が増加しているか否か、つまりステアリング１０５が切り込み操作されているか否かを判定する。その結果、操舵角が増加していると判定された場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、コントローラ６０は、ステップＳ３２に進み、操舵速度が所定の閾値Ｓ₁以上であるか否かを判定する。この場合、コントローラ６０は、図６のステップＳ１１において操舵角センサＳＮ１１から取得した操舵角に基づき操舵速度を算出し、その値が閾値Ｓ₁以上であるか否かを判定する。

ステップＳ３２の結果、操舵速度が閾値Ｓ₁以上であると判定された場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３３に進み、コントローラ６０は、操舵速度に基づき付加加速度を設定する。この付加加速度は、ドライバの意図に沿って車両姿勢を制御するために、ステアリング操作に応じて車両１００に付加すべき加速度である。

具体的には、コントローラ６０は、図９のマップに示す付加加速度と操舵速度との関係に基づき、ステップＳ３２において算出した操舵速度に対応する付加加速度を設定する。図９における横軸は操舵速度を示し、縦軸は付加加速度を示す。図９に示すように、操舵速度が閾値Ｓ₁以下である場合、対応する付加加速度は０である。即ち、操舵速度が閾値Ｓ₁以下である場合、コントローラ６０は、ステアリング操作に基づき車両１００に加速度を付加するための制御を実行しない。

一方、操舵速度が閾値Ｓ₁を超えている場合には、操舵速度が増大するに従って、この操舵速度に対応する付加加速度は、所定の上限値Ａ_maxに漸近する。即ち、操舵速度が増大するほど付加加速度は増大し、且つ、その増大量の増加割合は小さくなる。この上限値Ａ_maxは、ステアリング操作に応じて車両１００に加速度を付加しても、制御介入があったとドライバが感じない程度の加速度に設定される（例えば０．５ｍ／ｓ²≒０．０５Ｇ）。さらに、操舵速度が閾値Ｓ₁よりも大きい閾値Ｓ₂以上の場合には、付加加速度は上限値Ａ_maxに維持される。

次いで、ステップＳ３４において、コントローラ６０は、ステップＳ３３で設定した付加加速度に基づき、増加トルクを設定する。具体的には、コントローラ６０は、付加加速度を実現するために車両１００に付与すべき増加トルクを、図６のステップＳ１１において取得された現在の車速、ギヤ段、路面勾配等に基づき決定する。ステップＳ３４の後、コントローラ６０は増加トルク設定処理を終了し、図６のメインルーチンに戻る。

他方で、ステップＳ３１において操舵角が増加していないと判定された場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、又は、ステップＳ３２において操舵速度が閾値Ｓ₁未満であると判定された場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、コントローラ６０は、増加トルクの設定を行うことなく増加トルク設定処理を終了し、図６のメインルーチンに戻る。この場合、増加トルクは０となる。

図６に戻ると、コントローラ６０は、上記の増加トルク設定処理（ステップＳ１４）の後、ステップＳ１５に進み、図１０に示す増加トルク適用処理を実行する。

図１０に示すように、増加トルク適用処理が開始されると、ステップＳ４１において、コントローラ６０は、エンジン１の燃焼モードが第２燃焼モードに設定されているか否かを判定する。例えば、コントローラ６０は、図４に示した運転マップ及び現在のエンジン１の運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）に基づき、現在のエンジン１の燃焼モードを判定する。

ステップＳ４１の結果、第２燃焼モードが設定されていると判定された場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、コントローラ６０は、ステップＳ４２に進み、上記の増加トルク設定処理で設定された増加トルクをモータジェネレータ１１４のトルクアシストにより実現すべく、当該増加トルクに対応するモータジェネレータ１１４のアシスト量（つまり駆動トルク）を設定する。こうすることで、ＳＰＣＣＩ燃焼の第２燃焼モードにおいて、車両１００にモータジェネレータ１１４からの駆動トルクを付与することにより、車両１００に付加加速度を発生させて車両姿勢を制御するようにする。ステップＳ４２の後、コントローラ６０は増加トルク適用処理を終了し、図６のメインルーチンに戻る。

一方で、第２燃焼モードが設定されていないと判定された場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、つまり第１燃焼モードが設定されている場合やＳＩ燃焼が行われている場合には、コントローラ６０は、ステップＳ４３に進み、上記の増加トルク設定処理で設定された増加トルクをエンジン１のトルクの増加により実現すべく、具体的には点火プラグ１６の点火時期の進角により実現すべく、増加トルクに対応する点火時期進角量を設定する。こうすることで、ＳＰＣＣＩ燃焼の第１燃焼モード及びＳＩ燃焼において、車両１００に付与されるエンジン１のトルクを増加させることにより、車両１００に付加加速度を発生させて車両姿勢を制御するようにする。ステップＳ４３の後、コントローラ６０は増加トルク適用処理を終了し、図６のメインルーチンに戻る。

なお、増加トルク設定処理において増加トルクが設定されていない場合（つまり増加トルクが０である場合）には、上記のステップＳ４２及びＳ４３の処理は行われない。すなわち、モータジェネレータ１１４のアシスト量の設定及び点火時期進角量の設定は行われない。この場合には、車両姿勢制御は行われない。

図６に戻ると、コントローラ６０は、上記の増加トルク適用処理（ステップＳ１５）の後、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、コントローラ６０は、上述した処理において設定されたエンジン１の制御指令値、モータジェネレータ１１４の制御指令値、モータジェネレータ１１４のアシスト量及び点火時期進角量、並びにモータジェネレータ設定処理による設定内容に基づき、エンジン１及びモータジェネレータ１１４の各構成要素を駆動する各アクチュエータの制御量を設定する。この場合、コントローラ６０は、状態量に応じた制限値や制限範囲を設定し、状態値が制限値や制限範囲による制限を遵守するような各アクチュエータの制御量を設定する。次いで、コントローラ６０は、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１６において設定した制御量に基づき、エンジン１及びモータジェネレータ１１４の各アクチュエータへ制御指令を出力する。この後、コントローラ６０は、図６に示す全体制御を終了する。

＜作用及び効果＞
次に、本発明の実施形態による車両システムによる作用及び効果について説明する。

図１１は、本発明の実施形態による車両姿勢制御を実行した場合の各種パラメータの時間変化を示したタイムチャートの一例である。図１１のタイムチャートは、上から順に、ステアリング１０５の操舵角、ステアリング１０５の操舵速度、図８の増加トルク設定処理（図８のステップＳ３３）で設定された付加加速度、ＳＰＣＣＩ燃焼の第２燃焼モードのオン／オフ、エンジン１の点火プラグ１６の点火時期、モータジェネレータ１１４のトルク（駆動トルク又は回生トルク）、実ヨーレートを示している。

まず、ステアリング１０５の切り込み操作が行われたときに、つまり車両１００のターンイン時に、操舵角及び操舵速度が増加する。その結果、時刻ｔ１１において、操舵速度が閾値Ｓ₁以上となり（図８のステップＳ３２：Ｙｅｓ）、操舵速度に応じた付加加速度が設定される（図８のステップＳ３３）。また、この付加加速度に応じた増加トルクが設定される（図８のステップＳ３４）。図１１に示す例では、ＳＰＣＣＩ燃焼の第２燃焼モードがオンであるので、モータジェネレータ１１４によるトルクアシストを実行させるべく、増加トルクに対応するモータジェネレータ１１４の駆動トルク（アシスト量）が設定されて（図１０のステップＳ４１：Ｙｅｓ→ステップＳ４２）、車両姿勢制御が実行される。この場合、点火時期を進角させる制御は行われない、つまり点火時期が一定に維持される。このように設定された駆動トルク（正のトルク）を車両１００に付与することにより、車両１００に付加加速度が発生して、車体前部が沈み込んで前輪荷重が増大する（図５参照）。これにより、ステアリング１０５の切り込み操作時に所望の実ヨーレートが車両１００に発生するので、ステアリング１０５の切り込み操作に対する車両１００の応答性やリニア感を向上させることができる。この後、車両姿勢制御中において操舵速度が減少すると、時刻ｔ１２において、操舵速度が閾値Ｓ₁未満となり（図８のステップＳ３２：Ｎｏ）、車両姿勢制御が終了される。

図１２は、本発明の実施形態による車両姿勢制御を実行した場合の各種パラメータの時間変化を示したタイムチャートの別の例である。図１２のタイムチャートも、上から順に、操舵角、操舵速度、付加加速度、第２燃焼モードのオン／オフ、点火時期、モータジェネレータ１１４のトルク、実ヨーレートを示している。

まず、ステアリング１０５の切り込み操作が行われたときに、つまり車両１００のターンイン時に、操舵角及び操舵速度が増加する。その結果、時刻ｔ２１において、操舵速度が閾値Ｓ₁以上となり（図８のステップＳ３２：Ｙｅｓ）、操舵速度に応じた付加加速度が設定される（図８のステップＳ３３）。また、この付加加速度に応じた増加トルクが設定される（図８のステップＳ３４）。図１２に示す例では、ＳＰＣＣＩ燃焼の第２燃焼モードがオフであるので、つまり第１燃焼モード又はＳＩ燃焼が行われているので、エンジン１のトルクを増加させるべく、増加トルクに対応する点火時期進角量が設定されて（図１０のステップＳ４１：Ｎｏ→ステップＳ４３）、車両姿勢制御が実行される。この場合、モータジェネレータ１１４のトルクアシストは行われない。なお、点火時期進角量の設定は、事前に規定された基準点火時期（通常時、つまり車両姿勢制御が行われないときに適用される点火時期）に基づき行われる。この基準点火時期には、典型的にはいわゆる最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）から遅角側に幾分ずれた点火時期が適用されており、こうすることで、点火時期を基準点火時期から進角させることによりエンジン１のトルクを適切に増加できるようになっている。

このように設定された点火時期進角量を適用して車両１００に付与されるエンジン１のトルクを増加させることにより、車両１００に付加加速度が発生して、車体前部が沈み込んで前輪荷重が増大する（図５参照）。これによっても、ステアリング１０５の切り込み操作時に所望の実ヨーレートが車両１００に発生するので、ステアリング１０５の切り込み操作に対する車両１００の応答性やリニア感を向上させることができる。この後、車両姿勢制御中において操舵速度が減少すると、時刻ｔ２２において、操舵速度が閾値Ｓ₁未満となり（図８のステップＳ３２：Ｎｏ）、車両姿勢制御が終了される。

以上説明したように、本実施形態によれば、コントローラ６０は、空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチ側に設定されるＳＰＣＣＩ燃焼（第１燃焼モード）が行われるときには、付加加速度を車両１００に発生させるように点火プラグ１６の点火時期を制御する一方で、空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設定されるＳＰＣＣＩ燃焼（第２燃焼モード）が行われるときには、付加加速度を車両１００に発生させるように、モータジェネレータ１１４から後輪１０３を駆動するためのトルクを発生させる制御を行う。つまり、コントローラ６０は、第２燃焼モードでは、点火時期を進角させずに（点火時期を一定に維持する）、モータジェネレータ１１４によるトルクアシストを行って、付加加速度を車両１００に発生させるようにする。これにより、混合気の空燃比がリーン側に設定されるＳＰＣＣＩ燃焼の実行時において、燃焼安定性を確保しつつ車両姿勢制御を適切に実行することができるようになる。

また、本実施形態によれば、コントローラ６０は、第２燃焼モードでは、モータジェネレータ１１４による回生発電を禁止する。これにより、第２燃焼モード中に車両姿勢制御が行われるときに、当該制御のためのモータジェネレータ１１４のトルクアシストが遅れることを抑制することができる。具体的には、回生発電を禁止することによりモータジェネレータ１１４に連結されたベルト１１２をトルクアシスト側の方向に常に張っておく（伸ばしておく）ことで、第２燃焼モード中に車両姿勢制御の要求があったときに、モータジェネレータ１１４を速やかにトルクアシストさせることができ、所望の車両姿勢制御を適切に実現することができる。

＜変形例＞
上述した実施形態では、ゴム製のベルト１１２を本発明における「巻き掛け部材」の一例として示したが、他の例では、そのようなベルト１１２の代わりに、ゴム以外の材料で形成されたベルト又はベルトとは異なるチェーンを、巻き掛け部材として用いてもよい。

また、上述した実施形態では、付加加速度を車両１００に発生させるために点火プラグ１６の点火時期を制御していたが、この点火時期の制御の代わりに、若しくは点火時期の制御と共に、スロットル弁３２の開度を制御してもよい。この場合、スロットル弁３２を開き側に制御して、ポンピングロスを低下させることで、付加加速度を車両１００に発生させるようにすればよい。

また、上述した実施形態では、第２燃焼モードにおいてモータジェネレータ１１４の回生発電を禁止していたが、他の例では、第２燃焼モードにおいてモータジェネレータ１１４の回生発電を完全に禁止せずに、回生発電を抑制することとしてもよい、つまり回生発電をある程度許容してもよい。例えば、モータジェネレータ１１４を回生発電させるべき特定の状況において、典型的には車両１００が停止するための減速を行っている時において、第２燃焼モードであってもモータジェネレータ１１４を回生発電させてもよい。

また、上述した実施形態では、操舵角及び操舵速度に基づき車両姿勢制御を実行していたが、他の例では、操舵角及び操舵速度の代わりに、ヨーレートや横加速度やヨー加速度や横ジャークに基づき車両姿勢制御を実行してもよい。

１ エンジン
１ａ エンジン本体
１５ インジェクタ
１６ 点火プラグ
３２ スロットル弁
６０ コントローラ
１００ 車両
１０１ 車体
１０２ 前輪
１０３ 後輪
１０４ 操舵装置
１０５ ステアリングホイール
１１２ ベルト
１１４ モータジェネレータ
ＳＮ１ クランク角センサ
ＳＮ１０ アクセル開度センサ
ＳＮ１１ 操舵角センサ

Claims (7)

1. 後輪駆動式の車両システムであって、
   少なくとも点火プラグを有し、後輪に連絡されたエンジンと、
   後輪に連絡された回転電気機械と、
   前記エンジンの運転状態を検出する運転状態センサと、
   ドライバにより操作されるステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールの操作に対応する操舵角を検出する操舵角センサと、
   前記エンジン及び前記回転電気機械を制御する制御器と、を有し、
   前記エンジンは、当該エンジンの気筒内の混合気の一部を前記点火プラグによる火花点火により燃焼させた後に、前記気筒内の残りの混合気を自己着火により燃焼させる燃焼モードを有し、
   前記制御器は、
   前記ステアリングホイールが切り込み操作されたときに、前記操舵角センサにより検出された前記操舵角に基づき、車両に付加すべき付加加速度を設定し、
   前記エンジンが前記燃焼モードを行うときに、前記運転状態センサにより検出された前記エンジンの運転状態に基づき、前記混合気の空燃比を第１空燃比と当該第１空燃比よりもリーン側の第２空燃比とのいずれか一方に設定し、
   前記第１空燃比が設定されているときには、前記付加加速度を前記車両に発生させるように前記点火プラグの点火時期を制御する一方で、前記第２空燃比が設定されているときには、前記付加加速度を前記車両に発生させるように、前記回転電気機械から前記後輪を駆動するためのトルクを発生させる制御を行う、
   ように構成されている、ことを特徴とする車両システム。
2. 前記回転電気機械は、巻き掛け部材を介して前記後輪に連絡され、
   前記制御器は、前記第２空燃比が設定されているときには、前記回転電気機械の回生発電を抑制するように構成されている、
   請求項１に記載の車両システム。
3. 前記巻き掛け部材はベルトである、請求項２に記載の車両システム。
4. 前記第１空燃比は、理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両システム。
5. 前記第２空燃比は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両システム。
6. 前記第２空燃比は、前記混合気内における燃料量に対する空気量の割合により規定され、この割合が２５〜３０の範囲内に設定される、請求項５に記載の車両システム。
7. 前記制御器は、前記操舵角センサにより検出された前記操舵角から操舵速度を求め、当該操舵速度に基づき前記付加加速度を設定するように構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両システム。

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