JP2021014813A - エンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】発電装置を備えたエンジンシステムにおいて、デポジット除去のための燃圧上昇によって運転者に違和感を与えない。【解決手段】エンジンシステムは、エンジン本体１、ＩＳＧ６１、Ｌｉバッテリ６２及びＥＣＵ２０を含む。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を行うデポジット推定部２６を含む。ＥＣＵ２０は、前記デポジット堆積量が所定値以上となったときに、インジェクタ１５の燃圧を上昇させるように高圧燃料ポンプ１５３を制御する。また、ＥＣＵ２０は、Ｌｉバッテリ６２の充電率が第１の所定値よりも低い充電率である場合には、ＩＳＧ６１の発電トルクを増加させるようにＩＳＧ通電回路６１２を制御する。【選択図】図１０

Description

本発明は、エンジンにより駆動される発電装置を備えたエンジンシステムに関する。

燃焼室内に直接燃料を噴射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インジェクタが配置される。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、インジェクタ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。

また、エンジンにより駆動される発電装置を備えたエンジンシステムが知られている。例えば、電動機としての機能と発電機としての機能とを備えたＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ−Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）をエンジンに付設させた車両が知られている。ＩＳＧ付き車両によれば、発電機の機能によって回生時にバッテリに充電させる一方、アイドリングストップからのエンジンの再始動や加速時には電動機の機能によってエンジンをアシストさせるような運転が可能となる。

特開２０１８−６２９２３号公報

デポジットの除去に上記の燃圧上昇は有効である。しかし、燃圧上昇によって燃料噴射量が増加する。このため、デポジット除去を企図して燃圧上昇を行わせると、運転者のアクセル踏み込み量に対応した要求トルクよりも大きなトルクを、エンジンに発生させてしまう。この場合、運転者に違和感を与えてしまうという問題がある。なお、燃圧上昇分だけ前記噴孔の開弁時間を短くして燃料噴射量の増加を防止するという代案もある。しかし、インジェクタの特性上、開弁時間と燃料噴射量とのリニアリティが確保できない領域があること、また、燃料噴射量を増加させた方がデポジット除去に効果的であることから、当該代案の採用には至らない。

本発明の目的は、発電装置を備えたエンジンシステムにおいて、デポジット除去のための燃圧上昇によって運転者に違和感を与えることのない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システムは、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたエンジンと、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、前記エンジンにより駆動される発電装置と、前記発電装置により発電された電力を蓄電するバッテリと、前記発電装置の発電トルクを調整する発電トルク調整機構と、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、前記バッテリの充電率を検出する充電率検出ユニットと、前記燃料噴射弁、前記燃圧調整機構及び発電トルク調整機構の動作を制御する制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、前記デポジット堆積量が所定値以上となったときに、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と共に、前記バッテリの充電率が第１の所定値よりも低い充電率である場合には、前記発電トルクを増加させるように前記発電トルク調整機構を制御することを特徴とする。

このエンジンシステムによれば、デポジット堆積量が所定値以上となると、制御ユニットが燃圧を上昇させ、デポジットを除去する処理を実行する。この燃圧上昇によって、単位時間当たりの燃料噴射量が増えるため、エンジンは運転者のアクセル踏み込み量に基づく要求トルクに加えて、過剰トルクを発生する。制御ユニットは、この過剰トルクを、発電トルクで相殺させる。すなわち、バッテリが充電可能な状態であること、つまり充電率が第１の所定値よりも低い充電率であることを前提として、制御ユニットは発電装置の発電トルクを増加させる。これにより、デポジットを除去しつつ、過剰トルクを活用してバッテリへの充電を行わせることができ、しかも運転者に過剰トルクの付加による違和感を与えずに済むようになる。

上記のエンジンシステムにおいて、前記燃焼室内の混合気に点火を行う点火装置をさらに備え、前記制御ユニットは、前記点火装置による点火タイミングを制御するものであって、前記燃圧の上昇によって生じる前記エンジンの過剰トルクの一部又は全部を前記発電トルクで相殺できない条件下のときには、前記点火タイミングをリタードさせる制御を並行して実行することが望ましい。

混合気への点火タイミングをリタードさせることは、エンジントルクの低下をもたらす。上記のエンジンシステムによれば、発電トルクと点火リタードとのコンビネーションによって、過剰トルクを相殺させることができる。例えば、発電トルクの増加だけでは過剰トルクの全てを相殺できない場合に、点火リタードによって残部の過剰トルクの相殺を補わせることができる。

上記のエンジンシステムにおいて、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電率が第２の所定値よりも高い充電率である場合には、前記発電トルクの増加を抑制する一方で、前記リタードによる前記過剰トルクの相殺度合いを高く設定することが望ましい。

このエンジンシステムによれば、バッテリの充電率が高く、さらに充電させる余裕が少ないとき、点火リタードによる過剰トルクの相殺度合いが発電トルクに対して相対的に高く設定される。従って、発電装置の発電トルクを十分に増加させることができない場合でも、点火リタードによって過剰トルクを打ち消すことができる。

上記のエンジンシステムにおいて、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電率が、当該バッテリの充電上限として定めた上限充電率に至っているとき、前記デポジット堆積量が所定値以上となっている場合でも、前記燃圧を上昇させる動作を抑制することが望ましい。

このエンジンシステムによれば、バッテリの充電率が上限充電率に至っているときには、デポジット除去のための燃圧上昇が抑制される。従って、発電トルクによる相殺に代替して、燃費ロスなどを度外視して点火リタード等にて無理やり過剰トルクを相殺せずに済むようになる。

上記のエンジンシステムにおいて、前記燃焼室内の混合気に点火を行う点火装置をさらに備え、前記制御ユニットは、前記点火装置による点火タイミングを制御するものであって、前記バッテリの充電率が前記第１の所定値よりも低い充電率である場合には、前記発電トルクを増加させるように前記発電トルク調整機構を制御する一方、前記バッテリの充電率が前記第１の所定値よりも高い充電率である場合には、前記点火タイミングをリタードさせる制御に切り換えるようにしても良い。

このエンジンシステムによれば、バッテリの充電率に応じて、発電トルクによる過剰トルクの相殺と、点火リタードによる過剰トルクの相殺とを切り換えて運用することができる。

本発明によれば、発電装置を備えたエンジンシステムにおいて、デポジット除去のための燃圧上昇によって運転者に違和感を与えることのない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、前記エンジンシステムが備える電源装置の構成を示す図である。 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は、バッテリのＳＯＣと過剰トルクの相殺態様との関係を説明するための模式図である。 図１０は、クリーニングモードにおける、ＩＳＧの発電動作の具体例を示すタイムチャートである。 図１１は、過剰トルクの相殺のための、発電トルク及び点火リタードの具体的導出例を説明するための模式図である。 図１２（Ａ）は、ＩＳＧの発電トルクとバッテリのＳＯＣの関係、（Ｂ）は、発電トルクとＩＳＧ温度との関係、（Ｃ）は、発電トルクと目標トルクとの関係を各々示すグラフである。 図１３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。 図１４は、燃焼制御の一例を示すフローチャートである。 図１５は、ＩＳＧの発電制御の一例を示すフローチャートである。 図１６は、クリーニングモードにおける、ＩＳＧの発電動作の変形例を示すタイムチャートである。

［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。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。このため、１つの気筒２について、２つの吸気ポート９及び２つの排気ポート１０が備えられている。吸気弁１１は、２つの吸気ポート９に対しそれぞれ１つずつ設けられ、排気弁１２は、２つの排気ポート１０に対しそれぞれ１つずつ設けられている。なお、２つの吸気ポート９のうちの一方には、当該吸気ポート９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（点火装置）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を行う。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。

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及び温度を検出する。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。

また、車両には、アクセルペダル１８が備えられている。また、アクセルペダル１８の開度を検出するアクセルセンサＳＮ１１が設けられている。

［電源装置の構成］
図３は、前記エンジンシステムが備える電源装置６０の構成を示す図である。図３には、上述のエンジン本体１と、クランク軸７に連結された変速機ＴＭとが模式的に示されている。エンジン本体１には、電動機としての機能と発電機としての機能を有するＩＳＧ６１（発電装置）が付設されている。ＩＳＧ６１は、ベルト６１１を介してエンジン本体１のクランク軸７に連結されている。このベルト６１１による連結によってＩＳＧ６１は、エンジン本体１により駆動されて発電を行うこと、並びに、電動機として動作してクランク軸７に駆動力を与えるトルクアシストを行うことが可能とされている。

電源装置６０は、高電圧回路６０Ａと低電圧回路６０Ｂとを含む。高電圧回路６０Ａは、Ｌｉバッテリ６２（バッテリ）と、このＬｉバッテリ６２で駆動される高電圧電気機器６４とを含む。低電圧回路６０Ｂは、鉛バッテリ６３と、この鉛バッテリ６３で駆動される低電圧電気機器６５及びスタータ６６とを含む。

Ｌｉバッテリ６２は、充放電が可能なリチウムイオン二次電池を備えるバッテリである。Ｌｉバッテリ６２は、ＩＳＧ６１及び高電圧電気機器６４と高電圧ラインＬ１にて電気的に接続されている。高電圧電気機器６４は、例えばシートヒータを含む。Ｌｉバッテリ６２は、高電圧電気機器６４に電力を供給して動作させる。また、Ｌｉバッテリ６２は、ＩＳＧ６１により発電された電力を蓄電する。

ＩＳＧ６１は、巻線界磁型の同期回転電機であり、ロータコイルが巻回されたロータと、ステータコイルを有するステータとを含む。前記ロータが、ベルト６１１を介してクランク軸７と連動して回転する。前記ロータの回転時に、直流電流からなる界磁電流が前記ロータコイルに供給されることで回転磁界が生成され、前記ステータコイルに誘導電流が発生する。つまり、ＩＳＧ６１は発電する。前記界磁電流の供給に伴う電磁界の発生により、ロータには回転負荷が発生する。換言すると、ＩＳＧ６１が発電動作を行う際には発電トルクが発生し、エンジン本体１はこの発電トルクを負担することになる。前記ロータコイルへ前記界磁電流を多く供給させる程、発電トルクが大きくなり、発電量も大きくなる。なお、界磁電流が前記ロータコイルに供給されない場合には、前記発電トルクが発生せず、ロータの回転負荷は殆ど発生しない。

一方、前記界磁電流に加え前記ステータコイルに交流電流（モータ駆動電流）が通電されると、ＩＳＧ６１は電動機として動作し、ロータ自体がモータトルクを発生する。この場合、前記モータトルクがエンジン本体１の発生するトルクに重畳される。つまり、ベルト６１１を介してクランク軸７にモータトルクが伝達される。このように、ＩＳＧ６１の発電機の機能によって回生時にＬｉバッテリ６２に充電させる一方、アイドリングストップからのエンジンの再始動や加速時等には、Ｌｉバッテリ６２を駆動電源として動作するＩＳＧ６１の電動機の機能によって、エンジン本体１をアシストさせることができる。なお、ＩＳＧ６１には、当該ＩＳＧ６１の温度を計測するＩＳＧ温度センサＳＮ１２が取り付けられている。

鉛バッテリ６３は、充放電が可能な鉛蓄電池を備えるバッテリである。鉛バッテリ６３は、比較的低い電圧で動作する低電圧電気機器６５及びスタータ６６と低電圧ラインＬ２を介して電気的に接続され、これらに電力を供給する。低電圧電気機器６５は、例えば、電動式パワーステアリング機構（ＥＡＰＳ）、電動式ブレーキ、エアコン、オーディオ機器、各種の照明装置等である。スタータ６６は、エンジン本体１を始動するための装置である。スタータ６６は、ギヤ駆動式の装置であり、エンジン本体１のフライホイール７Ｆに歯合されたピニオンギヤ６６１を有する。スタータ６６の駆動力は、ピニオンギヤ６６１及びフライホイール７Ｆを介して、クランク軸７に伝達される。

高電圧ラインＬ１と低電圧ラインＬ２とは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６７を介して連携されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ６７は、高電圧ラインＬ１から低電圧ラインＬ２に供給される電力の電圧を降圧するための装置である。Ｌｉバッテリ６２の出力電力及びＩＳＧ６１によって発電された電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６７によって電圧が降圧されて低電圧電気機器６５に供給される。また、ＩＳＧ６１によって発電された電力の余剰分を、ＤＣ−ＤＣコンバータ６７を介して鉛バッテリ６３に供給させ、鉛バッテリ６３を充電させることが可能である。

［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吸気温センサＳＮ５、第１吸気圧センサＳＮ６、第２吸気温センサＳＮ７、第２吸気圧センサＳＮ８、リニアＯ_２センサＳＮ９、ＮＯｘセンサＳＮ１０、アクセルセンサＳＮ１１及びＩＳＧ温度センサＳＮ１２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、アクセル開度、ＩＳＧ温度等）は、ＥＣＵ２０に逐次入力される。

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。

本実施形態の車両には、上記の機器に加えて、ＩＳＧ通電回路６１２（発電トルク調整機構）及び電池残量計６８（充電率検出ユニット）が備えられている。ＩＳＧ通電回路６１２は、ＩＳＧ６１を発電機として動作させる際に、ＩＳＧ６１のロータコイルに適宜な界磁電流を通電させるための電気回路である。ＩＳＧ通電回路６１２が生成する界磁電流を調整することで、ロータの回転負荷、つまりＩＳＧ６１の発電トルクが調整される。また、ＩＳＧ通電回路６１２は、ＩＳＧ６１を電動機として動作させる際には、ＩＳＧ６１へ前記モータ駆動電流を通電させる。電池残量計６８は、Ｌｉバッテリ６２の充電率（ＳＯＣ；State of charge）を検出するユニットである。電池残量計６８としては、インピーダンストラック方式を採用した計測装置を用いることができる。

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（点火装置による点火タイミングを制御する制御ユニット）、吸気制御部２４、ＥＧＲ制御部２５、デポジット推定部２６（デポジット推定ユニット）、クリーニング制御部２７、燃料温度導出部２８、ＩＳＧ制御部２９（発電トルク調整機構を制御する制御ユニット）及び記憶部２０Ｍ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２２〜２５、２７、２９、デポジット推定部２６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。本実施形態では、後述するインジェクタ１５のクリーニングモード実行の際、燃圧上昇によって生じる過剰トルクの一部又は全部を発電トルクで相殺できない条件下のときには、点火プラグ１６の点火タイミングを通常時よりもリタードさせる制御を行う。

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。

デポジット推定部２６は、エンジンの運転状態に基づいて、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を行う。デポジット推定部２６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。つまり、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、デポジット推定部２６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、噴射量に応じて補正した上で積算する。

クリーニング制御部２７は、デポジット推定部２６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、インジェクタ１５の燃圧を上昇させて噴孔１５Ｂ付近に堆積したデポジットを除去するクリーニングモードを実行する。このクリーニングモードの実行の際、Ｌｉバッテリ６２の充電率が所定の閾値（第１の所定値）よりも低い充電率である場合には、クリーニング制御部２７は、ＩＳＧ６１の発電トルクを増加させる制御を行う。この制御は、ＩＳＧ６１を発電機として動作させ、その発電電力をＬｉバッテリ６２に充電させる制御である。

クリーニング制御部２７は、機能的に、燃圧制御部２７１（燃圧調整機構を制御する制御ユニット）、過剰トルク算出部２７２、発電トルク算出部２７３及びトルク配分決定部２７４を備える。

燃圧制御部２７１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２７１は、本来的には、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２７１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の閾値以上となると、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が制御される。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。

過剰トルク算出部２７２は、前記クリーニングモードでの燃圧上昇によって、エンジン本体１が、アクセルペダル１８の踏み込み量に基づく目標トルクに対して過剰に発生することになる過剰トルクを算出する。発電トルク算出部２７３は、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣ、ＩＳＧ６１の温度、目標トルクなどを参照して、ＩＳＧ６１に発電させることが可能な発電量（発電トルク）を算出する。トルク配分決定部２７４は、前記過剰トルクを発電トルク及び点火リタードにて相殺させるにあたり、両者に担わせる配分を決定する処理を行う。これらクリーニング制御部２７の各部については、後記で詳述する。

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。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。

ＩＳＧ制御部２９は、ＩＳＧ通電回路６１２を制御して、ＩＳＧ６１の発電動作時には所要の界磁電流を生成してＩＳＧ６１に供給させ、モータ動作時には所要のモータ駆動電流を生成してＩＳＧ６１に供給させる。

記憶部２０Ｍ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２０Ｍ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。

［デポジットの堆積予測］
デポジット推定部２６による、インジェクタ１５の噴孔１５Ｂへのデポジットの堆積予測の具体的手法について説明を加えておく。基本的にはデポジット堆積量は、エンジン本体１の運転時間に比例して増加する。しかし、デポジット堆積量は単純に運転時間には比例せず、例えばピストン５のキャビティ５１からの噴霧Ｆの跳ね返り発生の有無、燃料噴射量、燃圧等によって変動する。既述の通り、デポジット推定部２６は、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。但し、上述の通り、様々な要因でデポジット堆積量は変動し得るので、これら要因を考慮して単位堆積量を補正することが望ましい。

例えば、燃料噴射時期によっては噴霧Ｆのキャビティ５１からの跳ね返り付着に起因するデポジット堆積が生じる。逆に、前記跳ね返り付着が実質的に発生しないタイミングに噴射時期が設定されている場合、跳ね返り付着分を除くように補正して単位堆積量を導出することが妥当であると言える。この点を踏まえてデポジット推定部２６は、燃料噴射時期が、ピストン５の上死点に対して比較的近い時期に設定された場合の単位堆積量より、上死点に対して比較的遠い時期に設定された場合の単位堆積量の方が少なくなるように補正する。

また、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。さらに、基本燃圧マップにおいて燃圧が高く設定される運転領域での運転された期間では、デポジット堆積が生じにくく、むしろデポジットが除去される傾向が出る。

以上に鑑み、デポジット推定部２６は、次式を適用して、上記単位堆積量を求める。
単位堆積量＝運転時間堆積量×（回転負荷係数×燃圧係数＋噴射量オフセット係数）・・・（１）
上記（１）式において、運転時間堆積量は、デポジット推定量の処理計算周期である単位時間（例えば１００ｍｓ）当たりのデポジット堆積量である。例えば、１ｍｓの燃料噴射を行った場合に噴孔１５Ｂに堆積すると想定されているデポジット堆積量を、単純に単位時間の長さ分だけ乗算したものが運転時間堆積量であり、運転時間に応じて増加する値である。

回転負荷係数は、燃料噴射時期に応じて定まる補正係数である。エンジン負荷及びエンジン回転数によって燃料噴射時期が変更されることがある。回転負荷係数は、燃料噴射時期（ピストン５のＴＤＣへの近さ）に起因する、噴霧Ｆの前記跳ね返り付着の発生度合いに応じて前記単位堆積量を補正するための係数である。燃圧係数は、実質的にデポジットが除去されるような燃圧が設定される運転領域において、前記単位堆積量をマイナス側に補正するための係数である。噴射量オフセット係数は、燃料噴射量が多量であるときは少量である場合に比べてデポジットが堆積し難いという堆積傾向に応じて、（回転負荷係数×燃圧係数）の乗算値をマイナス側（あるいはプラス側）にオフセットさせるための係数である。

［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気弁１１及び排気弁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当該吸気弁１１及び排気弁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。

［燃圧マップの具体例］
既述の通り、燃圧制御部２７１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２７１は、記憶部２０Ｍ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２７１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、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２７１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２７１は、図６に示す基本燃圧マップから図８に例示する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。

一方、デポジット除去用燃圧マップにおいて、燃圧が上昇されず基本燃圧マップの通りに燃圧が設定される領域がいくつか存在する。まず、低負荷〜中負荷の領域であって、エンジン回転数が高回転（３０００〜６５００ｒｐｍ）の運転領域では、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、これ以上は燃圧を上昇させる必要がないからである。

また、デポジット除去用燃圧マップにおいて、エンジン負荷が高負荷の領域（０．４／０．８〜１．４）であって、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のままに維持されている。これは、高負荷の領域で燃圧を増加させると、エンジン本体１において高圧燃料ポンプ１５３を駆動させる補機損失が増大することから、これを回避するためである。また、高負荷の運転領域では燃料噴射量が多くなることから、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ることも、燃圧を上昇させない理由である。

さらに、エンジン負荷が高負荷の領域（０．８〜１．４）であって、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。これもまた、高負荷・高回転の領域で燃圧を増加させると、高圧燃料ポンプ１５３の補機損失がより増大するので、これを回避するためである。また、高回転の運転領域では、噴孔１５Ｂが開口しているトータル時間が長くなり、単位時間当たりの燃料噴射量が多くなる。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ることも、燃圧を上昇させない理由である。

以上に対し、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼においては、燃圧制御部２７１はクリーニングモードのための燃圧上昇を実行させない。ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の実行時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。具体的には、燃圧制御部２７１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駆動パルスを与えて噴射動作を実行させる。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るため、所定の噴射量に止めるためにはパルス幅をより小さくせねばならない。

汎用のインジェクタ１５の特性として、駆動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。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。ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼においては、燃料噴射が複数回に分割して行われる場合もある。この場合、もともと少量である目標燃料量を複数回に分けて噴射するため、１回当たりのパルス幅はさらに小さいものである。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実行させない設定とし、それゆえデポジット除去用燃圧マップは用意されていない。

［過剰トルクの相殺］
続いて、上述のクリーニングモードの実行時における過剰トルクの相殺について、図９を参照して説明する。インジェクタ１５のデポジットの除去には、燃圧上昇は有効である。しかし、燃圧上昇によって単位時間当たりの燃料噴射量が増加することから、１サイクル当たりの燃料噴射量が増加することになる。図９に示すように、通常運転モードでは、運転者のアクセル踏み込み量に応じて燃料噴射量が設定され、要求トルクを達成する。しかし、クリーニングモードにおいて、デポジット除去を企図して燃圧上昇を行わせると、その燃圧上昇に伴う燃料噴射量の増加分にて過剰トルクが発生する。結果として、アクセル踏み込み量に基づく要求トルクよりも大きなトルクを、エンジン本体１に発生させてしまう。この場合、運転者に違和感を与えてしまうことになる。

本実施形態では、この過剰トルクを活用して、ＩＳＧ６１に発電動作を行わせる。つまり、過剰トルクをＩＳＧ６１の発電トルクで相殺させる。これにより、デポジットを除去しつつ、過剰トルクを活用してＬｉバッテリ６２への充電を行わせることができ、しかも運転者に過剰トルクの付加による違和感を与えずに済むようになる。但し、発電トルクで過剰トルクを相殺しきれない分については、点火プラグ１６の点火タイミングを遅角させる点火リタードにて補うようにする。一般に、点火リタードによりエンジン本体の発生トルクは低下する。つまり、点火リタードの結果として、トルクに寄与しない燃焼割合が増えることとなり、いわば過剰トルクを熱として廃棄することになる。従って、発電トルクでの相殺を優先し、点火リタードは、あくまで、発電トルクで相殺できない過剰トルクを、補足的に相殺させる扱いとする態様とすることが望ましい。

発電トルクによる過剰トルクの相殺を優先するとしても、Ｌｉバッテリ６２が充電可能な状態であるかを考慮する必要がある。つまり、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣによっては、過剰トルク分の発電トルクをフル発生させることが妥当でない場合がある。この場合は、点火リタードで積極的に相殺を補填させることが望ましい。図９に示す状態（Ａ）〜状態（Ｄ）は、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣと過剰トルクの相殺態様との関係を模式的に示している。

図９の状態（Ａ）は、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが、低レベルのＳＯＣであるか否かを区分する第１閾値Ｃｔｈ１（第１の所定値）よりも低い低ＳＯＣ状態を示している。この低ＳＯＣ状態では、単純にＩＳＧ制御部２９がＩＳＧ６１の発電トルクを増加させるように、ＩＳＧ通電回路６１２を制御する。すなわち、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣに、さらなる充電を行わせる余裕があるので、過剰トルクの全てを発電トルクで相殺させるようにする。ＩＳＧ制御部２９はＩＳＧ通電回路６１２に、過剰トルクに応じた発電量（発電トルク）が得られるよう、ＩＳＧ６１に界磁電流を供給させる。なお、低ＳＯＣ状態であっても、他の要因で過剰トルクの全てに相当する発電トルクを発生させることが妥当でない場合には、点火リタードにて補わせるようにしても良い。

状態（Ｂ）は、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが、高レベルのＳＯＣであるか否かを区分する第２閾値Ｃｔｈ２（第２の所定値）よりも低いものの、第１閾値Ｃｔｈ１よりも高い中ＳＯＣ状態を示している。中ＳＯＣ状態は、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣに十分な余裕がなく、過剰トルク分の発電トルクを発生させると、Ｌｉバッテリ６２が過剰な充電状態となり得る状態である。つまり、過剰トルクの一部を発電トルクで相殺できない条件である。この場合、点火制御部２３による点火リタードが並行して実行される。この場合、過剰トルクは、発電トルクと、点火リタードによるトルク低下とによって相殺されることになる。この中ＳＯＣ状態では、第１閾値Ｃｔｈ１を超過するＳＯＣであるとはいえ、ある程度は充電を行わせる余裕があるので、発電トルクが点火リタードに比べて優勢である例を示している。

状態（Ｃ）は、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが、充電上限値として予め定められた値以下ではあるものの、第２閾値Ｃｔｈ２よりも高い高ＳＯＣ状態を示している。この場合、Ｌｉバッテリ６２を充電させる余裕が少ないので、発電トルクの増加が抑制される一方で、点火リタードによる過剰トルクの相殺度合いが高く設定される。ここでの「抑制」は、ＩＳＧ６１へ供給する電流を、状態（Ａ）や（Ｂ）のときに比べて少なくし、発電量を制限することの他、ＩＳＧ６１へ電流を供給させずに発電を停止させることも含む。すなわち、状態（Ｃ）の上段に示す通り、発電トルクよりも点火リタードを優勢にして過剰トルクを相殺させる態様、若しくは、下段に示す通り、点火リタードのみで過剰トルクを相殺させる態様を含む。但し、下段の態様は燃費ロスを招来するため、なるべく回避することが望ましい。

状態（Ｄ）は、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが、当該Ｌｉバッテリ６２の充電上限として定めた上限充電率に至っている上限ＳＯＣ状態を示している。上限ＳＯＣ状態は、Ｌｉバッテリ６２を充電させる余裕が全く存在しない状態である。この場合は、たとえデポジット推定部２６が求めたデポジット堆積量が所定の閾値以上となっていても、デポジット除去のための燃圧上昇動作、つまりクリーニングモードの実行が中止される。

なお、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣに応じて、単純に発電トルクによる過剰トルクの相殺と、点火リタードによる過剰トルクの相殺とを切り換えるようにしても良い。例えば、上記の第１閾値Ｃｔｈ１を用い、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが第１閾値Ｃｔｈ１よりも低い場合には、発電トルクを増加させる。つまり、発電トルクだけで過剰トルクを相殺させる。一方、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが第１閾値Ｃｔｈ１よりも高い場合には、点火リタードだけで過剰トルクを相殺させる。このように、両者を切り換えて過剰トルクを相殺させるようにしても良い。

［ＩＳＧの動作例］
続いて、クリーニングモードにおけるＩＳＧ６１の実際の動作例について、図１０を参照して説明する。一般にリチウムイオン二次電池は、満充電状態や低充電状態とすると寿命特性が悪化する。このため、Ｌｉバッテリ６２においては、ＳＯＣの上限と下限を設定し、その上下限の範囲内で使用することが望ましい。図１０では、上限がＳＯＣ＝８０％、下限がＳＯＣ＝４０％に設定されている例を示している。

図１０において点線の特性Ｃ＿ｎｏにて示す通常運転モードでは、Ｌｉバッテリ６２は、下限ＳＯＣ（４０％）よりやや上位に設定される下限閾値Ｔｈ＿Ｌ付近のＳＯＣで使用される。これは、最も寿命特性の優れるＳＯＣ領域でＬｉバッテリ６２を使用するためである。例えば、時刻ｔ１でＬｉバッテリ６２のＳＯＣが下限閾値Ｔｈ＿Ｌまで下降すると、ＩＳＧ制御部２９はＩＳＧ６１に電流を供給して発電動作を開始させ、Ｌｉバッテリ６２に充電させる。続いて、時刻ｔ２で、下限閾値Ｔｈ＿Ｌから数％程度上昇した所定のＳＯＣに到達すると、ＩＳＧ６１への電流供給が停止され、Ｌｉバッテリ６２は専ら放電する。そして、再びＳＯＣが下限閾値Ｔｈ＿Ｌまで下降すると、ＩＳＧ６１への電流供給が再開される。

これに対し、図１０において実線の特性Ｃ＿ｃｌにて示すクリーニングモードでは、過剰トルクの相殺のため発電トルクを増加させることから、通常運転モードよりもワイドにＬｉバッテリ６２のＳＯＣ領域が使用される。図１０の時刻ｔ１が、デポジット推定部２６によりデポジット堆積量が所定値以上と推定されたタイミングであるとする。この場合、全体制御部２１はクリーニング制御部２７にクリーニング実行指示を出す。つまり、時刻ｔ１よりクリーニングモードに入る。

クリーニング制御部２７は、クリーニング実行指示が「有」の状態となっても、常時デポジット除去のための燃圧上昇を行うのではなく、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣを参照しつつ、間欠的に燃圧上昇を実行する。時刻ｔ１から実際にクリーニングモードが開始される。具体的には、燃圧制御部２７１が参照する燃圧マップが、図６の基本燃圧マップから、図８のデポジット除去用燃圧マップに切り換えられる。従って、所定の運転領域では、燃圧が４０ＭＰａから６０ＭＰａに上昇されることになる。

ＩＳＧ６１による発電動作の実行は、上記の燃圧上昇に連動する。既述の通り、燃圧上昇により過剰トルクが発生するため、これを発電トルクで相殺させるべくＩＳＧ制御部２９はＩＳＧ６１に発電動作を実行させる。このため、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣは、特性Ｃ＿ｃｌで示すように比較的急峻に上昇してゆく。

その後、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが、上限ＳＯＣ（８０％）よりもやや下位に設定される上限閾値Ｔｈ＿Ｈに至る時刻ｔ２になると、クリーニングモードは中断される。これは、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣの過度の上昇を回避するためである。具体的には、燃圧制御部２７１はデポジット除去のための燃圧上昇を中断し、これに伴いＩＳＧ制御部２９もＩＳＧ６１の発電動作を停止させる。つまり、時刻ｔ１〜ｔ２が発電トルクの発生期間となる。

時刻ｔ２以降は、クリーニング実行指示が「有」の状態ではあるが、Ｌｉバッテリ６２の放電を待つ期間となる。すなわち、Ｌｉバッテリ６２から高電圧電気機器６４若しくは低電圧電気機器６５に電力が供給され、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが低下するのを待つ期間となる。そして、時刻ｔ３でＳＯＣが下限閾値Ｔｈ＿Ｌまで下降すると、クリーニングモードが再開される。つまり、燃圧制御部２７１はデポジット除去のための燃圧上昇を実行し、ＩＳＧ制御部２９もＩＳＧ６１の発電動作を実行させる状態に移行する。以下、デポジットが除去されたことをデポジット推定部２６が推定し、全体制御部２１がクリーニング実行指示＝「無」に設定するまで、同様なサイクルが繰り返される。

［発電トルクと点火リタードとの連携］
図１１は、過剰トルクの相殺のための、発電トルク及び点火リタードの具体的導出例を説明するための模式図である。ステップ＃１で、デポジット除去要否が判定される。この判定は、既述の通りデポジット推定部２６によって推定されたデポジット堆積量が、所定の閾値を超過するか否かに依存する。デポジット除去要と判定された場合、クリーニングモードが発動する（ステップ＃２）。これは、先に図１０に基づき説明した、クリーニング実行指示＝「有」の状態に相当する。

この場合、燃圧上昇による過剰トルクの処理が必要な状態となる。過剰トルク算出部２７２（図４）は、例えば４０ＭＰａから６０ＭＰａへの燃圧上昇によって、アクセルペダル１８の踏み込み量に基づく目標トルクに対して、エンジン本体１が過剰に発生することになる過剰トルクを算出する。以下のステップ＃３、＃４では、この過剰トルクを、発電トルクと点火リタードとでどのように分配して相殺するかが決定される。

ステップ＃３では、発電トルク算出部２７３が、現況においてＩＳＧ６１に発電させることができる発電量、つまり、ＩＳＧ６１で発生可能な発電トルクを演算する。発電トルクを求めるに際して考慮されるのは、少なくとも電池残量計６８によって導出されるＬｉバッテリ６２のＳＯＣと、ＩＳＧ温度センサＳＮ１２によって検出されるＩＳＧ６１の温度である。

Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣが高いと、発生可能な発電トルクは小さくなる。図１２（Ａ）は、ＩＳＧ６１の発電トルクとＬｉバッテリ６２のＳＯＣとの関係を示すグラフである。ＳＯＣが比較的低いポイントＰ１で発生可能な発電トルクに比べ、Ｐ１よりもＳＯＣが高いポイントＰ２における発電トルクは小さくなる。また、ＩＳＧ６１の温度が高いと、発電動作を抑制させる必要があるので、やはり発生可能な発電トルクは小さくなる。図１２（Ｂ）は、ＩＳＧ６１の発電トルクとＩＳＧ６１の温度との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、ＩＳＧ温度が所定の温度Ｐ３を越えると、ＩＳＧ６１が発生可能な発電トルクは急激に小さくなる。

以上は、物理的に発電トルクが制限される要素である。これら要素に加えて、発電トルク自体を発生させることは可能な状態であるが、他の理由で発電トルクを制限させるべき要素である「発電トルク制限要素」も考慮される。具体的には、発電トルク算出部２７３は、目標トルクを参照し、発電トルクをさらにエンジン本体１に担わせることができる余裕度を求める。例えば、エンジン本体１の最大出力トルクのうち、目標トルクの達成のため７０％を使う必要がある場合、残りの３０％のトルクの大半を発電トルクに消費し、急なアクセルの踏み込みに対する余裕度の無い運転状態を作ることは好ましくない。発電トルク算出部２７３は、ＳＯＣ及びＩＳＧ温度に加え、このような発電トルク制限要素に相当する係数を採用して、発電トルクを決定する。図１２（Ｃ）は、ＩＳＧ６１の発電トルクと目標トルクの関係を示すグラフである。目標トルクが比較的低いポイントＰ４に比べ、比較的高いポイントＰ５に設定される場合、両者の差分のΔＴｒだけ発生可能な発電トルクは小さくなる。

続くステップ＃４では、点火リタードで補うトルクが求められる。つまり、過剰トルクのうち、発電トルクで相殺できないトルクが演算される。具体的には、トルク配分決定部２７４が、燃圧上昇による燃料噴射量の増量によってエンジン本体１が発生することになるトルクＴ１と、ステップ＃３で求められた現状で発生可能な発電トルクＴ２と、現状のアクセル踏み込み量に基づく目標トルクＴ３とを加減演算する。

発電トルクＴ２で過剰トルクを全て相殺できる場合、つまり、Ｔ１−Ｔ２＝Ｔ３となる場合は、点火リタードで補う必要がない。従って、トルク配分決定部２７４は点火リタードによる相殺分をゼロと決定する。一方、発電トルクＴ２で過剰トルクを全て相殺できない場合、つまり、Ｔ１−Ｔ２＞Ｔ３となる場合、その差分を点火リタードで補うことができるように、点火リタードによる相殺分を決定する。

このようにしてトルク配分決定部２７４が、過剰トルクを相殺させるに際しての発電トルクと点火リタードとに各々担わせる配分を決定したならば、デポジット除去動作（クリーニングモード）が実行される（ステップ＃５）。具体的には、ＩＳＧ制御部２９がＩＳＧ６１に前記発電トルクを発生させる界磁電流を決定し、ＩＳＧ通電回路６１２に当該界磁電流を供給させる。また、点火制御部２３が、前記点火リタードを実現する点火タイミングで、点火プラグ１６を駆動する。

［燃圧切り替え制御フロー］
続いて、上記のエンジンシステムの動作をフローチャートに基づいて説明する。図１３は、クリーニングモードの実行要否の判定処理に相当する、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〜ＳＮ１２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２６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）。この処理においてデポジット推定部２６は、先に詳述したように、上記（１）式を適用し、運転状態に応じて補正された単位堆積量を導出する。すなわち、デポジット推定部２６は、記憶部２０Ｍに予め格納されている補正用の回転負荷係数マップ、燃圧係数マップ及び噴射量オフセット係数マップを参照して、運転時間と運転状態とで定まる運転時間堆積量にこれらマップの係数を乗算して前記単位堆積量を求める。

その後、クリーニング制御部２７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、クリーニング制御部２７は、燃圧制御部２７１に、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の燃圧を設定させる（ステップＳ４）。すなわち、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼の実行時には、燃料噴射量のリニアリティが低下する問題を考慮して、燃圧を上昇させるクリーニングモードは実行されない。

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）、クリーニング制御部２７は、ステップＳ２でデポジット推定部２６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）、クリーニング制御部２７は、クリーニングモードを実行しない。この場合、燃圧制御部２７１は、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）、クリーニング制御部２７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、クリーニング制御部２７は、クリーニングモードを実行しない。この場合、燃圧制御部２７１は、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、気泡発生などの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）、クリーニング制御部２７はクリーニングモードの実行指示を出す。すなわち、燃圧制御部２７１は、参照する燃圧マップを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。

［燃焼制御フロー］
図１４は、ＥＣＵ２０が実行する燃焼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〜ＳＮ１２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Ｓ１１）。次いで、噴射制御部２２が、アクセルセンサＳＮ１１が検出するアクセル開度に基づいて、基本要求トルクを算出する（ステップＳ１２）。換言すると、基本要求トルクに応じた燃料噴射量が決定される。

その後、全体制御部２１は、クリーニング制御部２７がクリーニングモードの実行指示（図１３のステップＳ８）の有無を判定する（ステップＳ１３）。クリーニングモードの実行指示が「有」の場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、全体制御部２１は、過剰トルク算出部２７２に、クリーニングモードでの燃圧上昇分によって生じる過剰トルクを算出させる（ステップＳ１４）。

これを受けて噴射制御部２２が、ステップＳ１２で求めた基本要求トルクに過剰トルクを加算して、最終要求トルクを算出する（ステップＳ１５）。つまり、噴射制御部２２は、基本要求トルクに応じた燃料噴射量に、過剰トルクに相当する燃料噴射量を加算する補正を行い、最終的な燃料噴射量を決定する。なお、クリーニングモードの実行指示が「無」の場合（ステップＳ１３でＮＯ）には、ステップＳ１４はスキップされる。この場合、ステップＳ１２の基本要求トルクが最終要求トルクとなる。

続いて、吸気制御部２４が、ステップＳ１５で決定した最終要求トルクを達成するのに必要な目標空気量を算出する（ステップＳ１６）。つまり、最終要求トルクに対応する燃料を燃焼させるのに必要な空気量が算出される。そして、吸気制御部２４は、求めた目標空気量に応じて、スロットル弁３２の開度、吸気弁１１及び排気弁１２のバルブタイミング、過給機３３の動作条件等を制御する（ステップＳ１７）。また、噴射制御部２２が、目標空気量に応じてインジェクタ１５の燃料噴射量を制御する（ステップＳ１８）。

さらに、点火制御部２３が、目標空気量に応じて、点火プラグ１６による混合気への点火時期を制御する（ステップＳ１９）。ここでの点火時期は、過剰トルクをＩＳＧ６１が発生する発電トルクで完全に相殺できる場合には、目標空気量にて単純に定まる点火時期となる。一方、過剰トルクの一部又は全部を発電トルクで相殺できない場合には、点火制御部２３は目標空気量にて決まる点火時期をリタード側に補正（点火リタード）する。この点火リタードによって、前記過剰トルクの残部が相殺される。

［ＩＳＧの制御フロー］
図１５は、クリーニングモードにおけるＩＳＧの発電制御の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ２０は、各センサＳＮ１〜ＳＮ１２や他のセンサから各種信号を読み込む（ステップＳ２１）。そして、全体制御部２１が、クリーニングモードの実行指示の有無を判定する（ステップＳ２２）。クリーニングモード実行指示が「無」の場合（ステップＳ２２でＮＯ）、クリーニングモードに連携したＩＳＧ６１の制御は不要であるので、以下の処理はスキップされる。

これに対し、クリーニングモード実行指示が「有」の場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、クリーニング制御部２７の発電トルク算出部２７３が、Ｌｉバッテリ６２のＳＯＣやＩＳＧ温度等を参照して、現状の運転状態においてＩＳＧ６１が発生可能な発電トルクを演算する（ステップＳ２３）。また、発電トルク算出部２７３は、基本要求トルク等を参照して、発電トルクの制限演算を実行する（ステップＳ２４）。これらの演算により、ＩＳＧ６１の発電トルクが決定される。これらステップＳ２３及びＳ２４の詳細は、図１１のステップ＃３において説明した通りである。

その後、クリーニング制御部２７は、ＩＳＧ６１の発電トルクで過剰トルクの全てを相殺できるか否かを判定する（ステップＳ２５）。発電トルクで過剰トルクの全てを相殺できない場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、トルク配分決定部２７４が、点火リタードによる過剰トルクの相殺分、つまり点火リタード量を演算により求め、設定する（ステップＳ２６）。この演算の詳細は、図１１のステップ＃４において説明した通りである。トルク配分決定部２７４は、演算にて求めた点火リタード量を点火制御部２３に与える。この点火リタード量は、図１４のステップＳ１９の処理の際に参照される。

その後、ステップＳ２４で求められた発電トルクを発生するよう、ＩＳＧ制御部２９がＩＳＧ６１の発電トルクを制御する（ステップＳ２７）。すなわち、ＩＳＧ制御部２９は、発電トルクを達成できる界磁電流をＩＳＧ６１に供給する。なお、発電トルクで過剰トルクの全てを相殺できる場合（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２６はスキップされる。

［作用効果］
以上説明した本実施形態に係るエンジンシステムによれば、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、ＥＣＵ２０が燃圧を上昇させ、デポジットを除去する処理を実行する。この燃圧上昇によって、単位時間当たりの燃料噴射量が増えるため、エンジン本体１は運転者のアクセル踏み込み量に基づく要求トルクに加えて、過剰トルクを発生する。ＥＣＵ２０は、この過剰トルクを、ＩＳＧ６１の発電トルクで相殺させる。すなわち、Ｌｉバッテリ６２が充電可能な状態であること、つまりＬｉバッテリ６２のＳＯＣが所定値よりも低い充電率であることを前提として、ＥＣＵ２０はＩＳＧ６１の発電トルクを増加させる。これにより、デポジットを除去しつつ、過剰トルクを活用してＬｉバッテリ６２への充電を行わせることができ、しかも運転者に過剰トルクの付加による違和感を与えずに済むようになる。

また、ＥＣＵ２０は、前記燃圧の上昇によって生じる過剰トルクの一部又は全部を前記発電トルクで相殺できない条件下のときには、点火プラグ１６の点火タイミングをリタードさせる点火リタード制御を並行して実行する。混合気への点火タイミングをリタードさせることは、エンジン本体１のエンジントルクの低下をもたらす。例えば、発電トルクの増加だけでは過剰トルクの全てを相殺できない場合に、点火リタードによって残部の過剰トルクの相殺を補わせることができる。従って、発電トルクと点火リタードとのコンビネーションによって、過剰トルクを相殺させることができる。

［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、例えば次のような変形実施形態を取ることができる。

（１）上記実施形態では、発電装置の例として、電動機としての機能と発電機としての機能とを備えたＩＳＧ６１を例示した。電動機としての機能は省いても良く、例えば発電装置としてオルタネーターを用いるようにしても良い。

（２）上記実施形態では、図１０に示すように、クリーニングモードにおいてＩＳＧ６１が、Ｌｉバッテリ６２の下限ＳＯＣ（４０％）付近の下限閾値Ｔｈ＿Ｌと、上限ＳＯＣ（８０％）付近の上限閾値Ｔｈ＿Ｈとの間で、発電動作と休止動作とを行う例を示した。図１６は、クリーニングモードにおける、ＩＳＧ６１の発電動作の変形例を示すタイムチャートである。この変形例では、実線の特性Ｃ＿ｃｌａで示すように、初回の発電動作では、Ｌｉバッテリ６２を下限閾値Ｔｈ＿Ｌから上限閾値Ｔｈ＿Ｈまで充電させる。この点は、図１０の例と同じである。しかし、２回目以降の発電動作では、下限閾値Ｔｈ＿ＬまでＬｉバッテリ６２を放電させず、上限閾値Ｔｈ＿Ｈに比較的近いＳＯＣの下限閾値Ｔｈ＿ＬＡまで放電が進んだら充電を再開させる。下限閾値Ｔｈ＿ＬＡは、例えば、上限ＳＯＣ（８０％）と下限ＳＯＣ（４０％）との中間（ＳＯＣ＝６０％）よりも、さらに高いＳＯＣ（ＳＯＣ＝７０％程度）に設定することができる。この変形例によれば、細かいサイクルでＬｉバッテリ６２の充電と放電のサイクルが繰り返されるので、クリーニングモードにおいて燃圧上昇の休止期間（図１０の時刻ｔ２〜ｔ３の期間）を短くすることができる。

（３）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。

（４）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。

１ エンジン本体（エンジン）
６ 燃焼室
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）
１６ 点火プラグ（点火装置）
２０ ＥＣＵ（制御ユニット）
２２ 噴射制御部（燃料噴射弁を制御する制御ユニット）
２３ 点火制御部（点火装置を制御する制御ユニット）
２６ デポジット推定部（デポジット推定ユニット）
２７ クリーニング制御部
２７１ 燃圧制御部（燃圧調整機構を制御する制御ユニット）
２９ ＩＳＧ制御部（発電トルク調整機構を制御する制御ユニット）
６１ ＩＳＧ（発電装置）
６１２ ＩＳＧ通電回路（発電トルク調整機構）
６２ Ｌｉバッテリ（バッテリ）
６８ 電池残量計（充電率検出ユニット）

Claims (5)

1. 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたエンジンと、
   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、
   前記エンジンにより駆動される発電装置と、
   前記発電装置により発電された電力を蓄電するバッテリと、
   前記発電装置の発電トルクを調整する発電トルク調整機構と、
   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、
   前記バッテリの充電率を検出する充電率検出ユニットと、
   前記燃料噴射弁、前記燃圧調整機構及び発電トルク調整機構の動作を制御する制御ユニットと、を備え、
   前記制御ユニットは、前記デポジット堆積量が所定値以上となったときに、
   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と共に、
   前記バッテリの充電率が第１の所定値よりも低い充電率である場合には、前記発電トルクを増加させるように前記発電トルク調整機構を制御する、
   ことを特徴とするエンジンシステム。
2. 請求項１に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記燃焼室内の混合気に点火を行う点火装置をさらに備え、
   前記制御ユニットは、
   前記点火装置による点火タイミングを制御するものであって、
   前記燃圧の上昇によって生じる前記エンジンの過剰トルクの一部又は全部を前記発電トルクで相殺できない条件下のときには、前記点火タイミングをリタードさせる制御を並行して実行する、エンジンシステム。
3. 請求項２に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御ユニットは、
   前記バッテリの充電率が第２の所定値よりも高い充電率である場合には、前記発電トルクの増加を抑制する一方で、前記リタードによる前記過剰トルクの相殺度合いを高く設定する、エンジンシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御ユニットは、前記バッテリの充電率が、当該バッテリの充電上限として定めた上限充電率に至っているとき、前記デポジット堆積量が所定値以上となっている場合でも、前記燃圧を上昇させる動作を抑制する、エンジンシステム。
5. 請求項１に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記燃焼室内の混合気に点火を行う点火装置をさらに備え、
   前記制御ユニットは、
   前記点火装置による点火タイミングを制御するものであって、
   前記バッテリの充電率が前記第１の所定値よりも低い充電率である場合には、前記発電トルクを増加させるように前記発電トルク調整機構を制御する一方、
   前記バッテリの充電率が前記第１の所定値よりも高い充電率である場合には、前記点火タイミングをリタードさせる制御に切り換える、エンジンシステム。
   

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