CN108779730B - 压缩自燃式发动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供压缩自燃式发动机的控制装置。在压缩自燃式的发动机(1)中，进行通过火花塞(25)的点火而混合气通过火焰传播进行燃烧的SI燃烧、以及起因于该火焰传播而混合气通过自燃进行燃烧的CI燃烧。ECU(10)具备：第1控制单元，基于发动机1的运转状态，对作为与通过SI燃烧而产生的热量相对于在SI燃烧以及CI燃烧中产生的全部热量或者在CI燃烧中产生的热量的比例相关联的指标的SI率进行控制；以及第2控制单元，对SI燃烧前的缸内温度进行控制，通过该第1以及第2控制单元的双方，在发动机1的1个燃烧循环中，根据发动机1的运转状态来变更SI燃烧以及CI燃烧双方的燃烧状态。

Description

压缩自燃式发动机的控制装置
技术领域
本发明涉及具有构成为在燃烧室内使混合气自燃的发动机的压缩自燃式发动机的控制装置。
背景技术
例如，在专利文献1等中公开有与本发明相关联的技术。在专利文献1中公开有如下技术：在对燃烧室内的混合气赋予辅助能量而促进自燃的压缩自燃式发动机中，设定上止点的目标缸内温度，并通过设置于进气通路的进气加热装置对缸内温度进行控制，以便实现该目标缸内温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-73775号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，本申请发明人想到了将SI(Spark Ignition：火花点火)燃烧与CI(Compression Ignition：压缩点火)燃烧组合而成的燃烧方式。即，在使燃烧室内的混合气强制性地点火而进行基于火焰传播的SI燃烧(相当于第1燃烧)的同时，进行通过该SI燃烧的发热使燃烧室内的未燃混合气自燃的CI燃烧(相当于第2燃烧)。在SI燃烧中，压力变动相对小，因此能够抑制燃烧噪声的产生。此外，通过进行CI燃烧，与基于火焰传播的燃烧相比，燃烧时间缩短，有利于燃料消耗率的提高。因而，将SI燃烧与CI燃烧组合而成的燃烧方式，能够抑制燃烧噪声的产生，并且能够提高燃料消耗率。在该燃烧方式中，由于SI燃烧对CI燃烧进行控制，因此在以下称作“SPCCI燃烧”。
并且，本申请发明人发现：对于SPCCI燃烧，在发动机的1个燃烧循环中，定义作为与通过SI燃烧而产生的热量相对于在SI燃烧以及CI燃烧中产生的全部热量或者在CI燃烧中产生的热量的比例相关联的指标的“SI率”，如果根据发动机的运转状态来变更该SI率，则能够在较大的运转区域内兼顾抑制燃烧噪声的产生以及使燃料消耗率提高。
此处，为了抑制燃烧噪声，期望适当地控制上述的SI率。但是，当仅从抑制燃烧噪声的观点出发来决定SI率时，CI燃烧中的自燃时间的控制会变得困难。当CI燃烧的自燃时间偏离所希望的时间时，会导致燃料消耗率的恶化、燃烧稳定性的恶化。
本发明是为了解决上述的现有技术的问题点而完成的，其目的在于，在进行SPCCI燃烧的压缩自燃式发动机的控制装置中，适当地控制SI率以及自燃时间的双方。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明为一种压缩自燃式发动机的控制装置，具有：发动机，构成为至少具备使燃料与空气的混合气燃烧的燃烧室、以朝燃烧室内供给燃料的方式喷射燃料的喷射器、以及对燃烧室内的混合气进行点火的火花塞，通过火花塞的点火在燃烧室内使混合气自燃；以及控制器，构成为至少对发动机的喷射器以及火花塞进行控制，而使发动机运转，该压缩自燃式发动机的控制装置的特征在于，在发动机中，进行通过火花塞的点火而使混合气通过火焰传播进行燃烧的第1燃烧、以及基于该火焰传播而使混合气通过自燃进行燃烧的第2燃烧，控制器具备：第1控制单元，基于发动机的运转状态，在发动机的1个燃烧循环中，对作为与通过第1燃烧而产生的热量相对于在第1燃烧以及第2燃烧中产生的全部热量或者在第2燃烧中产生的热量的比例相关联的指标的SI率进行控制；以及第2控制单元，对第1燃烧开始前的燃烧室内的温度即缸内温度进行控制，通过第1控制单元以及第2控制单元的双方，在发动机的1个燃烧循环中，根据发动机的运转状态来变更第1燃烧以及第2燃烧的双方的燃烧状态。
根据如此构成的本发明，通过控制SI率的第1控制单元以及控制燃烧开始前的缸内温度的第2控制单元的双方，根据发动机的运转状态来变更基于火焰传播的第1燃烧以及基于自燃的第2燃烧的双方的燃烧状态。由此，能够使组合第1燃烧以及第2燃烧而成的燃烧波形成为所希望的燃烧波形。具体而言，能够适当地实现所希望的SI率以及自燃时间。其结果，能够实现燃料消耗率的改善、燃烧稳定性确保以及燃烧噪声抑制等。
在本发明中优选为，控制器的第2控制单元进行如下控制：作为发动机的运转状态的发动机负载越高则越降低缸内温度。
在如此构成的本发明中，第2控制单元在发动机负载较高的情况下，进行降低燃烧开始前的缸内温度的控制，由此能够随着发动机负载的增大而适当地增大SI率。
在本发明中优选为，控制器的第1控制单元以及第2控制单元将SI率以及缸内温度控制为，与作为发动机的运转状态的发动机负载无关，将组合第1燃烧以及第2燃烧而成的燃烧的燃烧重心位置维持为大致恒定。
在如此构成的本发明中，将组合第1燃烧以及第2燃烧而成的燃烧的燃烧重心位置维持为大致恒定，因此能够适当地确保来自驾驶员的要求扭矩。例如，如果将燃烧重心位置维持在压缩上止点附近(压缩上止点附近且压缩上止点后的曲轴转角)，则能够有效地改善燃料消耗率。
在本发明中优选为，还具有状态量设定设备，该状态量设定设备构成为，通过对新气以及已燃气体朝发动机的燃烧室的导入进行调整，由此将燃烧室内设定为所希望的状态，控制器的第2控制单元对状态量设定设备进行控制以对朝燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例进行调整，从而对缸内温度进行调整。
在如此构成的本发明中，能够对朝燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例进行调整而适当地控制缸内温度。在典型的例子中，通过增大已燃气体相对于新气的比例，能够使缸内温度上升。
在本发明中优选为，控制器设定与发动机的运转状态相应的目标SI率以及第1燃烧开始前的目标缸内温度，通过第1控制单元以及第2控制单元的双方进行调整SI率的控制与调整缸内温度的控制，以便实现该目标SI率以及目标缸内温度。
在如此构成的本发明中，通过调整SI率以及缸内温度以便实现目标SI率以及目标缸内温度，由此能够适当地实现组合了第1燃烧以及第2燃烧的所希望的燃烧波形。
在本发明中优选为，还具有状态量设定设备，该状态量设定设备构成为，通过对新气以及已燃气体朝发动机的燃烧室的导入进行调整，由此将燃烧室内设定为所希望的状态，控制器为了实现目标缸内温度，而对状态量设定设备进行控制以便对朝燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例进行调整，此外，控制器取得第1燃烧开始前的实际缸内温度，基于该缸内温度对火花塞的点火时间进行控制，以便实现与目标SI率以及目标缸内温度相应的自燃时间。
在如此构成的本发明中，在燃烧开始前预先进行调整缸内状态的控制，取得燃烧开始前的实际缸内温度，并基于该缸内温度对点火时间进行控制，由此能够可靠地实现目标SI率以及目标缸内温度。
在本发明中优选为，控制器的第2控制单元为，作为第1燃烧开始前的缸内温度，也可以对发动机的活塞处于下止点时的缸内温度进行调整。
在其他观点中，为了实现的上述目的，本发明为一种压缩自燃式发动机的控制装置，具有：发动机，构成为至少具备使燃料与空气的混合气燃烧的燃烧室、以朝燃烧室内供给燃料的方式喷射燃料的喷射器、以及对燃烧室内的混合气进行点火的火花塞，通过火花塞的点火在燃烧室内使混合气自燃；以及控制器，构成为至少对发动机的喷射器以及火花塞进行控制，而使发动机运转，该压缩自燃式发动机的控制装置的特征在于，在发动机中，进行通过火花塞的点火而使混合气通过火焰传播进行燃烧的第1燃烧、以及基于该火焰传播而使混合气通过自燃进行燃烧的第2燃烧，控制器具备：第1控制单元，基于发动机的运转状态，在发动机的1个燃烧循环中，对作为与通过第1燃烧而产生的热量相对于在第1燃烧以及第2燃烧中产生的全部热量或者在第2燃烧中产生的热量的比例相关联的指标的SI率进行控制；以及第2控制单元，对产生自燃的时间即自燃时间进行控制，通过第1控制单元以及第2控制单元的双方，在发动机的1个燃烧循环中，根据发动机的运转状态来变更第1燃烧以及第2燃烧的双方的燃烧状态。
根据如此构成的本发明，控制器通过控制SI率的第1控制单元以及控制第2燃烧的自燃时间的第2控制单元的双方，根据发动机的运转状态来变更基于焰火传播的第1燃烧以及基于自燃的第2燃烧的双方的燃烧状态。由此，能够使组合第1燃烧以及第2燃烧而成的燃烧波形成为所希望的燃烧波形。具体而言，能够适当地实现所希望的SI率以及自燃时间。其结果，能够实现燃料消耗率的改善、燃烧稳定性确保以及燃烧噪声抑制等。
在本发明中优选为，控制器的第2控制单元进行如下控制：作为发动机的运转状态的发动机负载越高，则越将自燃时间设定于滞后侧。
在如此构成的本发明中，在发动机负载较低的情况下，燃烧噪声不太成为问题，因此第2控制单元将自燃时间设定于比较提前侧，由此能够确保自燃稳定性。另一方面，在发动机负载较高的情况下，第2控制单元将自燃时间设定于滞后侧，由此能够尽量延长进行第2燃烧的时间，确保燃料消耗率。
在本发明中优选为，控制器的第2控制单元在不超过规定的滞后极限的范围内，将自燃时间设定于滞后侧。
根据如此构成的本发明，通过滞后极限来限制自燃时间的滞后，因此能够确保第2燃烧的自燃稳定性。
在本发明中优选为，控制器的第1控制单元以及第2控制单元将SI率以及自燃时间控制为，与作为发动机的运转状态的发动机负载无关，将组合第1燃烧以及第2燃烧而成的燃烧的燃烧重心位置维持为大致恒定。
根据如此构成的本发明，将组合第1燃烧以及第2燃烧而成的燃烧的燃烧重心位置维持为大致恒定，因此能够适当地确保来自驾驶员的要求扭矩。例如，如果将燃烧重心位置维持在压缩上止点附近(压缩上止点附近且压缩上止点后的曲轴转角)，则能够有效地改善燃料消耗率。
在本发明中优选为，控制器的第2控制单元对基于火花塞的点火时间进行控制，而对自燃时间进行调整。
根据如此构成的本发明，根据基于火花塞的点火时间来调整第1燃烧的开始时间，由此能够适当地控制之后的第2燃烧的自燃时间。
在本发明中优选为，控制器设定与发动机的运转状态相应的目标SI率以及目标自燃时间，通过第1控制单元以及第2控制单元的双方进行对SI率以及自燃时间进行调整以便实现该目标SI率以及目标自燃时间的控制。
根据如此构成的本发明，通过对SI率以及自燃时间进行调整以便实现目标SI率以及目标自燃时间，由此能够适当地实现组合第1燃烧以及第2燃烧而成的所希望的燃烧波形。
在本发明中优选为，还具有状态量设定设备，该状态量设定设备构成为，通过对新气以及已燃气体朝发动机的燃烧室的导入进行调整，由此将燃烧室内设定为所希望的状态，控制器为，求出根据目标SI率以及目标自燃时间而应当设定的第1燃烧开始前的燃烧室内的状态，为了实现该状态而对状态量设定设备进行控制，以便对朝燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例进行调整，并且，取得第1燃烧开始前的实际的燃烧室内的状态，并基于该状态对基于火花塞的点火时间进行控制，以便实现目标自燃时间。
根据如此构成的本发明，在燃烧开始前预先进行调整缸内状态的控制，取得燃烧开始前的实际的缸内温度，并基于该缸内温度对点火时间进行控制，由此能够可靠地实现目标SI率以及目标自燃时间。
在本发明中优选为，控制器的第1控制单元进行如下控制：作为发动机的运转状态的发动机负载越高，则越增大SI率。
在如此构成的本发明中，第1控制单元在发动机负载较低的情况下减小SI率，由此能够缩短燃烧时间，能够改善燃料消耗率。另一方面，第1控制单元在发动机负载较高的情况下增大SI率，由此能够抑制基于第2燃烧的燃烧噪声的产生。
在本发明中优选为，控制器的第1控制单元对基于火花塞的点火时间进行控制，而对SI率进行调整。
在如此构成的本发明中，通过对使第1燃烧开始的基于火花塞的点火时间进行调整，由此能够适当地控制SI率。在典型的例子中，能够通过使点火时间提前来增大SI率，并能够通过使点火时间滞后来减小SI率。
在本发明中优选为，还具有状态量设定设备，该状态量设定设备构成为，通过对新气以及已燃气体朝发动机的燃烧室的导入进行调整，由此将燃烧室内设定为所希望的状态，控制器的第1控制单元对状态量设定设备进行控制以便对朝燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例进行调整，而调整SI率。
在如此构成的本发明中，通过对朝燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例进行调整来控制缸内的状态(例如缸内温度)，由此能够适当地控制SI率。例如，通过对新气与已燃气体的比例进行调整而使燃烧开始前的缸内温度上升，由此使第1燃烧的开始滞后，由此能够适当地调整SI率。
在本发明中优选为，控制器为，为了在燃烧室内形成大致均匀的混合气，而将喷射器控制为执行后级喷射和前级喷射，后级喷射在基于火花塞的点火时间之前且在接近该点火时间的定时喷射燃料，前级喷射在该后级喷射之前且在从点火时间远离的定时喷射燃料，第1控制单元对后级喷射中从喷射器喷射的燃料喷射量进行控制，而调整SI率。
在如此构成的本发明中，基本上，在进行包括前级喷射以及后级喷射的分割喷射的情况下，通过后级喷射而喷射的燃料进行第1燃烧，通过前级喷射而喷射的燃料主要进行第2燃烧，因此，通过对后级喷射中从喷射器喷射的燃料喷射量进行调整，能够适当地控制SI率。
发明的效果
根据本发明，在进行SPCCI燃烧的压缩自燃式发动机的控制装置中，能够适当地控制SI率以及自燃时间的双方。
附图说明
图1是本发明的实施方式的压缩自燃式发动机的概要构成图。
图2是本发明的实施方式的压缩自燃式发动机的燃烧室的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式的压缩自燃式发动机的控制装置的电气构成的框图。
图4是关于本发明的实施方式的发动机的运转区域的说明图。
图5是关于本发明的实施方式的SPCCI燃烧中的SI率的定义的说明图。
图6是关于本发明的实施方式中的相对于发动机负载的SI率的变化、燃烧室中的状态量的变化、进气门以及排气门的重叠时间的变化、燃料的喷射正时以及点火正时的变化的说明图。
图7是关于本发明的实施方式中的发动机负载与SI率以及自燃时间之间的关系的说明图。
图8是关于在本发明的实施方式中根据燃烧开始前的缸内温度来控制SI率的方法的说明图。
图9是关于在本发明的实施方式中根据燃烧开始前的缸内温度以实现所希望的自燃时间的方式控制SI率的方法的说明图。
图10是表示本发明的实施方式的SPCCI燃烧的基本控制的流程图。
图11是关于本发明的实施方式的燃烧前的缸内温度的推测方法的说明图。
图12是表示本发明的实施方式的第1控制模型的框图。
图13是表示本发明的实施方式的第2控制模型的框图。
图14是表示本发明的实施方式的第3控制模型的框图。
图15是进行了本发明的实施方式的SPCCI燃烧控制的情况下的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的压缩自燃式发动机的控制装置进行说明。
<装置构成>
首先，参照图1至图3对本实施方式的压缩自燃式发动机的控制装置的构成进行说明。图1是例示本实施方式的压缩自燃式发动机的构成的图。图2是例示本实施方式的燃烧室的构成的剖视图。另外，图1中的进气侧为纸面左侧，排气侧为纸面右侧。图2中的进气侧为纸面右侧，排气侧为纸面左侧。图3是例示本实施方式的压缩自燃式发动机的控制装置的构成的框图。
发动机1搭载于四轮的汽车。通过发动机1运转而使汽车行驶。发动机1的燃料在该构成例中为汽油。燃料也可以是包含生物乙醇等的汽油。发动机1的燃料只要是至少包含汽油的液体燃料，则可以是任意燃料。
具体而言，发动机1具备气缸体12、以及载放在该气缸体12上的气缸盖13。在气缸体12的内部形成有多个气缸11。在图1以及图2中，仅示出一个气缸11。发动机1是多缸发动机。
在各气缸11内滑动自如地内插有活塞3。活塞3经由连杆14与曲轴15连结。活塞3与气缸11以及气缸盖13一起划分出燃烧室17。另外，“燃烧室”并不限定于在活塞3到达压缩上止点时形成的空间的含义。“燃烧室”这个用语有时按照广义来使用。即，“燃烧室”有时意味着与活塞3的位置无关而由活塞3、气缸11以及气缸盖13形成的空间。
活塞3的上表面为平坦面。在活塞3的上表面形成有凹腔31。凹腔31从活塞3的上表面凹陷。凹腔31具有浅盘形状。在活塞3位于压缩上止点附近时，凹腔31面向后述的喷射器6。
凹腔31具有凸部311。凸部311设置于气缸11的大致中心。凸部311为大致圆锥状。凸部311从凹腔31的底部沿着气缸11的中心轴X朝上延伸。凸部311的上端与凹腔31的上表面为大致相同高度。凹腔31还具有设置在凸部311周围的凹陷部312。
如图2所示，气缸盖13的下表面、即燃烧室17的顶面由倾斜面1311以及倾斜面1312构成。倾斜面1311从进气侧朝向轴X成为上升坡度。倾斜面1312从排气侧朝向轴X成为上升坡度。燃烧室17的顶面为所谓的屋脊形状。
另外，燃烧室17的形状并不限定于图2中例示的形状。例如，凹腔31的形状、活塞3的上表面的形状以及燃烧室17的顶面的形状等能够适当变更。
以理论热效率的提高、后述的CI(Compression Ignition)燃烧的稳定化为目的，而发动机1的几何压缩比被设定得较高。具体而言，发动机1的几何压缩比为14以上。几何压缩比例如也可以设为16。几何压缩比在14以上20以下的范围内适当设定即可。
在气缸盖13上，对于每个气缸11形成有两个进气口18。进气口18与燃烧室17连通。在进气口18配设有进气门21。进气门21对燃烧室17与进气口18之间进行开闭。进气门21通过进气气门机构在规定的定时进行开闭。在该构成例中，如图3所示，进气气门机构具有作为可变气门机构的进气电动VVT(Variable Valve Timing：可变气门正时)23。进气电动VVT23构成为，使进气凸轮轴的旋转相位在规定的角度范围内连续地变更。由此，进气门21的开阀时间以及闭阀时间连续地变化。另外，进气气门机构也可以代替电动VVT而具有液压式的VVT。
在气缸盖13上，对于每个气缸11还形成有两个排气口19。排气口19与燃烧室17连通。在排气口19配设有排气门22。排气门22对燃烧室17与排气口19之间进行开闭。排气门22通过排气气门机构在规定的定时进行开闭。在该构成例中，如图3所示，排气气门机构具有作为可变气门机构的排气电动VVT24。排气电动VVT24构成为，使排气凸轮轴的旋转相位在规定的角度范围内连续地变更。由此，排气门22的开阀时间以及闭阀时间连续地变化。另外，排气气门机构也可以代替电动VVT而具有液压式的VVT。
虽然详细情况将后述，但该发动机1通过进气电动VVT23以及排气电动VVT24对与进气门21的开阀以及排气门22的开阀相关的重叠时间的长度进行调整。由此，对燃烧室17中的残留气体进行扫气，或者将较热的已燃气体封闭到燃烧室17中(即，将内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)气体导入燃烧室17中)。在该构成例中，进气电动VVT23以及排气电动VVT24构成作为状态量设定设备之一的内部EGR***。另外，内部EGR***并不限定于由VVT构成。
在气缸盖13上，对于每个气缸11安装有喷射器6。喷射器6构成为，朝燃烧室17中直接喷射燃料。喷射器6配设于进气侧的倾斜面1311与排气侧的倾斜面1312交叉的屋脊的谷部。如图2所示，喷射器6被配设成，其喷射轴心沿着气缸11的中心轴X。喷射器6的喷射轴心与凹腔31的凸部311的位置大致一致。喷射器6与凹腔31对置。另外，喷射器6的喷射轴心与气缸11的中心轴X也可以不一致。在该情况下，也期望喷射器6的喷射轴心与凹腔31的凸部311的位置一致。
虽然省略详细的图示，但喷射器6由具有多个喷口的多喷口型的燃料喷射阀构成。如图2中箭头所示，喷射器6以燃料喷雾从燃烧室17的中央呈放射状扩展的方式喷射燃料。
如后述那样，有时喷射器6在活塞3位于压缩上止点附近的定时喷射燃料。在该情况下，当喷射器6喷射燃料时，燃料喷雾一边与新气混合一边沿着凹腔31的凸部311朝下流动，并且沿着凹陷部312的底面以及周侧面从燃烧室17的中央朝径向外侧呈放射状扩展地流动。之后，混合气到达凹腔31的开口，沿着进气侧的倾斜面1311以及排气侧的倾斜面1312从径向外侧朝向燃烧室17的中央流动。
另外，喷射器6并不限定于多喷口型的喷射器。喷射器6也可以采用外开阀类型的喷射器。
喷射器6连接有燃料供给***61。燃料供给***61具备构成为贮存燃料的燃料箱63、以及将燃料箱63与喷射器6相互连结的燃料供给路62。在燃料供给路62上设有燃料泵65以及共轨64。燃料泵65朝共轨64压送燃料。在该构成例中，燃料泵65是由曲轴15驱动的柱塞式的泵。共轨64构成为，以高燃料压力蓄积从燃料泵65压送的燃料。当喷射器6开阀时，蓄积于共轨64的燃料从喷射器6的喷口朝燃烧室17中喷射。燃料供给***61构成为，能够朝喷射器6供给30MPa以上的高压力燃料。燃料供给***61的最高燃料压力例如可以为120MPa程度。朝喷射器6供给的燃料的压力可以根据发动机1的运转状态来变更。另外，燃料供给***61的构成并不限定于上述的构成。
在气缸盖13上，对于每个气缸11安装有火花塞25。火花塞25对燃烧室17中的混合气强制性地进行点火。在该构成例中，火花塞25配设于气缸11的隔着中心轴X的进气侧。火花塞25位于两个进气口18之间。火花塞25从上方朝向下方向接近燃烧室17的中央的方向倾斜且安装于气缸盖13。如图2所示，火花塞25的电极面向燃烧室17中且位于燃烧室17的顶面附近。
在发动机1的一侧面连接有进气通路40。进气通路40与各气缸11的进气口18连通。进气通路40是供朝燃烧室17导入的气体流动的通路。在进气通路40的上游端部配设有对新气进行过滤的空气滤清器41。在进气通路40的下游端附近配设有稳压箱42。虽然省略详细的图示，但比稳压箱42靠下游的进气通路40构成对于每个气缸11分支的独立通路。独立通路的下游端与各气缸11的进气口18连接。
在进气通路40上的空气滤清器41与稳压箱42之间配设有节气门43。节气门43构成为，通过调整气门的开度来调整朝燃烧室17中导入的新气的导入量。节气门43构成状态量设定设备之一。
在进气通路40上且在节气门43的下游配设有增压器44。增压器44构成为，对朝燃烧室17导入的气体进行增压。在该构成例中，增压器44是由发动机1驱动的机械式的增压器。机械式的增压器44例如可以是罗茨式。机械式的增压器44的构成可以是任意的构成。机械式的增压器44可以是利肖姆式、离心式。
在增压器44与发动机1之间夹设有电磁离合器45。电磁离合器45在增压器44与发动机1之间从发动机1朝增压器44传递驱动力或者切断驱动力的传递。如后述那样，ECU10对电磁离合器45的切断以及连接进行切换，由此增压器44切换开启与关闭。即，该发动机1构成为，能够切换增压器44对朝燃烧室17导入的气体进行增压的情况、以及增压器44不对朝燃烧室17导入的气体进行增压的情况。
在进气通路40上的增压器44的下游配设有中间冷却器46。中间冷却器46构成为，对在增压器44中压缩后的气体进行冷却。中间冷却器46例如构成为水冷式即可。
在进气通路40上连接有旁通通路47。旁通通路47以对增压器44以及中间冷却器46进行旁通的方式，将进气通路40上的增压器44的上游部与中间冷却器46的下游部相互连接。在旁通通路47上配设有空气旁通阀48。空气旁通阀48调整在旁通通路47中流动的气体流量。
在使增压器44关闭时(即，切断电磁离合器45时)，使空气旁通阀48全开。由此，在进气通路40中流动的气体对增压器44进行旁通而导入发动机1的燃烧室17。发动机1在非增压、即自然吸气的状态下运转。
在使增压器44开启时(即，连接电磁离合器45时)，通过增压器44之后的气体的一部分通过旁通通路47朝增压器的上游回流。通过调整空气旁通阀48的开度，能够调整回流量，因此能够调整朝燃烧室17导入的气体的增压压力。在该构成例中，通过增压器44、旁通通路47以及空气旁通阀48构成增压***49。空气旁通阀48构成状态量设定设备之一。
在发动机1的另一侧面连接有排气通路50。排气通路50与各气缸11的排气口19连通。排气通路50是供从燃烧室17排出的废气流动的通路。虽然省略详细的图示，但排气通路50的上游部分构成对于每个气缸11分支的独立通路。独立通路的上游端与各气缸11的排气口19连接。在排气通路50上配设有具有一个以上催化转换器51的废气净化***。催化转换器51包括三元催化剂而构成。另外，废气净化***并不限定于仅包括三元催化剂。
在进气通路40与排气通路50之间连接有构成外部EGR***的EGR通路52。EGR通路52是用于使已燃气体的一部分朝进气通路40回流的通路。EGR通路52的上游端与排气通路50中的催化转换器51的下游连接。EGR通路52的下游端与进气通路40中的增压器44的上游连接。
在EGR通路52上配设有水冷式的EGR冷却器53。EGR冷却器53构成为，对已燃气体进行冷却。在EGR通路52上还配设有EGR阀54。EGR阀54构成为，对在EGR通路52中流动的已燃气体的流量进行调整。通过对EGR阀54的开度进行调整，由此能够对冷却后的已燃气体、即外部EGR气体的回流量进行调整。
在该构成例中，EGR***55由包括EGR通路52以及EGR阀54而构成的外部EGR***、以及包括上述的进气电动VVT23以及排气电动VVT24而构成的内部EGR***构成。EGR阀54还构成状态量设定设备之一。
压缩自燃式发动机的控制装置具备用于使发动机1运转的ECU(Engine ControlUnit)10。ECU10是以周知的微型计算机为基础的控制器，具备：执行程序的中央运算处理装置(Central Processing Unit：CPU)；例如由RAM(Random Access Memory)、ROM(Read OnlyMemory)构成而保存程序以及数据的存储器；以及进行电信号的输入输出的输入输出总线。ECU10是控制器的一例。
如图1以及图3所示，ECU10连接有各种传感器SW1～SW16。传感器SW1～SW16向ECU10输出检测信号。在传感器中包括以下的传感器。
即：空气流量传感器SW1，配置于进气通路40中的空气滤清器41的下游，且对在进气通路40中流动的新气流量进行检测；检测新气温度的第1进气温度传感器SW2；第1压力传感器SW3，配置于进气通路40中的比EGR通路52的连接位置靠下游且在增压器44的上游，对朝增压器44流入的气体压力进行检测；第2进气温度传感器SW4，配置于进气通路40中的增压器44的下游且比旁通通路47的连接位置靠上游，对从增压器44流出的气体温度进行检测；第2压力传感器SW5，安装于稳压箱42，对增压器44下游的气体压力进行检测；指示压力传感器SW6，与各气缸11对应地安装于气缸盖13，并检测各燃烧室17内的压力(缸内压力)；排气温度传感器SW7，配置于排气通路50，并检测从燃烧室17排出的废气温度；线性O2传感器SW8，配置于排气通路50中的催化转换器51的上游，并检测废气中的氧浓度；拉姆达O2传感器SW9，配置于排气通路50中的催化转换器51的下游，并检测废气中的氧浓度；水温传感器SW10，安装于发动机1，并检测冷却水温度；曲轴转角传感器SW11，安装于发动机1，并检测曲轴15的旋转角；油门开度传感器SW12，安装于油门踏板机构，并检测与油门踏板的操作量对应的油门开度；进气凸轮角传感器SW13，安装于发动机1，并检测进气凸轮轴的旋转角；排气凸轮角传感器SW14，安装于发动机1，并检测排气凸轮轴的旋转角；EGR差压传感器SW15，配置于EGR通路52，并检测EGR阀54的上游以及下游的差压；以及燃料压力传感器SW16，安装于燃料供给***61的共轨64，并检测朝喷射器6供给的燃料压力。
ECU10基于这些检测信号来判断发动机1的运转状态，并且计算各设备的控制量。ECU100将与计算出的控制量相关的控制信号输出至喷射器6、火花塞25、进气电动VVT23、排气电动VVT24、燃料供给***61、节气门43、EGR阀54、增压器44的电磁离合器45、以及空气旁通阀48。例如，ECU10基于根据第1压力传感器SW3以及第2压力传感器SW5的检测信号得到的增压器44的前后差压来调整空气旁通阀48的开度，由此调整增压压力。此外，ECU10基于根据EGR差压传感器SW15的检测信号得到的EGR阀54的前后差压来调整EGR阀54的开度，由此调整朝燃烧室17中导入的外部EGR气体量。ECU10对发动机1的控制的详细情况将后述。
<发动机的运转区域>
图4例示发动机1的运转区域。发动机1的运转区域为，相对于负载的高低而大体分为三个区域。具体而言，三个区域是包括怠速运转的低负载区域(A)、包括最大负载的高负载区域(C)、以及低负载区域(A)与高负载区域(C)之间的中负载区域(B)。发动机1以燃料消耗率提高以及排出气体性能提高为主要目的，在中负载区域中进行基于压缩自燃的燃烧。以下，对低负载区域、中负载区域以及高负载区域的各区域中的燃烧方式依次进行说明。
(低负载区域)
在发动机1的运转状态处于低负载区域时，燃料的喷射量较少。因此，在燃烧室17中混合气燃烧时产生的热量较少，燃烧室17的温度(缸内温度)变低。此外，由于废气的温度也变低，因此即便如后述那样将内部EGR气体导入燃烧室17中，缸内温度也不会提高到能够稳定地进行自燃的程度。发动机1的运转状态处于低负载区域时的燃烧方式，是通过火花塞25对燃烧室17中的混合气进行点火、由此通过火焰传播使混合气燃烧的SI(SparkIgnition)燃烧。以下，有时将低负载区域中的燃烧方式称作低负载SI燃烧。
在发动机1的运转状态处于低负载区域时，混合气的空燃比(A/F)为理论空燃比(A/F＝14.7)。三元催化剂对从燃烧室17排出的排出气体进行净化，由此发动机1的排出气体性能变得良好。混合气的A/F只要收敛在三元催化剂的净化范围中即可。因而，只要将混合气的空气过剩率λ设为1.0±0.2即可。
为了提高发动机1的燃料消耗率性能，在发动机1的运转状态处于低负载区域时，EGR***55朝燃烧室17中导入EGR气体。混合气的G/F、即燃烧室17中的全部气体与燃料的质量比被设定为18.5以上30以下。混合气是稀EGR。混合气的稀释率较高。如果将混合气的G/F设为例如25，则在低负载运转区域中，混合气不会达到自燃，能够稳定地进行SI燃烧。在低负载区域中，与发动机1的负载高低无关地将混合气的G/F维持为恒定。如此，在低负载区域的整个区域中，SI燃烧稳定化。此外，发动机1的燃料消耗率提高，并且排出气体性能变得良好。
在发动机1的运转状态处于低负载区域时，燃料量较少，因此为了将混合气的λ设为1.0±0.2且将G/F设为18.5以上30以下，必须使朝燃烧室17中导入的气体的填充量少于100％。具体而言，发动机1执行对节气门43的开度进行调整的节流以及/或者使进气门21的闭阀时间滞后到进气下止点以后的米勒循环。
另外，在低负载区域中的低负载低旋转区域中，也可以通过进一步减少气体的填充量，来提高混合气的燃烧温度以及废气的温度。于是，在将催化转换器51维持为活化状态的方面较有利。
(中负载区域)
在发动机1的运转状态处于中负载区域时，燃料的喷射量变多。缸内温度变高，因此能够稳定地进行自燃。为了实现燃料消耗率的提高以及排出气体性能的提高，发动机1在中负载区域中进行CI燃烧。
基于自燃的燃烧为，当压缩开始前的燃烧室17中的温度产生偏差时，自燃的定时较大地变化。因此，发动机1在中负载区域中进行组合SI燃烧与CI燃烧而成的SPCCI燃烧。在SPCCI燃烧中，火花塞25对燃烧室17中的混合气强制性地进行点火，由此混合气通过火焰传播而进行燃烧，并且通过SI燃烧的发热使燃烧室17中的温度升高，由此未燃混合气通过自燃来进行燃烧。通过调整SI燃烧的发热量，能够吸收压缩开始前的燃烧室17中的温度偏差。即便压缩开始前的燃烧室17中的温度产生偏差，例如只要通过点火正时的调整来调整SI燃烧的开始定时，就能够控制自燃的定时。
在SPCCI燃烧中，为了高精度地控制自燃的定时，自燃的定时必须与变更点火正时的情况相对应地变化。优选为，对于点火正时的变更，自燃的定时变化的灵敏度较高。
根据本申请发明人的研讨可知，如果混合气的λ为1.0±0.2且SI燃烧用混合气的G/F为18.5以上30以下，则对于点火正时的变更而自燃的定时充分地变化。如果对于点火正时的变化而自燃的定时的变化是充分的变化，则能够高精度地控制自燃的定时，且能够使自燃的定时根据发动机的运转状态迅速地变化。另外，对于CI燃烧混合气，通过将G/F设为30以上50以下，由此既能够使CI燃烧稳定又能够提高燃料消耗率。作为使这样的SI燃烧用混合气形成与CI燃烧用混合气相比G/F变大那样的G/F分层状态的方法，例如使用如下方法即可：通过利用涡流控制阀来缩窄与各进气口相连的多个进气通路中的一部分进气通路的流路，由此在燃烧室内形成涡流。通过形成涡流，EGR气体朝燃烧室壁面侧集中，在燃烧室中央的火花塞附近，能够成为EGR气体较少、G/F较小的状态。因此，在发动机1的运转状态处于中负载区域时，发动机1使燃烧室17中的状态成为混合气的λ为1.0±0.2且混合气的G/F为18.5以上30以下。
通过高精度地控制自燃的定时，由此在发动机1的运转状态处于中负载区域时，能够避免燃烧噪声的增大。此外，通过尽量提高混合气的稀释率而进行CI燃烧，由此能够提高发动机1的燃料消耗率性能。进而，通过将混合气的λ设定为1.0±0.2，由此能够通过三元催化剂来净化废气，因此发动机1的排出气体性能变得良好。
如上所述，在低负载区域中，将混合气的G/F设为18.5以上30以下(例如25)且将混合气的λ设为1.0±0.2。在发动机1的运转状态处于低负载区域时与处于中负载区域时之间，燃烧室17中的状态量不会较大地变动。因而，与发动机1的负载变更相对的发动机1的控制的鲁棒性提高。
在发动机1的运转状态处于中负载区域时，与处于低负载区域时不同，燃料量变多，因此无需调整朝燃烧室17中导入的气体的填充量。节气门43的开度为全开。
在发动机1的负载升高、燃料量进一步增加时，为了将混合气的λ设为1.0±0.2且将混合气的G/F设为18.5以上30以下，如果为自然吸气的状态，则朝燃烧室17中导入的气体量不足。因此，在中负载区域中的负载比规定负载高的区域中，增压器44进行朝燃烧室17中导入的气体的增压。中负载区域(B)被分为：与规定负载相比为高负载的区域，且是进行增压的第1中负载区域(B1)；以及规定负载以下的区域，且是不进行增压的第2中负载区域(B2)。规定负载例如是1/2负载。第2中负载区域是与第1中负载区域相比负载更低的区域。以下，有时将第1中负载区域中的燃烧方式称作增压SPCCI燃烧，将第2中负载区域中的燃烧方式称作非增压SPCCI燃烧。
在不进行增压的第2中负载区域中，随着燃料量增加，朝燃烧室17中导入的新气增加，而EGR气体减少。当发动机1的负载变高时，混合气的G/F变小。由于使节气门43的开度全开，因此发动机1通过调整朝燃烧室17中导入的EGR气体量，来调整朝燃烧室17中导入的新气量。在第2中负载区域中，关于燃烧室17中的状态量，例如混合气的λ为1.0且大致恒定，而混合气的G/F在25～28的范围内变更。
与此相对，在进行增压的第1中负载区域中，发动机1为，随着燃料量增加，使朝燃烧室17中导入的新气以及EGR气体均增加。即便发动机1的负载变高，混合气的G/F也恒定。在第1中负载区域中，关于燃烧室17中的状态量，例如混合气的λ为1.0且大致恒定，并且混合气的G/F为25且恒定。
(高负载区域)
在发动机1的运转状态处于高负载区域时，燃料的喷射量较多。因此，即便进行SPCCI燃烧，也难以抑制燃烧噪声。此外，缸内温度变高，因此即便要进行CI燃烧，也容易产生提前点火、爆燃这样的异常燃烧。因此，发动机1的运转状态处于高负载区域时的燃烧方式为SI燃烧。以下，有时将高负载区域中的燃烧方式称作高负载SI燃烧。
在发动机1的运转状态处于高负载区域时，混合气的λ为1.0±0.2。此外，混合气的G/F被设定为18.5以上30以下。在高负载区域中，节气门43的开度为全开，增压器44进行增压。
在高负载区域中，发动机1为，随着负载提高而减少EGR气体量。当发动机1的负载变高时，混合气的G/F变小。与减少EGR气体量相应，而朝燃烧室17中导入的新气量增加，因此能够增加燃料量。在提高发动机1的最高输出的方面变得有利。在高负载区域中，混合气的G/F例如在17～25的范围内变更。
在发动机1的运转状态处于高负载区域时与处于中负载区域时之间，燃烧室17中的状态量不会较大地变动。与发动机1的负载变更相对的发动机1的控制的鲁棒性提高。
如上所述，发动机1在高负载区域中进行SI燃烧，但是由于几何压缩比较高等原因，而存在变得容易产生提前点火、爆燃这样的异常燃烧的问题。
因此，发动机1构成为，在高负载区域中，通过对燃料喷射的方式进行研究来避免异常燃烧。具体而言，ECU10向燃料供给***61以及喷射器6输出控制信号，以便以30MPa以上的高燃料压力且在从压缩行程后期到膨胀行程初期的时间(以下，将该时间称作延迟时间)内的定时，朝燃烧室17内喷射燃料。ECU10还向火花塞25输出控制信号，以便在燃料喷射后、压缩上止点附近的定时对混合气进行点火。另外，在以下，将以高燃料压力且在延迟时间内的定时朝燃烧室17中喷射燃料的情况，称作高压延迟喷射。
高压延迟喷射通过缩短混合气进行反应的时间来避免异常燃烧。即，混合气进行反应的时间为如下时间：将(1)喷射器6喷射燃料的时间(即，喷射时间)、(2)燃料喷射结束中后到在火花塞25周围形成可燃混合气为止的时间(即，混合气形成时间)、以及(3)到通过点火而开始的SI燃烧结束为止的时间((3)燃烧时间)相加而得到的时间。
当以高燃料压力朝燃烧室17中喷射燃料时，喷射时间以及混合气形成时间分别变短。当喷射时间以及混合气形成时间变短时，能够使开始燃料喷射的定时接近点火正时。高压延迟喷射以高压力朝燃烧室17中喷射燃料，因此在从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟时间内的定时进行燃料喷射。
当以高燃料压力朝燃烧室17中喷射燃料时，燃烧室17中的紊流能量变高。当使燃料喷射的定时接近压缩上止点时，能够在燃烧室17中的紊流能量较高的状态下开始SI燃烧。其结果，燃烧时间变短。
高压延迟喷射能够分别缩短喷射时间、混合气形成时间以及燃烧时间。与在进气行程中朝燃烧室17中喷射燃料的情况相比较，高压延迟喷射能够大幅度缩短混合气进行反应的时间。在高压延迟喷射中，混合气进行反应的时间变短，因此能够避免异常燃烧。
在发动机控制的技术领域中，为了避免异常燃烧，一直以来使点火正时滞后。但是，当使点火正时滞后时，燃料消耗率性能降低。在高压延迟喷射中，可以不使点火正时滞后。通过利用高压延迟喷射，能够使燃料消耗率性能提高。
如果将燃料压力设为例如30MPa以上，则能够有效地缩短喷射时间、混合气形成时间以及燃烧时间。另外，优选根据燃料的性质来适当地设定燃料压力。作为一例，燃料压力的上限值可以设为120MPa。
此处，在发动机1的转速较低时，曲轴转角变化相同角度时的时间较长，因此通过高压延迟喷射来缩短混合气能够反应的时间在避免异常燃烧的方面特别有效。另一方面，当发动机1的转速变高时，曲轴转角变化相同角度时的时间变短。因此，缩短混合气能够反应的时间在避免异常燃烧的方面就不那么有效。
在高压延迟喷射中，在成为压缩上止点附近才开始朝燃烧室17中喷射燃料，因此在压缩行程中，在燃烧室17中，不含燃料的气体、换言之为比热比较高的气体被压缩。在发动机1的转速较高时，当进行高压延迟喷射时，压缩上止点的缸内温度、即压缩端温度会变高。由于压缩端温度变高，有可能导致爆燃等异常燃烧。
因此，该发动机1将高负载区域(C)分成低旋转侧的第1高负载区域(C1)、以及与第1高负载区域(C1)相比转速更高的第2高负载区域(C2)。第1高负载区域也可以包括将高负载区域内三等分为低旋转、中旋转以及高旋转这三个区域时的低旋转以及中旋转区域。第2高负载区域也可以包括将高负载区域内三等分为低旋转、中旋转以及高旋转这三个区域时的高旋转区域。
在第1高负载区域中，喷射器6接收ECU10的控制信号，进行上述的高压延迟喷射。在第2高负载区域中，喷射器6接收ECU10的控制信号，在进气行程中的规定定时进行燃料喷射。在进气行程中进行的燃料喷射无需高燃料压力。ECU10向燃料供给***61输出控制信号，以使燃料压力变得低于高压延迟喷射的燃料压力(例如使燃料压力低于40MPa)。通过降低燃料压力，发动机1的机械阻力损失降低，因此有利于燃料消耗率的提高。
通过在进气行程中朝燃烧室17中喷射燃料，由此燃烧室17中的气体的比热比降低，因此压缩端温度变低。由于压缩端温度变低，因此发动机1能够避免异常燃烧。无需为了避免异常燃烧而使点火正时滞后，因此在第2高负载区域中，与第1高负载区域相同，火花塞25在压缩上止点附近的定时对混合气进行点火。
在第1高负载区域中，通过高压延迟喷射，混合气达不到自燃，因此发动机1能够进行稳定的SI燃烧。在第2高负载区域中，通过进气行程中的燃料喷射，混合气达不到自燃，因此发动机1能够进行稳定的SI燃烧。
<SPCCI燃烧>
接着，参照图5(a)～(c)对上述的SPCCI燃烧进行更详细的说明。图5(a)～(c)表示对SPCCI燃烧中的热释放率相对于曲轴转角的变化进行例示的波形。在压缩上止点附近、准确来说在比压缩上止点靠前的规定定时，当火花塞25对混合气进行点火时，基于火焰传播的燃烧开始。SI燃烧时的热释放比CI燃烧时的热释放更平稳。因而，热释放率的波形的斜度相对变小。虽然未予图示，但SI燃烧时的燃烧室17中的压力变动(dp/dθ)也比CI燃烧时更平稳。
当通过SI燃烧而缸内温度以及缸内压力升高时，未燃混合气进行自燃。在图5(a)的例子中，大致在压缩上止点，热释放率的波形的斜度从小朝大变化。即，热释放率的波形在CI燃烧开始的定时具有拐点。
在CI燃烧开始后，并行地进行SI燃烧与CI燃烧。CI燃烧与SI燃烧相比热释放更大，因此热释放率相对变大。但是，由于在压缩上止点后进行CI燃烧，因此活塞3由于发动机运转而下降。能够避免基于CI燃烧的热释放率的波形的斜度变得过大。CI燃烧时的dp/dθ也变得比较平稳。
dp/dθ能够用作为表示燃烧噪声的指标，但如上所述，SPCCI燃烧能够减小dp/dθ，因此能够避免燃烧噪声变得过大。燃烧噪声能够被抑制为允许等级以下。
由于CI燃烧结束，而SPCCI燃烧结束。CI燃烧与SI燃烧相比，燃烧时间更短。SPCCI燃烧与SI燃烧相比，燃烧结束时间提前。换言之，SPCCI燃烧能够使膨胀行程中的燃烧结束时间接近压缩上止点。SPCCI燃烧与SI燃烧相比，更有利于发动机1的燃料消耗率性能的提高。
因而，SPCCI燃烧能够兼顾燃烧噪声的防止以及燃料消耗率性能的提高。
此处，作为表示SPCCI燃烧的特性的参数，定义SI率。SI率被定义为，通过SI燃烧产生的热量相对于通过SPCCI燃烧产生的全部热量的比例。即，在图5(a)中，SI率为SI率＝(SI燃烧的面积)/(SPCCI燃烧的面积)。在组合SI燃烧与CI燃烧而成的SPCCI燃烧中，SI率是SI燃烧与CI燃烧之比。当SI率较高时，SI燃烧的比例较高，当SI率较低时，CI燃烧的比例较高。
SI率并不限定于上述的定义。SI率能够考虑到各种定义。例如，SI率也可以为通过SI燃烧产生的热量相对于通过CI燃烧产生的热量的比例。即，在图5(a)中也可以为，SI率＝(SI燃烧的面积)/(CI燃烧的面积)。
此外，在SPCCI燃烧中，在CI燃烧开始的定时，热释放率的波形具有拐点。因此，如图5(b)所示，可以以热释放率的波形中的拐点为边界，将比边界靠提前侧的范围设为SI燃烧，将比边界靠滞后侧的范围设为CI燃烧。在该情况下，如在图5(b)中赋予影线而表示的那样，SI率为，根据比边界靠提前侧的范围的面积QSI、靠滞后侧的范围的面积QCI，可以设为SI率＝QSI/(QSI+QCI)，也可以设为SI率＝QSI/QCI。此外，也可以不基于比边界靠提前侧的范围的全部面积而是基于其一部分面积、以及比边界靠滞后侧的范围的一部分面积，来定义SI率。
此外，也可以不基于热释放来定义SI率，而是根据比边界靠提前侧的范围的曲轴转角ΔθSI、靠滞后侧的范围的曲轴转角ΔθCI，可以设为SI率＝ΔθSI/(ΔθSI+ΔθCI)，也可以设为SI率＝ΔθSI/ΔθCI。
进而，根据比边界靠提前侧的范围的热释放率的峰值ΔPSI、靠滞后侧的范围的热释放率的峰值ΔPCI，可以设为SI率＝ΔPSI/(ΔPSI+ΔPCI)，也可以设为SI率＝ΔPSI/ΔPCI。
而且，根据比边界靠提前侧的范围内的热释放率的斜度
Figure BDA0001796958220000221
靠滞后侧的范围内的热释放率的斜度
Figure BDA0001796958220000223
可以设为
Figure BDA0001796958220000222
也可以设为
Figure BDA0001796958220000224
此外，在此处，基于热释放率的波形，根据面积(即热释放量的大小)、横轴的长度(即曲轴转角的大小)、纵轴的长度(即热释放率的大小)或者斜度(即热释放率的变化率)，来定义SI率。虽然省略图示，但也可以基于缸内压力(P)的波形，同样地根据面积、横轴的长度、纵轴的长度或者斜度来定义SI率。
此外，在SPCCI燃烧中，与热释放率或者压力相关的燃烧波形的拐点并不限定于始终明确地出现。作为不基于拐点的SI率的定义，也可以使用如下那样的定义。即，如图5(c)所示，在燃烧波形中，也可以将比压缩上止点(TDC)靠提前侧的范围设为SI燃烧，将比压缩上止点靠滞后侧的范围设为CI燃烧。在此基础上，与上述相同，根据面积(QSI，QCI)、横轴的长度(ΔθSI，ΔθCI)、纵轴的长度(ΔPSI，ΔPCI)或者斜度
Figure BDA0001796958220000225
来定义SI率。
进而，SI率也可以不通过在燃烧室17中实际地进行的燃烧波形来定义，而基于燃料量来定义。如后述那样，在进行SPCCI燃烧的中负载区域中，进行包括前级喷射与后级喷射的分割喷射。通过后级喷射朝燃烧室17中喷射的燃料，从喷射到点火为止的时间较短，因此在燃烧室17中不扩散而位于火花塞25附近。因而，通过后级喷射朝燃烧室17中喷射的燃料，主要通过SI燃烧来进行燃烧。另一方面，通过前级喷射朝燃烧室17中喷射的燃料，主要通过CI燃烧来进行燃烧。因而，能够基于通过前级喷射而喷射的燃料量(m1)以及通过后级喷射而喷射的燃料量(m2)来定义SI率。即，可以设为SI率＝m2/(m1+m2)，也可以设为SI率＝m2/m1。
<发动机的基本运转控制>
如上所述，发动机1根据运转状态来切换SI燃烧与SPCCI燃烧。发动机1还根据发动机1的运转状态来变更SI率。进行基于自燃的燃烧的运转区域扩大，因此发动机1能够兼顾抑制燃烧噪声的产生以及实现燃料消耗率的提高。
图6例示相对于发动机1的负载高低的、SI率的变化、燃烧室17中的状态量的变化、进气门的开阀时间以及排气门的开阀时间的变化、以及燃料的喷射正时以及点火正时的变化。以下，按照在规定的转速下使发动机1的负载逐渐变高的假设，对本实施方式的发动机1的基本运转控制进行说明。
(低负载区域(低负载SI燃烧))
在低负载区域(A)中，发动机1进行低负载SI燃烧。在发动机1的运转状态处于低负载区域时，SI率为100％且恒定。
在低负载区域中，如上所述，使混合气的G/F在18.5～30之间且恒定。发动机1朝燃烧室17中导入与燃料量相应的量的新气以及已燃气体。如上所述，通过节流以及/或者米勒循环来调整新气的导入量。由于稀释率较高，因此为了使SI燃烧稳定化而提高缸内温度。发动机1在低负载区域中将内部EGR气体导入燃烧室17中。
通过夹着排气上止点而设置进气门21以及排气门22均闭阀的负重叠时间，由此将内部EGR气体导入燃烧室17中(即，将已燃气体封闭在燃烧室17中)。通过进气电动VVT23对进气门21的开阀时间进行调整、通过排气电动VVT24对排气门22的开阀时间进行调整，由此适当地设定负重叠时间的长度，由此进行内部EGR气体量的调整。
在低负载区域中，朝燃烧室17中导入的填充量被调整为不足100％。随着燃料量增大，朝燃烧室17中导入的新气量以及内部EGR气体量逐渐增加。低负载区域中的EGR率(即，EGR气体相对于燃烧室17中的全部气体的质量比)例如为50％。
喷射器6在进气行程中朝燃烧室17中喷射燃料。在燃烧室17中，形成空气过剩率λ为1.0±0.2且G/F为18.5～30的均匀的混合气。在压缩上止点之前的规定定时，火花塞25对混合气进行点火，由此混合气达不到自燃而通过火焰传播来进行燃烧。
(第2中负载区域(非增压SPCCI燃烧))
当发动机1的负载变高而运转状态进入第2中负载区域(B2)时，发动机1从低负载SI燃烧切换成非增压SPCCI燃烧。SI率变得不足100％。随着发动机1的负载升高而燃料量增加。当在第2中负载区域中负载较低时，随着燃料量的增大，使CI燃烧的比例增加。随着发动机1的负载变高，SI率逐渐变小。在图6的例子中，SI率减少至50％以下的规定值(最小值)。
由于燃料量增加，因此在第2中负载区域中，燃烧温度变高。当缸内温度变得过高时，CI燃烧开始时的热释放会变得较激烈。于是，燃烧噪声会增大。
因此，在第2中负载区域中，为了调整燃烧室17中的压缩开始前的温度，而与发动机1的负载变化相对，变更内部EGR气体与外部EGR气体的比例。即，随着发动机1的负载变高，而逐渐减少较热的内部EGR气体，逐渐增加冷却后的外部EGR气体。在第2中负载区域中，随着负载变高，负重叠时间从最大变更到零。在第2中负载区域中，当负载变为最高时，内部EGR气体成为零。
在第2中负载区域中，EGR阀54的开度被变更为，随着负载变高而外部EGR气体增加。朝燃烧室17中导入的外部EGR气体量为，当用EGR率来表示时、例如在0～30％之间被调整。在第2中负载区域中，随着发动机1的负载变高，EGR气体从内部EGR气体置换成外部EGR气体。
另外，在低负载区域与第2中负载区域之间，朝燃烧室17中导入的EGR气体量连续。在第2中负载区域中的负载较低的区域中，以与低负载区域相同的方式，向燃烧室17中大量导入内部EGR气体。由于缸内温度变高，因此在发动机1的负载较低时，混合气可靠地自燃。在第2中负载区域中的负载较高的区域中，向燃烧室17中导入外部EGR气体。由于缸内温度变低，因此在发动机1的负载较高时，能够抑制伴随着CI燃烧的燃烧噪声。
在第2中负载区域中，朝燃烧室17中导入的填充量为100％。节气门43的开度为全开。通过调整由内部EGR气体与外部EGR气体组合而成的EGR气体量，能够将朝燃烧室17中导入的新气量调整为与燃料量对应的量。
在非增压SPCCI燃烧中，随着CI燃烧的比例变大，自燃的定时变早。当自燃的定时变得早于压缩上止点时，CI燃烧开始时的热释放变得激烈。于是，燃烧噪声会增大。因此，发动机1为，如果发动机1的负载达到规定负载L1，则随着发动机1的负载升高而逐渐增大SI率。
即，发动机1为，随着燃料量的增大而增加SI燃烧的比例。具体而言，在非增压SPCCI燃烧中，随着燃料量增加，使点火正时逐渐提前。如上所述，通过减少内部EGR气体的导入量且增加外部EGR气体的导入量，来进行缸内温度的调整，因此即便燃料量增加，也能够抑制由SI燃烧引起的缸内温度上升。即便负载变高，SI燃烧的热释放率的变化率也几乎没有改变。当使点火正时提前时，与SI燃烧的开始提前相应，而SI燃烧的热释放量增加。
由SI燃烧引起的燃烧室17中的温度上升被抑制的结果，未燃混合气在压缩上止点以后的定时自燃。由于SI燃烧的热释放量增加，因此即便发动机1的负载变高，由CI燃烧引起的热释放也大致相同。因而，通过与发动机1的负载变高相应，而逐渐变高地设定SI率，由此能够避免燃烧噪声增大。另外，负载变得越高，则非增压SPCCI燃烧的燃烧重心越滞后。
在第2中负载区域中，喷射器6在压缩行程中分成前级喷射与后级喷射这两次而朝燃烧室17中喷射燃料。前级喷射在从点火正时偏离的定时喷射燃料，后级喷射在接近点火正时的定时喷射燃料。在燃烧室17中，形成空气过剩率λ为1.0±0.2且G/F为18.5～30的大致均匀的混合气。由于混合气大致均匀，因此能够实现由未燃损失的降低所带来的燃料消耗率的提高以及由避免排烟的产生所带来的排出气体性能的提高。
在压缩上止点之前的规定定时，火花塞25对混合气进行点火，由此混合气通过火焰传播进行燃烧。之后，未燃混合气自燃而进行CI燃烧。通过后级喷射而喷射的燃料主要进行SI燃烧。通过前级喷射而喷射的燃料主要进行CI燃烧。由于在压缩行程中进行前级喷射，因此能够防止通过前级喷射而喷射的燃料引发提前点火等异常燃烧。此外，能够使通过后级喷射而喷射的燃料稳定地通过火焰传播进行燃烧。
(第1中负载区域(增压SPCCI燃烧))
当发动机1的负载进一步升高而发动机1的运转状态进入第1中负载区域(B1)时，增压器44进行新气以及外部EGR气体的增压。朝燃烧室17中导入的新气量以及外部EGR气体量均随着发动机1负载升高而增加。当用EGR率表示时，朝燃烧室17中导入的外部EGR气体量例如为30％。EGR率与发动机1负载的高低无关而为恒定。因而，混合气的G/F也与发动机1负载的高低无关而为恒定。另外，在第2中负载区域与第1中负载区域之间，朝燃烧室17中导入的EGR气体量连续。
SI率为不足100％的规定值，且相对于发动机1负载的高低为恒定。在将第2中负载区域的SI率、尤其是负载比规定负载L1高且随着发动机1负载升高而逐渐变大的SI率、与第1中负载区域的SI率进行比较时，发动机1负载较高的第1中负载区域的SI率比第2中负载区域的SI率高。在第1中负载区域与第2中负载区域的边界SI率连续。
在增压SPCCI燃烧中，也是随着燃料量增加而使点火正时逐渐提前。如上所述，通过增压来增加朝燃烧室17中导入的新气以及EGR气体量，因此热容量较大。即便燃料量增加，也能够抑制由SI燃烧引起的缸内温度上升。增压SPCCI燃烧的热释放率的波形随着负载变高而以相似波形变大。
即，SI燃烧的热释放率的变化率几乎不变，SI燃烧的热释放量增加。在压缩上止点以后的大致相同定时，未燃混合气进行自燃。当发动机1负载变高时，基于CI燃烧的热释放量变多。其结果，在第1中负载区域中，SI燃烧的热释放量与CI燃烧的热释放量均增加，因此相对于发动机1负载的高低而SI率为恒定。当CI燃烧的热释放的峰值变高时，燃烧噪声变大，但在第1中负载区域中发动机1的负载比较高，因此能够允许一定程度大小的燃烧噪声。另外，负载变得越高则增压SPCCI燃烧的燃烧重心越滞后。
在第1中负载区域中，夹着排气上止点来设置进气门21与排气门22均开阀的重叠时间。通过增压压力对残留在燃烧室17中的已燃气体进行扫气。由此，缸内温度变低，因此在发动机1的负载比较高时，能够抑制产生异常燃烧。此外，通过降低缸内温度，由此在发动机1的负载比较高的区域中，能够将自燃的定时设为适当的定时，并能够将SI率维持为规定的SI率。进而，通过对已燃气体进行扫气，能够提高燃烧室17中的新气的填充量。
在第1中负载区域中，与第2中负载区域相同，喷射器6在压缩行程中分成前级喷射与后级喷射这两次而朝燃烧室17中喷射燃料。前级喷射在从点火正时偏离的定时喷射燃料，后级喷射在接近点火正时的定时喷射燃料。在燃烧室17中，形成空气过剩率λ为1.0±0.2且G/F为18.5～30的大致均匀的混合气。由于混合气大致均匀，所以能够实现由未燃损失的降低所带来的燃料消耗率的提高以及由避免产生烟雾所带来的排出气体性能的提高。
在压缩上止点之前的规定定时，火花塞25对混合气进行点火，由此混合气通过火焰传播进行燃烧。之后，未燃混合气进行自燃而进行CI燃烧。通过后级喷射而喷射的燃料主要进行SI燃烧。通过前级喷射而喷射的燃料主要进行CI燃烧。由于在压缩行程中进行前级喷射，因此能够防止引发通过前级喷射而喷射的燃料提前点火等异常燃烧。此外，能够使通过后级喷射而喷射的燃料稳定地通过火焰传播进行燃烧。
(高负载区域(高负载SI燃烧))
当发动机1的负载进一步升高而发动机1的运转状态进入高负载区域(C)时，发动机1进行高负载SI燃烧。因而，在高负载区域中，SI率为100％。
节气门43为全开。在高负载区域中，增压器44也进行新气以及外部EGR气体的增压。EGR阀54调整开度，由此随着发动机1的负载变高而使外部EGR气体的导入量逐渐减少。由此，当发动机1的负载变高时，朝燃烧室17中导入的新气增加。当新气量增加时，能够使燃料量增加，因此在提高发动机1的最高输出方面较有利。另外，在第1中负载区域与高负载区域之间，朝燃烧室17中导入的EGR气体量连续。
在高负载区域中，也与第1中负载区域相同，夹着排气上止点而设置进气门21与排气门22均开阀的重叠时间。通过增压压力对残留在燃烧室17中的已燃气体进行扫气。由此，能够抑制异常燃烧的产生。此外，能够提高燃烧室17中的新气的填充量。
在高负载区域的低旋转侧的区域(即第1高负载区域(C1))中，如上所述，喷射器6在延迟时间内朝燃烧室17中喷射燃料。在高负载区域的高旋转侧的区域(即第2高负载区域(C2))中，喷射器6在进气行程中朝燃烧室17中喷射燃料。在任一个情况下，在燃烧室17中，形成空气过剩率λ为1.0±0.2且G/F为18.5～30的大致均匀的混合气。在压缩上止点之前的规定定时，火花塞25对混合气进行点火，由此混合气通过火焰传播进行燃烧。在高负载区域中，通过高压延迟喷射或者进气行程中的燃料喷射，混合气未达到自燃而进行SI燃烧。
<发动机负载与SI率以及自燃时间之间的关系>
接着，对本实施方式的SI率以及自燃时间的控制进行说明。在本实施方式中，ECU10作为对SI率以及自燃时间分别进行控制的单元(第1以及第2控制单元)发挥功能，通过这些单元，在发动机1的1个燃烧循环中，根据发动机1的运转状态来变更SI燃烧以及CI燃烧双方的燃烧状态。由此一来，能够实现所希望的SPCCI燃烧波形。具体而言，实现所希望的SI率以及自燃时间。
参照图7，对在本实施方式中ECU10根据发动机负载而执行的SI率以及自燃时间的控制进行具体说明。图7是用于对本实施方式中的发动机负载与SI率以及自燃时间之间的关系进行说明的图。
在图7中，横轴表示曲轴转角，纵轴表示热释放率(dQ/dθ)，示出根据发动机负载而应用的多个SPCCI燃烧的燃烧波形(换言之为热释放形状)。图7所示这样的燃烧波形，典型来说，在不进行上述增压的第2中负载区域B2、更详细来说在第2中负载区域B2中的超过规定负载L1的区域中应用(参照图6)。另外，原本发动机负载越高则释放热量Q越增加，因此“dQ/dθ”的面积变大，但在图7中，从着眼于燃烧波形的形状的观点出发，示出将“dQ/dθ”的值标准化而成为大致相同面积的燃烧波形。
首先，如曲线图G11所示，在发动机负载比较低的情况下，燃烧噪声不太成为问题，因此ECU10将能够实现稳定的自燃的压缩上止点(TDC)附近的曲轴转角(比较靠提前侧的曲轴转角)应用于CI燃烧的自燃时间。此外，在燃烧时间较短的情况下燃料消耗率较良好，因此ECU10减小SPCCI燃烧中的SI率、即增大SPCCI燃烧中的CI燃烧的比例。接着，如曲线图G12所示，随着发动机负载变高，ECU10为了抑制燃烧噪声的产生，而使SI率增大(箭头A11、A12)，并且使CI燃烧的自燃时间滞后以便尽量延长进行CI燃烧的时间(箭头A13)。
接着，ECU10为，在如曲线图G13所示那样，随着发动机负载的上升而使SI率增大并且使自燃时间滞后的情况下(箭头A14、A15、A16)，当自燃时间达到规定的滞后极限θlim时，将自燃时间固定于该滞后极限θlim，不使自燃时间比滞后极限θlim滞后。该滞后极限θlim基于能够确保CI燃烧的自燃稳定性的极限的点火时间来确定，通过根据这样的滞后极限θlim来限制自燃时间的滞后，由此能够确保CI燃烧的自燃稳定性。另外，并不限定于将滞后极限θlim设定为固定值，也可以根据发动机1的各种状态(例如缸内温度等)使滞后极限θlim变化。
接着，ECU10为，当发动机负载进一步变高时，如曲线图G14所示，将SI燃烧中的热释放率(dQ/dθ)成为几乎最大的曲轴转角(同时参照仅表示SI燃烧的虚线的曲线图G15)应用于自燃时间，由此确保CI燃烧的自燃稳定性。具体而言，ECU10将与SI燃烧的热释放峰值(50％燃烧位置)对应的曲轴转角应用于自燃时间。然后，ECU10为，当发动机负载进一步变高时，从第2中负载区域B2朝第1中负载区域B1转移，由此执行基于增压器44的增压，而抑制燃烧噪声。应用于该情况的燃烧波形与曲线图G14大致相同。
进而，在本实施方式中，如图7所示，ECU10为，为了可靠地满足与驾驶员要求相应的目标发动机扭矩，而将SI率以及自燃时间设定为，SPCCI燃烧中的燃烧重心位置与发动机负载无关而大致恒定。尤其是，在SPCCI燃烧中的燃烧重心处于压缩上止点后的2～6度(ATDC2～6度)附近时，燃料消耗率升高，因此ECU10在考虑发动机负载的同时设定SI率以及自燃时间，以便维持这样的SPCCI燃烧中的燃烧重心位置。此时，ECU10还进一步调整燃烧开始前的缸内温度。典型来说，ECU10进行发动机负载越低则越提高燃烧开始前的缸内温度的控制(换言之，进行发动机负载越高则越降低燃烧开始前的缸内温度的控制)。例如，ECU10进行增大内部EGR率的控制，而提高燃烧开始前的缸内温度。由此，能够使SI燃烧的开始滞后，即能够使SI燃烧的开始不提前。
另外，在燃烧开始前的缸内温度比较低的状态下，也可以使用于SI燃烧的点火时间提前，以便发动机负载越高则越增大SI率。在该情况下，从确保火焰传播、抑制冷却损失的观点出发(即为了使SI燃烧的开始不过度提前)，可以在不超过规定的提前极限的范围内，将点火时间设定于提前侧。
但是，在燃烧开始前的缸内温度比较高的状态下，可以使SI率增大，以便发动机负载越高则越尽量降低缸内温度。其原因在于，当燃烧开始前的缸内温度较高时，在SI燃烧后缸内温度迅速地达到点火温度，由此有时会比所希望的自燃时间提前地产生CI燃烧。
<缸内温度与SI率之间的关系>
接着，对本实施方式的SI率以及缸内温度的控制进行说明。在本实施方式中，ECU10作为对SI率以及缸内温度分别进行控制的单元(第1以及第2控制单元)发挥功能，通过这些单元，在发动机1的1个燃烧循环中，根据发动机1的运转状态来变更SI燃烧以及CI燃烧双方的燃烧状态。如此，能够实现所希望的SPCCI燃烧波形。具体而言，能够实现所希望的SI率以及自燃时间。
参照图8以及图9，对在本实施方式中ECU10根据燃烧开始前的缸内温度(燃烧室17内的温度)执行的SI率的控制进行具体说明。
图8是在本实施方式中根据燃烧开始前的缸内温度对SI率进行控制的方法的说明图。图8中，横轴表示曲轴转角，纵轴表示缸内温度，曲线图G21表示燃烧开始前的缸内温度比较低时的仅基于活塞3的动作(与发动机运转时对应)的缸内温度的变化，曲线图G23表示燃烧开始前的缸内温度比较高时的仅基于活塞3的动作的缸内温度的变化。进而，曲线图G22表示燃烧开始前的缸内温度比较低时，以在大致压缩上止点(TDC)产生自燃的方式进行了SI燃烧时的缸内温度的变化，曲线图G24表示在燃烧开始前的缸内温度比较高时，以在大致压缩上止点产生自燃的方式进行了SI燃烧时的缸内温度的变化。
根据曲线图G21～G24，在燃烧开始前的缸内温度比较低时，需要如箭头A21所示那样的基于SI燃烧的温度上升量(释放热量)，在燃烧开始前的缸内温度比较高时，需要如箭头A22所示那样的基于SI燃烧的温度上升量(释放热量)。由此可知，在燃烧开始前的缸内温度较低的情况下，需要基于SI燃烧的较大的温度上升量(释放热量)。
因而，在本实施方式中，ECU10为，在燃烧开始前的缸内温度较低的情况下，与燃烧开始前的缸内温度较高的情况相比，增大SI率。通过如此地根据燃烧开始前的缸内温度来进行控制，由此能够实现目标SI率，并且结果能够实现目标自燃时间。
接着，图9是在本实施方式中根据燃烧开始前的缸内温度将SI率控制为实现所希望的自燃时间的方法的说明图。图9中，横轴表示曲轴转角，纵轴表示热释放率(dQ/dθ)。此外，曲线图G31表示在燃烧开始前的缸内温度比较低时应用的燃烧波形(换言之为热释放形状)，曲线图G32表示在燃烧开始前的缸内温度比较高时应用的燃烧波形(换言之为热释放形状)。
在本实施方式中，ECU10将SI率控制为，与燃烧开始前的缸内温度无关地实现CI燃烧的所希望的自燃时间(即目标自燃时间)。具体而言，如上所述，ECU10为，燃烧开始前的缸内温度越低，则越增大SI率(换言之，燃烧开始前的缸内温度越高则越减小SI率)。在该情况下，ECU10为，在相同的发动机负载下，燃烧开始前的缸内温度越低则越增大SI率。例如，ECU10对作为SI率的到自燃时间θCL为止的“dQ/dθ”的面积、即基于SI燃烧的释放热量进行控制，以便实现目标自燃时间。此外，ECU10为，例如使基于火花塞25的点火时间提前，而使SI燃烧的开始提早，由此增大SI率。
<SPCCI燃烧控制>
接着，说明在本实施方式中，为了实现能够得到燃料消耗率的改善、燃烧稳定性确保、燃烧噪声抑制等的所希望的SPCCI燃烧(具体而言为所希望的SI率、自燃时间等)，而ECU10进行的SPCCI燃烧控制的详细情况。
(控制的基本构成)
首先，对本实施方式的SPCCI燃烧控制的概要进行说明。在本实施方式中，首先，ECU10设定与发动机1的运转状态等相应的目标SI率以及目标自燃时间，并求出应根据这些目标SI率以及目标自燃时间而设定的SPCCI燃烧开始前的缸内温度、具体而言为进气门21的闭阀(在以下适当地记载为“IVC”。)时刻的缸内温度，并以实现该缸内温度的方式控制EGR率等。如此，事先进行用于实现所希望的自燃时间等的控制、换言之为用于在SPCCI燃烧开始前设定为所希望的缸内状态的控制。例如，在目标SI率较高的情况下，与较低的情况相比，将目标缸内温度设定得更低，由此能够实现较高的SI率。当将目标缸内温度设定得较低时，EGR率降低，缸内温度降低。此外，在目标自燃时间相对地提前的情况下，与相对地滞后的情况相比，将目标缸内温度设定得更高，由此能够使自燃时间提前。当较高地设定目标缸内温度时，EGR率增加，缸内温度上升。
接下来，ECU10在上述那样的控制后根据传感器检测值来求出IVC时刻的缸内温度，并基于该缸内温度将点火正时控制为实现目标自燃时间。如此，通过在SPCCI燃烧紧前进行与上述的EGR率等的控制相比响应性更快的控制、即点火控制，由此能够适当地实现目标自燃时间。
接下来，ECU10在通过上述那样的控制实际进行了SPCCI燃烧之后，基于在该SPCCI燃烧时由指示压力传感器SW6检测到的缸内压力，求出该SPCCI燃烧前的IVC时刻的缸内温度。然后，ECU10基于该求出的缸内温度，修正在进行接下来的SPCCI燃烧时计算出的两个缸内温度、具体而言是为了实现目标自燃时间而计算出的缸内温度、以及之后根据传感器检测值计算出的缸内温度。如此，能够提高缸内温度的计算(推测)精度，能够准确地控制SI率以及自燃时间。
接着，参照图10以及图11对本实施方式的SPCCI燃烧控制的基本构成进行具体说明。图10是表示本实施方式的SPCCI燃烧的基本控制的流程图，图11是本实施方式的燃烧前的缸内温度的推测方法的说明图。另外，在处于执行SPCCI燃烧那样的发动机1的运转状态的情况下，典型来说在发动机负载处于中负载区域(B1或者B2)的情况下，由ECU10反复执行图10所示的流程。
当图10的流程开始时，首先，在步骤S11中，ECU10读入各传感器SW1～SW16的检测信号，判断发动机1的运转状态，并设定目标SI率以及目标自燃时间。具体而言，ECU10求出与由油门开度传感器SW12检测到的油门开度相应的目标发动机扭矩，并设定适合于实现该目标发动机扭矩的目标SI率以及目标自燃时间。
接下来，在步骤S12中，ECU10使用规定的燃烧模型以及缸内状态推测模型，求出为了实现目标自燃时间而设定的IVC时刻的缸内温度。参照图11对该IVC时刻的缸内温度的求出方法进行具体说明。另外，ECU10在步骤S12中，除了IVC时刻的缸内温度以外，还求出与发动机1的运转状态相应的目标空气量等。
图11中，横轴表示曲轴转角，纵轴表示缸内温度，曲线图G41表示基于SPCCI燃烧的缸内温度的变化，曲线图G42表示仅基于活塞3的动作(与发动机运转时对应)的缸内温度的变化。
首先，ECU10根据如上述那样设定的目标自燃时间(θCL)(点P11)，求出压缩上止点(TDC)的自燃部分(未燃部分)的缸内温度(点P12)。接下来，ECU10从该求出的缸内温度减去由箭头A3所示那样的基于与目标SI率对应的SI燃烧的自燃部分的温度上升量，由此求出发动机运转时的压缩上止点的缸内温度(点P13)。
接下来，ECU10从该求出的缸内温度减去基于发动机1的多变过程中的混合气压缩的温度上升量，由此求出进气下止点(BDC)的缸内温度(点P14)。接下来，ECU10在多变过程中转换该求出的缸内温度，由此求出IVC时刻的缸内温度(点P15)。另外，在图11中，点P16表示通过火花塞25的点火而SI燃烧开始时的曲轴转角以及缸内温度。
返回到图10，在步骤S13中，ECU10考虑当前的吸入空气量，并且使用规定的缸内状态推测模型，求出为了实现在步骤S12中求出的IVC时刻的缸内温度而导入的EGR气体的程度(即EGR率)等。典型来说，ECU10求出为了实现IVC时刻的缸内温度而需要的内部EGR率。
接下来，在步骤S14中，ECU10为了实现在步骤S13中求出的EGR率等，使用规定的缸内状态控制模型对各种致动器进行控制。典型来说，ECU10为了导入与用于实现IVC时刻的缸内温度的内部EGR率对应的内部EGR气体，对进气电动VVT23以及排气电动VVT24(在以下，有时将它们合并而简称为“进气排气VVT23、24”。)的相位角进行控制。此外，ECU10为了实现在步骤S12中求出的目标空气量等，对节气门43的开度、空气旁通阀48的开度、电磁离合器45的切断/连接、EGR阀54的开度等进行控制。通过这样的ECU10的控制，燃烧室17中的状态朝所希望的状态变化。
接下来，在步骤S15中，ECU10读入各传感器SW1～SW16的检测信号，使用规定的缸内状态推测模型，求出实际的IVC时刻的缸内温度。具体而言，ECU10取得由空气流量传感器SW1检测到的吸入空气量、由第1进气温度传感器SW2以及第2进气温度传感器SW4检测到的进气温度、由进气凸轮角传感器SW13以及排气凸轮角传感器SW14检测到的进气凸轮轴以及排气凸轮轴的旋转角等，并基于这些求出IVC时刻的缸内温度。在该情况下，ECU10求出进气气体(新气)以及EGR气体的流量、温度，并基于缸内状态推测模型求出IVC时刻的缸内温度。
另外，ECU10在步骤S15中，除了缸内温度以外，作为缸内的状态量还求出进气填充量、缸内的氧浓度等，并将从喷射器6喷射的燃料喷射量决定为，使燃烧后的废气的空燃比成为理论空燃比(即λ＝1)。在该情况下，ECU10为，在进行包括前级喷射以及后级喷射的分割喷射时，决定前级喷射以及后级喷射各自的燃料喷射量。基本上，通过后级喷射而喷射的燃料进行SI燃烧，通过前级喷射而喷射的燃料主要进行CI燃烧，因此从控制SI率的观点出发，可以调整后级喷射相对于前级喷射的燃料喷射量的比例(在将空燃比设为稀的情况下，只要单独地调整后级喷射的燃料喷射量即可)。然后，ECU10将喷射器6控制为喷射如此决定的燃料喷射量。此外，ECU10将喷射器6控制为，在基于预先设定的映射的喷射正时喷射燃料。
接下来，在步骤S16中，ECU10使用规定的缸内状态推测模型，根据在步骤S15中求出的IVC时刻的缸内温度来求出CI燃烧中的自燃时间。具体而言，ECU10按照与参照图11说明了的顺序相反的顺序，详细来说按照点P15→点P14→点P13→点P12→点P11这样的顺序来求出各状态量，由此求出CI燃烧中的自燃时间。
接下来，在步骤S17中，ECU10基于在步骤S16中求出的自燃时间，使用规定的燃烧模型来决定基于火花塞25的点火时间，以便能够尽量实现在步骤S11中设定的目标自燃时间。即，ECU10决定用于开始SI燃烧的基于火花塞25的点火时间，以便在尽量接近目标自燃时间的时间开始CI燃烧。然后，ECU10将火花塞25控制为在如此决定的点火时间进行点火。
在这样的步骤S17之后，在发动机1中进行包括SI燃烧以及CI燃烧的SPCCI燃烧。然后，在SPCCI燃烧的结束后进行步骤S18的处理。在步骤S18中，ECU10基于在进行该SPCCI燃烧的期间由指示压力传感器SW6检测到的缸内压力，使用规定的燃烧模型以及缸内状态推测模型，求出该SPCCI燃烧前的IVC时刻的缸内温度。即，ECU10追溯地求出上次SPCCI燃烧开始前的IVC时刻的缸内温度。再次参照图11对该IVC时刻的缸内温度的求出方法进行具体说明。
如图11所示，首先，ECU10根据由指示压力传感器SW6检测到的缸内压力求出自燃时间(θCL)(点P11)。例如，ECU10求出与所检测到的缸内压力的波形(相当于热释放率的波形)中的拐点对应的曲轴转角，来作为自燃时间。然后，ECU10根据该自燃时间(θCL)求出压缩上止点(TDC)的自燃部分(未燃部分)的缸内温度(P12)。
接下来，ECU10从该求出的缸内温度减去由箭头A3所示那样的基于SI燃烧的自燃部分的温度上升量，由此求出发动机运转时的压缩上止点的缸内温度(点P13)。接下来，ECU10从该求出的缸内温度减去基于发动机1的多变过程中的混合气压缩的温度上升量，由此求出进气下止点(BDC)的缸内温度(点P14)。接下来，ECU10在多变过程中转换该求出的缸内温度，由此求出IVC时刻的缸内温度(点P15)。
返回到图10，在步骤S19中，ECU10根据在步骤S18中求出的上次SPCCI燃烧时的IVC时刻的缸内温度，来修正在此次SPCCI燃烧中计算出的缸内温度。具体而言，ECU10分别修正为了此次SPCCI燃烧而在步骤S12以及步骤S15中执行的基于缸内状态推测模型的缸内温度的推测误差。即，ECU10基于在步骤S18中求出的缸内温度，修正为了实现目标自燃时间而计算出的IVC时刻的缸内温度(步骤S12)、以及之后根据传感器检测值计算出的IVC时刻的缸内温度(步骤S15)。在该情况下，ECU10不是以使在步骤S12以及S15中计算出的缸内温度与步骤S18的缸内温度相匹配的方式进行修正，而是为了校正在基于SPCCI燃烧控制的实际的SPCCI燃烧后判明的、与该控制的误差对应的基于缸内状态推测模型的推测误差，而进行步骤S19的修正。
(控制块)
接着，参照图12至图14对本实施方式的SPCCI燃烧控制的详细内容进行说明。图12是表示在本实施方式中用于为了实现目标自燃时间而事先控制缸内状态的第1控制模型的框图。图13是表示在本实施方式中用于为了在第1控制模型的控制后基于传感器检测值来实现目标自燃时间而进行响应性较快的控制的第2控制模型的框图。图14是表示在本实施方式中用于基于在SPCCI燃烧时检测到的缸内压力来推测缸内温度，并修正在之后的SPCCI燃烧中由第1以及第2控制模型推测的缸内温度的第3控制模型的框图。另外，ECU10构成为，执行该第1至第3控制模型的控制。
在图12所示的第1控制模型中，首先，ECU10参照事先设定的映射等，求出与由油门开度传感器SW12检测到的油门开度相应的目标发动机扭矩，并求出与该目标发动机扭矩对应的目标燃烧压力。接下来，ECU10基于当前的发动机1的运转状态，求出最终应用的目标燃烧压力，并且求出目标燃烧模式。关于该目标燃烧模式，基本上应用仅进行SI燃烧的燃烧模式以及进行包括SI燃烧以及CI燃烧的SPCCI燃烧的燃烧模式中的任意一个。
接下来，ECU10基于最终的目标燃烧压力以及目标燃烧模式，求出目标空气量、目标自燃时间以及目标SI率，来作为目标燃烧状态。接下来，ECU10使用规定的燃烧模型，求出减去基于与目标SI率对应的SI燃烧的自燃部分的温度上升量而得到的、目标自燃时间中的缸内温度(也可以求出TDC时的缸内温度)，然后，使用规定的缸内状态推测模型，根据该缸内温度求出IVC时刻的缸内温度。IVC时刻的缸内温度的求出方法如在图10以及图11中说明的那样，因此在此处省略其说明。此外，ECU10为，在如此地求出了IVC时刻的缸内温度时，基于在第3控制模型中推测出的上次SPCCI燃烧的缸内温度(参照图14)，修正基于缸内状态推测模型的缸内温度的推测误差。
接下来，ECU10参照事先设定的映射等，基于目标空气量以及IVC时刻的缸内温度，求出表示应向燃烧室17内导入的EGR气体的程度的目标EGR率、尤其是目标内部EGR率。然后，ECU10求出用于实现该目标内部EGR率的目标的进气门21的闭阀时间(目标IVC)以及目标的排气门22的闭阀时间(目标EVC)。接下来，ECU10使用规定的缸内状态控制模型，决定与目标IVC以及目标EVC对应的进气排气VVT23、24各自的目标相位角(目标进气排气VVT)，并以被设定为该目标相位角的方式对进气排气VVT23、24分别进行控制。
与这样的进气排气VVT23、24的控制大致并行，ECU10使用规定的缸内状态控制模型，决定目标节气门开度、目标外部EGR率、目标空气旁通开度以及目标离合器开度(与电磁离合器45的切断/连接对应)，以便实现上述的目标空气量。然后，ECU10进行与目标节气门开度相应的节气门43的控制、与目标外部EGR率相应的EGR阀54的控制、与目标空气旁通开度相应的空气旁通阀48的控制以及与目标离合器开度相应的电磁离合器45的控制。之后，在发动机1中进行SPCCI燃烧。
接着，在图13所示的第2控制模型中，首先，ECU10取得由空气流量传感器SW1检测到的吸入空气量、由第1进气温度传感器SW2以及第2进气温度传感器SW4检测到的进气温度、由进气凸轮角传感器SW13以及排气凸轮角传感器SW14检测到的进气凸轮轴以及排气凸轮轴各自的旋转角等。接下来，ECU10基于与这些传感器检测值对应的吸入空气量、外部空气EGR率等，求出实际的进气气体(新气)的状态量、典型地说为温度、压力。而且，ECU10基于与进气凸轮轴以及排气凸轮轴的旋转角对应的进气排气VVT23、24各自的相位角(基本上为提前侧的相位角)，求出实际的内部EGR气体的状态量、典型地说为温度、压力。
接下来，ECU10根据上述的进气气体的状态量以及内部EGR气体的状态量，使用规定的缸内状态推测模型，求出实际的IVC时刻的缸内温度。在该情况下，ECU10基于在第3控制模型中推测出的上次SPCCI燃烧中的缸内温度(参照图14)，修正基于缸内状态推测模型的推测误差，并求出IVC时刻的缸内温度。ECU10除了这样的缸内温度以外，作为缸内的状态量，还求出进气填充量、缸内的氧浓度等。
接下来，ECU10基于作为缸内的状态量的进气填充量、缸内的氧浓度等，决定从喷射器6喷射的燃料喷射量，以使燃烧后的废气的空燃比成为理论空燃比(即λ＝1)。在该情况下，ECU10为，在进行包括前级喷射以及后级喷射的分割喷射时，决定前级喷射以及后级喷射各自的燃料喷射量。然后，ECU10将喷射器6控制为喷射如此决定的燃料喷射量。此外，ECU10将喷射器6控制为，在基于预先设定的映射的喷射正时喷射燃料。
此外，ECU10为，与上述的喷射器6的控制大致并行，根据所求出的IVC时刻的缸内温度，求出产生自燃时的缸内温度，并求出该自燃时间。自燃时间的求出方法如在图10以及图11中说明的那样，因此在此处省略其说明。接下来，ECU10基于所求出的自燃时间，使用规定的燃烧模型，决定基于火花塞25的目标点火时间，以便实现当初设定的目标自燃时间。然后，ECU10将火花塞25控制为，在如此决定的目标点火时间进行点火。之后，在发动机1中进行SPCCI燃烧。
另外，并不限定于在第1控制模型之后进行第2控制模型，也可以实质上并行地进行第2控制模型与第1控制模型。同样地，关于图10的流程，也可以实质上并行地进行与第2控制模型对应的步骤S15～S17的处理和与第1控制模型对应的步骤S11～S14的处理。在一个例子中，ECU10为，在到达与IVC对应的曲轴转角之前，通过第1控制模型求出IVC时刻的缸内温度并反复控制内部EGR率等，在该控制的过程中，通过第2控制模型，反复进行基于传感器检测值来求出IVC时刻的缸内温度，并求出用于实现目标自燃时间的点火时间的处理。然后，在该例子中，ECU10为，在到达与IVC对应的曲轴转角之后，中断第1控制模型的执行，使用在到达IVC时根据与传感器检测值相应的缸内温度求出的点火时间来进行点火控制。
接着，在图14所示的第3控制模型中，首先，ECU10在发动机1中的SPCCI燃烧后，取得在进行该SPCCI燃烧的时间由指示压力传感器SW6检测到的缸内压力。接下来，ECU10使用规定的燃料检测模型，求出SPCCI燃烧的燃烧状态。例如，ECU10求出所取得的缸内压力的波形(相当于热释放率的波形)的拐点等来作为燃烧状态。
接下来，ECU10使用规定的缸内状态推测模型，根据SPCCI燃烧的燃烧状态求出自燃时间的缸内温度，并根据该缸内温度求出IVC时刻的缸内温度。IVC时刻的缸内温度的求出方法如在图10以及图11中说明了的那样，因此在此处省略其说明。接下来，ECU10根据所求出的IVC时刻的缸内温度，修正在此次SPCCI燃烧中计算出的缸内温度。即，ECU10修正基于在此次SPCCI燃烧中执行的缸内状态推测模型的缸内温度的推测误差。具体而言，ECU10修正在第1控制模型中为了实现目标自燃时间而计算出的IVC时刻的缸内温度(参照图12)、以及在第2控制模型中根据传感器检测值计算出的IVC时刻的缸内温度(参照图13)。基本上，将从第3控制模型得到的缸内温度作为实际值(基准值)，相对于作为该实际值的缸内温度，将从第1以及第2控制模型得到的缸内温度作为包括误差的缸内温度加以处理，由此进行上述那样的修正。
(时间图)
接着，参照图15对进行本实施方式的SPCCI燃烧控制的情况下的时间图进行说明。
图15中，从上起依次表示热释放率(dQ/dθ)、进气门21的闭阀时间(实际IVC以及目标IVC)、在第2控制模型中推测出的IVC时刻的缸内温度(在以下适当称作“基于进气排气模型的温度推测值”)、在第3控制模型中推测出的IVC时刻的缸内温度(在以下适当称作“基于燃烧模型的温度推测值”)、基于进气排气模型的温度推测值相对于基于燃烧模型的温度推测值的误差修正量、修正后的推测温度、点火时间、自燃时间、SI率。此外，图15中，横轴表示曲轴转角，表示与曲轴转角相对的各参数的变化。另外，在图15中，仅示出进气门21的闭阀时间(IVC)，但排气门22的闭阀时间(EVC)也与IVC相同地变化。
在图15中，将如下情况作为例子：在第n循环开始紧后，由于外部干扰而基于进气排气模型的温度推测值相对于基于燃烧模型的温度推测值的误差(真实值)变化50[K]左右。首先，ECU10通过第2控制模型来推测IVC时刻的缸内温度，作为基于进气排气模型的温度推测值而得到400[K](箭头A41)。然后，在发动机1中进行SPCCI燃烧，在该燃烧后，ECU10通过第3控制模型，基于由指示压力传感器SW6检测到的缸内压力，根据该SPCCI燃烧中的自燃时间θCL中的缸内温度来推测IVC时刻的缸内温度(箭头A42)，作为基于燃烧模型的温度推测值而得到450[K]。在该情况下，基于进气排气模型的温度推测值相对于基于燃烧模型的温度推测值的误差为Δ50[K](箭头A43)。因此，ECU10将基于进气排气模型的温度推测值相对于基于燃烧模型的温度推测值的误差修正量设为50[K](箭头A44)，并根据该修正量将基于进气排气模型的推测温度修正为450[K](箭头A45、A46)。该推测温度从目标温度480[K]偏离。因而，在第n循环中，基于进气排气模型的温度推测误差修正偏离，因此自燃时间从目标自燃时间偏离，并且SI率也从目标SI率偏离。
接下来，ECU10通过第1控制模型对进气门21的目标IVC进行修正，以使上述的修正后的推测温度成为480[K](箭头A47)。由此，反映出第n循环的温度推测误差(变化量)。接下来，ECU10通过第2控制模型推测IVC时刻的缸内温度，作为基于进气排气模型的温度推测值而得到420[K](箭头A48)，通过上述的修正量50[K]将该420[K]修正为470[K](箭头A49、A50)。此外，ECU10基于该修正后的推测温度470[K]来修正点火时间(箭头A51)。由此，能够应用反映了此次第n+1循环的进气状态以及上次第n循环的燃烧结果的双方的点火时间。
接下来，在发动机1中进行SPCCI燃烧，在该燃烧后，ECU10通过第3控制模型，基于由指示压力传感器SW6检测到的缸内压力，根据该SPCCI燃烧中的自燃时间θCL中的缸内温度来推测IVC时刻的缸内温度，作为基于燃烧模型的温度推测值而得到470[K]。在该情况下，进气排气模型的推测的偏差方式不会较大地变化，因此温度推测值的误差保持Δ50[K]不变(箭头A52)。根据该情况，在此次的n+1循环中，能够正确地进行温度推测(箭头A53)。因此，在此次的n+1循环中，自燃时间与目标自燃时间大致一致。另一方面，在此次的n+1循环中，进气门21的实际IVC尚未从目标IVC偏离，因此SI率保持从目标SI率偏离若干的状态不变。之后，在第n+2循环中，基于进气排气模型的温度推测误差被准确地修正，修正后的推测温度成为目标温度480[K]，因此进气门21的实际IVC达到目标IVC，SI率与目标SI率大致一致。
另外，可能由于调整缸内状态的设备(调整内部EGR的进气排气VVT23、24等)的动作滞后、该设备未按照预期那样进行动作，而产生上述那样的基于进气排气模型的温度推测误差的修正偏差。
<作用效果>
接着，对上述的实施方式的压缩自燃式发动机的控制装置的主要作用效果进行说明。
根据本实施方式，基于发动机1的运转状态(发动机负载等)，进行调整SI率的控制、调整自燃时间以及/或者缸内温度的控制，对包括SI燃烧以及CI燃烧的SPCCI燃烧中的燃烧状态进行控制。由此，能够适当地实现所希望的SPCCI燃烧。具体而言，能够将SPCCI燃烧中的SI率以及自燃时间分别适当地设定为目标值。其结果，能够实现燃料消耗率的改善、燃烧稳定性确保以及燃烧噪声抑制等。
此外，根据本实施方式，在SPCCI燃烧开始前进行调整缸内温度的控制(内部EGR气体的控制等)，在该控制后求出燃烧开始前的实际的缸内温度，并基于该缸内温度对点火时间进行控制，由此调整SI率。由此，能够将各种状态量设定设备的控制偏差等考虑在内而适当地控制SI率。
此外，根据本实施方式，基于在上次燃烧循环中取得的缸内温度，来修正在此次燃烧循环中用于调整SI率的各种控制值，因此能够有效地实现SPCCI燃烧中的目标SI率，此外，能够在目标自燃时间可靠地点火。具体而言，对于SPCCI燃烧中的过渡的燃烧状态以及稳定的燃烧状态的双方，能够适当地实现所希望的燃烧状态。
<变形例>
以下，对上述的实施方式的变形例进行说明。
在上述的实施方式中，使用了进气门21的闭阀时间(IVC时刻)的缸内温度，但也可以取而代之而使用进气下止点(BDC时刻)的缸内温度来进行各种控制。
在上述的实施方式中，在第2控制模型中，根据由空气流量传感器SW1检测到的吸入空气量等来求出缸内温度，但在其他例子中，也可以根据由指示压力传感器SW6检测到的缸内压力来求出缸内温度。此外，在第3控制模型中，根据由指示压力传感器SW6检测到的缸内压力来求出缸内温度，但在其他例子中，也可以根据由空气流量传感器SW1检测到的吸入空气量等来求出缸内温度。
在上述的实施方式中，也可以通过安装于进气通路的涡流控制阀使燃烧室内产生涡流。该涡流控制阀配设于与第1进气口相连的主通路和与第2进气口相连的副通路中的副通路，只要通过以使该副通路的流路面积比主通路的流路面积变窄的方式对涡流控制阀进行闭阀来形成涡流即可。通过在SPCCI燃烧中形成涡流，由此能够提高缸内的流动，能够使SI燃烧变得急剧，能够进一步提高自燃时间的控制性。进而，通过基于该涡流控制阀的流动强化，由此能够将SPCCI区域扩大至最高发动机负载附近。
在上述的实施方式中，在从低负载区域到中负载区域中进行了空气过剩率λ为1.0±0.2且G/F为18.5～30的G/F稀混合气的SPCCI燃烧，但在低负载区域(A)中，也可以进行缸内的平均A/F为30以上的A/F稀的SPCCI燃烧。此时，火花塞周围的SI燃烧用混合气的A/F不足25，SI燃烧混合气周围的CI燃烧用混合气的A/F为35以上，由此能够使SI燃烧急剧而确保自燃时间的控制性，并且能够抑制NOx排出量。另外，低负载区域的缸内温度较低，因此即便是A/F稀的SPCCI燃烧，燃烧噪声也比较小。由于为A/F稀，因此能够进一步提高燃料消耗率。
在上述的实施方式中，在压缩行程中进行分割喷射，但也可以进行进气行程中、以及压缩行程中具体而言为压缩行程后半部分的分割喷射。在该情况下，通过在进气行程中进行第1喷射，由此能够使燃料在燃烧室中大致均匀地分布，通过在压缩行程中进行第2喷射，由此能够通过燃料的气化潜热使燃烧室中的温度降低。能够防止包括通过第1喷射而喷射的燃料的混合气提前点火。
符号的说明：
1：发动机
10：ECU(控制器)
17：燃烧室
23：进气电动VVT(状态量设定设备、可变气门机构)
24：排气电动VVT(状态量设定设备、可变气门机构)
25：火花塞
49：增压***(状态量设定设备)
44：增压器
43：节气门(状态量设定设备)
48：空气旁通阀(状态量设定设备)
54：EGR阀(状态量设定设备)
55：EGR***(状态量设定设备)
6：喷射器。

Claims (15)

1.一种压缩自燃式发动机的控制装置，具有：
上述发动机，构成为，至少具备使燃料与空气的混合气燃烧的燃烧室、以朝上述燃烧室内供给燃料的方式喷射燃料的喷射器、以及对上述燃烧室内的混合气进行点火的火花塞，通过上述火花塞的点火在上述燃烧室内使混合气自燃；以及
控制器，构成为，至少对上述发动机的喷射器以及火花塞进行控制，使上述发动机运转，
上述压缩自燃式发动机的控制装置的特征在于，
在上述发动机中，进行通过上述火花塞的点火而混合气通过火焰传播进行燃烧的第1燃烧、以及起因于该火焰传播而混合气通过自燃进行燃烧的第2燃烧，
上述控制器具备：
第1控制单元，基于上述发动机的运转状态，在上述发动机的1个燃烧循环中，对SI率进行控制，该SI率作为与通过上述第1燃烧而产生的热量相对于在上述第1燃烧以及上述第2燃烧中产生的全部热量或者在上述第2燃烧中产生的热量的比例相关联的指标；以及
第2控制单元，对产生上述自燃的时间即自燃时间进行控制，
上述控制器为，通过上述第1控制单元以及上述第2控制单元的双方，在上述发动机的1个燃烧循环中，根据上述发动机的运转状态来变更上述第1燃烧以及上述第2燃烧双方的燃烧状态，
上述控制器为，设定与上述发动机的运转状态相应的目标SI率以及目标自燃时间，通过上述第1控制单元以及上述第2控制单元的双方进行调整上述SI率以及上述自燃时间的控制，以便实现上述目标SI率以及上述目标自燃时间，
上述压缩自燃式发动机的控制装置还具有状态量设定设备，该状态量设定设备构成为，通过调整新气以及已燃气体朝上述发动机的燃烧室的导入，将上述燃烧室内设定为所希望的状态，
上述控制器为，
求出应与上述目标SI率以及上述目标自燃时间相应地设定的上述第1燃烧开始前的上述燃烧室内的状态，并为了实现该状态而对上述状态量设定设备进行控制，以便调整朝上述燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例，并且，
在该状态量设定设备的控制后，取得上述第1燃烧开始前的实际的上述燃烧室内的状态，并基于该状态对基于上述火花塞的点火时间进行控制，以便实现上述目标自燃时间。
2.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第2控制单元进行如下控制：作为上述发动机的运转状态的发动机负载越高，则越降低缸内温度。
3.如权利要求1或2所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第1控制单元以及上述第2控制单元将上述SI率以及缸内温度控制为，与作为上述发动机的运转状态的发动机负载无关，将组合上述第1燃烧以及上述第2燃烧而成的燃烧的燃烧重心位置维持为大致恒定。
4.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
还具有状态量设定设备，该状态量设定设备构成为，通过调整新气以及已燃气体朝上述发动机的燃烧室的导入，将上述燃烧室内设定为所希望的状态，
上述控制器的上述第2控制单元对上述状态量设定设备进行控制，以便调整朝上述燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例，而调整缸内温度。
5.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器为，设定与上述发动机的运转状态相应的目标SI率以及上述第1燃烧开始前的目标缸内温度，通过上述第1控制单元以及上述第2控制单元的双方进行调整上述SI率的控制以及调整缸内温度的控制，以便实现上述目标SI率以及上述目标缸内温度。
6.如权利要求5所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
还具有状态量设定设备，该状态量设定设备构成为，通过调整新气以及已燃气体朝上述发动机的燃烧室的导入，将上述燃烧室内设定为所希望的状态，
上述控制器为，
为了实现上述目标缸内温度，对上述状态量设定设备进行控制以便调整朝上述燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例，并且，
取得上述第1燃烧开始前的实际缸内温度，并基于该缸内温度对基于上述火花塞的点火时间进行控制，以便实现与上述目标SI率以及上述目标缸内温度相应的自燃时间。
7.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第2控制单元为，作为上述第1燃烧开始前的缸内温度，调整上述发动机的活塞处于下止点时的缸内温度。
8.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第2控制单元进行如下控制；作为上述发动机的运转状态的发动机负载越高，则越将上述自燃时间设定于滞后侧。
9.如权利要求8所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第2控制单元为，在不超过规定的滞后极限的范围内，将上述自燃时间设定于滞后侧。
10.如权利要求1、8、9中任一项所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第1控制单元以及上述第2控制单元为，将上述SI率以及上述自燃时间控制为，与作为上述发动机的运转状态的发动机负载无关，将组合上述第1燃烧以及上述第2燃烧而成的燃烧的燃烧重心位置维持为大致恒定。
11.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第2控制单元为，对基于上述火花塞的点火时间进行控制，而对上述自燃时间进行调整。
12.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第1控制单元进行如下控制：作为上述发动机的运转状态的发动机负载越高，则越增大上述SI率。
13.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器的上述第1控制单元对基于上述火花塞的点火时间进行控制，而对上述SI率进行调整。
14.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
还具有状态量设定设备，该状态量设定设备构成为，通过调整新气以及已燃气体朝上述发动机的燃烧室的导入，将上述燃烧室内设定为所希望的状态，
上述控制器的上述第1控制单元对上述状态量设定设备进行控制，以便调整朝上述燃烧室内导入的新气与已燃气体的比例，而调整上述SI率。
15.如权利要求1所述的压缩自燃式发动机的控制装置，其中，
上述控制器将上述喷射器控制为执行后级喷射和前级喷射，以便在上述燃烧室内形成大致均匀的混合气，上述后级喷射在基于上述火花塞的点火时间之前且在接近该点火时间的定时喷射燃料，上述前级喷射在该后级喷射之前且在从上述点火时间偏离的定时喷射燃料，
上述第1控制单元对上述后级喷射中的从上述喷射器喷射的燃料喷射量进行控制，而调整上述SI率。
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