CN109763903B

CN109763903B - 压缩点火式发动机的控制装置

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Publication number: CN109763903B
Application number: CN201811323406.8A
Authority: CN
Inventors: 田中大介; 津村雄一郎; 中岛健一; 每熊泰树; 森本博贵; 东尾理克; 足利谦介
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2038-11-08
Also published as: CN109763903A; US10641161B2; EP3486469A3; JP6555321B2; EP3486469A2; EP3486469B1; US20190145306A1; JP2019085979A

Abstract

一种压缩点火式发动机的控制装置，尽可能提高部分压缩点火燃烧时的热效率且防止伴随燃烧的较大的噪音的发生。本发明的控制装置适用于压缩点火式发动机，该压缩点火式发动机能够进行在使气缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后使气缸内的剩余混合气通过自点火进行CI燃烧的部分压缩点火燃烧。该控制装置具备：检测部，检测与由于气缸中的燃烧而产生的噪音相关联的参数；EGR操作部，能够变更向气缸导入的废气的比例即EGR率；以及燃烧控制部，在部分压缩点火燃烧的执行中，确认到根据检测部的检测值而确定的噪音指标值为规定的阈值以上的情况下，向EGR率增大的方向控制EGR操作部。

Description

压缩点火式发动机的控制装置

技术领域

本发明涉及能够进行部分压缩点火燃烧的压缩点火式发动机的控制装置，该部分压缩点火燃烧指的是，使气缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧之后，使气缸内的剩余的混合气通过自点火进行CI燃烧。

背景技术

近年，在将与空气混合的汽油燃料充分压缩后的气缸内，通过自点火燃烧的HCCI燃烧得到关注。HCCI燃烧是混合气同时多发地燃烧的形态，所以与通常的汽油发动机中采用的SI燃烧(火花点火燃烧)相比，混合气的燃烧速度更快，在热效率方面非常有利。但是，HCCI燃烧存在混合气的燃烧开始时期(混合气自点火的时期)因气温等外部因子而较大地变动等问题，此外，还存在负荷急剧变化的过渡运转时的控制较难的问题。

在此，提出了不是让混合气全部通过自点火而燃烧，而是使混合气的一部分通过使用了火花塞的火花点火而燃烧。即，利用火花点火使混合气的一部分通过火焰传播而强制地燃烧(SI燃烧)之后，使剩余的混合气通过自点火而燃烧(CI燃烧)。以下将这样的燃烧称作部分压缩点火燃烧。

作为采用了与上述部分压缩点火燃烧类似的构思的发动机的一例，已知下述的专利文献1。该专利文献1的发动机利用辅助燃料喷射，使围绕火花塞形成的分层混合气通过火花点火进行火焰传播燃烧，并且向由于该燃烧(火焰)的作用而高温化的燃烧室进行主燃料喷射，使通过该主燃料喷射而喷射的燃料通过自点火而燃烧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-108778号公报

发明内容

发明所要解决的技术课题

在上述专利文献1所示的发动机中，虽然能够通过使用了火花塞的火花点火来促进CI燃烧，但认为实际上CI燃烧开始的定时(至自点火为止的延迟时间)因气缸内的环境而存在某种程度的偏差。CI燃烧的开始时期从目标定时偏离的状态若被放置，则根据情况有可能导致较大的燃烧噪音的发生、发动机的可销售性降低。例如，在气缸内处于比预想更容易自点火的环境时，存在自点火的定时过早，气缸内的压力上升急剧而发送较大燃烧噪音的情况。

本发明是鉴于上述的情况而做出的，其目的在于，提供一种压缩点火式发动机的控制装置，部分压缩点火燃烧时的热效率可及的高，燃烧伴大噪音的发生防止可能压缩点火式发动机的控制装置提供目的。

用于解决课题的手段

作为用于解决所述课题的方法，本发明为压缩点火式发动机的控制装置，在至少一部分的运转区域中执行部分压缩点火燃烧，该部分压缩点火燃烧指的是，在通过火花点火使气缸内的混合气的一部分进行火花点火燃烧之后，通过自点火使气缸内的剩余的混合气进行压缩点火燃烧，该压缩点火式发动机的控制装置的特征在于，具备：检测部，检测与由于所述气缸中的燃烧而产生的噪音相关联的参数；EGR操作部，能够变更向所述气缸导入的废气的比例即EGR率；以及燃烧控制部，在所述部分压缩点火燃烧的执行中，确认到根据所述检测部的检测值而确定的噪音指标值为规定的阈值以上的情况下，向所述EGR率增大的方向控制所述EGR操作部。

根据本发明，在部分压缩点火燃烧的执行中确认到阈值以上的噪音指标值的情况下，控制EGR操作部以使气缸内的EGR率增大，因此通过伴随该控制使气缸内的非活性气体的比例增加，从而能够降低混合气的燃烧速度(换言之，降低压力上升率)，能够将在所述控制后发生的燃烧噪音抑制为较低的级别。

反言之，由于只要未确认到阈值以上的噪音指标值则持续EGR率较低的部分压缩点火燃烧，因此能够尽可能长地确保执行在混合气的比热比较大的环境下对热效率有利的部分压缩点火燃烧的期间，能够有效改善发动机的油耗性能。

优选的是，所述燃烧控制部能够选择第1模式和第2模式之中的某一个，作为所述发动机在特定的条件下运转时的部分压缩点火燃烧的燃烧模式，所述第1模式指的是，在所述气缸内的空气与燃料的比例即空燃比大于理论空燃比的环境下进行所述部分压缩点火燃烧，所述第2模式指的是，在包含EGR气体的气缸内的总气体与燃料的比例即气体空燃比大于理论空燃比、且所述空燃比与理论空燃比大致一致的环境下进行所述部分压缩点火燃烧，在所述第1模式下的部分压缩点火燃烧的执行中确认到所述噪音指标值为所述阈值以上的情况下，所述燃烧模式从所述第1模式切换到所述第2模式。

根据该构成，在噪音指标值小于阈值的情况下，选择第1模式，在气缸内的空气(新气)的比例较高且EGR率较低的环境下进行部分压缩点火燃烧，另一方面，在该第1模式的选择中，噪音指标值增大到阈值以上的情况下，燃烧模式由第1模式切换到第2模式，在气缸内的空气的比例较低且EGR率较高的环境下进行部分压缩点火燃烧。由此，能够基本上进行热效率较高的第1模式的部分压缩点火燃烧，而在选择了第1模式时发生较大的噪音的情况下，通过向第2模式的切换迅速抑制噪音。

在所述构成中，更优选的是，包含火花点火的时期在内的规定的控制量的目标值被预先决定，以使得在旋转速度及负荷相同的条件下，所述第1模式下的部分压缩点火燃烧的燃烧重心与所述第2模式下的部分压缩点火燃烧的燃烧重心相同。

根据该构成，即使燃烧模式在第1模式与第2模式之间切换，但燃烧重心不会大幅偏离，因此能够减少模式切换时的扭矩变化(切换前后的输出转矩之差)，能够实现难以让乘员感知的顺畅的模式切换。

在所述构成中，更优选的是，所述燃烧控制部在所述第1模式及所述第2模式下的部分压缩点火燃烧的执行时，根据需要相对于所述目标值对所述控制量进行修正，以将所述噪音指标值抑制为小于所述阈值。

根据该构成，与选择了第1/第2模式中的哪一个无关地调整控制量，以使噪音指标值被抑制为小于阈值，因此基本上(特别是稳态运转时)，能够将燃烧噪音维持在足够低的级别。但是即使在该情况下，例如在由EGR率较高的第2模式移向EGR率较低的第1模式后等，有可能来不及进行控制量的调整而噪音指标值暂时成为容许界限W以上。根据所述构成，在这样的情况下由于使燃烧模式返回第2模式、降低EGR率，因此能够有效避免由模式切换引起的较大的噪音持续发生。

这里，所述特定的条件优选的是，发动机处于热机状态且发动机的运转点包含于规定的低负荷域。

即，热机时的低负荷域这一条件，适于进行空燃比大于理论空燃比的稀薄环境下的部分压缩点火燃烧(第1模式)，因此优选在这样的条件下许可上述的第1/第2模式间的切换控制。

在本发明中，优选的是，将所述阈值设定为，在所述噪音指标值小于所述阈值的情况下，混合气进行火花点火燃烧的区域的外侧的未燃气体发生异常的局部自点火的现象即火花点火爆震、与由混合气的压缩点火燃烧引起的发动机部件共振的现象即压缩点火爆震的双方均小于容许级别。

根据该构成，只要噪音指标值小于阈值则火花点火爆震、压缩点火爆震均不会显著，因此通过在噪音指标值为阈值以上时由第1模式向第2模式切换的、上述控制，能够有效地抑制火花点火爆震及压缩点火爆震双方。

所述检测部优选的是将所述气缸内的压力作为所述参数进行检测的缸内压传感器。

根据该构成，能够使用缸内压传感器的检测值适当计算所述噪音指标值。

发明效果

如以上说明那样，根据本发明的压缩点火式发动机的控制装置，能够尽可能地提高部分压缩点火燃烧时的热效率，且防止伴随燃烧的较大的噪音的发生。

附图说明

图1是概略示出本发明的一个实施方式的压缩点火式发动机的整体构成的系统图。

图2是将发动机主体的截面图和活塞的平面图一并示出的图。

图3是表示气缸及其附近的进排气系统的构造的概略平面图。

图4是表示发动机的控制系统的框图。

图5是用于说明与发动机的预热的进行程度及发动机的旋转速度/负荷相应的控制的不同点的运转映射图，(a)是热机时使用的第1运转映射图，(b)是半预热时使用的第2运转映射图，(c)是冷机时使用的第3运转映射图。

图6是示出用于从上述第1～第3运转映射图中选择适当的映射图的步骤的流程图。

图7是用于概略说明在上述第1运转映射图的各区域中执行的燃烧控制的时序图。

图8是示出SPCCI燃烧(部分压缩点火燃烧)时的热发生率的波形的图表。

图9是示出SPCCI燃烧时执行的控制的详细情况的流程图。

图10是示出图9的步骤S13的控制的详细情况的子程序。

图11是示出图9的步骤S19的控制的详细情况的子程序。

图12是在决定噪音指标值的容许界限时使用的映射图。

图13是规定CI燃烧的开始时期(θci)与上述噪音指标值的关系的映射图。

图14是示出利用缸内压传感器检测到的缸内压力的波形的图表。

图15是示出对图14的压力波形进行傅里叶解析而得的结果的图表。

图16是示出对图15的频谱进行1/3倍频带化处理而得的结果的图表。

图17是示出在上述第1运转映射图的第1区域中进行的控制的详细情况的流程图(其1)。

图18是示出在上述第1运转映射图的第1区域中进行的控制的详细情况的流程图(其2)。

图19用于说明SI率的各种定义方法的相当于图8的图。

附图标记说明：

1发动机主体；2气缸；13a进气VVT(EGR操作部)；14a排气VVT(EGR操作部)；15喷油器；16火花塞；53 EGR阀(EGR操作部)；100 ECU(燃烧控制部)；A1第1区域(低负荷域)；SN2缸内压传感器(检测部)；W容许界限(阈值)

具体实施方式

(1)发动机的整体构成

图1及图2是表示应用了本发明的控制装置的压缩点火式发动机(以下简称为发动机)的优选实施方式的图。本图所示的发动机是作为行驶用的动力源而搭载于车辆的4冲程汽油直喷发动机，具备：发动机主体1、供被导入发动机主体1的进气流通的进气通路30、供从发动机主体1排出的废气流通的排气通路40、以及将排气通路40中流通的废气的一部分回流到进气通路30的EGR装置50。

发动机主体1具有：在内部形成有气缸2的气缸体3、以从上方封盖住气缸2的方式安装于气缸体3的上面的气缸头4、以及以能够往复滑动的方式插入到气缸2的活塞5。发动机主体1典型地是具有多个(例如4个)气缸的多气缸型发动机，但是在此为了简化，仅着眼于1个气缸2进行说明。

在活塞5的上方划分出燃烧室6，通过从后述的喷油器15的喷射向该燃烧室6供给以汽油为主成分的燃料。并且，供给的燃料在燃烧室6与空气混合并燃烧，被该燃烧带来的膨胀力推下的活塞5沿上下方向往复运动。另外，喷射到燃烧室6的燃料作为主成分含有汽油即可，例如除了汽油之外，也可以含有生物乙醇等副成分。

在活塞5的下方设置有作为发动机主体1的输出轴的曲柄轴7。曲柄轴7经由连结杆8与活塞5连结，随着活塞5的往复运动(上下运动)而绕着中心轴被旋转驱动。

气缸2的几何学压缩比、即活塞5位于上死点时的燃烧室6的容积和活塞5位于下死点时的燃烧室的容积之比，作为适于后述的SPCCI燃烧(部分压缩点火燃烧)的值，设定为13以上30以下。更详细地说，气缸2的几何学压缩比优选为，在使用辛烷值为91左右的汽油燃料的标准规格的情况下设定为14以上17以下，在使用辛烷值为96左右的汽油燃料的高辛烷规格的情况下设定为15以上18以下。

在气缸体3设置有检测曲柄轴7的旋转角度(曲柄角)及曲柄轴7的旋转速度(发动机旋转速度)的曲柄角传感器SN1、以及对在气缸体3及气缸头4的内部流通的冷却水的温度(发动机水温)进行检测的水温传感器SN2。

在气缸头4设置有：向燃烧室6开口的进气端口9及排气端口10、对进气端口9进行开闭的进气阀11、以及对排气端口10进行开闭的排气阀12。另外，本实施方式的发动机的阀形式如图2所示，是进气2阀×排气2阀的4阀形式。即，进气端口9具有第1进气端口9A及第2进气端口9B，排气端口10具有第1排气端口10A及第2排气端口10B。进气阀11共计设置2个，分别对第1进气端口9A及第2进气端口9B进行开闭，排气阀12共计设置2个，分别对第1排气端口10A及第2排气端口10B进行开闭。

如图3所示，在第2进气端口9B设置有可开闭的涡流阀18。涡流阀18仅设置在第2进气端口9B，在第1进气端口9A不设置。通过将这样的涡流阀18向关闭方向驱动，从未设置涡流阀18的第1进气端口9A向燃烧室6流入的进气的比例增大，所以能够强化绕着气缸轴线转动的转动流、即涡流。相反，如果将涡流阀18向打开方向驱动，则能够减弱涡流。另外，本实施方式的进气端口9是能够形成滚流(纵涡流)的滚流端口。因此，在涡流阀18关闭时形成的涡流是与滚流混合后的斜涡流。

进气阀11及排气阀12通过包含配设在气缸头4的一对凸轮轴等在内的动阀机构13、14，与曲柄轴7的旋转相连动地被开闭驱动。

在进气阀11用的动阀机构13内置有至少能够变更进气阀11的打开时期的进气VVT13a。同样，在排气阀12用的动阀机构14内置有能够变更排气阀12的关闭时期的排气VVT14a。通过这些进气VVT13a及排气VVT14a的控制，在本实施方式中，能够调整进气阀11及排气阀12的双方跨过排气上死点而开阀的阀重叠期间，此外，通过该阀重叠期间的调整，能够调整燃烧室6中残留的已燃气体(内部EGR气体)的量。另外，进气VVT13a(排气VVT14a)既可以是使进气阀11(排气阀12)的关闭时期(打开时期)保持固定而仅变更打开时期(关闭时期)的类型的可变机构，也可以是同时变更进气阀11(排气阀12)的打开时期及关闭时期的相位式的可变机构。进气VVT13a及排气VVT14a相当于“EGR操作部”的一例。

在气缸头4设置有喷油器15和火花塞16，该喷油器15向燃烧室6喷射燃料(主要是汽油)，该火花塞16用于对从喷油器15喷射到燃烧室6的燃料和导入到燃烧室6的空气混合而成的混合气点火。在气缸头4还设置有用于检测燃烧室6的压力(以下也称作缸内压力)的缸内压传感器SN3。另外，缸内压传感器SN3相当于“检测部”。

如图2所示，在活塞5的冠面形成有腔室20，该腔室20中，包括其中央部在内的较大区域朝向气缸头4的相反侧(下方)凹陷。在腔室20的中心部形成有相对地向上方隆起的大致圆锥状的隆起部20a，隔着该隆起部20a的径方向的两侧分别是截面碗状的凹部。换言之，腔室20是以围绕隆起部20a的方式形成的俯视甜甜圈状的凹部。此外，活塞5的冠面之中的比腔室20更靠径方向外侧的区域是由圆环状的平坦面构成的挤气部21。

喷油器15是在其前端部具有多个喷孔的多喷孔型的喷油器，能够从该多个喷孔呈放射状喷射燃料(图2中的F表示从各喷孔喷射的燃料的喷雾)。喷油器15设置为其前端部与活塞5的冠面的中心部(隆起部20a)对置。

火花塞16配置在相对于喷油器15稍稍向进气侧偏离的位置。火花塞16的前端部(电极部)被设定于俯视时与腔室20重叠的位置。

如图1所示，进气通路30以与进气端口9连通的方式，与气缸头4的一侧面连接。从进气通路30的上游端取入的空气(新气)经过进气通路30及进气端口9而被导入至燃烧室6。

在进气通路30中，从其上游侧起依次设置有：将进气中的异物除去的空气滤清器31、对进气的流量进行调整的可开闭的节流阀32、将进气压缩并送出的增压机33、对被增压机33压缩的进气进行冷却的中冷器35、以及稳压箱36。

在进气通路30的各部设置有：检测进气的流量的空气流量传感器SN4、检测进气的温度的第1·第2进气温传感器SN5、SN7、以及检测进气的压力的第1·第2进气压传感器SN6、SN8。空气流量传感器SN4及第1进气温传感器SN5设置在进气通路30中的空气滤清器31与节流阀32之间的部分，检测通过该部分的进气的流量及温度。第1进气压传感器SN6设置在进气通路30中的节流阀32与增压机33之间(比后述的EGR通路51的连接口更靠下游侧)的部分，检测通过该部分的进气的压力。第2进气温传感器SN7设置在进气通路30中的增压机33与中冷器35之间的部分，检测通过该部分的进气的温度。第2进气压传感器SN8设置于稳压箱36，检测该稳压箱36内的进气的压力。

增压机33是与发动机主体1机械地连结的机械式的增压机(super charger)。增压机33的具体形式没有特别要求，例如可以将利肖姆式、鲁式、或者离心式等公知的增压机的某一种作为增压机33使用。

在增压机33和发动机主体1之间夹装有能够电切换紧固和释放的电磁离合器34。电磁离合器34紧固时，从发动机主体1向增压机33传递驱动力，由增压机33进行增压。另一方面，电磁离合器34释放时，上述驱动力的传递被切断，增压机33的增压停止。

在进气通路30设置有用于绕过增压机33的旁通通路38。旁通通路38将稳压箱36和后述的EGR通路51相互连接。在旁通通路38设置有可开闭的旁通阀39。

排气通路40以与排气端口10连通的方式，与气缸头4的另一侧面连接。燃烧室6中生成的已燃气体(废气)经由排气端口10及排气通路40排出到外部。

在排气通路40设置有催化转换器41。在催化转换器41中内置有：用于将排气通路40中流通的废气中含有的有害成分(HC、CO、NOx)净化的三元催化剂41a、用于捕获废气中包含的颗粒状物质(PM)的GPF(汽油颗粒过滤器)41b。另外，也可以在催化转换器41的下游侧增设内置有三元催化剂或NOx催化剂等适当的催化剂的其他催化转换器。

EGR装置50具有将排气通路40和进气通路30连接的EGR通路51、以及设置于EGR通路51的EGR冷却器52及EGR阀53。EGR通路51将排气通路40中的比催化转换器41更靠下游侧的部分和进气通路30中的节流阀32与增压机33之间的部分相互连接。EGR冷却器52通过热交换将经由EGR通路51从排气通路40回流到进气通路30的废气(外部EGR气体)冷却。EGR阀53可开闭地设置于比EGR冷却器52更靠下游侧(接近进气通路30的一侧)的EGR通路51，对EGR通路51中流通的废气的流量进行调整。另外，EGR阀53相当于“EGR操作部”的一例。

在EGR通路51中设置有用于对EGR阀53的上游侧的压力与下游侧的压力之差进行检测的差压传感器SN9。

(2)控制系统

图4是表示发动机的控制系统的框图。本图所示的ECU100是用于综合控制发动机的微处理器，由周知的CPU、ROM、RAM等构成。

对ECU100输入各种传感器的检测信号。例如，ECU100与上述的曲柄角传感器SN1、水温传感器SN2、缸内压传感器SN3、空气流量传感器SN4、第1·第2进气温传感器SN5、SN7、第1·第2进气压传感器SN6、SN8、以及差压传感器SN9电连接，由这些传感器检测到的信息(即曲柄角、发动机旋转速度、发动机水温、缸内压力、进气流量、进气温、进气压、EGR阀53的前后差压等)被依次输入到ECU100。

此外，在车辆中设置有油门传感器SN10，该油门传感器SN10用于检测由驾驶该车辆的驾驶员操作的油门踏板的开度，该油门传感器SN9的检测信号也被输入到ECU100。

ECU100基于来自上述各传感器的输入信号执行各种判定和计算等，对发动机的各部进行控制。即，ECU100与进气VVT13a、排气VVT14a、喷油器15、火花塞16、涡流阀18、节流阀32、电磁离合器34、旁通阀39、以及EGR阀53等电连接，基于上述计算的结果等，向这些设备分别输出控制用的信号。

另外，上述的ECU100相当于“燃烧控制部”。

(3)与运转状态相应的控制

图5的(a)～(c)是用于说明与发动机的预热的进行程度及发动机的旋转速度/负荷相应的控制的不同点的运转映射图。如本图所示，在本实施方式中，对应于发动机的预热完成的热机时、发动机的预热进行到中途的半预热时、发动机未预热的冷机时这3个阶段，分别准备了不同的运转映射图Q1～Q3。以下，将热机时所用的运转映射图Q1称作第1运转映射图，将半预热时所用的运转映射图Q2称作第2运转映射图，将冷机时所用的运转映射图Q3称作第3运转映射图。

在热机时的第1运转映射图Q1(图5的(a))中，包括燃烧形态不同的5个运转区域A1～A5，在半预热时的第2运转映射图Q2(图5的(b))中，包括燃烧形态不同的4个运转区域B1～B4，在冷机时的第3运转映射图Q3(图5的(c))中，包括燃烧形态不同的2个运转区域C1、C2。这些各运转区域中的燃烧形态的详细情况留待后述。

图6是说明用于从第1～第3运转映射图Q1～Q3中选择适当的映射图的步骤的流程图。若该流程图所示的控制开始，则ECU100在步骤S1中，基于由水温传感器SN2检测的发动机水温与由第2进气温传感器SN7检测的进气温，判定(i)发动机水温小于30℃、及(ii)进气温小于25℃这双方的条件是否成立。

在上述步骤S1中判定为“是”而确认了上述(i)(ii)成立时，即“发动机水温＜30℃”及“进气温＜25℃”这两个条件成立，确认发动机处于冷机状态时，ECU100移至步骤S2，将图5的(c)示出的第3运转映射图Q3决定为应当使用的运转映射图。

另一方面，在上述步骤S1中判定为“否”而确认了上述(i)(ii)中的某一个不成立时，ECU100移至步骤S3，基于由水温传感器SN2检测的发动机水温和由第2进气温传感器SN7检测的进气温，判定(iii)发动机水温小于80℃、及(iv)进气温小于50℃这两个条件是否成立。

在上述步骤S3中判定为“是”而确认了上述(iii)(iv)成立时，即在“发动机水温≥30℃”及“进气温≥25℃”中的至少一个条件、与“发动机水温＜80℃”及“进气温＜50℃”双方的条件成立，确认发动机处于半预热状态时，ECU100移至步骤S4，将图5的(b)示出的第2运转映射图Q2决定为应当使用的运转映射图。

另一方面，在上述步骤S3中判定为“否”而确认了上述(iii)(iv)中的某一个不成立时，即“发动机水温≥80℃”及“进气温≥50℃”中的至少一个条件成立，确认发动机处于热机状态(预热完成状态)时，ECU100移至步骤S5，将图5的(a)示出的第1运转映射图Q1决定为应当使用的运转映射图。

接下来，对以上所述的冷机时、半预热时、热机时的由各运转映射图Q1～Q3规定的具体的控制内容(与旋转速度/负荷相应的燃烧控制的不同点)进行说明。

(a)热机时的控制

首先，参照第1运转映射图Q1(图5的(a))对发动机的热机时的燃烧控制进行说明。若将第1运转映射图Q1中包含的5个运转区域分别设为第1区域A1、第2区域A2、第3区域A3、第4区域A4、第5区域A5，则第1区域A1是从发动机负荷较低(包括无负荷)的低负荷的区域中除去了高速侧的一部分区域后的低·中速/低负荷的区域(相当于“规定的低负荷域”)，第2区域A2是负荷高于第1区域A1的低·中速/中负荷的区域，第4区域A4是负荷高于第2区域A2且旋转速度较低的低速/高负荷的区域，第3区域A3是旋转速度高于第4区域A4的中速/高负荷的区域，第5区域A5是旋转速度高于第1～第4区域A1～A4中的任一个的高速区域。以下，依次说明在各运转区域中选择的燃烧形态等。

(a-1)第1区域

在低·中速/低负荷的第1区域A1中，执行将SI燃烧和CI燃烧混合的部分压缩点火燃烧(以下将其称作SPCCI燃烧)。SI燃烧是如下的燃烧形态：通过使用了火花塞16的火花点火对混合气点火，利用使燃烧区域从其点火点向周围扩散的火焰传播，使混合气强制地燃烧，CI燃烧指的是如下的燃烧形态：通过活塞5的压缩，在高温·高压化的环境下使混合气自点火而燃烧。并且，将SI燃烧和CI燃烧混合的SPCCI燃烧指的是如下的燃烧形态：通过在混合气即将自点火之前的环境下进行的火花点火，使燃烧室6内的混合气的一部分进行SI燃烧，在该SI燃烧之后(通过伴随着SI燃烧而产生的更高温·高压化)使燃烧室6内的剩余混合气通过自点火而进行CI燃烧。另外，“SPCCI”是“Spark Controlled CompressionIgnition”的缩写。

SPCCI燃烧具有CI燃烧时的发热比SI燃烧时的发热更迅速的性质。例如，SPCCI燃烧的热发生率的波形如后述的图7或图8所示，与SI燃烧对应的燃烧初期的上升沿的斜率比与之后的CI燃烧对应地产生的上升沿的斜率小。换言之，SPCCI燃烧时的热发生率的波形形成为，由SI燃烧形成的相对来说上升沿的斜率小的第1热发生率部和由CI燃烧形成的相对来说上升沿的斜率大的第2热发生部依次连续。此外，与这样的热发生率的倾向对应地，在SPCCI燃烧中，SI燃烧时产生的燃烧室6内的压力上升率(dp/dθ)比CI燃烧时小。

通过SI燃烧而燃烧室6内的温度及压力升高后，伴随于此，未燃混合气自点火，开始CI燃烧。如后述的图7或图8所例示，在该自点火的定时(即开始CI燃烧的定时)，热发生率的波形的斜率从小到大变化。即，SPCCI燃烧中的热发生率的波形具有在开始CI燃烧的定时出现的拐点(图8的X)。

CI燃烧开始后，SI燃烧和CI燃烧并行地进行。CI燃烧的混合气的燃烧速度比SI燃烧更快，所以热发生率相对地变大。但是，CI燃烧在压缩上死点之后进行，所以热发生率的波形的斜率不会变得过大。即，超过压缩上死点后，由于活塞5的下降而做功压力下降，所以抑制了热发生率的上升，其结果，避免了CI燃烧时的dp/dθ变得过大。像这样，在SPCCI燃烧中，由于在SI燃烧之后进行CI燃烧这一性质，作为燃烧噪音的指标的dp/dθ不易变得过大，与单纯的CI燃烧(使全部燃料进行CI燃烧的情况)相比，能够抑制燃烧噪音。

伴随着CI燃烧的结束，SPCCI燃烧也结束。CI燃烧的燃烧速度比SI燃烧快，所以与单纯的SI燃烧(使全部燃料进行SI燃烧的情况)相比，能够将燃烧结束时期提早。换言之，在SPCCI燃烧中，能够使燃烧结束时期在膨胀冲程内接近压缩上死点。由此，在SPCCI燃烧中，与单纯的SI燃烧相比，能够提高油耗性能。

作为上述的SPCCI燃烧的具体形态，在第1区域A1中，准备第1模式与第2模式这2种模式。第1模式是如下所述的模式：将燃烧室6内的空气(新气)与燃料的重量比即空燃比(A/F)设定为大于理论空燃比(14.7)的值，且进行SPCCI燃烧；第2模式是如下所述的模式：将空燃比设定为理论空燃比或其附近的值，且进行SPCCI燃烧。换言之，在第1模式中，在空气过剩率λ(用理论空燃比除以实际空燃比而得的值)大于1的空燃比稀薄的环境下进行SPCCI燃烧，在第2模式中，在空气过剩率为1或其附近的值的理论配比环境下进行SPCCI燃烧。例如，在第1模式中，空气过剩率λ被设定为2以上，在第2模式中，空气过剩率λ被设定为1±0.2。在第1区域A1中，基本上选择第1模式(λ＞1)，但如果在该第1模式下的运转中检测到大的燃烧噪音，则燃烧模式暂时切换为第2模式(λ＝1)。另外，与燃烧噪音相应的模式切换的详细情况留待后述。

为了实现上述的第1/第2模式下的SPCCI燃烧，在第1区域A1中，通过ECU100按下述那样控制发动机的各部。

喷油器15根据选择了第1/第2模式中的哪一个而执行不同方式的燃料喷射。具体而言，在选择第1模式时，喷油器15在压缩冲程中喷射1个循环中应当喷射的燃料的总量或大部分。例如，在第1区域A1中包含的运转点P1使发动机运转、且选择了第1模式时，喷油器15如图7的图表(a)所示那样，分为从压缩冲程的中期至后期的2次来喷射燃料。另一方面，在选择了第2模式时，喷油器15使至少一部分燃料的喷射时期提前至进气冲程。例如，在上述运转点P1使发动机运转且选择了第2模式时，喷油器15如图7的图表(b)所示那样，在进气冲程中执行第一次燃料喷射，且在压缩冲程中执行第二次燃料喷射。

火花塞16在压缩上死点的附近对混合气点火。例如，在上述运转点P1中，火花塞16在与压缩上死点相比稍微靠提前侧的定时对混合气点火。然后，以该点火为契机，SPCCI燃烧开始，燃烧室6内的一部分混合气通过火焰传播而燃烧(SI燃烧)，之后剩余的混合气通过自点火燃烧(CI燃烧)。

增压机33在第1运转映射图Q1(图5(a))所示的增压线L的内侧区域处于关闭状态，在增压线L的外侧区域处于工作状态。在增压机33处于关闭状态的增压线T的内侧区域、即第1区域A1的低速侧，电磁离合器34被释放而将增压机33和发动机主体1的连结解除，并且旁通阀39全开，由此，增压机33的增压停止。另一方面，在增压机33处于工作状态的增压线L的外侧区域、即第1区域A1的高速侧，电磁离合器34被紧固而增压机33和发动机主体1连结，从而进行增压机33的增压。这时，对旁通阀39的开度进行控制，以使得由第2进气压传感器SN8检测到的稳压箱36内的压力(增压压力)与按照每个运转条件(旋转速度/负荷)决定的目标压力一致。例如，旁通阀39的开度越大，则经由旁通通路38回流到增压机33的上游侧的进气的流量越多，其结果，导入至稳压箱36的进气的压力、即增压压力变低。旁通阀39像这样调整进气的回流量，将增压压力控制为目标压力。

关于进气VVT13a及排气VVT14a，将进气阀11及排气阀12的阀定时设定为用于进行内部EGR的定时，即充分形成进·排气阀11、12双方跨过排气上死点而开阀的阀重叠期间的定时。由此，实现在燃烧室6中残留已燃气体的内部EGR，可提高燃烧室6的温度(压缩前的初期温度)。内部EGR气体的导入量为，第1模式(λ＞1)时比第2模式(λ＝1)时少。

节流阀32全开。

控制EGR阀53的开度，使得燃烧室6内的空燃比在第1/第2模式中分别成为规定的目标空燃比(λ＞1或者λ＝1)。即，关于EGR阀53，在节流阀32全开的状态下，使从导入燃烧室6的总气体量中减去相当于上述目标空燃比的空气量、以及通过内部EGR而残留在燃烧室6中的已燃气体的量之后的部分的气体，作为外部EGR气体从EGR通路51回流到燃烧室6，来调整EGR通路51内的流量。在第1模式(λ＞1)时，与第2模式(λ＝1)时相比，需要向燃烧室6内导入更多的空气，所以第1模式时的外部EGR气体的导入量比第2模式时少。另外，在第1区域A1中，如上述那样将空燃比(A/F)设定为理论空燃比或者比理论空燃比稀薄，在此基础上向燃烧室6导入EGR气体(外部EGR气体及内部EGR气体)，因此燃烧室6内的总气体与燃料的重量比即气体空燃比(G/F)在第1/第2模式中的任一模式中均稀薄。

涡流阀18被关闭成全闭或者接近全闭的低开度。由此，向燃烧室6导入的进气的全部或者大部分是来自第1进气端口9A(未设置涡流阀18侧的进气端口)的进气，因此在燃烧室6内形成强涡流。该涡流在进气冲程中成长，并残留至压缩冲程的中途。因此，例如如图7的(a)所示的第1模式(在λ＞1的空燃比稀薄的环境下进行SPCCI燃烧的模式)下的运转时那样，在压缩冲程的中期以后喷射了燃料的情况下，利用涡流的作用而实现燃料的分层化。即，如果在存在涡流的状况下在压缩冲程的中期以后喷射燃料，则喷射的燃料集中于涡流比较弱的燃烧室6的中央部。由此，产生燃烧室6的中央部的燃料浓度比其外侧的区域(外周部)更浓的浓度差，从而实现燃料的分层化。例如，在第1模式下的运转时，燃烧室6的中央部的空燃比设定为20以上且30以下，燃烧室6的外周部的空燃比设定为35以上。

(a-2)第2区域

在低·中速/中负荷的第2区域A2中，在燃烧室6内的空燃比与理论空燃比(λ＝1)大体一致的环境下，执行使混合气进行SPCCI燃烧的控制。具体地说，为了实现这样的理论配比环境下的SPCCI燃烧，在第2区域A2中，由ECU100如下那样控制发动机的各部。

喷油器15在进气冲程中喷射1个循环中应当喷射的燃料的一部分，在压缩冲程中喷射剩余的燃料。例如，在第2区域A2中包含的运转点P2中，如图7的图表(c)所示那样，喷油器15在进气冲程中执行喷射较大量的燃料的第一次燃料喷射，并且在压缩冲程中执行喷射比该第一次燃料喷射量少的燃料的第二次燃料喷射。

火花塞16在压缩上死点的附近对混合气点火。例如，在上述运转点P2，火花塞16在比压缩上死点稍稍靠提前侧的定时对混合气点火。然后，以该点火为契机开始SPCCI燃烧，燃烧室6内的一部分混合气通过火焰传播而燃烧(SI燃烧)，然后，剩余混合气通过自点火而燃烧(CI燃烧)。

增压机33在与增压线L的内侧区域重叠的低负荷且低速侧的一部分处于关闭状态，在其以外的区域处于工作状态。增压机33处于工作状态而进气被增压时，旁通阀39的开度被控制为，使得稳压箱36内的压力(增压压力)与目标压力一致。

关于进气VVT13a及排气VVT14a，将进气阀11及排气阀12的阀定时设定为能够进行内部EGR的定时(即形成规定量的阀重叠期间的定时)。另外，在第2区域A2的高负荷侧也可以实质上将内部EGR停止。

节流阀32设为全开。

EGR阀53的开度被控制为，使得燃烧室6内的空燃比(A/F)成为理论空燃比(λ＝1)或者其附近。例如，EGR阀53调整经由EGR通路51回流的废气(外部EGR气体)的量，以使得空气过剩率λ成为1±0.2。另外，燃烧室6内的气体空燃比(G/F)均设为稀薄。

涡流阀18被关闭至全闭或者接近全闭的低开度。由此，在燃烧室6中形成强涡流。

(a-3)第3区域

在第3区域A3中，在燃烧室6内的空燃比与理论空燃比相比稍富集(λ≤1)的环境下执行使混合气进行SPCCI燃烧的控制。具体而言，为了实现这样的富环境下的SPCCI燃烧，在第3区域A3中，由ECU100按下述那样控制发动机的各部。

喷油器15在进气冲程中喷射1个循环中应当喷射的燃料的全部或者大部分。例如，在第3区域A3中包含的运转点P3，如图7的图表(d)所示，喷油器15在与进气冲程的后半重叠的连续的期间，更详细而言是遍及从进气冲程的后半至压缩冲程的初期的连续的期间喷射燃料。

火花塞16在压缩上死点的附近对混合气点火。例如，在上述运转点P3，火花塞16在与压缩上死点相比稍靠滞后侧的定时对混合气点火。

增压机33被设为工作状态，进行增压机33的增压。此时的增压压力由旁通阀39调整。

关于进气VVT13a及排气VVT14a，将进气阀11及排气阀12的定时设定为实质上使内部EGR停止的定时。

节流阀32设为全开。

控制EGR阀53的开度，使得燃烧室6内的空燃比(A/F)比理论空燃比稍富集(λ≤1)。例如，EGR阀53调整经由EGR通路51回流的废气(外部EGR气体)的量，以使空燃比成为12以上且14以下。但是，也可以在发动机的最高负荷的附近将EGR阀53关闭而实质上停止外部EGR。

涡流阀18的开度被设定为，比第1·第2区域A1、A2中的开度大且比与全开相当的开度小的中间开度。

(a-4)第4区域

在低速·高负荷的第4区域A4中，在压缩冲程的后期喷射燃料的至少一部分且执行使混合气进行SI燃烧的控制。具体而言，为了实现伴随这样的延迟喷射的SI燃烧，在第3区域A3中，由ECU100按下述那样控制发动机的各部。

喷油器15在进气冲程中喷射1个循环中应当喷射的燃料的一部分，在压缩冲程的后期喷射剩余的燃料。例如，在第4区域A4中包含的运转点P4，如图7的图表(e)所示，喷油器15在进气冲程中执行喷射较大量的燃料的第一次燃料喷射，且在压缩冲程的后期(压缩上死点之前)执行喷射比该第一次燃料喷射量少的燃料的第二次燃料喷射。

火花塞16例如在距离压缩上死点经过5～20°CA左右的较迟的定时对混合气点火。然后，以该点火为契机开始SI燃烧，燃烧室6内的全部混合气通过火焰传播而燃烧。另外，使第4区域A4中的点火时期如上述那样滞后是为了防止爆震、提前点火等的异常燃烧。但是，在第4区域A4中，将第二次燃料喷射设定为压缩冲程的后期(压缩上死点之前)这样的相当晚的定时，所以即便点火时期如上述那样滞后，点火后的燃烧速度(火焰传播速度)也比较快。即，第二次燃料喷射到点火为止的期间足够短，所以点火时间点的燃烧室6内的流动(紊流能量)比较强，利用该流动能够提高点火后的燃烧速度。由此，能够防止异常燃烧且提高热效率。

节流阀32被设为全开。

关于进气VVT13a及排气VVT14a，将进气阀11及排气阀12的定时设定为使内部EGR实质上停止的定时。

控制EGR阀53的开度，使得燃烧室6内的空燃比(A/F)成为理论空燃比(λ＝1)或者其附近。例如，EGR阀53调整经由EGR通路51回流的废气(外部EGR气体)的量，以使得空气过剩率λ成为1±0.2。但是，在发动机的最高负荷的附近也可以将EGR阀53关闭而实质上将外部EGR停止。

涡流阀18的开度被设定为规定的中间开度(例如50％)或者其附近值。

(a-5)第5区域

在比上述第1～第4区域A1～A3更靠高速侧的第5区域A5，执行比较传统的SI燃烧。为了实现该SI燃烧，在第5运转区域A5，由ECU100如下那样控制发动机的各部。

喷油器15至少在与进气冲程重叠的规定的期间喷射燃料。例如，在第5区域A5所包含的运转点P5，喷油器15如图7的图表(f)所示，在从进气冲程到压缩冲程的连续的期间喷射燃料。另外，运转点P5是非常高速且高负荷的条件，所以在1个循环中应喷射的燃料的量本来就很多，而且喷射所要量的燃料所需的曲柄角期间也变长。这就是为什么运转点P5处的燃料的喷射期间比前述的其他运转点(P1～P4)的任一个都长。

火花塞16在压缩上死点的附近对混合气点火。例如，在上述运转点P5，火花塞16在比压缩上死点稍稍靠提前侧的定时对混合气点火。并且，以该点火为契机开始SI燃烧，燃烧室6内的混合气全部通过火焰传播而燃烧。

增压机33被设为工作状态，进行增压机33的增压。这时的增压压力由旁通阀39调整。

节流阀32被设为全开。

控制EGR阀53的开度，使得燃烧室6内的空燃比(A/F)成为理论空燃比，或者比其稍稍靠富侧的值(λ≤1)。

涡流阀18被设为全开。由此，不仅第1进气端口9A，第2进气端口9B也完全开放，发动机的填充效率提高。

(b)半预热时的控制

接下来，基于第2运转映射图Q2(图5的(b))，对发动机的半预热时的燃烧控制进行说明。如果将第2运转映射图Q2中包含的4个运转区域分别设为第6区域B1、第7区域B2、第8区域B3、第9区域B4，则第6区域B1对应于将预热时使用的第1运转映射图Q1中的第1·第2区域A1、A2合并后的区域，第7区域B2对应于第1运转映射图Q1的第3区域A3，第8区域B3对应于第1运转映射图Q1的第4区域A4，第9区域B4对应于第1运转映射图Q1的第5区域A5。

在第6区域B1中，与热机时(第1运转映射图Q1)的第2区域A2同样，在燃烧室6内的空燃比与理论空燃比(λ＝1)大致一致的环境下执行使混合气进行SPCCI燃烧的控制。该第6区域B1下的控制基本上与上述(a-2)说明的控制(热机时的第2区域A2下的控制)相同，因此在此省略其说明。

此外，余下的区域B2～B4中的控制分别与热机时(第1运转映射图Q1)的区域A3～A5中的控制(上述(a-3)～(a-5))相同，也省略其说明。

(c)冷机时的控制

接下来，基于第3运转映射图Q3(图5的(c))，对发动机的冷机时的燃烧控制进行说明。如果将第3运转映射图Q3中包含的2个运转区域分别设为第10区域C1、第11区域C2，则第10区域C1对应于将预热时使用的第1运转映射图Q1中的第1·第2·第3·第5区域A1、A2、A3、A5合并后的区域，第11区域C2对应于第1运转映射图Q1的第4区域A4。

在第10区域C1中，主要执行使进气冲程中喷射的燃料与空气混合且进行SI燃烧的控制。该第10区域C1中的控制与一般的汽油发动机的燃烧控制相同，因此在此省略其说明。

此外，第11区域C2中的控制与热机时(第1运转映射图Q1)的第4区域A4中的控制(上述(a-4))相同，也省略其说明。

(4)关于SI率

如上所述，在本实施方式中，在几个运转区域(第1运转映射图Q1的第1～第3区域A1～A3及第2运转映射图Q2的第6·第7区域B1、B2)中，执行SI燃烧与CI燃烧混合的SPCCI燃烧，但在该SPCCI燃烧中，重要的是根据运转条件控制SI燃烧与CI燃烧的比率。

在这里，在本实施方式中，作为上述比率，使用SI燃烧的热发生量相对于SPCCI燃烧(SI燃烧及CI燃烧)的总热发生量的比例、即SI率。图8是用于说明该SI率的图，表示发生SPCCI燃烧时的热发生率(J/deg)的曲柄角的变化。图8的波形中的拐点X是燃烧形态从SI燃烧切换到CI燃烧时出现的拐点，能够将与该拐点X对应的曲柄角θci定义为CI燃烧的开始时期。并且，将比该θci(CI燃烧的开始时期)更位于提前侧的热发生率的波形的面积R1作为SI燃烧的热发生量，将比θci更位于滞后侧的热发生率的波形的面积R2作为CI燃烧的热发生率。由此，由(SI燃烧的热发生量)/(SPCCI燃烧的热发生量)定义的上述SI率能够使用上述各面积R1、R2而用R1/(R1+R2)表示。即，在本实施方式中，SI率＝R1/(R1+R2)。

SI率与1个循环中向燃烧室6喷射的燃料的一半的质量(50％质量)进行了燃烧的时期、即燃烧重心相关。例如，SI率越小，混合气通过自点火同时多发地燃烧的CI燃烧的比例越增加，因此平均燃烧速度变快，燃烧重心提前而接近压缩上死点。这样能够改善热效率，但是另一方面会导致燃烧噪音的增大。相反，SI率越高(CI燃烧的比例越小)，平均燃烧速度越变慢，因此燃烧重心滞后而远离压缩上死点。这样能够抑制燃烧噪音，但是另一方面会导致热效率的降低。在本实施方式中，考虑到上述的SI率与燃烧重心的相关性，将燃烧噪音被抑制为小于容许级别且能够得到高热效率的最佳燃烧重心，预先作为目标燃烧重心决定好，且将与该目标燃烧重心对应的最佳的SI率预先作为目标SI率决定好。

这里，目标燃烧重心根据发动机的运转条件(旋转速度/负荷)而变化。例如，在热发生量较多的高负荷条件时，燃料的喷射量较多而燃烧室6内的总热发生量较大(换言之，燃烧噪音容易变大)，因此与热发生量较少的低负荷条件时相比，为了抑制燃烧噪音需要使燃烧重心从压缩上死点大幅滞后。相反，低负荷条件时与高负荷条件时相比，热发生量较小而燃烧噪音不易变大，因此为了提高热效率，希望将燃烧重心设定在提前侧。据此，总的来说，负荷越高则越将目标燃烧重心设定到滞后侧(换言之，负荷越低则越设定到提前侧)。此外，由于每单位时间的曲柄角的进行量随着发动机旋转速度而变化，因此考虑到噪音及热效率的最佳燃烧重心也随着旋转速度而变化。为此，目标燃烧重心不仅根据负荷还根据旋转速度可变地进行设定。

如此，虽然目标燃烧重心根据发动机的运转条件(旋转速度/负荷)变化，但反过来说，希望旋转速度及负荷相同时，燃烧重心也相同。为此，在本实施方式中，即便SPCCI燃烧的模式不同，旋转速度及负荷相同情况下的目标燃烧重心都设定为相同。例如，无论是在发动机的热机时执行SPCCI燃烧时(第1运转映射图Q1的第1～第3区域A1～A3中的运转时)，还是在发动机的半预热时执行SPCCI燃烧时(第2运转映射图Q2的第1·第2区域B1、B2中的运转时)，只要旋转速度及负荷相同，则目标燃烧重心设为相同。此外，在第1运转映射图Q1的第1区域A1中，选择第1模式及第2模式中的某一个，但无论是在执行哪一个模式下的SPCCI燃烧时，只要旋转速度及负荷相同，目标燃烧重心都设为相同。

如以上所述，由于SPCCI燃烧中的目标燃烧重心根据发动机的旋转速度及负荷而变化，与之相应地，目标SI率也根据旋转速度及负荷而可变地设定。例如，如上所述，由于负荷越高则目标燃烧重心越存在于滞后侧，与之相应地，负荷越高则越较大地(换言之，负荷越高则CI燃烧的比例越减少)设定目标SI率。此外，由于目标燃烧重心与SPCCI燃烧的模式的不同(热机时/半预热时的不同，或者第1区域A1中的第1/第2模式的不同)无关，只要旋转速度及负荷相同则设为相同，因此与之相应地，只要旋转速度及负荷相同(与燃烧模式的不同无关地)则目标SI率也也设为相同。

并且，在本实施方式中，火花塞16的点火时期、燃料的喷射量/喷射时期及缸内状态量等的控制量的目标值分别根据运转条件(旋转速度/负荷)预先确定，以实现如上述那样设定的目标燃烧重心及目标SI率。另外，这里所说的缸内状态量是指，例如燃烧室6内的温度、EGR率等。EGR率包括：外部EGR气体(经由EGR通路51向燃烧室6回流的废气)相对于燃烧室6内的总气体的比例、即外部EGR率；以及内部EGR气体(在燃烧室6残留的已燃气体)相对于燃烧室6内的总气体的比例、即内部EGR率。

例如，火花塞16的点火时期(火花点火的时期)越提前，则较多的燃料通过SI燃烧而燃烧，SI率增高。此外，燃料的喷射时期越提前，则越多的燃料通过CI燃烧而燃烧，SI率降低。或者，燃烧室6的温度越增高，则较多的燃料通过CI燃烧而燃烧，SI率降低。进而，由于SI率的变化伴随燃烧重心的变化，所以上述各控制量(点火时期、喷射时期、缸内温度等)的变化成为调整燃烧重心的要素。

基于上述的倾向，在本实施方式中，点火时期、燃料的喷射量/喷射时期及缸内状态量(温度、EGR率等)的各目标值按照运转条件预先决定，以成为能够实现上述的目标燃烧重心及目标SI率的组合。在SPCCI燃烧下的运转时(即第1运转映射图Q1的第1～第3区域A1～A3或者第2运转映射图Q2的第1·第2区域B1、B2中的运转时)，ECU100基于这些控制量的各目标值，控制喷油器15、火花塞16、EGR阀53、进·排气VVT13a、14a等。例如，基于点火时期的目标值控制火花塞16，并且基于燃料的喷射量/喷射时期的目标值控制喷油器15。此外，基于燃烧室6的温度及EGR率的各目标值控制EGR阀53及进·排气VVT13a、14a，调整经由EGR通路51的废气(外部EGR气体)的回流量、以及内部EGR带来的已燃气体(内部EGR气体)的残留量。

(5)基于噪音指标值的SPCCI燃烧时的控制

在将SI燃烧与CI燃烧混合的SPCCI燃烧中，有可能发生分别由SI燃烧及CI燃烧引起的爆震，这些爆震分别成为燃烧噪音增大的原因。将由SI燃烧引起的爆震称作SI爆震，由CI燃烧引起的爆震称作CI爆震，则SI爆震是指，混合气进行SI燃烧的区域外侧的未燃气体由于异常的局部自点火(与正常的CI燃烧明显不同的局部自点火)而急速燃烧的现象，CI爆震是指，由CI燃烧带来的压力变动引起的发动机的主要部件(气缸体/头、活塞、曲轴轴颈部等)共振的现象。关于SI爆震，由于局部自点火而在燃烧室6内引发气柱振动，从而出现具有约6.3kHz的频率的较大的噪音。另一方面，关于CI爆震，由于引发上述发动机的主要部件的共振，从而出现具有约1～4kHz的频率(更严格来讲，包含在该范围中的多个频率)的较大的噪音。如此，SI爆震与CI爆震作为由不同的原因引起的不同频率的噪音而出现，CI爆震时的噪音的频率低于SI爆震时的噪音的频率。

对车厢内的乘员来说，上述的SI爆震及CI爆震均作为刺耳的噪音听到，需要控制SPCCI燃烧以抑制SI爆震与CI爆震。但是，根据本申请发明人的看法，得知只要控制SPCCI燃烧，使由CI爆震引起的噪音收敛为小于容许级别，则由SI爆震引起的噪音也自然收敛为小于容许级别。因此，在本实施方式中，将由CI爆震引起而产生的噪音(约1～4kHz的频率的噪音)的级别作为噪音指标值进行检测，并基于该噪音指标值控制SPCCI燃烧。噪音指标值如后详述那样，通过对缸内压传感器SN3检测的检测波形进行傅里叶变换而计算。

图9是示出在SPCCI燃烧下的运转时、即图5的(a)所示的第1运转映射图Q1(热机时)中的第1～第3区域A1～A3中的运转时和图5的(b)所示的第2运转映射图Q2(半预热时)中的第6·第7区域B1、B2中的运转时，分别由ECU100执行的控制的详细情况的流程图。该流程图所示的控制开始后，ECU100在步骤S11中，基于由曲柄角传感器SN1检测的发动机旋转速度、以及根据油门传感器SN10的检测值(油门开度)、空气流量传感器SN4的检测值(进气流量)等确定的发动机负荷，决定从喷油器15喷射的燃料的喷射量及喷射时期。另外，如上述(4)中说明那样，在本实施方式中，按照发动机的运转条件预先决定目标燃烧重心及目标SI率，且按照发动机的运转条件预先决定用于实现这些目标燃烧重心及目标SI率的燃料的喷射量/喷射时期。在上述步骤S11中决定的燃料的喷射量/喷射时期是用于实现这些目标燃烧重心及目标SI率的喷射量/喷射时期。

接下来，ECU100移至步骤S12，决定当前时间点的运转条件下能够容许的噪音指标值的上限、即容许界限W(图12)。另外，容许界限W相当于“规定的阈值”。

具体而言，在上述步骤S12中，ECU100基于由曲柄角传感器SN1检测的发动机旋转速度、根据油门传感器SN10的检测值(油门开度)等确定的发动机负荷、以及图12所示的映射图M1，确定噪音指标值的容许界限W。

图12的映射图M1是按发动机旋转速度/负荷规定噪音指标值的基本界限V的映射图，并预先存储于ECU100。在该映射图M1中，发动机旋转速度/负荷越增高，则噪音指标值的基本界限V越大。即，基本界限V是发动机旋转速度及负荷中的任一个增高而变大的值，在发动机旋转速度及负荷均较低的低旋转·低负荷的条件时最小，在发动机旋转速度及负荷均较高的高旋转·高负荷的条件时最大。这是因为，越是低旋转·低负荷条件，即使较小的噪音也容易感知(反言之越是高旋转·高负荷条件，即使较大的噪音也难以感知)。

在上述步骤S12中，ECU100将根据上述各传感器SN1、SN10的检测值等确定的当前时间点的发动机的运转条件(旋转速度/负荷)与上述图12的映射图M1进行对照，从而确定与当前运转条件对应的噪音指标值的基本界限Vx。并且，根据该基本界限Vx、以及基于过去取得的噪音指标值的偏差的余量y，决定噪音指标值的容许界限W。即，使用映射图M1(图12)确定与当前运转条件对应的噪音指标值的基本界限Vx，且将该基本界限Vx减去基于过去取得的噪音指标值的偏差的余量y而得的值，决定为噪音指标值的容许界限W。

另外，在上述的处理中，从基本界限Vx中减去的余量y根据过去取得的噪音指标值的履历而求出(后述的步骤S20)，对应于在规定期间内积蓄的过去的噪音指标值的标准偏差。像这样考虑噪音指标值的偏差(标准偏差)来决定容许界限W的原因是，尽管每燃烧循环的噪音偏差较大，但只要噪音指标值的容许界限固定，则超过容许界限的较大的噪音的燃烧是偶然发生的可能性增高。换言之，为了保障使超过容许界限的较大的噪音的燃烧与噪音偏差的程度无关地在哪个燃烧循环都不发生，如上所述那样设定考虑了偏差(标准偏差)的容许界限W。

接下来，ECU100移至步骤S13，决定设为目标的CI燃烧的开始时期即目标θci。该目标θci是从SI燃烧切换为CI燃烧的曲柄角(图8所示的曲柄角θci)的目标值，出于将噪音指标值抑制为小于容许界限W的目的来决定。

图10为示出决定目标θci的上述步骤S13的控制的详细情况的子程序。该子程序所示的控制开始后，ECU100在步骤S31中，基于由曲柄角传感器SN1检测的发动机旋转速度、根据油门传感器SN10的检测值等确定的发动机负荷、在上述步骤S12中决定的噪音指标值的容许界限W、以及图13所示的映射图M2，决定能够将噪音指标值抑制为容许界限W以下的界限的CI燃烧的开始时期、即θci界限。

图13的映射图M2是规定了θci(CI燃烧的开始时期)与噪音指标值的标准关系的映射图，预先存储于ECU100。具体而言，映射图M2规定了将发动机旋转速度设为固定(N1)且使发动机负荷各种变化的情况下获得的噪音指标值的标准特性，横轴表示θci，纵轴表示噪音指标值(预测值)。另外，在图13中，方便起见仅示出了低负荷、中负荷、高负荷这3种负荷，但在上述映射图M2中还包含这3种负荷以外的特性。此外，上述映射图M2是将发动机旋转速度设为固定(N1)的情况下的图，但对于与之不同的各种发动机旋转速度而制作的映射图，也与上述映射图M2同样地分别存储于ECU100。另外，在发动机旋转速度/负荷是未在映射图M2中规定的值时，例如能够通过线形插值预测噪音指标值。如此，在本实施方式中，发动机旋转速度/负荷在不同的各种条件下使θci变化时，能够使用图13的映射图M2预测噪音指标值随之如何变化。

在上述步骤S31中，ECU100通过将在上述步骤S12中决定的噪音指标值的容许界限W与图13的映射图M2进行对照，从而确定噪音指标值与该容许界限W一致的θci，并将其决定为上述的θci界限。

接下来，ECU100移至步骤S32，判定在上述步骤S31中决定的θci界限是否与预先确定的标准θci相比靠滞后侧。另外，这里所说的标准θci是指，如上述(4)中说明那样，在实现了达到按运转条件预先确定的目标燃烧重心及目标SI率那样的燃烧(所谓的按计划的SPCCI燃烧)时所得到的CI燃烧的开始时期。

在上述步骤S32中判定为“是”而确认到θci界限与标准θci相比靠滞后侧时，ECU100移至步骤S33，将θci界限决定为目标θci。

另一方面，在上述步骤S32中判定为“否”确认到θci界限与标准θci相比并非靠滞后侧、即θci界限与标准θci相同或者θci界限比标准θci靠提前侧的情况下，ECU100移至步骤S34，将标准θci决定为目标θci。

以上那样目标θci的决定处理结束后，则ECU100移至图9的步骤S14，基于曲柄角传感器SN1的检测值，判定预先决定的特定曲柄角是否已经到来。该特定曲柄角作为决定火花塞16的点火时期的定时而预先决定，例如决定为压缩上死点前60°CA左右。

在上述步骤S14中判定为“是”而确认到特定曲柄角已到来的情况下，ECU100移至步骤S15，决定用于实现在上述步骤S13中决定的目标θci的点火时期。这里，在本实施方式中，由于按发动机的运转条件预先确定目标燃烧重心及目标SI率、与这些目标燃烧重心及目标SI率对应的标准θci、用于实现标准θci的点火时期、燃料的喷射量/喷射时期、及缸内状态量(温度、EGR率等)的各目标值，因此能够以这些各目标值为基准决定点火时期。例如，能够基于标准θci与目标θci的偏离量、上述特定曲柄角时间点的缸内状态量，决定用于实现目标θci的点火时期。

即，标准θci与目标θci的偏离量越大，越需要将从与标准θci对应确定的点火时期的初始的目标值(以下，称作默认点火时期)大幅偏离的时期决定为点火时期，此外，在上述特定曲柄角时间点的缸内状态量越从其目标值大幅偏离，越需要将从默认点火时期大幅偏离的时期决定为点火时期。另一方面，如上述步骤S11中说明的那样，在本实施方式中，由于直接采用当初的目标值作为燃料的喷射量/喷射时期，因此也可以不考虑这些燃料的喷射量/喷射时期的偏离量。在上述步骤S15中，使用基于以上的情况而预先准备的规定的计算式，根据标准θci与目标θci的偏离量、以及相对于缸内状态量的目标值的偏离量，决定火花塞16的点火时期。缸内状态量即燃烧室6的温度、EGR率等例如能够根据第2进气温传感器SN7、第2进气压传感器SN8、差压传感器SN9等的检测值进行预测。另外，在目标θci与标准θci相同且上述特定曲柄角时间点的缸内状态量与目标值相同的情况下，将默认点火时期直接采用作为点火时期。

接下来，ECU100移至步骤S16，基于在上述步骤S11中决定的燃料的喷射量/喷射时期、在上述步骤S15中决定的点火时期、在上述特定曲柄角时间点的缸内状态量及发动机旋转速度，预测在1循环中向燃烧室6喷射的燃料的一半的质量(50％质量)进行了燃烧的时期、即燃烧重心。该步骤S16的预测处理基于预先准备的预测模型来进行。

接下来，ECU100移至步骤S17，将包含在上述步骤S16中预测的燃烧重心的规定期间决定为，后述的步骤S19的噪音指标值计算所需的检测缸内压力的期间。该检测缸内压力的期间(以下，称作检测期间)被确定为，包含上述燃烧重心的有限且连续的期间。检测期间既可以是以时间为基准设定的期间，也可以是以曲柄角为基准设定的期间。在以曲柄角为基准的情况下，例如能够将从燃烧重心提前40°CA的曲柄角起至滞后40°CA的曲柄角为止的期间决定为上述检测期间(参照后述的图14)。

接下来，ECU100移至步骤S18，以上述步骤S15中决定的点火时期使火花塞16进行点火，并以该点火为契机使混合气进行SPCCI燃烧。

接下来，ECU100移至步骤S19，基于在由上述步骤S17决定的检测期间中由缸内压传感器SN3检测到的缸内压力的波形计算噪音指标值。

图11为示出计算噪音指标值的上述步骤S19的控制的详细情况的子程序。该子程序所示的控制开始后，ECU100在步骤S41中，读入在上述检测期间中由缸内压传感器SN3检测到的缸内压力的波形。

图14为示出在上述步骤S41中读入的缸内压力的波形的一例的图表。另外，图表的横轴所表示的曲柄角是将压缩上死点设为0°CA时的曲柄角(deg.ATDC)。在该例中，燃烧重心预测为ATDC20°CA附近，将合并该燃烧重心的前后的40°CA的期间(ATDC－20°CA至ATDC60°CA的期间)设为检测期间。在该检测期间内的检测波形中包含由火花塞16的点火引起而产生的噪声即点火噪声。

接下来，ECU100移至步骤S42，对在上述步骤S41中读入的缸内压力的检测波形进行傅里叶解析，求取每频率成分的振幅。另外，在傅里叶解析时，作为其预处理，执行对于缸内压力的检测波形适用用于去除上述点火噪声的窗口函数的处理。作为窗口函数，例如能够使用如下述那样进行改变后的函数，对于进行傅里叶解析时通常使用的函数(例如汉明窗口函数)，在点火时期的前后的规定期间内函数值为零。

图15为示出上述步骤S42中的进行傅里叶解析得到的频谱的图表。如上所述，由于在进行傅里叶解析时，通过预处理(窗口函数的适用)从检测波形中去除点火噪声，对该点火噪声去除后的波形进行傅里叶解析得到的频谱(实线)，与假设未去除点火噪声的情况下得到的频谱(单点划线)不同。即，根据去除点火噪声后进行傅里叶解析的上述步骤S42的方法，不会混有由点火噪声引起的多余的频率成分，缸内压力的波形中的原本的频率成分被准确提取。

接下来，ECU100移至步骤S43，对上述步骤S42的傅里叶解析的结果(频谱)进行1/3倍频带化处理。1/3倍频带化处理是指，将频谱的各倍频区域(从某频率起至其2倍频率为止的区域)分别分割为3部分，并计算各分割带域的缸内压级别(CPL)的处理。由此，例如图16所示那样，确定出分别将‥‥1kHz、1.25kHz、1.6kHz、2kHz、2.5kHz、3.15kHz、4kHz、5kHz、6.3kHz、8.0kHz‥‥设为中心频率的各带域的缸内压级别。

接下来，ECU100移至步骤S44，基于上述步骤S43的1/3倍频带化处理的结果(图16)计算噪音指标值。具体而言，ECU100将在图16中由“◇”的标绘点示出的缸内压级别、即分别以1kHz、1.25kHz、1.6kHz、2kHz、2.5kHz、3.15kHz、4kHz为中心频率的带域的缸内压级别的平均值计算作为噪音指标值。

这里，如上所述，得知具有1～4kHz的频率的噪音是与由CI燃烧引起而产生的CI爆震相关性较高的噪音，但在充分抑制了该1～4kHz的噪音的情况下，由SI燃烧引起而产生的SI爆震及与其相关性较高的6.3kHz附近的噪音也能够被充分抑制。换言之，1～4kHz的噪音原本是表示CI爆震的程度的噪音，但根据上述的情况，能够作为表示CI爆震及SI爆震双方的程度的噪音来处理。因此，在本实施方式中，计算1～4kHz(1kHz、1.25kHz、‥‥4kHz)带域的缸内压级别的平均值，并将其用作用于抑制CI爆震及SI爆震的噪音指标值。另一方面，不考虑6.3kHz带域的缸内压级别(在图16中附加了“※”标志的标绘点)作为噪音指标值。

如以上那样结束噪音指标值的计算后，ECU100移至图9的步骤S20，基于在上述步骤S44中计算的最新的噪音指标值、以及过去蓄积的多个噪音指标值，计算·更新噪音指标值的标准偏差。像这样更新的噪音指标值的标准偏差，接下来在决定噪音指标值的容许界限W时作为余量y(图12)利用。另外，噪音指标值的标准偏差例如既可以根据在最近的规定期间内蓄积的噪音指标值求出，也可以根据按同样的运转条件分类并蓄积的噪音指标值求出。

接下来，ECU100移至步骤S21，基于上述检测期间中的缸内压力的波形计算燃烧重心，且基于计算的燃烧重心修正燃烧重心的预测模型。即，ECU100基于在上述检测期间中由缸内压传感器SN3检测到的缸内压力的波形，按每个曲柄角计算伴随燃烧的热发生量，且基于该每个曲柄角的热发生量的数据，计算燃料的50％质量进行了燃烧的时间点、即燃烧重心。然后，基于该计算出的燃烧重心与在上述步骤S16中预测的燃烧重心的偏离量，修正用于预测燃烧重心的预测模型。该预测模型的修正在本次以后同样的条件下预测燃烧重心时能够改善精度(预测值与实际值的偏离量的抑制)。

(6)热机时的模式切换控制

如在上述(3)的(a-1)中说明那样，在发动机的热机时，选择图5的(a)所示的第1运转映射图Q1，且在该第1运转映射图Q1的第1区域A1中的运转时，空燃比(A/F)不同的2种模式(第1/第2模式)的SPCCI燃烧被择一地执行。接下来，参照图17及图18的流程图说明该模式切换的详细情况。

图17的流程图所示的控制开始后，ECU100在步骤S51中，判定是否选择了第1运转映射图Q1(图5的(a))作为当前时间点的运转映射图，换言之，判定发动机是否处于热机状态(发动机水温≥80℃，或者进气温≥50℃中的任一个成立的状态)。

在上述步骤S51判定为“是”而确认到选择了第1运转映射图Q1的情况下，ECU100移至步骤步骤S52，判定发动机是否在该第1运转映射图Q1的第1区域A1中运转。即，ECU100基于由曲柄角传感器SN1检测的发动机旋转速度、以及根据油门传感器SN10的检测值(油门开度)、空气流量传感器SN4的检测值(进气流量)等确定的发动机负荷，确定当前时间点的发动机的运转点，判定该运转点是否包含于第1运转映射图Q1的第1区域A1。

在上述步骤S52中判定为“否”而确认到运转点不包含于第1区域A1的情况下，ECU100移至步骤S58，执行第1区域A1以外的对应运转区域(第2～第5区域A2～A5中的某一个)所规定的控制。

另一方面，在上述步骤S52中判定为“是”而确认到运转点包含于第1区域A1的情况下，ECU100移至步骤S53，作为第1区域A1所规定的2种燃烧模式之一，选择在空气过剩率λ大于1的空燃比稀薄的环境下进行SPCCI燃烧的第1模式。该第1模式的燃烧控制的详细情况与在上述(3)的(a-1)中说明的相同。

上述第1模式的SPCCI燃烧的执行时，如上述(5)中说明那样，设定目标θci(CI燃烧的目标开始时期)以使噪音指标值(1～4kHz带域的缸内压级别的平均值)被抑制为小于其容许界限W，并调整点火时期以实现该目标θci。因此，在第1模式下的SPCCI燃烧的执行时，基本上认为噪音指标值不会为容许界限W以上。然而，例如在运转点从其他的运转区域(第2～第5区域A2～A5中的某一个)移至第1区域A1后，或在第1区域A1内燃烧模式从第2模式向第1模式切换后的情况下，可能来不及进行控制量的调整而噪音指标值暂时成为容许界限W以上。因此，为了掌握这种现象的有无，ECU100在之后的步骤S54中，判定噪音指标值是否为容许界限W以上。另外，确定噪音指标值的方法与图9的步骤S19(图11的步骤S41～S44)相同，确定噪音指标值的容许界限W的方法与图9的步骤S12相同。

在上述步骤S54中判断为“否”确认到噪音指标值小于容许界限W的情况下，ECU100使流程返回，继续第1模式(λ＞1)的SPCCI燃烧。

另一方面，在上述步骤S54中判定为“是”而确认到噪音指标值为容许界限W以上的情况下，ECU100移至步骤S55，将燃烧模式从第1模式(λ＞1)切换到第2模式(λ＝1)。即，将燃烧模式从在空气过剩率λ大于1的空燃比稀薄的环境下进行SPCCI燃烧的上述第1模式，切换到在空气过剩率λ大致与1一致的理论配比环境下进行SPCCI燃烧的第2模式。在向该第2模式切换时，需要减少向燃烧室6导入的空气量(新气量)。为此，作为上述步骤S55中的具体的控制，执行使用EGR阀53、VVT13a、14a增大EGR率(外部EGR气体及内部EGR气体占燃烧室6的总气体的比例)的控制，以使燃烧室6内的空气量减少至与理论空燃比相当的量。

接下来，ECU100移至步骤S56，启动在ECU100中内置的计时器。该计时器的计测时间相当于在上述步骤S55中进行模式切换(第1模式→第2模式的切换)后的经过时间。

接下来，ECU100移至图18的步骤S60，判定发动机的运转点是否继续包含于第1运转映射图Q1的第1区域A1中。

在上述步骤S60中判定为“否”而确认到运转点未包含于第1区域A1的情况下，ECU100移至步骤S67，执行第1区域A1以外的相应运转区域(第2～第5区域A2～A5中的某一个)所规定的控制。

另一方面，在上述步骤S60中判定为“是”而确认到运转点包含于第1区域A1的情况下，ECU100移至步骤S61，执行在空气过剩率λ大致与1一致的理论配比环境下进行SPCCI燃烧的第2模式的运转。

接下来，ECU100移至步骤S62，判定噪音指标值是否为容许界限W以上。

这里，第2模式(λ＝1)的SPCCI燃烧由于是在作为非活性气体的EGR气体较多的环境下进行的SPCCI燃烧，因此与EGR气体较少的第1模式(λ＞1)相比，燃烧噪音容易变小。因此，在上述步骤S62中，基本上期待成为“否”的判定(噪音指标值＜容许界限W的判定)。

但是，在向第2模式切换后的最初期，有可能发生比较大的噪音，此时在上述步骤S62中成为是的判定(噪音指标值≥容许界限W)。在该情况下，ECU100移至步骤S63，暂时使火花塞16的点火时期延迟。

另一方面，在上述步骤S62中判定为“否”而确认到按期待成为噪音指标值＜容许界限W的情况下，ECU100移至步骤S64，判定在上述步骤S56中起动的计时器的计数值(即切换为第2模式起的经过时间)是否为预先确定的基准时间T以上。

在上述步骤S64中判定为“否”而确认到计时器的计数值小于基准时间T的情况下，ECU100将流程返回上述步骤S60。然后，若此处的判定为“是”，则继续执行第2模式下的SPCCI燃烧(步骤S61)。该第2模式下的SPCCI燃烧持续至计时器的计数值(第2模式的持续时间)达到基准时间T。

另一方面，在上述步骤S64中判定为“是”而确认到计时器的计数值为基准时间T以上的情况下，ECU100移至步骤S65，将燃烧模式从第2模式(λ＝1)切换到第1模式(λ＞1)。即，将燃烧模式从在空气过剩率λ大致与1一致的理论配比环境下进行SPCCI燃烧的上述第2模式，切换到在空气过剩率λ大于1的空燃比稀薄的环境下进行SPCCI燃烧的第1模式。

(7)作用效果

如以上说明那样，在本实施方式中，在发动机的热机时所使用的第1运转映射图Q1的第1区域A1中，择一地执行使空燃比(A/F)大于理论空燃比的第1模式的SPCCI燃烧、与将空燃比设为大致理论空燃比且EGR率大于第1模式时的第2模式的SPCCI燃烧。具体而言，在第1模式的SPCCI燃烧的执行中，在确认到基于缸内压传感器SN3的检测值确定的噪音指标值为容许界限W以上的情况下，燃烧模式由第1模式向第2模式切换，空气(新气)在燃烧室6内的总气体中所占的比例减少，EGR气体的比例(EGR率)增加。根据这样的构成，具有尽可能地提高SPCCI燃烧时的热效率且能够防止伴随燃烧的较大的噪音的发生的优点。

即，上述实施方式中，在EGR率较低的第1模式的SPCCI燃烧的执行中确认到容许界限W以上的噪音指标值的情况下，燃烧模式切换到在提高了EGR率的状态下进行SPCCI燃烧的第2模式，因此随着该切换，燃烧室6内的非活性气体的比例增加，从而能够使混合气的燃烧速度降低(换言之，使压力上升率降低)，能够将上述切换以后发生的燃烧噪音移至为较低级别。

反言之，只要容许界限W以上的噪音指标值未被确认到，则持续EGR率较低的第1模式的SPCCI燃烧，因此能够尽可能长地确保执行在混合气的比热比较大的环境下对热效率有利的SPCCI燃烧的期间，能够有效改善发动机的油耗性能。

即，若将有效压缩比设为ε、混合气的比热比设为κ，则奥拓循环发动机的理论热效率η能够由下式(1)表示。

η＝1－(1/ε^κ－1)…(1)

因此，若将有效压缩比ε设为固定，则混合气的比热比κ较大时理论热效率η增高，可认为进一步改善了油耗性能。

构成气体分子的原子数越多则比热比κ越变小。例如，与空气(新气)中主要含有的N₂、O₂等的双原子分子相比，EGR气体中较多含有的CO₂、H₂O等的三原子分子的比热比κ更小。因此，在选择了EGR率较高的第2模式的情况下，由于在混合气中较多含有EGR气体中的三原子分子，混合气的比热比κ降低。这意味着，理论热效率η降低、油耗性能变差。与此相对，在上述实施方式中，在第1区域A1中的运转时优先选择EGR率较低的第1模式，只要燃烧噪音不增大则不向第2模式切换，因此能够尽可能长地确保执行EGR率较低的(因而比热比较大的)第1模式的SPCCI燃烧的期间，能够有效地提高油耗性能。

此外，在上述实施方式中，按发动机的旋转速度及负荷预先决定进行SPCCI燃烧时的目标燃烧重心(及目标SI率)，并且预先确定火花塞16的点火时期、燃料的喷射量/喷射时期、缸内状态量(温度、EGR率等)等的各控制量的目标值以能够得到该目标燃烧重心(及目标SI率)。并且，在热机时(第1运转映射图Q1)的第1区域A1中使发动机运转时，无论是在选择上述第1模式及第2模式中的哪一个时，都将上述各控制量的目标值决定为，只要旋转速度及负荷相同，则目标燃烧重心相同。根据这样的构成，即使在第1模式与第2模式之间切换燃烧模式，燃烧重心也不会大幅偏离，因此能够降低模式切换时的转矩变化(切换前后的输出转矩之差)，能够实现难以让乘员感知的顺畅的模式切换。

此外，在上述实施方式中，在第1区域A1中，由于在执行第1/第2模式的SPCCI燃烧时，调整火花塞16的点火时期，以将噪音指标值抑制为小于容许界限W(即，根据必要相对于上述目标值修正点火时期)，因此基本上(特别是稳态运转时)，能够将第1区域A1中的SPCCI燃烧的噪音维持为足够低的级别。但是在该情况下，例如在由EGR率较高的第2模式移向EGR率较低的第1模式后等，来不及进行控制量的调整，有可能发生即使是暂时的较大的噪音。在上述实施方式中，在这样的情况下燃烧模式返回第2模式、降低EGR率，因此能够有效避免由模式切换引起的较大的噪音持续发生。

此外，在上述实施方式中，计算根据缸内压传感器SN3的检测值确定的1～4kHz带域的缸内压级别的平均值，作为上述噪音指标值，在该噪音指标值小于容许界限W时，将SI爆震及CI爆震的双方抑制为小于容许级别，持续上述第1模式的SPCCI燃烧。根据这样的构成，利用SPCCI燃烧中的CI爆震与SI爆震彼此相关(只要能够抑制CI爆震自然也能够抑制SI爆震)这一本申请发明人的知识，确定原本与CI爆震相关的1～4kHz带域的缸内压级别，作为噪音指标值，并且在该噪音指标值为容许界限W以上的情况下向第2模式切换，从而能够简单且可靠地抑制SI爆震及CI爆震双方。

此外，在上述实施方式中，若在第1模式的SPCCI燃烧时确认到容许界限W以上的噪音指标值，并随之燃烧模式由第1模式切换为第2模式，则只要自该切换起的经过时间未达到规定的基准时间T，便不许可向第1模式的恢复，因此相对能够有效地避免下述那样的模式间的切换被频繁反复的事态，即迅速进行向噪音容易变大的第1模式的恢复而再次发生较大的噪音，并引发再次向第2模式切换。

(8)变形例

在上述实施方式中，基于由缸内压传感器SN3(检测部)检测到的缸内压力确定噪音指标值，但为了确定该噪音指标值而需要检测的参数只要是与伴随燃烧而产生的噪音相关的参数即可，缸内压力仅为其一例。例如也可以将发动机主体1的振动(振动加速度)、从发动机主体1发出的噪音其本身作为上述参数进行检测。即，作为本发明中的检测部，除了缸内压传感器以外还能够使用检测发动机主体的振动的振动传感器、检测噪音的噪音传感器等。

在上述实施方式中，基于由缸内压传感器SN3检测到的缸内压力，计算对与CI爆震相关性较高的缸内压级别、更详细而言缸内压力的检测波形进行傅里叶解析而得到的1kHz、1.25kHz、1.6kHz、2kHz、2.5kHz、3.15kHz、4kHz的各带域的缸内压级别的平均值，并将该平均值用作噪音指标值，但也可以代替地将各带域的缸内压级别的最大值计算为噪音指标值。此外，CI爆震为与发动机部件的共振现象，其共振频率自然限于几个频率，因此也可以仅使用与各共振频率最接近的有限的带域的缸内压级别来计算噪音指标值。换言之，也可以忽略上述各带域中的远离共振频率的一部分带域的缸内压级别。

更进一步地讲，噪音指标值不限于根据上述的1～4kHz带域的缸内压级别求出的值。例如也可以是，根据1～4kHz带域的(即与CI爆震相关较高的)缸内压级别计算第1噪音指标值，并且根据与SI爆震相关较高的6.3kHz带域的缸内压级别计算第2噪音指标值，基于该第1·第2噪音指标值双方控制SPCCI燃烧。或者，也可以将第1·第2噪音指标值中的较大方用作噪音指标值。

在上述实施方式中，设定噪音指标值不超过容许界限W的目标θci(CI燃烧的开始时期θci的目标值)，且调整火花塞16的点火时期(火花点火的时期)以实现该目标θci，但也可以代替点火时期或者除了点火时期外还调整从喷油器15喷射燃料的喷射时期。进而，也可以调整燃料的喷射时期与喷射量双方。

在上述实施方式中，在发动机的热机时所使用的第1运转映射图Q1的第1区域A1中，能够选择空燃比(A/F)及EGR率不同的第1模式及第2模式中的某一个，在第1模式与第2模式的切换时，保持节流阀32全开地使EGR气体(外部EGR气体及内部EGR气体)的量增减，由此使空燃比及EGR率变化，但也可以除了该控制(或者代替该控制)，还利用节流阀32的开闭使空燃比及EGR率变化。以这样的目的被开闭驱动的节流阀32相当于“EGR操作部”。另外，在使用节流阀32操作空燃比及EGR率的情况下，在空燃比(A/F)相对较小的第2模式中，与第1模式相比可以将节流阀32向闭侧驱动。在该情况下，关于气体空燃比(G/F)，在第2模式时小于第1模式时。

在上述实施方式中，在进气通路30设置被发动机主体1机械地驱动的增压机33，但是也可以取代这样的机械式的增压机33，而设置由电动马达驱动的电动增压机或者由废气的能量驱动的涡轮增压机。

在上述实施方式中，在活塞5的冠面设置包围圆锥状的隆起部20a的俯视甜甜圈状的腔室20，但是也可以将腔室20之中的与火花塞16对置的部分的凹部、换句话说比隆起部20a更位于进气侧的部分的凹部比其相反侧(排气侧)的凹部更小地形成。由此，在从喷油器15在压缩冲程的后期喷射燃料时，能够使燃料的喷雾迅速地移动到火花塞16的电极的附近。

在上述实施方式中，进行使已燃气体残留在燃烧室6的内部EGR时，对进·排气VVT13a、14a进行控制以形成跨过排气上死点而进·排气阀11、12的双方均开阀的阀重叠期间，但也可以与此相反，形成跨过排气上死点而进·排气阀11、12的双方均闭阀的所谓负重叠期间，从而进行内部EGR。

在上述实施方式中，在对于1个气缸2设置的2个进气端口9A、9B的一方(第2进气端口9B)设置涡流阀18，并使该涡流阀18的开度增减，从而调整涡流的强度，但是调整涡流的强度的方法不限于此。例如，也可以使将第1进气端口9A开闭的进气阀11的抬升量和将第2进气端口9B开闭的进气阀11的抬升量存在差，或者使这2个进气阀11的开闭定时存在差，从而调整涡流的强度。

在上述实施方式中，预先确定点火时期等的控制量的目标值以实现按运转条件确定的目标燃烧重心及目标SI率，并根据必要修正点火时期以使预想的噪音指标值小于容许界限W，但除了该控制外(或者代替该控制)，还可以进行基于燃烧重心或者SI率的反馈控制。

例如，在进行基于燃烧重心的反馈控制的情况下，每次根据由缸内压传感器SN3检测的检测波形等计算各次燃烧(SPCCI燃烧)的燃烧重心，在计算出的燃烧重心与目标燃烧重心不一致的情况下，向其偏离量减小的方向修正点火时期、燃料的喷射量/喷射时期等。

同样，在进行基于SI率的反馈控制的情况下，每次根据由缸内压传感器SN3检测的检测波形等计算各次燃烧的SI率，在计算出的SI率与目标SI率不一致的情况下，向其偏离量减小的方向修正点火时期、燃料的喷射量/喷射时期等。

另外，如上述那样计算各次燃烧的SI率的情况下，可以想到计算该SI率的各种具体方法。

例如，可以根据缸内压传感器SN3的检测波形计算各曲柄角时间点的热发生率，基于计算出的热发生率的数据(波形)分别计算图8所示的面积R1、R2。这种情况下，如已经说明的，可以计算SI率＝R1/(R1+R2)，但是也可以代替地计算SI率＝R1/R2。

或者，也可以使用图12所示的Δθ1、Δθ2来计算SI率。即，将SI燃烧的曲柄角期间(比拐点X更靠提前侧的曲柄角期间)设定为Δθ1，将CI燃烧的曲柄角期间(比拐点X更靠滞后侧的曲柄角期间)设为Δθ2时，计算SI率＝Δθ1/(Δθ1+Δθ2)，或者SI率＝Δθ1/Δθ2。

或者也可以是，将SI燃烧的热发生率的峰值设为ΔH1，将CI燃烧的热发生率的峰值设为ΔH2时，计算SI率＝ΔH1/(ΔH1+ΔH2)，或者SI率＝ΔH1/ΔH2。

Claims

1.一种压缩点火式发动机的控制装置，在至少一部分的运转区域中执行部分压缩点火燃烧，该部分压缩点火燃烧指的是，在通过火花点火使气缸内的混合气的一部分进行火花点火燃烧之后，通过自点火使气缸内的剩余的混合气进行压缩自点火燃烧，该压缩点火式发动机的控制装置的特征在于，具备：

检测部，检测与由于所述气缸中的燃烧而产生的噪音相关联的参数；

EGR操作部，能够变更向所述气缸导入的废气的比例即EGR率；以及

燃烧控制部，选择第1模式和第2模式中的某一个模式，作为所述发动机在特定的条件下运转时的部分压缩点火燃烧的燃烧模式，所述第1模式指的是，在所述气缸内的空气与燃料的比例即空燃比大于理论空燃比的环境下进行所述部分压缩点火燃烧，所述第2模式指的是，在与所述第1模式时相比所述EGR率高且所述空燃比与理论空燃比大致一致的环境下进行所述部分压缩点火燃烧，所述燃烧控制部根据所选择的模式，控制所述EGR操作部，

所述燃烧控制部根据所述检测部的检测值而确定噪音指标值，且在所述第1模式的部分压缩点火燃烧的执行中，确认到所述噪音指标值为规定的阈值以上的情况下，将所述燃烧模式从所述第1模式切换为所述第2模式。

2.如权利要求1所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

在所述第2模式下，在包含EGR气体的气缸内的总气体与燃料的比例即气体空燃比大于理论空燃比、且所述空燃比与理论空燃比大致一致的环境下进行所述部分压缩点火燃烧。

3.如权利要求2所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

包含火花点火的时期在内的规定的控制量的目标值被预先决定，以使得在旋转速度及负荷相同的条件下，所述第1模式下的部分压缩点火燃烧的燃烧重心与所述第2模式下的部分压缩点火燃烧的燃烧重心相同。

4.如权利要求3所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述燃烧控制部在所述第1模式及所述第2模式下的部分压缩点火燃烧的执行时，根据需要相对于所述目标值对所述控制量进行修正，以将所述噪音指标值抑制为小于所述阈值。

5.如权利要求2所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述特定的条件为，发动机处于热机状态且发动机的运转点包含于规定的低负荷域。

6.如权利要求1所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

将所述阈值设定为，在所述噪音指标值小于所述阈值的情况下，混合气进行火花点火燃烧的区域的外侧的未燃气体发生异常的局部自点火的现象即火花点火爆震、与由混合气的压缩点火燃烧引起的发动机部件共振的现象即压缩点火爆震的双方均小于容许级别。

7.如权利要求1～6中任一项所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是将所述气缸内的压力作为所述参数进行检测的缸内压传感器。