JP2020190201A - エンジンの制御装置及びエンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁の噴孔のデポジットを的確に除去する一方で、燃焼安定性を確保できるようにする。【解決手段】ＥＣＵ２０は、インジェクタ１５の噴孔１５Ｂへのデポジット堆積量を推定する処理（ステップＳ２）を行うデポジット推定部２７と、デポジット堆積量が所定値以上となるとインジェクタ１５の燃圧を上昇させる燃圧制御部２６とを備える。燃圧制御部２６は、デポジット推定部２７が推定したデポジット堆積量が所定値以上となると、前記燃圧を上昇させるように燃圧調整機構としての高圧燃料ポンプ１５３を制御する一方で、燃焼室６で生成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記燃圧の上昇を制限する（ステップＳ４）。【選択図】図１０

Description

本発明は、ピストンのキャビティに向けて直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたエンジンの制御装置、及びこれが適用されたエンジンシステムに関する。

直噴式のエンジンでは、例えば燃焼室の天井面に噴孔が露出するように燃料噴射弁が配置される。この場合、前記噴孔にデポジット（カーボン）が付着し、当該噴孔からの燃料吐出性能を悪化させることがある。前記デポジットの発生要因の一つは、噴射された燃料が噴孔付近に付着し、当該燃料が燃焼室での燃焼によって焼き固められることによる。特許文献１には、噴孔付近に付着したデポジットの除去のため、燃料噴射弁の燃圧を上昇させるクリーニング制御を行う技術が開示されている。

ところで、現状で汎用されている燃料噴射弁（インジェクタ）は、弁体を動作させる内部コイルに、パルス制御された電流を与えることで駆動されている。噴孔からの燃料噴射量は、制御用パルスのパルス幅（噴孔を開弁させるＯＮ期間）によって調整される。具体的には、前記パルス幅（デューティ比）が大きい程、燃料噴射量が多くなる。

特開２０１８−６２９２３号公報

燃圧の上昇は、前記デポジットの除去には有効である。しかし、燃焼室で生成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合において、燃圧を上昇させると、筒内の混合気分布が所期の通りに形成されず、燃焼安定性が悪化することが判明した。すなわち、リーン燃焼の場合、燃料噴射量が少ないため前記パルス幅が小さく設定されるが、燃圧を上昇させる場合には、その元々小さいパルス幅をより小さくして、前記噴孔の開弁期間をより短くする必要がある。これは、燃圧の上昇によって、単位時間当たりの噴射量が増加するからである。前記パルス幅が小さ過ぎる領域では、燃料噴射弁の燃料噴射量のリニアリティが確保できないことがある。つまり、目標噴射量に対するバラツキが生じ、結果として企図する混合気分布が筒内に形成されない現象が発生し得る。

本発明の目的は、燃料噴射弁の噴孔のデポジットを的確に除去する一方で、燃焼安定性を確保できるエンジンの制御装置、及びこれが適用されたエンジンシステムを提供することにある。

本発明の一局面に係るエンジンの制御装置は、冠面にキャビティを有するピストンで一部が区画された燃焼室内に配置され、前記キャビティに向けて直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたエンジンの制御装置であって、前記燃料噴射弁に供給される燃料の燃圧を調整する燃圧調整機構と、前記燃料噴射弁及び前記燃圧調整機構を制御する制御ユニットと、エンジンの運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁の噴孔へのデポジット堆積量を推定する処理を行うデポジット推定ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、前記デポジット推定ユニットが推定したデポジット堆積量が所定値以上となると、前記燃圧を上昇させるように前記燃圧調整機構を制御する一方で、前記燃焼室で生成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記燃圧の上昇を制限することを特徴とする。

この制御装置によれば、デポジット堆積量が所定値以上となると、制御ユニットは燃圧を上昇させ、デポジットを除去する処理を実行する。但し、デポジット堆積量が所定値以上となっても、空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記制御ユニットは前記燃圧の上昇を制限する。すなわち、前記パルス幅を小さく設定せねばならず、燃料噴射量のリニアリティが確保できない領域では、前記燃圧の上昇を制限する。これにより、筒内の混合気分布の乱れが抑止され、燃焼安定性を確保することができる。

上記の制御装置において、前記制御ユニットは、前記空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記燃圧の上昇を禁止することが望ましい。これにより、リーン燃焼時には前記パルス幅をより小さくする制御が回避され、前記混合気分布の乱れを防止することができる。

或いは、前記制御ユニットは、前記空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記燃圧の上昇度合いを小さくすることが望ましい。これにより、リーン燃焼時には前記パルス幅を小さくする度合いが規制され、前記混合気分布の乱れを抑制することができる。

上記の制御装置において、前記エンジンが、混合気の一部を火花点火によりＳＩ燃焼させると共にその他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼を行うことが可能なエンジンであって、前記制御ユニットは、空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される部分圧縮着火燃焼が行われる際に、前記燃圧の上昇を制限することが望ましい。

この制御装置によれば、リーンな部分圧縮着火燃焼が行われる際に、前記パルス幅をより小さくする制御が抑制される。部分圧縮着火燃焼におけるリーン燃焼では、エミッションの悪化防止の観点から大きな空燃比に設定される場合がある。さらに、部分圧縮着火燃焼では、燃焼において所望の熱発生率の達成のために混合気の成層化が求められる場合があり、この場合には１サイクル当たりの所要の燃料を複数回に分けて噴射する場合もある。そうすると、前記パルス幅は自ずと小さく設定せねばならなくなる。このようなリーンな部分圧縮着火燃焼において、前記燃圧の上昇を制限することで、所要の混合気分布が形成できなくなる不具合を回避することができる。

本発明の他の局面に係るエンジンシステムは、冠面にキャビティを有するピストンで一部が区画された燃焼室と、前記燃焼室内に配置され、前記キャビティに向けて直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを含むエンジン本体と、上記の制御装置と、を備え、前記燃料噴射弁の前記噴孔を備えたヘッド部は、前記燃焼室の径方向中心付近において前記キャビティと対峙するように、前記燃焼室の天井面に配置されている。

このエンジンシステムでは、燃料噴射弁が燃焼室の上方からキャビティに向かうように垂直に配置される所謂センター噴射型の配置となる。この配置は、前記キャビティからの噴射燃料の跳ね返りが生じ易い配置であってデポジットが生じ易い配置であることから、上記の制御装置の制御に係る燃圧上昇によるデポジット除去処理がより有効となる。

本発明によれば、燃料噴射弁の噴孔のデポジットを的確に除去する一方で、燃焼安定性を確保できるエンジンの制御装置、及びこれが適用されたエンジンシステムを提供することができる。

図１は、本発明に係るエンジンの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示す図である。 図２は、エンジン本体の断面図とピストンの平面図とを併せて示す図である。 図３は、前記エンジンが備える１つの気筒の模式的な斜視図である。 図４は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。 図５（Ａ）〜（Ｃ）は、エンジンの運転領域を燃焼形態の相違により区分けした運転マップである。 図６は、ＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼においてインジェクタの燃圧設定の際に用いられる、基本燃圧マップの一例である。 図７は、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼においてインジェクタの燃圧設定の際に用いられる、基本燃圧マップの一例である。 図８は、ＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼において、インジェクタのクリーニングモードが実行される際に用いられる、デポジット除去マップの一例である。 図９（Ａ）及び（Ｂ）は、インジェクタの制御用パルスのパルス幅の例を示すタイムチャート、（Ｃ）はパルス幅と燃料噴射量との関係を示すグラフである。 図１０は、インジェクタの燃圧切り替え制御の一例を示すフローチャートである。

［エンジンの全体構成］
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。先ず、図１に示すシステム図を参照して、本発明に係るエンジンの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を説明する。図１に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された４サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１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１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に還流する外部ＥＧＲ装置４５と、エンジン本体１にガソリンを主成分とする燃料を供給する燃料供給システム１５０と、を備えている。

エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２内に収容されたピストン５とを有している。エンジン本体１は、典型的には複数の（例えば４つの）気筒を有する多気筒型のものであるが、図１では簡略化のため、１つの気筒２のみを図示している。図２には、エンジン本体１の断面図と、ピストン５の平面図とが併せて示されている。また、図３には、１つの気筒２が模式的な斜視図にて示されている。ピストン５は、気筒２のボア径に応じた外径を有し、所定のストロークで往復摺動可能に気筒２内に収容されている。ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動に応じて中心軸回りに回転駆動される。

ピストン５の上方には燃焼室６が区画されている。燃焼室６には、後述するインジェクタ１５からの噴射によって前記燃料が供給される。供給された燃料が燃焼室６で空気と混合されつつ燃焼し、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。燃焼室６を区画する燃焼室壁面は、気筒２の内壁面、ピストン５の上面である冠面５０、及び、シリンダヘッド４の底面である燃焼室天井面６Ｕ（吸気弁１１及び排気弁１２の各バルブ面を含む）からなる。燃焼室天井面６Ｕは、上向きに凸のペントルーフ型の形状を有している。

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（部分圧縮着火燃焼）に好適な値として、１５以上３０以下、好ましくは１５以上１８以下の高圧縮比に設定される。幾何学的圧縮比を１５以上の高圧縮比に設定することで、燃焼室６内において混合気に圧縮着火が発生し易い環境とすることができる。

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が組み付けられている。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およびシリンダヘッド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の燃焼室天井面６Ｕには、燃焼室６に向けて開口する吸気ポート９及び排気ポート１０と、吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０を開閉する排気弁１２とが設けられている。本実施形態のエンジンのバルブ形式は、図２及び図３に示すように、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式である。吸気ポート９は、第１吸気ポート９Ａ及び第２吸気ポート９Ｂを有し、排気ポート１０は、第１排気ポート１０Ａ及び第２排気ポート１０Ｂを有している。吸気弁１１は、第１吸気ポート９Ａ及び第２吸気ポート９Ｂに対しそれぞれ１つずつ設けられ、排気弁１２は、第１排気ポート１０Ａ及び第２排気ポート１０Ｂに対しそれぞれ１つずつ設けられている。なお、第１、第２吸気ポート９Ａ、９Ｂのうち、第２吸気ポート９Ｂには、当該第２吸気ポート９Ｂを開閉可能なスワール弁１７が設けられている（図１）。

吸気弁１１及び排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構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。吸気弁１１用の動弁機構１３には、吸気弁１１の開閉時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３ａが、排気弁１２用の動弁機構１４には、排気弁１２の開閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４ａが、各々内蔵されている。吸気、排気ＶＶＴ１３ａ、１４ａは、いわゆる位相式の可変機構であり、吸気弁１１、排気弁１２の開時期および閉時期を同時にかつ同量だけ変更する。

シリンダヘッド４には、インジェクタ１５（燃料噴射弁）及び点火プラグ１６が組み付けられている。インジェクタ１５は、燃料供給システム１５０から供給される燃料を燃焼室６内に直接噴射する。点火プラグ１６は、インジェクタ１５から燃焼室６に噴射された燃料と、吸気ポート９（９Ａ、９Ｂ）を通して燃焼室６に導入された空気とが混合された混合気に点火する。シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６の圧力（筒内圧力）を検出する筒内圧センサＳＮ３が設けられている。図２に示されているように、インジェクタ１５は、燃焼室天井面６Ｕの径方向中心付近であって、ペントルーフの頂部付近に先端のヘッド部１５Ａが表出するように配置されている。また、点火プラグ１６は、燃焼室天井面６Ｕにおけるペントルーフの斜面部であって、一対の吸気ポート９Ａ、９Ｂ間において先端部（電極部）が表出するように配置されている。

インジェクタ１５は、ヘッド部１５Ａに複数の噴孔１５Ｂを備えた多噴孔型のインジェクタであり、当該複数の噴孔１５Ｂから放射状に燃料を噴射することが可能である。図２中の符号Ｆの領域は、各噴孔１５Ｂから噴射された燃料の噴霧を表している。ピストン５の冠面５０には、その径方向中央領域をシリンダヘッド４とは反対側（下方）に凹没させてなるキャビティ５１が形成されている。インジェクタ１５のヘッド部１５Ａは、燃焼室６の径方向中心付近においてキャビティ５１と対峙するように燃焼室天井面６Ｕに配置され、このキャビティ５１に向けて噴孔１５Ｂから直接燃料が噴射される。

噴孔１５Ｂにはデポジットが堆積することがある。前記デポジットは、噴射された燃料が噴孔１５Ｂ付近に付着し、その付着燃料が燃焼室６での燃焼によって焼き固められることによって生成される。デポジットの堆積によって噴孔１５Ｂが詰まる、或いは噴孔１５Ｂの開口が狭くなると、所要の燃料が燃焼室６に供給されなくなり、燃焼状態が悪化する。本実施形態では、エンジンの運転状態に基づいて噴孔１５Ｂへのデポジット堆積量を推定し、そのデポジット堆積量が所定値以上となると、噴孔１５Ｂから噴射させる燃料の燃圧を上昇させて前記デポジットを除去するクリーニングモードが実行される。この点は、後記で詳述する。

ピストン５のキャビティ５１は、図２に示すように、ほぼ平坦な面からなる底部５１１と、底部５１１の側周縁から上方に向けて湾曲して立ち上がる側壁５１２とを含む。冠面５０におけるキャビティ５１よりも径方向外側には、燃焼室天井面６Ｕのペントルーフ形状に対応して上方に突出した稜線部５１３と、半円状の平坦面からなるスキッシュ部５１４とが形成されている（図３）。

インジェクタ１５に燃料を供給する燃料供給システム１５０は、燃料タンク１５１、低圧燃料ポンプ１５２、高圧燃料ポンプ１５３（燃圧調整機構）、燃料レール１５４及びパージ通路１５５を含む。燃料タンク１５１は燃料を貯留するタンクである。低圧燃料ポンプ１５２は、インタンク式のポンプであり、燃料を燃料タンク１５１から汲み上げて高圧燃料ポンプ１５３へ送り出す。高圧燃料ポンプ１５３は、往復式のポンプであって、低圧燃料ポンプ１５２から送り込まれた燃料を昇圧して燃料レール１５４に供給する。燃料レール１５４は、各気筒２に備えられているインジェクタ１５に燃料を分配する。パージ通路１５５は、燃料タンク１５１内で気化した燃料を回収し、吸気通路３０に導入して燃焼させるための通路である。

高圧燃料ポンプ１５３は、インジェクタ１５に供給される燃料の燃圧を調整する機構として機能する。高圧燃料ポンプ１５３は、プランジャーと燃圧調整用の電磁バルブとを含む。前記プランジャーは、排気弁１２を駆動するカムシャフトに取り付けられたポンプカムに当接して駆動され、燃圧を高める。前記電磁バルブは、インジェクタ１５に供給する燃料の燃圧が設定値となるように調整するバルブである。

吸気通路３０は、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及び吸気ポート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、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁３２と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機３３と、過給機３３により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３５とが設けられている。

吸気通路３０の適所には、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との間の部位に設けられ、当該部位を通過する吸気の流量および温度を検出する。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との間であって、後述するＥＧＲ通路４５１の接続口よりも下流側の部位に設けられ、当該部位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との間の部位に設けられ、当該部位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、吸気通路３０におけるインタークーラ３５と吸気ポート９との間の吸気の圧力を検出する。

過給機３３は、エンジン本体１と機械的に連係された機械式の過給機（スーパーチャージャ）である。過給機３３には、締結と解放とを電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ３４が付設されている。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１から過給機３３に駆動力が伝達され、過給機３３による吸気の過給が行われる。一方、電磁クラッチ３４が解放されると、上記駆動力の伝達が遮断されて、過給機３３による前記過給が停止される。

吸気通路３０には、過給機３３をバイパスして吸気を流通させるためのバイパス通路３６が付設されている。バイパス通路３６には、当該バイパス通路３６を開閉可能なバイパス弁３７が設けられている。バイパス通路３６は、過給機３３よりも上流側で吸気通路３０から分岐し、インタークーラ３５の下流側において吸気通路３０に合流する合流部３８を形成している。この合流部３８は、図略のサージタンクの近傍に配置される。なお、バイパス通路３６は、後述するＥＧＲ通路４５１と前記サージタンクとを接続する通路でもある。

排気通路４０は、各気筒２の排気ポート１０と排気マニホールド４１を介して連通している。各燃焼室６で生成された既燃ガスは、排気ポート１０、排気マニホールド４１及び排気通路４０を通じて外部に排出される。排気通路４０には、排気ガスの流通方向における上流側、下流側に、各々上流触媒コンバータ４２、下流触媒コンバータ４３が設けられている。上流触媒コンバータ４２には、三元触媒４２１及びＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４２２が備えられている。三元触媒４２１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）を捕集する。ＧＰＦ４２２は、排気ガス中に含まれる煤に代表される粒子状物質を捕集する。下流触媒コンバータ４３は、三元触媒やＮＯｘ触媒等の適宜の触媒を内蔵した触媒コンバータである。

排気通路４０における上流触媒コンバータ４２よりも上流側の部位には、排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検出するリニアＯ_２センサＳＮ９が配置されている。リニアＯ_２センサＳＮ９は、酸素濃度の濃淡に応じて出力値がリニアに変化するセンサであり、その出力値に基づいて、混合気の空燃比を推定することが可能である。また、三元触媒４２１とＧＰＦ４２２との間には、排気中のＮＯｘ濃度を計測するＮＯｘセンサＳＮ１０が配置されている。

外部ＥＧＲ装置４５は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路４５１と、ＥＧＲ通路４５１に設けられたＥＧＲクーラ４５２及びＥＧＲ弁４５３とを有している。ＥＧＲ通路４５１は、排気通路４０における上流触媒コンバータ４２よりも下流側の部位と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部位とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ４５２は、ＥＧＲ通路４５１を通して排気通路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４５３は、ＥＧＲクーラ４５２よりも下流側のＥＧＲ通路４５１に配置され、当該ＥＧＲ通路４５１を流通する排気ガスの流量を調整する。

［制御系統］
続いて、上述したエンジンの制御系統について説明する。図４は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。制御系統はＥＣＵ２０（制御ユニット）を備える。ＥＣＵ２０は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

ＥＣＵ２０には各種センサによる検出信号が入力される。ＥＣＵ２０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、リニアＯ_２センサＳＮ９及びＮＯｘセンサＳＮ１０と電気的に接続されている。これらのセンサによって検出された情報（つまりクランク角、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、排気ガスの酸素濃度、ＮＯｘ濃度等）は、ＥＣＵ２０に逐次入力される。また、車両には、図略のアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサＳＮ１１が設けられている。このアクセルセンサＳＮ１１による検出信号も、ＥＣＵ２０に入力される。

ＥＣＵ２０は、上記各センサからの入力情報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、ＥＣＵ２０は、吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スワール弁１７、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３７、ＥＧＲ弁４５３及び高圧燃料ポンプ１５３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。

ＥＣＵ２０は、所定のプログラムが実行されることによって、全体制御部２１、噴射制御部２２（燃料噴射弁を制御する制御ユニット）、点火制御部２３、吸気制御部２４、ＥＧＲ制御部２５、燃圧制御部２６（燃圧調整機構を制御する制御ユニット）、デポジット推定部２７（デポジット推定ユニット）、燃料温度導出部２８及び記憶部２９を機能的に具備するように動作する。

全体制御部２１は、エンジンの運転シーン等に応じてＥＣＵ２０の各制御部２２〜２６、デポジット推定部２７及び燃料温度導出部２８を統括的に制御し、必要な演算及び制御を実行させる。

噴射制御部２２は、インジェクタ１５による燃料の噴射動作を制御する制御モジュールである。点火制御部２３は、点火プラグ１６による点火動作を制御する制御モジュールである。吸気制御部２４は、燃焼室６に導入される吸気の流量や圧力を調整する制御モジュールであり、スロットル弁３２及びバイパス弁３７の各開度や電磁クラッチ３４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。ＥＧＲ制御部２５は、燃焼室６に導入されるＥＧＲガスの量を調整する制御モジュールであり、吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａの各動作やＥＧＲ弁４５３の開度を制御する。

燃圧制御部２６は、高圧燃料ポンプ１５３の出力を制御することによって、インジェクタ１５に供給される燃料の燃圧を調整する。燃圧制御部２６は、エンジンの運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）及び燃焼形態に応じて予め定められている基本燃圧マップ（図６、図７）を参照して、前記燃圧を設定する。また、燃圧制御部２６は、インジェクタ１５の噴孔１５Ｂへのデポジット堆積量が所定値以上となると、デポジットを除去するクリーニングモードを実行させるべく、デポジット除去マップ（図８）を参照して前記燃圧を設定する。クリーニングモードでは、特定の運転領域において燃圧を上昇させるように高圧燃料ポンプ１５３を制御する。燃圧上昇によって、噴孔１５Ｂの内面乃至は近傍に堆積したデポジットを噴射燃料にて剥がす、或いは削る動作が行われることになる。

デポジット推定部２７は、エンジンの運転状態に基づいて、噴孔１５Ｂへのデポジット堆積量を推定する処理を行う。デポジット推定部２７は、単位時間（例えば１００ｍｓ）当たりのデポジット堆積量である単位堆積量を運転状態に応じて求め、この単位堆積量を積算してデポジット堆積量を求める。燃圧制御部２６は、デポジット推定部２７が推定したデポジット堆積量が所定値以上となったときに、前記クリーニングモードを実行する。

デポジット堆積量は、基本的にはエンジンの運転時間によって決まる。但し、インジェクタ１５の燃料噴射時期、燃圧、噴射量などによって前記単位堆積量は変動する。例えば、ピストン５が上死点に近い位置に燃料噴射時期が設定されると、噴射燃料のキャビティ５１からの跳ね返りが生じる。この跳ね返りによる燃料の噴霧が噴孔１５Ｂ付近へ付着し、これがデポジット堆積要因となる。逆に、ピストン５が下死点に近い位置に燃料噴射時期が設定された場合には前記燃料の跳ね返りが実質的に発生しないため、跳ね返り付着分を除くように補正して前記単位堆積量を導出することが妥当である。

また、エンジン本体１において燃圧が高く設定されている運転領域では、高圧で燃料が噴孔１５Ｂから噴射されることから、デポジット堆積が生じにくくなる。他方、高燃圧設定時には、自ずと噴孔１５Ｂに堆積したデポジットが除去されていることにもなり、むしろ原状への回復分（デポジットの除去分）をマイナスするように単位堆積量を補正することが妥当である。さらに、エンジン本体１において燃料噴射量が多く設定されている運転領域では、多量の燃料が噴孔１５Ｂから噴射されることから、デポジット堆積が生じにくくなる。逆に、燃料噴射量が少なく設定されている運転期間ではデポジットが堆積し易い傾向が出る。従って、燃料噴射量に応じてデポジット堆積量の調整を図るように、単位堆積量をオフセット補正することが妥当である。以上を考慮して、デポジット推定部２７には、前記単位堆積量の各々を、インジェクタ１５の燃料噴射時期、燃圧、噴射量等に応じて補正した上で積算させることが望ましい。

燃料温度導出部２８は、燃焼室６に供給される燃料の温度を求める処理を行う。具体的には燃料温度導出部２８は、第２吸気温センサＳＮ７が検出する吸気の温度と、水温センサＳＮ２が検出するエンジン水温とから、燃料の温度を推定する処理を行う。なお、例えば燃料レール１５４に温度計を設置して燃料温度を計測させ、その計測値が燃料温度導出部２８に入力される態様としても良い。なお、燃料温度が所定値よりも高い場合、前記クリーニングモードによる燃圧上昇は回避される。これは、燃料が高温化している状態において燃圧を上昇させると、さらに燃料が高温化し、当該燃料に気泡が発生するなどの不具合が発生することを防止するためである。

記憶部２９は、エンジンの制御のための各種プログラム、設定値、パラメータなどが記憶される。この他、記憶部２９は、図５に示した運転マップ、図６及び図７に示す基本燃圧マップ、図８に示すデポジット除去マップなどを記憶する。

［運転マップ］
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、エンジンの運転領域を燃焼形態の相違により区分けした運転マップである。図５（Ａ）〜（Ｃ）では、エンジンの暖機の進行度合いとエンジンの回転速度／負荷とに応じた燃焼制御の相違が示されている。本実施形態では、エンジンの暖機が完了した温間時に用いられる第１運転マップＱ１（図５（Ａ））と、エンジンの暖機が途中まで進行した半暖機時に用いられる第２運転マップＱ２（図５（Ｂ））と、エンジンが未暖機である冷間時に用いられる第３運転マップＱ３（図５（Ｃ））とが用意されている。温間時の第１運転マップＱ１には、燃焼形態の異なる第１、第２、第３、第４、第５領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５が含まれており、半暖機時の第２運転マップＱ２には、燃焼形態の異なる第６、第７、第８、第９領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が含まれている。冷間時の第３運転マップＱ３は、第１０領域Ｃ１の一つからなる。

＜温感時＞
第１運転マップＱ１において、第１領域Ａ１は、エンジン負荷が低い（無負荷を含む）低負荷の領域から高速側の一部の領域を除いた低・中速／低負荷の領域である。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１よりも負荷が高い低・中速／中負荷の領域である。第４領域Ａ４は、第２領域Ａ２よりも負荷が高くかつ回転速度が低い低速／高負荷の領域である。第３領域Ａ３は、第４領域Ａ４よりも回転速度が高い中速／高負荷の領域である。第５領域Ａ５は、第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４のいずれよりも回転速度が高い高速領域である。

第１領域Ａ１では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）が実行される。ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６から発生する火花により混合気に点火し、その点火点からその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のことである。ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮により高温・高圧化された環境下で、混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自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内の他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる、という燃焼形態のことである。なお、「ＳＰＣＣＩ」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。

ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼時の熱発生よりもＣＩ燃焼時の熱発生の方が急峻になるという性質がある。ＳＰＣＣＩ燃焼による熱発生率の波形は、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着火し、ＣＩ燃焼が開始される。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、圧縮上死点の後に行われるため、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燃焼時の熱発生率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熱発生率が過大になり難く、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。従って、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。

第１領域Ａ１では、リーンな環境で上記のＳＰＣＣＩ燃焼が行われる（ＳＰＣＣＩ＿λ＞１）。すなわち、スロットル弁３２の開度が、理論空燃比相当の空気量よりも多くの空気が吸気通路３０を通じて燃焼室６に導入される開度に設定される。具体的には、ＥＣＵ２０は、吸気通路３０を通じて燃焼室６に導入される空気（新気）と、インジェクタ１５によって燃焼室６に噴射される燃料との重量比である空燃比（Ａ／Ｆ）が、理論空燃比（１４．７）よりも大きくなるように設定した状態で、燃焼室６内の混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御を実行する。

第１領域Ａ１の多くの領域において、燃焼室６に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲが実行される。ＥＣＵ２０は、吸気ＶＶＴ１３ａ及び排気ＶＶＴ１４ａを制御して、排気上死点を挟んで吸・排気弁１１，１２の双方が開かれるバルブオーバーラップが形成されるように吸・排気弁１１，１２を駆動し、排気上死点を過ぎるまで（吸気行程初期まで）排気弁１２を開弁させる。これにより、排気ポート１０から燃焼室６へと既燃ガスが引き戻されて、内部ＥＧＲが実現される。バルブオーバーラップの期間は、所望のＳＰＣＣＩ燃焼の波形を得るのに適した筒内温度が実現されるように設定される。

第２領域Ａ２では、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比に略一致する環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）。スロットル弁３２の開度は、理論空燃比相当の空気量が吸気通路３０を通じて燃焼室６に導入されるような開度に設定される。なお、第２領域Ａ２では、ＥＧＲ弁４５３が開弁されて外部ＥＧＲガスが燃焼室６に導入される。このため、第２領域Ａ２では、燃焼室６内の全ガスと燃料との重量比であるガス空燃比（Ｇ／Ｆ）は、理論空燃比（１４．７）よりも大きくなる。従って、第２領域Ａ２での運転時には、Ｇ／Ｆが理論空燃比よりも大きくかつＡ／Ｆが理論空燃比に略一致するＧ／Ｆリーン環境を形成しつつ、混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される。ＥＧＲ弁４５３の開度は、Ａ／Ｆベースでは理論空燃比が実現される開度に設定される。

第３領域Ａ３では、燃焼室６内のＡ／Ｆが理論空燃比よりもややリッチになる環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される（ＳＰＣＣＩ＿λ≦１）。中速・高負荷に対応するには相応の燃料噴射量が必要となるため、リッチ環境が設定される。一方、高負荷ではあるが低速の運転領域である第４領域Ａ４では、Ａ／Ｆが理論空燃比に略一致する環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）。第５領域Ａ５では、比較的オーソドックスなＳＩ燃焼が実行される。Ａ／Ｆは、理論空燃比もしくはこれよりもややリッチな値に設定される（ＳＩ＿λ≦１）。なお、これら領域Ａ３〜Ａ５においても、Ａ／ＦはＥＧＲ弁４５３の開度にて調整することができる。

＜半暖機時＞
半暖機時の第２運転マップＱ２において、第６領域Ｂ１は、第１運転マップＱ１における第１・第２領域Ａ１，Ａ２を併合した領域に対応している。第７領域Ｂ２、第８領域Ｂ３及び第９領域Ｂ４は、それぞれ第１運転マップＱ１の第３領域Ａ３、第４領域Ａ４及び第５領域Ａ５に対応している。

第６領域Ｂ１では、第１運転マップＱ１の第２領域Ａ２と同様に、燃焼室６内のＡ／Ｆが理論空燃比に略一致する環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）。第６領域Ｂ１の少なくとも一部の領域において、バルブオーバーラップ期間を設定して燃焼室６に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲが実行される。過給機３３は、第６領域Ｂ１の比較的高負荷の領域と、比較的高速側の領域とでＯＮ状態とされ、それ以外の領域ではＯＦＦ状態とされる。

第７領域Ｂ２、第８領域Ｂ３及び第９領域Ｂ４は、それぞれ第１運転マップＱ１の第３領域Ａ３、第４領域Ａ４及び第５領域Ａ５と同様な制御が行われる。すなわち、第７領域Ｂ２では、燃焼室６内のＡ／Ｆが理論空燃比よりもややリッチになる環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる（ＳＰＣＣＩ＿λ≦１）。第８領域Ｂ３では、Ａ／Ｆが理論空燃比に略一致する環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）。第９領域Ｂ４では、オーソドックスなＳＩ燃焼が実行され、Ａ／Ｆは、理論空燃比もしくはこれよりもややリッチな値に設定される（ＳＩ＿λ≦１）。

＜冷間時＞
冷間時の第３運転マップＱ３は、第１０領域Ｃ１のみからなる。第１０領域Ｃ１では、主に吸気行程中に噴射された燃料を空気と混合しつつＳＩ燃焼させる制御が実行される。この第１０領域Ｃ１での制御は、一般的なガソリンエンジンの燃焼制御と同様である。

なお、図５（Ａ）及び（Ｂ）には、デポジット推定部２７が燃料噴射時期（ピストン５の位置）に応じてデポジットの単位堆積量の補正を行う領域である、特定領域Ａ１１、Ｂ１１が示されている。ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼が行われる第１領域Ａ１では、所要の燃料を吸気行程にて３回に分割して噴射する吸気３分割噴射が採用される。しかし、要求トルクが所定の閾値未満であるとき、３回目の噴射が圧縮行程であってピストンが上死点に近いタイミングで実行される。つまり、デポジットが相対的に堆積し易い状態となる。このようなパターン変更は、第１領域Ａ１内の低負荷・低回転領域である特定領域Ａ１１において実行される。また、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼が行われる第６領域Ｂ１では、所要の燃料を吸気行程にて一括噴射するパターンがベーシックパターンとされる一方で、所定の低負荷領域では燃料の一部が圧縮行程であってピストンが上死点に近いタイミングで実行される。つまり、デポジットが相対的に堆積し易い状態となる。このようなパターン変更は、第６領域Ｂ１内の低負荷・低回転領域である特定領域Ｂ１１において実行される。従って、デポジット推定部２７は、上記特定領域Ａ１１、Ｂ１１では、デポジットの単位堆積量が他の運転領域に比較して相対的に多くなるように補正する。

［燃圧マップの具体例］
既述の通り、燃圧制御部２６は、運転状態に応じてインジェクタ１５に供給される燃料の燃圧を設定する。燃圧の設定に際し燃圧制御部２６は、記憶部２９にアクセスし、エンジン負荷（燃料噴射量）とエンジン回転数とに関連付けて各々燃圧設定値が予め定められている燃圧マップを参照する。そして、燃圧制御部２６は、燃圧マップから現状のエンジン負荷及びエンジン回転数に対応する燃圧値を読み出し、高圧燃料ポンプ１５３を制御して規定の燃圧を設定する。

図６は、ＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼において、インジェクタ１５の燃圧設定の際に用いられる、基本燃圧マップの一例である。図６の縦軸はエンジン負荷、横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）、燃圧の単位はＭＰａである。大略的に、低負荷〜中負荷の領域において、エンジン回転数が低回転の領域では燃圧が低く設定（４０ＭＰａ）され、高回転の領域では高く設定（６０ＭＰａ）されている。一方、中負荷〜高負荷の領域では、比較的燃圧が抑制されている（低回転域は３０ＭＰａ、高回転域は４０ＭＰａ）。これは、高圧燃料ポンプ１５３の機械負荷の増加に起因する燃費性能の悪化を回避するためである。既述の通り高圧燃料ポンプ１５３は、排気弁１２を駆動するカムシャフトによって駆動されるため、エンジン本体１の補機損失となる。このため、中負荷〜高負荷の領域では燃圧を低めに設定することによって、補機損失を抑制している。

図７は、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼において、インジェクタ１５の燃圧設定の際に用いられる、基本燃圧マップの一例である。図７の縦軸はエンジン負荷に対応する燃料噴射量（ｍｇ）、横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）、燃圧の単位はＭＰａである。このＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼では、エンジン負荷及びエンジン回転数に拘わらず、燃圧は４０ＭＰａに設定されている。これは、リーン燃焼では燃料噴射量が少なく、さらに上述の通り所要の燃料を３分割して噴射することから、わざわざ補機損失を増加させてまで燃圧を上昇させる必要がないからである。

図８は、ＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼において、インジェクタ１５のクリーニングモードが実行される際に用いられる、デポジット除去用の燃圧マップの一例である。上述の通り、燃圧制御部２６は、インジェクタ１５の噴孔１５Ｂへのデポジット堆積量が所定値以上となると、当該デポジットを除去するクリーニングモードを実行する。クリーニングモードでは、燃圧を上昇させて、噴孔１５Ｂ付近に堆積しているデポジットを、燃料の噴孔１５Ｂからの吐出圧力で剥ぎ取る。このクリーニングモードの実行の際、燃圧制御部２６は、図６に示す基本燃圧マップから図８に示すデポジット除去用燃圧マップに切り替えて、インジェクタ１５の燃圧を設定する。

図８のデポジット除去用燃圧マップでは、低負荷〜中負荷の領域（０．１２５〜０．３５／０．４５）であって、エンジン回転数が低回転（５００〜３０００ｒｐｍ）の運転領域において、燃圧が前記基本燃圧マップでは４０ＭＰａであったものが６０ＭＰａに設定されている。つまり、当該運転領域では、クリーニングモードが実行される際には燃圧が上昇される。かかる燃圧上昇によって、噴孔１５Ｂ付近のデポジットが除去される。

［燃圧の上昇が制限されるケース］
以上の通り、燃圧制御部２６は、噴孔１５Ｂへのデポジット堆積量が所定値以上となると、デポジット除去用燃圧マップを適用して燃圧を上昇させ、クリーニングモードを実行する。しかし、所定の条件下では、燃圧の上昇が制限される。燃圧上昇の制限態様としては、大別して、
（Ａ）デポジット除去用燃圧マップを適用するクリーニングモード自体を制限する、
（Ｂ）デポジット除去用燃圧マップを適用するが、当該マップ上で燃圧の上昇を制限する領域を設定する、
という２つのケースが存在する。本実施形態では、上記ケース（Ａ）の具体例として、
（Ａ１）リーン燃焼が実行される場合、
（Ａ２）燃料温度が高温である場合、
を例示する。また、上記ケース（Ｂ）の具体例として、
（Ｂ１）エンジン負荷が高負荷領域である場合、
（Ｂ２）エンジン回転数が高回転領域である場合、
を例示する。

上記の燃圧上昇の「制限」とは、燃圧の上昇を完全に「禁止」することの他、クリーニングモードにおける通常の燃圧の上昇度合いに対して燃圧の上昇度合いを小さくする「抑制」を含む。ケース（Ａ１）及び（Ａ２）では、「禁止」の場合には、たとえデポジット堆積量が所定値以上でも、クリーニングモードへの移行、つまりデポジット除去用燃圧マップの適用自体が禁止される。「抑制」の例としては、通常のデポジット除去用燃圧マップに対して、燃圧の上昇度合いが通常のデポジット除去用燃圧マップに比べて低く設定された、「抑制」用デポジット除去用燃圧マップを適用する態様を挙げることができる。ケース（Ｂ１）及び（Ｂ２）では、「禁止」の例としては、デポジット除去用燃圧マップの所定の運転領域については燃圧を基本燃圧マップと全く同一に設定する態様を挙げることができる。また「抑制」の例としては、前記所定の運転領域についての燃圧上昇度合いを、通常のデポジット除去用燃圧マップの値よりも小さく設定する態様を挙げることができる。

＜Ａ１；リーン燃焼時の制限＞
燃圧制御部２６は、燃焼室で生成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記燃圧の上昇を制限する。本実施形態においては、図５（Ａ）の第１領域Ａ１では、空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定されるＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼が実行される。このＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の実行時には、燃圧制御部２６はクリーニングモードのための燃圧上昇を禁止若しくは抑制する。これは、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼のようにリーンな混合気を生成して燃焼を行わせる状況において、インジェクタ１５の燃圧を上昇させると、当該インジェクタ１５からの燃料噴射量のリニアリティが確保できない傾向が生じるからである。この点を図９に基づいて説明する。

燃圧制御部２６は、インジェクタ１５に対して、噴孔１５Ｂの開弁期間に対応するパルス幅を有する制御用パルスを与えて噴射動作を実行させる。インジェクタ１５は、噴孔１５Ｂを開閉する弁体を動作させる内部コイルに、パルス制御された電流を与えることで駆動される。噴孔１５Ｂからの燃料噴射量は、制御用パルスのパルス幅（噴孔１５Ｂを開弁させる期間）によって調整される。

図９（Ａ）及び（Ｂ）は、インジェクタ１５の制御用パルスのパルス幅Ｗ１、Ｗ２の例を示すタイムチャートである。図９（Ａ）は、デューティ比が小さい制御用パルス、すなわち、パルス周期Ｔに対してパルスのＨｉｇｈ期間「Ｈ」に対応するパルス幅Ｗ１が比較的短い制御用パルスを示している。このような小パルス幅Ｗ１の制御用パルスがインジェクタ１５に与えられた場合、噴孔１５Ｂの開弁期間が短くなることから、燃料噴射量は少なくなる。一方、図９（Ｂ）は、デューティ比が大きい制御用パルス、すなわち、パルス周期Ｔに対してパルス幅Ｗ２が比較的長い制御用パルスを示している。このような大パルス幅Ｗ２の制御用パルスの場合、噴孔１５Ｂの開弁期間が長くなることから、燃料噴射量も多くなる。

図９（Ｃ）は、インジェクタ１５の制御用パルスのパルス幅と燃料噴射量との関係の一例を示すグラフである。汎用のインジェクタ１５の特性として、制御用パルスのパルス幅が小さくなりすぎる領域では、燃料噴射量のリニアリティが低下する。つまり、噴孔１５Ｂの開弁期間と噴射量とが比例しない傾向がある。図９（Ｃ）のグラフにおいては、パルス幅が７００μｓ以上の領域では、パルス幅の増加に対して燃料噴射量はリニアに増加しており、両者間のリニアリティは高い。しかし、パルス幅が７００μｓ未満の領域では、パルス幅の増加に対して燃料噴射量はリニアに増加しておらず、グラフには揺らぎが存在している。大略的には、パルス幅が７００μｓ未満の領域が図９（Ａ）に示す小パルス幅Ｗ１の領域、７００μｓ以上の領域が図９（Ｂ）に示す大パルス幅Ｗ２の領域ということができる。

リーン燃焼の場合は、インジェクタ１５からの燃料噴射量は比較的少量となるため、前記パルス幅は比較的小さい値に設定される。この状況において燃圧を上昇させるとなると、単位時間当たりの噴射量が増えてしまうため、その元々小さく設定されるパルス幅をより小さくして、噴孔１５Ｂの開弁期間をより短くする必要がある。図９（Ｃ）に示した通り、パルス幅が小さ過ぎる領域では、燃料噴射量のリニアリティが低下し、噴孔１５Ｂの開弁期間と噴射量とが比例しなくなる傾向がある。前記リニアリティが低下した場合、企図する混合気分布を燃焼室６に形成できなくなり、燃焼安定性が悪化するという不具合が生じる。

とりわけ本実施形態では、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼が適用される第１領域Ａ１では、吸気３分割噴射が採用される。すなわち、目標トルクの達成に必要な量の燃料を３回に分けて噴射するため、１回当たりのパルス幅は元々小さいものである。従って、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼において燃圧を上昇させると、燃焼安定性が悪化し易い状況となってしまう。この点に鑑みて、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の実行時にはクリーニングモードを禁止する設定、或いは少なくとも燃圧上昇を抑制する設定とすることが望ましい。以上に鑑み、本実施形態では、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼用のデポジット除去用燃圧マップは用意されていない。ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の実行時にクリーニングモードを禁止することで、筒内の混合気分布の乱れが抑止され、燃焼安定性を確保することができる。

＜Ａ２；燃料温度が高温時の制限＞
燃圧制御部２６は、燃料温度導出部２８により導出された燃料温度が、予め設定された基準温度よりも高温である場合には、燃圧の上昇を制限する。エンジン本体１が高温化するなどして燃料供給システム１５０から供給される燃料の温度が上がりすぎると、当該燃料から気泡が発生することがある。その気泡がインジェクタ１５に入り込むと、燃圧及び噴孔１５Ｂの開弁期間に対応した燃料量を噴射できない場合が生じ得る（以下、これを「燃料障害」という）。当然ながら、燃料障害が発生すると、燃焼安定性を確保することができない。

高圧燃料ポンプ１５３によって燃圧を上昇させるほど、燃料温度も上昇する傾向となる。既に燃料温度が上昇している状態でクリーニングモードの実行のために燃圧を上昇させると、より燃料温度を上昇させてしまい、燃料障害の発生を促進してしまうことにもなりかねない。従って、燃圧制御部２６は、燃料温度が予め定められた閾値よりも高く、さらに燃圧を上昇させると燃料障害の発生可能性を高めてしまうような場合には、たとえデポジット堆積量が所定値以上に堆積していても、クリーニングモードの実行を禁止若しくは抑制する。これにより、燃料障害が抑止され、燃焼安定性を確保することができる。

＜Ｂ１；高負荷領域での制限＞
燃圧制御部２６は、エンジンの負荷領域を、相対的に負荷が高い高負荷領域と相対的に負荷が低い低負荷領域とに区分するとき、前記高負荷領域である場合には、燃圧の上昇を制限する。高圧燃料ポンプ１５３はエンジン本体１から機械的な駆動力与えられて動作するので、燃圧の上昇はエンジン本体１の機械負荷（補機損失）を増加させる。一般に、エンジン負荷が高負荷であるときには、単位時間当たりの燃料噴射量を増やすために、インジェクタ１５の燃圧が高く設定される。このような高負荷時において、クリーニングモードの実行のためにさらに燃圧をさらに上昇させると、高圧燃料ポンプ１５３の機械負荷が一層増加し、結果的に燃費性能を悪化させる。

また、元々燃圧が高く設定される、及び／又は、燃料噴射量が多く設定される高負荷領域では、噴孔１５Ｂに付着したデポジットのクリーニング効果が期待できる。つまり、高負荷領域では燃圧が高く、単位時間当たりの燃料噴射量が多くなり、自ずとデポジットを除去するクリーニング動作が実行されているとも言える。従って、燃圧制御部２６は、高負荷領域の少なくとも一部（基本燃圧マップの所定範囲）では、デポジットのクリーニングのための燃圧上昇を制限する。これにより、高圧燃料ポンプ１５３の機械的な駆動抵抗を無用に増大させないようにすることができる。

図８に示すデポジット除去用燃圧マップでは、デポジットを除去するための燃圧がエンジン負荷に応じて予め定められている。このデポジット除去用燃圧マップにおいて、低負荷領域については図６に示したＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼用の基本燃圧マップよりも燃圧が高く設定され、前記高負荷領域については基本燃圧マップと同一の燃圧に設定される。すなわち、デポジット除去用燃圧マップにおける、エンジン負荷が高負荷の領域（０．４／０．８〜１．４）では、燃圧が基本燃圧マップと同じ燃圧に設定されている。詳しくは、前記高負荷領域のうち、エンジン回転数が低回転（５００〜２７５０ｒｐｍ）の運転領域では、燃圧が基本燃圧マップと同じく３０ＭＰａのままに維持され、エンジン回転数が高回転（３０００〜６５００ｒｐｍ）の運転領域でも、燃圧が４０ＭＰａのままに維持されている。なお、低負荷〜中負荷領域（０．１２５〜０．３５／０．４５）の一部において、燃圧が基本燃圧マップに対して上昇されていることは既述の通りである。

また、図６の基本燃圧マップでは、設定される燃圧がエンジン負荷に応じて予め定められている。この基本燃圧マップの所定範囲、具体的にはエンジン負荷が０．１２５〜０．５５／０．７でエンジン回転数が１０００〜３０００ｒｐｍの領域に着目する。当該所定領域においては、相対的に高負荷の領域の燃圧（６０ＭＰａ）が相対的に低負荷の領域の燃圧（４０ＭＰａ）に比べて高く設定されている。そして、図８のデポジット除去用燃圧マップでは、前記相対的に高負荷の領域については、燃圧が６０ＭＰａのままに維持されている。これは、そもそも当該運転領域では基本燃圧マップにおいて既に、デポジットを除去可能な６０ＭＰａという高燃圧が設定されており、これ以上は補機損失を増大させてまで燃圧を上昇させる必要がないからである。従って、燃圧制御部２６は、デポジット堆積量が所定値以上となったときのエンジン負荷が前記高負荷の領域であるときは、燃圧の上昇を禁止していることになる。

＜Ｂ２；高回転領域での制限＞
燃圧制御部２６は、エンジンの負荷領域を、相対的に回転数が高い高回転領域と相対的に回転数が低い低回転領域とに区分するとき、前記高回転領域である場合には、燃圧の上昇を制限する。一般に、エンジン回転数が高回転であるときには、噴孔１５Ｂが開口しているトータル時間が長くなり、低回転の場合に比べて単位時間当たりの燃料噴射量は増加する。従って、燃圧を上昇させずとも、多量の燃料の吐出によって噴孔１５Ｂのデポジットを除去することが可能であって、自ずとクリーニング動作が実行されているとも言える。それにも拘わらず、このような高回転時に、クリーニングモードの実行のために燃圧を上昇させることは、無用に高圧燃料ポンプ１５３の機械負荷を増加させることに繋がり、結果的に燃費性能を悪化させる。従って、燃圧制御部２６は、高負荷領域では、デポジットのクリーニングのための燃圧上昇を制限する。

図８に示すデポジット除去用燃圧マップでは、デポジットを除去するための燃圧がエンジン回転数に応じて予め定められているとも言える。このデポジット除去用燃圧マップにおいて、低回転領域の一部（低負荷領域）については、図６に示したＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼用の基本燃圧マップよりも燃圧が高く設定され、前記高負荷領域については基本燃圧マップと同一の燃圧に設定される。すなわち、デポジット除去用燃圧マップにおける、高回転領域（３２５０〜６５００ｒｐｍ）では、燃圧が基本燃圧マップと同じ燃圧に設定されている。詳しくは、前記高回転領域のうち、エンジン負荷が相対的に低い運転領域（０．１２５〜０．７）では、燃圧が基本燃圧マップと同じく６０ＭＰａのままに維持され、エンジン負荷が相対的に高い運転領域（０．８〜１．４）でも、燃圧が４０ＭＰａのままに維持されている。なお、低回転領域（５００〜３０００）の一部において、燃圧が基本燃圧マップに対して上昇されていることは既述の通りである。

また、図６の基本燃圧マップでは、設定される燃圧がエンジン回転数に応じて予め定められているとも言える。この基本燃圧マップの所定範囲、具体的にはエンジン負荷が０．１２５〜０．３５でエンジン回転数が５００〜６５００ｒｐｍの領域に着目する。当該所定領域においては、高回転領域の燃圧（６０ＭＰａ）が低回転領域の燃圧（４０ＭＰａ）に比べて高く設定されている。そして、図８のデポジット除去用燃圧マップでは、高回転領域については、燃圧が６０ＭＰａのままに維持されている。これは、既述の通り、６０ＭＰａという高燃圧ならば、デポジットを除去可能だからである。従って、燃圧制御部２６は、デポジット堆積量が所定値以上となったときのエンジン回転数が前記高回転領域であるときは、燃圧の上昇を禁止していることになる。

［燃圧切り替え制御フロー］
図１０は、ＥＣＵ２０（図４）によるインジェクタ１５の燃圧切り替え制御の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ２０は、図４に示す各センサＳＮ１〜ＳＮ１１や他のセンサから各種信号を読み込み、エンジン本体１の運転状態に関する情報を取得する（ステップＳ１）。取得された情報に基づいて、現状の運転ポイントが図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す運転マップＱ１〜Ｑ３のどの領域に該当するかが特定される。

次いで、デポジット推定部２７が、今回の処理周期における単位堆積量を運転状態に応じて求め、この単位堆積量を積算してデポジット堆積量を求める処理を行う（ステップＳ２）。デポジット推定部２７は、運転時間と運転状態とで定まるデポジットの単位堆積量を、燃料噴射時期（ピストン５からの噴霧の跳ね返り度合い）、燃圧、噴射量によって定められている係数を用いて補正して、当該処理周期における前記単位堆積量を求める。

その後、燃圧制御部２６は、現状の運転領域を判定する（ステップＳ３）。ここでは単純化のため、運転領域が、ＳＩ燃焼の領域（図５（Ｃ）の第１０領域Ｃ１）か、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼の領域（図５（Ｂ）の第６領域Ｂ１）か、或いは、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の領域（図５（Ａ）の第１領域Ａ１）かを判定するケースを示している。運転領域がＳＩ燃焼又はＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼が実行される運転領域ではない場合（ステップＳ３でＮＯ）、つまり、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼が実行される運転領域である場合、燃圧制御部２６は、図７に示したＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の基本燃圧マップを参照して、インジェクタ１５の燃圧を設定する（ステップＳ４）。すなわち、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の実行時には、上述の通り、燃料噴射量のリニアリティが低下の問題を考慮して、燃圧を上昇させるクリーニングモードは禁止される。

一方、運転領域がＳＩ燃焼又はＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼が実行される運転領域である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、燃圧制御部２６は、ステップＳ２でデポジット推定部２７が求めたデポジット堆積量が所定の閾値Ｔｈ１を超過しているか否かを判定する（ステップＳ５）。閾値Ｔｈ１は、噴孔１５Ｂからの燃料噴射特性を悪化させるようなデポジット堆積量に至る手前の適宜な値に設定される。デポジット堆積量が閾値Ｔｈ１を超過していない場合（ステップＳ５でＮＯ）、燃圧制御部２６は、クリーニングモードを実行せず、図６に示したＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼の基本燃圧マップを参照して、インジェクタ１５の燃圧を設定する（ステップＳ７）。

デポジット堆積量が閾値Ｔｈ１を超過している場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、燃圧制御部２６は、今回の処理周期において、燃料温度導出部２８が第２吸気温センサＳＮ７の検出値と水温センサＳＮ２の検出値とから求めた燃料温度を参照する（ステップＳ６）。燃料温度が所定の閾値Ｔｈ２以上である場合（ステップＳ６でＮＯ）、つまり燃料温度が相当の高温である場合、燃圧制御部２６は、クリーニングモードを実行せず、ＳＩ燃焼及びＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼の前記基本燃圧マップを参照して、インジェクタ１５の燃圧を設定する（ステップＳ７）。これは、たとえデポジット堆積量が閾値Ｔｈ１を超過しているような状態であっても、燃料が高温化している状態において燃圧を上昇させてしまうと、さらに燃料が高温化し、前記燃料障害が発生し得るからである。

これに対し、燃料温度が閾値Ｔｈ２未満である場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、燃圧制御部２６は、クリーニングモードを実行する。すなわち、参照する燃圧マップが前記基本燃圧マップから、図８に示したデポジット除去用燃圧マップに切り換えられる（ステップＳ８）。これにより、所定の運転領域（低負荷〜中負荷の領域）に属する場合には、燃圧が基本燃圧マップよりも上昇され、噴孔１５Ｂ付近のデポジットが除去されることになる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施形態を取ることができる。

（１）上記実施形態では、図８のデポジット除去用燃圧マップにおいて、高回転、高負荷の運転領域では燃圧を上昇させない態様を例示した。これは一例であり、前記高回転及び高負荷の運転領域においても、クリーニングモードの実行時に燃圧を上昇させるようにしても良い。

（２）上記実施形態では、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の実行時にはクリーニングモードを実行させない例を示した。これに代えて、一時的に例えば燃焼形態をＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼からＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼に変更する等、リーン燃焼を燃料リッチ側に修正した上で、燃圧を上昇させるクリーニングモードを実行させるようにしても良い。

（３）上記実施形態では、燃料温度が閾値Ｔｈ２以上である場合にはクリーニングモードを実行させない例を示した（図１０のステップＳ６）。燃料温度の高温化を解消する手段（冷却装置等）が備えられている場合、つまり燃料温度が高温化しない対策が施されている車両である場合には、燃料温度を判定する処理を省くようにしても良い。

１ エンジン本体
５ ピストン
５０ 冠面
５１ キャビティ
６ 燃焼室
６Ｕ 燃焼室天井面
１５ インジェクタ（燃料噴射弁）
１５Ａ ヘッド部
１５Ｂ 噴孔
１５３ 高圧燃料ポンプ（燃圧調整機構）
２０ ＥＣＵ（エンジンの制御装置）
２２ 噴射制御部（燃料噴射弁を制御する制御ユニット）
２６ 燃圧制御部（燃圧調整機構を制御する制御ユニット）
２７ デポジット推定部（デポジット推定ユニット）

Claims (5)

1. 冠面にキャビティを有するピストンで一部が区画された燃焼室内に配置され、前記キャビティに向けて直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたエンジンの制御装置であって、
   前記燃料噴射弁に供給される燃料の燃圧を調整する燃圧調整機構と、
   前記燃料噴射弁及び前記燃圧調整機構を制御する制御ユニットと、
   エンジンの運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁の噴孔へのデポジット堆積量を推定する処理を行うデポジット推定ユニットと、を備え、
   前記制御ユニットは、
   前記デポジット推定ユニットが推定したデポジット堆積量が所定値以上となると、前記燃圧を上昇させるように前記燃圧調整機構を制御する一方で、
   前記燃焼室で生成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記燃圧の上昇を制限することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御ユニットは、前記空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記燃圧の上昇を禁止する、エンジンの制御装置。
3. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御ユニットは、前記空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される場合には、前記燃圧の上昇度合いを小さくする、エンジンの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記エンジンが、混合気の一部を火花点火によりＳＩ燃焼させると共にその他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼を行うことが可能なエンジンであって、
   前記制御ユニットは、空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定される部分圧縮着火燃焼が行われる際に、前記燃圧の上昇を制限する、エンジンの制御装置。
5. 冠面にキャビティを有するピストンで一部が区画された燃焼室と、前記燃焼室内に配置され、前記キャビティに向けて直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを含むエンジン本体と、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置と、を備え、
   前記燃料噴射弁の前記噴孔を備えたヘッド部は、前記燃焼室の径方向中心付近において前記キャビティと対峙するように、前記燃焼室の天井面に配置されている、エンジンシステム。
   

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