CN108779735A - 压缩自点火式发动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

压缩自点火式发动机的控制装置具备发动机(1)、火花塞(25)、控制器(ECU10)、传感器(SW1～SW16)。在火花塞对混合气点火而开始燃烧后，未燃混合气通过自点火而燃烧。控制器根据发动机的运转状态变更SI率。并且控制器在判断为需要进行SI率的调整时，调整SI率。

Description

压缩自点火式发动机的控制装置
技术领域
本发明所公开的技术涉及压缩自点火式发动机的控制装置。
背景技术
在专利文献1中记载了在部分负荷区域中，燃烧室内的混合气通过压缩自点火而燃烧的发动机。该发动机在部分负荷区域内的低负荷侧的运转区域中，通过将较热的已燃气体留在燃烧室内来促进混合气的自点火。另外，该发动机在部分负荷区域内的高负荷侧的运转区域中，通过将冷却后的已燃气体导入到燃烧室内，使得难以引起压缩自点火，并且在压缩上死点紧前由火花塞进行点火。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4082292号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，基于压缩自点火的燃烧，若对燃烧室中供给的燃料量增加，则点火时的压力变动增大，因此存在燃烧噪声增大的问题。因此，仅能在发动机的运转状态处于发动机的全运转区域中的一部份较窄的运转区域时，进行压缩点火方式下的燃烧。若能够在较宽的运转区域中进行压缩点火方式下的燃烧，便能够大幅度改善发动机的油耗性能。
本发明公开的技术鉴于上述问题点而做成，其目的在于，在压缩自点火式发动机中抑制燃烧噪声的产生，且扩大进行基于压缩点火的燃烧的运转区域。
解决课题的所采用的技术手段
本申请发明人们考虑了将SI(Spark Ignition：火花点火)燃烧与CI(CompressionIgnition：压燃)燃烧组合的燃烧方式。换句话说，对燃烧室中的混合气强制进行点火，进行基于火焰传播的燃烧，且利用SI燃烧的发热，使燃烧室中的未燃混合气通过自点火而燃烧。基于火焰传播的燃烧的燃烧速度相对较小，所以能够抑制燃烧噪声的产生。另外，通过进行CI燃烧，与基于火焰传播的燃烧相比，燃烧期间缩短，有利于油耗的改善。因此，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改善油耗。该燃烧方式由SI燃烧对CI燃烧进行控制，因此在以下称作SPCCI(SPark Controlled Compression Ignition：火花点火控制下的压燃点火)燃烧。
本申请发明人们发现，在SPCCI燃烧中，SI率是与混合气利用火焰传播燃烧时产生的热量相对于燃烧室中的混合气燃烧时产生的总热量的比例相关的指标，若能够根据发动机的运转状态而变更，则能够在较宽的运转区域中，兼顾抑制燃烧噪声的产生、以及改善油耗，最终完成了本文公开的技术。
具体而言，本文公开的技术涉及压缩自点火式发动机的控制装置。该压缩自点火式发动机的控制装置具备：发动机，在燃烧室中使混合气自点火；火花塞，面向所述燃烧室中而配设，且对所述燃烧室中的混合气进行点火；控制器，与所述火花塞连接，并且通过对所述火花塞输出控制信号，来使所述发动机运转，以及传感器，与所述控制器连接，并且检测与所述发动机的运转状态相关的参数，且对所述控制器输出检测信号。
在所述火花塞对所述混合气点火而开始燃烧后，未燃混合气通过自点火而燃烧，所述控制器根据基于所述传感器的检测信号的所述发动机的运转状态来变更SI率，该SI率是与混合气通过火焰传播燃烧时产生的热量相对于所述燃烧室中的混合气燃烧时产生的总热量的比例相关的指标，所述控制器还在接收到所述传感器的检测信号并判断为需要进行所述SI率的调整时，调整所述SI率。
此外，这里所说的“燃烧室”不限于在活塞达到压缩上死点时形成的空间。“燃烧室”的用语以广义使用。
根据该构成，火花塞接收控制器的控制信号对燃烧室中的混合气强制进行点火。在混合气开始燃烧后，所述燃烧室中的未燃混合气通过自点火而燃烧，由此燃烧结束。
控制器根据发动机的运转状态变更SI率。混合气利用火焰传播而燃烧，之后，未燃混合气通过自点火而燃烧，由此燃烧结束的燃烧方式、换句话说SPCCI燃烧的SI率小于100％。
若在SPCCI燃烧中提高SI率，则SI燃烧的比例增高，因此有利于燃烧噪声的抑制。若在SPCCI燃烧中降低SI率，则CI燃烧的比例增高，因此有利于油耗的改善。
若根据发动机的运转状态变更SI率，则能够抑制燃烧噪声的产生且扩大进行SPCCI燃烧的运转区域。可改善发动机的油耗性能。
控制器在判断为需要进行SI率的调整时调整SI率。由此，能够使燃烧室中的SPCCI燃烧设为与发动机的运转状态对应的目标燃烧状态。其结果，能够防止燃烧噪声且扩大进行SPCCI燃烧的运转区域。
压缩自点火式发动机的控制装置也可以设为，状态量设定器件，安装于所述发动机，并且通过调整向所述燃烧室中的新气及已燃气体的导入，将所述燃烧室中设定为期望的状态；以及喷油器，安装于所述发动机，并且向所述燃烧室中喷射燃料。
所述控制器也可以设为，基于所述发动机的运转状态设定目标的SI率，并且分别对所述状态量设定器件、所述喷油器、以及所述火花塞输出控制信号，以成为所述目标的SI率的燃烧。
由此，能够使燃烧室中的SPCCI燃烧成为与发动机的运转状态对应的目标燃烧状态。
所述传感器也可以设为包括检测所述燃烧室中的压力的指压传感器，所述控制器接收所述指压传感器的检测信号，且基于混合气的燃烧所伴随的压力波形，计算所述SI率，并且在计算出的所述SI率与所述目标的SI率偏离时，调整所述SI率。
据此，能够根据基于指压传感器的检测信号的燃烧室中的实际的燃烧状态、与目标的燃烧状态的偏离，来调整SI率。能够将燃烧室中的SPCCI燃烧准确地设为目标燃烧状态。
所述控制器也可以设为利用对所述状态量设定器件输出的控制信号来调整向所述燃烧室中的新气以及已燃气体的导入，以调整所述SI率。
通过状态量设定器件调整新气以及已燃气体的导入，从而调整燃烧室中的压缩开始前的温度。若压缩开始前的温度发生变化，则在SPCCI燃烧中，自点火的定时发生变化且SI燃烧方式下的放热量发生变化。换句话说，通过调整新气以及已燃气体的导入，能够调整SI率。
所述控制器也可以设为基于所述传感器的检测信号预测所述燃烧室中的状态量，并且在基于预测出的状态量判断为将要进行的燃烧的SI率从所述目标的SI率偏离时，调整所述SI率以使所述SI率接近所述目标的SI率。
通过基于预测出的状态量调整SI率，能够将将要进行的SPCCI燃烧设为目标燃烧状态。
所述控制器也可以设为利用对所述火花塞输出的控制信号来调整点火定时，以使所述SI率接近所述目标的SI率。
若燃烧室中的温度较低，则SPCCI燃烧中的自点火的定时延迟。因此，若提前点火定时，则温度由于SI燃烧方式下的放热而增高提前开始SI燃烧的量，因此能够防止自点火的定时延迟。
另一方面，若燃烧室中的温度较高，则SPCCI燃烧中的自点火的定时提前。因此，若滞后点火定时，则SI燃烧方式下的放热被抑制延迟开始SI燃烧的量，因此能够防止自点火的定时提前。
因此，通过调整点火定时，能够调整SPCCI燃烧中的SI率。关于调整点火定时，特别是SI率的调整的响应性较高。
所述控制器也可以设为，利用对所述喷油器输出的控制信号来调整燃料的喷射定时，以应对所述点火定时的调整。
通过调整燃料的喷射定时，在点火定时中，能够在燃烧室中形成适当的混合气。火花塞能够可靠地对混合气点火，并且未燃混合气能够在适当的定时自点火。
所述喷油器也可以设为，接收所述控制器的控制信号，执行在点火定时之前且与所述点火定时较近的定时喷射燃料的后段喷射、以及在所述后段喷射之前且从所述点火定时离开的定时喷射燃料的前段喷射，以在所述燃烧室中形成大致均匀的混合气。
通过前段喷射而喷射的燃料主要利用CI燃烧而燃烧，通过后段喷射而喷射的燃料主要利用SI燃烧而燃烧。在SPCCI燃烧中，可实现火花塞方式下的点火的稳定化以及基于火焰传播的燃烧的稳定化、以及自点火方式下的点火的稳定化。另外，在燃烧室中形成的混合气大致均匀，因此能够实现未燃损耗的降低所带来的油耗的改善，以及避免烟雾的产生所带来的排放性能的改善。
所述控制器也可以设为，通过对所述状态量设定器件以及所述喷油器输出控制信号，从而将所述燃烧室中的状态设定成G/F为18.5以上且30以下并且空气过剩率λ为1.0±0.2，该G/F是作为与所述燃烧室中的总气体与燃料的质量比相关的指标。
SI燃烧与CI燃烧组合而成的SPCCI燃烧能够高精度地控制自点火的定时。换句话说，即使压缩开始前的燃烧室中的温度产生不均，通过调整SI燃烧的发热量，也能够将压缩开始前的温度的不均吸收。根据压缩开始前的燃烧室中的温度，例如若通过点火定时的调整来调整SI燃烧的开始定时，则能够在期望的定时使未燃混合气自点火。
另外，在SPCCI燃烧中，为了高精度地控制自点火的定时，自点火的定时不得不与变更点火定时对应地变化。优选自点火的定时相对于点火定时的变更而变化的灵敏度较高。
根据本申请发明人们的研究得知，若将燃烧室中的状态设为混合气的λ为1.0±0.2且G/F为18.5以上且30以下，则SI燃烧稳定化的结果是自点火的定时相对于点火定时的变更而变化。换句话说，在SPCCI燃烧中，能够高精度地控制自点火的定时。
另外，通过将燃烧室中的状态设为18.5≦G/F，由于混合气的稀释率较高，因此改善了发动机的油耗性能。
并且，通过将λ设定为1.0±0.2，能够利用安装在发动机的排气通路的三元催化剂，净化废气。
因此，根据所述的构成，能够改善油耗性能，且排放性能良好，并且在SI燃烧与CI燃烧组合而成的SPCCI燃烧中，能够高精度地控制自点火的定时。
通过利用SI燃烧控制自点火的定时，即使压缩开始前的燃烧室中的温度不均，也能够抑制燃烧噪声并且在最佳油耗的定时，使未燃混合气自点火。
发明效果
如以上说明那样，根据所述的压缩自点火式发动机的控制装置，通过根据发动机的运转状态变更SI率，能够抑制燃烧噪声的产生且扩大进行基于压缩点火的燃烧的运转区域，能够改善发动机的油耗性能。
附图说明
图1是例示压缩自点火式发动机的构成的图。
图2是例示燃烧室的构成的剖视图。
图3是例示压缩自点火式发动机的控制装置的构成的框图。
图4是例示发动机的运转区域的图。
图5是概念性表示组合SI燃烧与CI燃烧而成的SPCCI燃烧的热效率的变化的图。
图6是用于说明SPCCI燃烧中的SI率的定义的图。
图7是用于说明SPCCI燃烧中的SI率的定义的图。
图8是说明相对于发动机的负荷的高低的SI率的变化、燃烧室中的状态量的变化、进气阀以及排气阀的重叠期间的变化、以及燃料的喷射定时和点火定时的变化图。
图9的上图是例示在非增压SPCCI燃烧中，燃烧波形相对于发动机的负荷增大而变化的图，图9的下图是例示在增压SPCCI燃烧中，燃烧波形相对于发动机的负荷增大而变化的图。
图10是表示ECU执行的发动机的控制的顺序的流程图。
图11是说明SI率的调整的控制概念的图。
图12是表示在发动机以低负荷的规定转速运转时、且仅将内部EGR气体导入燃烧室中时的混合气的G/F、与用于实现期望的紊流燃烧速度所需的紊流能量的关系的图。
图13是表示实现图12所示的必要紊流能量的燃烧室中的温度、与混合气G/F的关系的图。
图14是表示实现图12所示的必要紊流能量的燃烧室中的压力、与混合气G/F的关系的图。
图15是例示在SPCCI燃烧中，自点火定时相对于点火定时的变化的变化比率的平面上的等高线图，其中将纵轴设为混合气的EGR率，将横轴设为混合气的A/F。
具体实施方式
以下，基于附图对压缩自点火式发动机的控制装置的实施方式详细进行说明。以下的说明是压缩自点火式发动机的控制装置的一例。图1是例示压缩自点火式发动机的构成的图。图2是例示燃烧室的构成的剖视图。此外，图1中的进气侧是纸面左侧，排气侧是纸面右侧。图2中的进气侧是纸面右侧，排气侧是纸面左侧。图3是例示压缩自点火式发动机的控制装置的构成的框图。
发动机1搭载于四轮汽车。汽车通过发动机1运转而行驶。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。
(发动机的构成)
发动机1具备气缸体12和载置于该气缸体12的气缸头13。在气缸体12的内部形成有多个气缸11。在图1及图2中仅示出一个气缸11。发动机1为多气缸发动机。
活塞3滑动自如地内插于各气缸11内。活塞3经由连杆14连结于曲轴15。活塞3与气缸11以及气缸头13一同划分出燃烧室17。此外，“燃烧室”并不限定于活塞3达到压缩上死点时形成的空间的意思。“燃烧室”这一用语有时以广义使用。换句话说，“燃烧室”有时与活塞3的位置无关地意指由活塞3、气缸11以及气缸头13形成的空间。
活塞3的上表面为平坦面。在活塞3的上表面形成有腔室31。腔室31从活塞3的上表面凹陷。腔室31具有浅盘形状。腔室31在活塞3位于压缩上死点附近时，面向后述的喷油器6。
腔室31具有凸部311。凸部311设置于气缸11的中心轴X上。凸部311为大致圆锥状。凸部311从腔室31的底部沿缸11的中心轴X向上延伸。凸部311的上端是与室31的上表面几乎相同的高度。
另外，腔室31具有设置在凸部311的周围的凹陷部312。凹陷部312以包围凸部311的整周的方式设置。腔室31具有相对于中心轴X而对称的形状。
凹陷部312的周侧面从腔室31的底面朝向腔室31的开口而相对于中心轴X倾斜。凹陷部312中的腔室31的内径从腔室31的底部朝向腔室31的开口逐渐扩大。
如图2所示，气缸头13的下表面、换句话说燃烧室17的天花板面由倾斜面1311、倾斜面1312构成。倾斜面1311成为从进气侧朝向中心轴X而上升的角度。倾斜面1312成为从排气侧朝向中心轴X而上升的角度。燃烧室17的天花板面是所谓的屋脊形状。
此外，燃烧室17的形状不限于图2例示的形状。例如腔室31的形状、活塞3的上表面的形状、以及燃烧室17的天花板面的形状等能够适当地进行变更。
为了提高理论热效率、以及后述的CI(Compression Ignition)燃烧的稳定化，较高地设定发动机1的几何学压缩比。具体而言，发动机1的几何学压缩比为17以上。几何学压缩比例如也可以设定为18。几何学压缩比在17以上且20以下的范围内适当地设定即可。
在气缸头13按每个气缸11形成有2个进气口18。进气口18与燃烧室17连通。在进气口18配设有进气阀21。进气阀21对燃烧室17与进气口18之间进行开闭。进气阀21利用动阀机构在规定的定时进行开闭。如图3所示，进气动阀机构在该构成例中具有作为可变动阀机构的进气电动S-VT(Sequential-Valve Timing)23。进气电动S-VT23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，进气阀21的开阀时期以及闭阀时期连续地变化。此外，进气动阀机构也可以具有油压式的S-VT来代替电动S-VT。
另外，在气缸头13按每个气缸11形成有2个排气口19。排气口19与燃烧室17连通。在排气口19配设有排气阀22。排气阀22对燃烧室17与排气口19之间进行开闭。排气阀22利用排气动阀机构在规定的定时进行开闭。如图3所示，排气动阀机构在该构成例中具有作为可变动阀机构的排气电动S-VT24。排气电动S-VT24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，排气阀22的开阀时期以及闭阀时期连续地变化。此外，排气动阀机构也可以具有油压式的S-VT来代替电动S-VT。
后述详细内容，该发动机1利用进气电动S-VT23以及排气电动S-VT24，来调整进气阀21的开阀时期与排气阀22的闭阀时期的重叠期间的长度。由此，将燃烧室17中的残留气体扫清，或者在燃烧室17中封入较热的已燃气体(换句话说，将内部EGR(Exhaust GasRecirculation)气体向燃烧室17中导入)。在该构成例中，进气电动S-VT23及排气电动S-VT24构成作为状态量设定器件之一的内部EGR系统。此外，内部EGR系统不限于由S-VT构成。
在气缸头13按每个气缸11安装有喷油器6。喷油器6向燃烧室17中直接喷射燃料。喷油器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，喷油器6的喷射轴心沿中心轴X配设。喷油器6的喷射轴心与腔室31的凸部311的位置一致。喷油器6与腔室31对置。此外，喷油器6的喷射轴心也可以相对于气缸11的中心轴X偏离。在该情况下，也优选喷油器6的喷射轴心与腔室31的凸部311的位置一致。
虽省略了详细的图示，但喷油器6由具有多个喷孔的多喷孔型的燃料喷射阀构成。如图2中箭头所示那样，喷油器6以燃料喷雾从燃烧室17的中央呈放射状扩散的方式喷射燃料。
如后述那样，喷油器6有时在活塞3位于压缩上死点附近的定时喷射燃料。在该情况下，若喷油器6喷射燃料，则燃料喷雾与新气混合且沿腔室31的凸部311向下流动，并且沿凹陷部312的底面以及周侧面从燃烧室17的中央向径向的外侧呈放射状扩散流动。之后，混合气到达腔室31的开口，沿着进气侧的倾斜面1311和排气侧的倾斜面1312，从径向的外侧朝向燃烧室17的中央流动。
此外，喷油器6不限于多喷孔型的喷油器。喷油器6也可以采用外开阀型喷油器。
喷油器6与燃料供给系统61连接。燃料供给系统61具备贮存燃料的燃料箱63、以及将燃料箱63与喷油器6相互连结的燃料供给路62。在燃料供给路62夹设有燃料泵65与共轨64。燃料泵65向共轨64加压输送燃料。燃料泵65在该构成例中是由曲轴15驱动的柱塞式的泵。共轨64将从燃料泵65加压输送来的燃料以高燃料压力蓄积。若喷油器6开阀，则在共轨64蓄积的燃料从喷油器6的喷孔向燃烧室17中喷射。燃料供给系统61能够将30MPa以上的高压力的燃料供给至喷油器6。燃料供给系统61的最高燃料压力例如可以设为120MPa左右。对喷油器6供给的燃料的压力也可以根据发动机1的运转状态而变更。此外，燃料供给系统61的构成不限于上述构成。
在气缸头13按每个气缸11安装有火花塞25。火花塞25对燃烧室17中的混合气强制进行点火。火花塞25在该构成例中，配置在夹着气缸11的中心轴X的进气侧。火花塞25位于2个进气口18之间。火花塞25从上方朝向下方地向接近燃烧室17的中央的方向倾斜，并安装于气缸头13。如图2所示，火花塞25的电极面向燃烧室17之中，且位于燃烧室17的天花板面的附近。
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是供向燃烧室17导入的气体流动的通路。在进气通路40的上游端部配设有过滤新气的空气净化器41。在进气通路40的下游端附近配设有稳压箱42。虽省略了详细的图示，与稳压箱42相比靠下游的进气通路40构成按每个气缸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中的空气净化器41与稳压箱42之间配设有节流阀43。节流阀43通过调整阀的开度来调整向燃烧室17中的新气的导入量。节流阀43构成状态量设定器件之一。
另外，在进气通路40且节流阀43的下游配设有增压机44。增压机44将导入燃烧室17的气体增压。在该构成例中，增压机44是由发动机1驱动的机械式的增压机。机械式的增压机44例如可以采用罗茨式。机械式的增压机44可以是任意构成。机械式的增压机44也可以是双螺旋(lysholm、利肖姆)式、或者离心式。
在增压机44与发动机1之间夹设有电磁离合器45。电磁离合器45在增压机44与发动机1之间从发动机1向增压机44传递驱动力，或切断驱动力的传递。如后述那样，ECU10通过切换电磁离合器45的切断以及连接，使增压机44切换开启与关闭。换句话说，该发动机1构成为能够对增压机44将导入燃烧室17的气体增压、以及增压机44不将导入燃烧室17的气体增压进行切换。
在进气通路40中的增压机44的下游配设有中间冷却器46。中间冷却器46构成为将在增压机44中压缩后的气体冷却。中间冷却器46可以构成为例如水冷式。
在进气通路40连接有旁通通路47。旁通通路47以绕开增压机44以及中间冷却器46的方式将进气通路40中的增压机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中流动的气体的流量。
在关闭增压机44时(换句话说，在切断电磁离合器45时)，将空气旁通阀48设为全开。由此，在进气通路40中流动的气体绕开增压机44向发动机1的燃烧室17导入。发动机1以非增压、换句话说自然进气的状态运转。
在开启增压机44时(换句话说，连接了电磁离合器45时)，穿过增压机44的气体的一部分穿过旁通通路47向增压机的上游回流。通过调整空气旁通阀48的开度，能够调整回流量，因此能够调整向燃烧室17导入的气体的增压压力。在该构成例中，由增压机44、旁通通路47、空气旁通阀48构成增压系统49。空气旁通阀48构成状态量设定器件之一。
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。虽省略了详细的图示，排气通路50的上游部分构成按每个气缸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配设有具有一个以上的催化剂转换器51的废气净化系统。催化剂转换器51包含三元催化剂而构成。此外，废气净化系统不限于仅包含三元催化剂。
在进气通路40与排气通路50之间连接有构成外部EGR系统的EGR通路52。EGR通路52是用于使已燃气体的一部分再循环到进气通路40的通路。EGR通路52的上游端连接于排气通路50中的催化剂转换器51的下游。EGR通路52的下游端连接于进气通路40中的增压机44的上游。
在EGR通路52配设有水冷式的EGR冷却器53。EGR冷却器53将已燃气体冷却。另外在EGR通路52配设有EGR阀54。EGR阀54调整在EGR通路52中流动的已燃气体的流量。通过调整EGR阀54的开度，能够调整已冷却的已燃气体、换句话说外部EGR气体的再循环量。
在该构成例中，EGR系统55由包括EGR通路52和EGR阀54而构成的外部EGR系统、以及包括上述的进气电动S-VT23和排气电动S-VT24而构成的内部EGR系统构成。另外EGR阀54构成状态量设定器件之一。
压缩自点火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处理器(Central Processing Unit：CPU)、例如由RAM(Random Access Memory)、ROM(Read OnlyMemory)构成且储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为控制器的一例。
如图1及图3所示，ECU10与各种的传感器SW1～SW16连接。传感器SW1～SW16向ECU10输出检测信号。传感器中包含以下的传感器。
即，配置于进气通路40中的空气净化器41的下游且检测在进气通路40中流动的新气的流量的空气流量传感器SW1以及检测新气的温度的第1进气温度传感器SW2；配置于比进气通路40中的EGR通路52的连接位置靠下游且增压机44的上游，并且检测流入增压机44的气体的压力的第1压力传感器SW3；配置于进气通路40中的增压机44的下游且与旁通通路47的连接位置相比靠上游，并且检测从增压机44流出的气体的温度的第2进气温度传感器SW4；安装于稳压箱42且检测增压机44的下游的气体的压力的第2压力传感器SW5；与各气缸11对应地安装于气缸头13，并且检测各燃烧室17内的压力的指压传感器SW6；配置于排气通路50并且检测从燃烧室17排出的废气的温度的排气温度传感器SW7；配置于排气通路50中的催化剂转换器51的上游且检测废气中的氧浓度的线性O2传感器SW8；配置于排气通路50中的催化剂转换器51的下游且检测废气中的氧浓度的拉姆达O2传感器SW9；安装于发动机1且检测冷却水的温度的水温传感器SW10；安装于发动机1且检测曲轴15的旋转角的曲柄角传感器SW11；安装于油门踏板机构且检测与油门踏板的操作量对应的油门开度的油门开度传感器SW12；安装于发动机1且检测进气凸轮轴的旋转角的进气凸轮角传感器SW13；安装于发动机1且检测排气凸轮轴的旋转角的排气凸轮角传感器SW14；配置于EGR通路52且检测EGR阀54的上游以及下游的差压的EGR差压传感器SW15；以及安装于燃料供给系统61的共轨64并且检测对喷油器6供给的燃料的压力的燃压传感器SW16。
ECU10基于这些检测信号，判断发动机1的运转状态且计算各器件的控制量。ECU100向喷油器6、火花塞25、进气电动S-VT23、排气电动S-VT24、燃料供给系统61、节流阀43、EGR阀54、增压机44的电磁离合器45、以及空气旁通阀48输出与计算出的控制量有关的控制信号。例如，ECU10通过基于从第1压力传感器SW3以及第2压力传感器SW5的检测信号获得的增压机44的前后差压调整空气旁通阀48的开度，来调整增压压力。另外，ECU10基于从EGR差压传感器SW15的检测信号获得的EGR阀54的前后差压来调整EGR阀54的开度，由此调整向燃烧室17中导入的外部EGR气体量。ECU10执行的发动机1的控制的详细内容在后叙述。
(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的运转区域针对负荷的高低较大地分为3个区域。具体而言，3个区域为包含怠速运转的低负荷区域(A)，包含全开负荷的高负荷区域(C)，以及低负荷区域(A)与高负荷区域(C)之间的中负荷区域(B)。发动机1以改善油耗以及改善排放性能为主要目的，在中负荷区域中，进行压缩自点火方式下的燃烧。以下，按顺序说明低负荷区域、中负荷区域、以及高负荷区域的各区域中的燃烧方式。
(低负荷区域)
发动机1的运转状态处于低负荷区域时，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的温度变低。另外，由于废气的温度也变低，因此即使如后述那样将内部EGR气体向燃烧室17中导入，燃烧室17的温度也不会提高至能够稳定进行自点火的程度。发动机1的运转状态处于低负荷区域时的燃烧形态，是通过火花塞25对燃烧室17中的混合气进行点火而使混合气利用火焰传播燃烧的SI(Spark Ignition)燃烧。以下，有时将低负荷区域中的燃烧形态称作低负荷SI燃烧。
发动机1的运转状态处于低负荷区域时，混合气的空燃比(A/F)为理论空燃比(A/F＝14.7)。通过三元催化剂将从燃烧室17排出的排出气体净化，从而使发动机1的排放性能良好。混合气的A/F只要落入三元催化剂的净化窗口中即可。因此，混合气的空气过剩率λ设为1.0±0.2即可。
为了改善发动机1的油耗性能，在发动机1的运转状态处于低负荷区域时，EGR系统55向燃烧室17中导入EGR气体。混合气的G/F，换句话说燃烧室17中的总气体与燃料的质量比设定为18.5以上且30以下设定。混合气的EGR稀薄。混合气的稀释率较高。若将混合气的G/F设为例如25，则在低负荷运转区域中，混合气不会自点火而能够稳定地进行SI燃烧。在低负荷区域中，混合气的G/F与发动机1的负荷的高低无关地维持为大致固定。据此，在低负荷区域的全域中，SI燃烧稳定化。另外，发动机1的油耗改善且排放性能良好。
在发动机1的运转状态处于低负荷区域时，由于燃料量较少，因此为了将混合气的λ设为1.0±0.2且将G/F设为18.5以上且30以下，必须使导入燃烧室17中的气体的填充量小于100％。具体而言，发动机1执行调整节流阀43的开度的节流、以及/或者使进气阀21的闭阀时期延迟至进气下死点以后的米勒循环。
此外，在低负荷区域内的低负荷低转速区域中，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。由此，有益于将催化剂转换器51维持在活性状态。
(中负荷区域)
发动机1的运转状态处于中负荷区域时，燃料的喷射量变多。由于燃烧室17的温度增高，因此能够稳定地进行自点火。为了实现改善油耗以及改善排放性能，发动机1在中负荷区域中进行CI燃烧。
关于自点火方式下的燃烧，若压缩开始前的燃烧室17中的温度不均，则自点火的时机变化较大。因此，发动机1在中负荷区域中，进行SI燃烧与CI燃烧组合而成的SPCCI燃烧。SPCCI燃烧是通过火花塞25对燃烧室17中的混合气强制点火，使混合气利用火焰传播而燃烧，且燃烧室17中的温度由于SI燃烧的发热而增高，从而使未燃混合气通过自点火而燃烧的方式。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中的温度的不均。即使压缩开始前的燃烧室17中的温度不均，例如通过点火定时的调整来调整SI燃烧的开始定时，则能够控制自点火的定时。
在SPCCI燃烧中，为了高精度地控制自点火的定时，与变更点火定时对应地，自点火的定时不得不变化。希望提高自点火的定时针对点火定时的变更而变化的灵敏度。
根据本申请发明人们的研究得知，只要混合气的λ为1.0±0.2并且混合气的G/F为18.5以上且30以下，自点火的定时随着点火定时的变更而变化。因此，在发动机1的运转状态处于中负荷区域时，发动机1将燃烧室17中的状态设为混合气的λ为1.0±0.2且混合气的G/F为18.5以上且50以下。
通过高精度地控制自点火的定时，在发动机1的运转状态处于中负荷区域时，能够避免燃烧噪声的增大。另外，通过尽可能地提高混合气的稀释率来进行CI燃烧，能够改善发动机1的油耗性能。并且，通过将混合气的λ设定为1.0±0.2，能够利用三元催化剂净化废气，因此发动机1的排放性能良好。
如上所述，在低负荷区域中，将混合气的G/F设为18以上且50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荷区域时和处于中负荷区域时之间，燃烧室17中的状态量不会较大变动。因此，针对发动机1的负荷变更的发动机1的控制的可靠性提高。
在发动机1的运转状态处于中负荷区域时，与处于低负荷区域时不同，由于燃料量增多，因此无需调整向燃烧室17中导入的气体的填充量。节流阀43的开度为全开。
在发动机1的负荷增高，燃料量进一步增加时，想要将混合气的λ设为1.0±0.2并且将混合气的G/F设为18以上且50以下，若为自然进气的状态则向燃烧室17中导入的气体量不足。因此，在中负荷区域中的比规定负荷更高负荷的区域中，增压机44对导入燃烧室17中的气体进行增压。中负荷区域(B)被分为第1中负荷区域(B1)和第2中负荷区域(B2)，该第1中负荷区域(B1)是与规定负荷相比负荷更高的区域，且进行增压，该第2中负荷区域(B2)是规定负荷以下的区域，且不进行增压。规定负荷例如为1/2负荷。第2中负荷区域是与第1中负荷区域相比负荷较低的区域。以下，有时将第1中负荷区域中的燃烧形态称作增压SPCCI燃烧，将第2中负荷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中负荷区域中，随着燃料量增加，向燃烧室17中导入的新气增加，另一方面，EGR气体减少。若发动机1的负荷增高则混合气的G/F变小。由于将节流阀43的开度设为全开，因此发动机1通过调整导入燃烧室17中的EGR气体的量，来调整导入燃烧室17中的新气的量。在第2中负荷区域中，燃烧室17中的状态量为，例如混合气的λ大致固定在1.0，另一方面，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中负荷区域中，发动机1随着燃料量增加而一同增加向燃烧室17中导入的新气及EGR气体。即使发动机1的负荷增高，混合气的G/F也大致固定。在第1中负荷区域中，燃烧室17中的状态量为，例如混合气的λ大致固定在1.0，且混合气的G/F大致固定在25。
(高负荷区域)
发动机1的运转状态处于高负荷区域时，燃料的喷射量较多。因此，即使进行SPCCI燃烧，也难以抑制燃烧噪声。另外，由于燃烧室17中的温度增高，因此即使想要进行CI燃烧，也容易产生过早点火、爆震等的异常燃烧。因此，发动机1的运转状态处于高负荷区域时的燃烧形态为SI燃烧。以下，有时将高负荷区域中的燃烧方式称作高负荷SI燃烧。
在发动机1的运转状态处于高负荷区域时，混合气的λ为1.0±0.2。另外，混合气的G/F基本上设定为18.5以上且30以下。在高负荷区域中，节流阀43的开度全开，增压机44进行增压。
在高负荷区域中，发动机1随着负荷增高而减少EGR气体的量。若发动机1的负荷增高则混合气的G/F变小。与EGR气体的量的减少相应地，向燃烧室17中导入的新气的量增加，因此能够增加燃料量。有利于提高发动机1的最大输出。在全开负荷附近，混合气的G/F可以设为17左右。
混合气的G/F在高负荷区域中，例如也可以在17～25的范围内变更。因此，在包含低负荷区域、中负荷区域以及高负荷区域的发动机1的运转区域的整体中，混合气的G/F也可以在17～30的范围内变更。
在发动机1的运转状态处于高负荷区域时和处于中负荷区域时之间，燃烧室17中的状态量变动不大。针对发动机1的负荷变更，发动机1的控制的鲁棒性提高。
如上所述，发动机1在高负荷区域中虽然进行SI燃烧，但由于几何学压缩比较高等，存在容易产生过早点火、爆震等的异常燃烧的问题。
因此，发动机1构成为通过在高负荷区域中设计燃料喷射的形态来避免异常燃烧。具体而言，ECU10向燃料供给系统61以及喷油器6输出控制信号，以30MPa以上的高燃料压力且在压缩冲程后期至膨胀冲程初期为止的期间(以下，将该期间称作延迟期间)内的定时向燃烧室17内喷射燃料。另外，ECU10向火花塞25输出控制信号，以在燃料的喷射后、在压缩上死点附近的定时对混合气进行点火。此外，以下将通过高燃料压力且在延迟期间内的定时向燃烧室17中喷射燃料的情况称作高压延迟喷射。
高压延迟喷射,通过缩短混合气反应的时间来避免异常燃烧。即，混合气反应的时间是(1)喷油器6喷射燃料的期间(换句话说，喷射期间)、(2)燃料的喷射结束后，在火花塞25的周围形成可燃混合气为止的期间(换句话说，混合气形成期间)、(3)通过点火而开始的SI燃烧结束为止的期间(换句话说，燃烧期间)相加的时间。
如果以高燃料压力向燃烧室17中喷射燃料，则喷射期间以及混合气形成期间分别缩短。若喷射期间以及混合气形成期间缩短，则能够使开始燃料的喷射的定时接近点火定时。高压延迟喷射以高压力向燃烧室17中喷射燃料，所以在压缩冲程后期至膨胀冲程初期为止的延迟期间内的定时进行燃料喷射。
如果以高燃料压力向燃烧室17中喷射燃料，则燃烧室17中的紊流能量变高。若使燃料喷射的定时接近压缩上死点，则能够在燃烧室17中的紊流能量较高的状态下开始SI燃烧。其结果，燃烧期间缩短。
高压延迟喷射能够使喷射期间、混合气形成期间、以及燃烧期间分别缩短。与在进气冲程中向燃烧室17中喷射燃料的情况相比，高压延迟喷射能够使混合气反应的时间大幅度缩短。由于混合气反应的时间缩短，因此高压延迟喷射能够避免异常燃烧。
在发动机控制的技术领域中，为了避免异常燃烧，以往使点火定时滞后。然而，若延迟点火定时则油耗性能下降。高压延迟喷射可以不使点火定时滞后。通过利用高压延迟喷射，可改善油耗性能。
若将燃料压力例如设为30MPa以上，则能够有效地缩短喷射期间、混合气形成期间以及燃烧期间。此外，燃料压力优选根据燃料的性状而适当地设定。燃料压力的上限值作为一例也可以设为120MPa。
这里，在发动机1的转速较低时，由于曲柄角度以相同角度量变化时的时间较长，因此通过高压延迟喷射来缩短混合气的可反应时间在避免异常燃烧上格外有效。另一方面，若发动机1的转速增高，则曲柄角度以相同角度量变化时的时间缩短。因此，缩短混合气的可反应时间在避免异常燃烧上并不十分有效。
另外，由于高压延迟喷射在达到压缩上死点附近时才向燃烧室17中喷射燃料，因此在压缩冲程中，在燃烧室17中，不含燃料的气体、换言之比热比较高的气体被压缩。若在发动机1的转速较高时进行高压延迟喷射，则压缩上死点时的燃烧室17中的温度、换句话说压缩端温度变高。压缩端温度变高可能会导致爆震等的异常燃烧。
因此，该发动机1将高负荷区域(C)分为低转速侧的第1高负荷区域(C1)和与第1高负荷区域(C1)相比转速较高的第2高负荷区域(C2)。第1高负荷区域也以包含将高负荷区域内三等分成低转速、中转速以及高转速这3个区域时的低转速及中转速区域。第2高负荷区域也可以包含将高负荷区域内三等分成低转速、中转速以及高转速这3个区域时的高转速区域。
在第1高负荷区域中，喷油器6接收ECU10的控制信号，进行上述的高压延迟喷射。在第2高负荷区域中，喷油器6接收ECU10的控制信号，在进气冲程中的规定定时进行燃料喷射。在进气冲程中进行的燃料喷射无需高燃料压力。ECU10向燃料供给系统61输出控制信号，以使燃料压力低于高压延迟喷射的燃料压力(例如使燃料压力小于40MPa)。通过降低燃料压力，发动机1的机械阻力损耗降低，因此有利于改善油耗。
通过在进气冲程中向燃烧室17中喷射燃料，燃烧室17中的气体的比热比下降，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。由于无需为了避免异常燃烧使点火定时滞后，因此在第2高负荷区域中，火花塞25与第1高负荷区域同样地在压缩上死点附近的定时对混合气点火。
在第1高负荷区域中，通过高压延迟喷射，不致使混合气自点火，因此发动机1能够进行稳定的SI燃烧。在第2高负荷区域中，通过进气冲程中的燃料喷射，不致使混合气自点火，因此发动机1能够进行稳定的SI燃烧。
(自点火的定时的变化灵敏度)
这里，说明上述的SPCCI燃烧中的、自点火的定时相对于点火定时的变更的变化灵敏度。根据本申请发明人们的研究得知，在SPCCI燃烧中，为了使自点火的定时随着点火定时的变更而变化，在到混合气自点火为止的期间，需要稳定低进行火焰传播方式下的SI燃烧。
SI燃烧的稳定性相关的因素之一是紊流燃烧速度。若紊流燃烧速度高则SI燃烧稳定化。紊流燃烧速度受到混合气的空燃比(或者空气过剩率λ)、混合气的EGR率(ExhaustGas Recirculation：废气再循环)(即稀释率)、燃烧室中的温度及压力、以及燃烧室中的紊流能量等的影响。
本申请发明人们对于用于实现SI燃烧的稳定性确保所需的紊流燃烧速度的混合气的空气过剩率λ、混合气的稀释率(这里是燃烧室17中的总气体与燃料的质量比即G/F)、燃烧室17中的温度以及压力、以及燃烧室17中的紊流能量，通过模拟进行了研究。该模拟的条件是，通过发动机以低负荷运转且仅将内部EGR气体向燃烧室17中导入，从而尽可能地提高燃烧室17中的温度。
从可靠地避免爆震的产生所伴随的较大的燃烧噪声的观点出发，混合气的G/F的下限为18.5。另外，如果是这样的贫空燃比且为了防止NOx的排出而利用三元催化剂，则混合气的空气过剩率λ为1.0±0.2。
从改善发动机的油耗性能的观点出发，优选混合气的G/F较大。因此，如图12所示，本申请发明人们研究了混合气的G/F、与实现期望的紊流燃烧速度所需的紊流能量的关系。此外，发动机1的转速为2000rpm且进行低负荷运转。另外，向燃烧室中17中导入内部EGR气体。进气阀21的闭阀时期为91°ABDC。发动机的几何学压缩比为18。
根据图12，混合气的λ为1.2时的G/F的特性线成为在30附近饱和的饱和曲线。另一方面，发动机的转速为2000rpm时，紊流能量能够实现40m2/s2。新发现了即使实现超过40m2/s2的紊流能量，混合气的G/F也几乎不会大于30。根据图12，在确保SI燃烧的稳定性的基础上，混合气的G/F的上限为30。
根据以上的研究，需要将混合气的G/F设定为18.5且以上30以下。根据图12，在混合气的λ为1.0或者1.2且G/F的范围为18.5以上且30以下时，SI燃烧的稳定化所需的紊流能量的范围为17～40m2/s2。
图13示出了在与图12相同的条件下，用于实现期望的紊流燃烧速度所需的燃烧室17中的、点火定时中的温度与混合气的G/F的关系。在混合气的λ为1.0或者1.2且G/F的范围为18.5以上且30以下时，点火定时中的燃烧室17中的必要温度TIg(K)为570～800K。
图14示出了在与图12相同的条件下，用于实现期望的紊流燃烧速度所需的燃烧室17中的、点火定时中的温度与混合气的G/F的关系。在混合气的λ为1.0或者1.2且G/F的范围为18.5以上且30以下时，点火定时中的燃烧室17中的必要压力PIg(kPa)为400～920kPa。
此外，虽省略了图示，也可以使发动机的几何学压缩比在14～20的范围中变更，对于混合气的G/F、与用于实现期望的紊流燃烧速度所需的紊流能量的关系，几乎无影响。
图15是表示通过实验获得的自点火定时相对于点火定时的变化的变化比率(＝(自点火定时的曲柄角变化)/(点火定时的曲柄角变化))的等高线图。变化比率表示将点火定时在曲柄角中变更1°时的、自点火定时的曲柄角变化的大小。示出了变化比率的值越大，自点火的定时相对于点火定时的变更的变化灵敏度越高，变化比率的值越小，自点火的定时相对于点火定时的变更的变化灵敏度越低。
图15的纵轴为混合气的EGR率，横轴为混合气的A/F。越向图的右上方，自点火的定时相对于点火定时的变更的变化灵敏度越低，越向图的左下方，自点火的定时的变化灵敏度越高。根据图15可知，在由混合气的λ为1.0±0.2且G/F的范围为18.5以上且30以下的虚线包围的范围中，随着点火定时的变更，自点火的定时发生变化。此外，出于燃烧稳定性的观点，优选EGR率的上限为40％。
即，将燃烧室17中的状态设为混合气的λ为1.0±0.2且G/F为18.5以上且30以下，则能够获得在SPCCI燃烧中，高精度地控制自点火的定时的SI燃烧稳定化的结果。
(SPCCI燃烧)
接下来，对上述SPCCI燃烧进一步详细进行说明。图5示出表示SPCCI燃烧中的热效率相对于曲柄角的变化的波形。在压缩上死点附近，准确地是在压缩上死点之前的规定定时，若火花塞25对混合气点火，则基于火焰传播的燃烧开始。SI燃烧时的放热比CI燃烧时的放热平稳。因此，热效率的波形的倾斜相对变小。虽未图示，但SI燃烧时的燃烧室17中的压力变动(dp/dθ)也比CI燃烧时平稳。
燃烧室17中的温度以及压力通过SI燃烧而增高后，未燃混合气自点火。在图5的例子中，在压缩上死点附近，热效率的波形的倾斜由小向大变化。换句话说，热效率的波形在CI燃烧开始的定时具有拐点。
在CI燃烧开始后，SI燃烧与CI燃烧并行进行。CI燃烧与SI燃烧相比放热较大，因此热效率相对变大。但是，由于CI燃烧在压缩上死点后进行，因此活塞3由于做功而下降。避免了CI燃烧方式下的热效率的波形的倾斜过大。CI燃烧时的dp/dθ也比较平稳。
dp/dθ能够用作表示燃烧噪声的指标，如上所述SPCCI燃烧能够减小dp/dθ，因此能避免燃烧噪声变得过大。燃烧噪声能够抑制为允许等级以下。
CI燃烧结束，从而SPCCI燃烧结束。CI燃烧与SI燃烧相比，燃烧期间较短。SPCCI燃烧与SI燃烧相比，燃烧结束时期提前。换言之，SPCCI燃烧能够使膨胀冲程中的燃烧结束时期接近压缩上死点。SPCCI燃烧与SI燃烧相比有利于发动机1的油耗性能的改善。
因此，SPCCI燃烧能够兼顾燃烧噪声的防止、以及油耗性能的改善。
这里，定义SI率作为表示SPCCI燃烧的特性的参数。SI率定义为，由SI燃烧产生的热量相对于由SPCCI燃烧产生的总热量的比率。换句话说，图5中SI率为SI率＝(SI燃烧的面积)/(SPCCI燃烧的面积)。SI率是在SI燃烧与CI燃烧组合而成的SPCCI燃烧中，SI燃烧与CI燃烧之比。若SI率较高，则SI燃烧的比例较高，若SI率低，则CI燃烧的比例较高。
SI率不限于上述的定义。SI率可考虑各种定义。例如，SI率也可以设为由SI燃烧产生的热量相对于由CI燃烧产生的热量的比率。换句话说，在图5中也可以设为SI率＝(SI燃烧的面积)/(CI燃烧的面积)。
另外，在SPCCI燃烧中，热效率的波形在开始CI燃烧的定时具有拐点。因此，如图6所示，也可以将热效率的波形中的拐点设为边界，将与边界相比靠提前侧的范围设为SI燃烧，将滞后侧的范围设为CI燃烧。在这种情况下中，关于SI率，如对图6附加影线所示那样，比边界更靠提前侧的范围的面积为QSI，滞后侧的范围的面积为QCI，所以既可以设为SI率＝QSI/(QSI+QCI)，也可以设为SI率＝QSI/QCI。另外，也可以基于比边界更靠提前侧的范围的一部份的面积而非全面积、以及比边界更靠滞后侧的范围的一部份的面积，定义SI率。
另外，也可以不基于放热定义SI率，而是根据比边界更靠提前侧的范围的曲柄角度ΔθSI、滞后侧的范围的曲柄角度ΔθCI，设为SI率＝ΔθSI/(ΔθSI+ΔθCI)，或设为SI率＝ΔθSI/ΔθCI。
并且，也可以根据比边界更靠提前侧的范围的热效率的峰值ΔPSI、滞后侧的范围的热效率的峰值ΔPCI，设为SI率＝ΔPSI/(ΔPSI+ΔPCI)，或设为SI率＝ΔPSI/ΔPCI。
除此以外，也可以根据比边界更靠提前侧的范围中的热效率的倾斜φSI、滞后侧的范围中的热效率的倾斜φCI，设为SI率＝φSI/(φSI+φCI)，或设为SI率＝φSI/φCI。
另外，这里，基于热效率的波形，根据面积(换句话说，放热量的大小)、横轴的长度(换句话说，曲柄角度的大小)、纵轴的长度(换句话说，热效率的大小)、或者倾斜(换句话说，热效率的变化率)来定义SI率。虽省略了图示，但也可以基于燃烧室17中的压力(P)的波形，同样地根据面积、横轴的长度、纵轴的长度或者倾斜定义SI率。
在SPCCI燃烧中，热效率或者压力的燃烧波形的拐点不一定总是明确地出现。作为不基于拐点的SI率的定义，也可以采用下述那样的定义。换句话说，如图7所示，在燃烧波形中，也可以将与压缩上死点(TDC)相比更靠提前侧的范围设为SI燃烧，将与压缩上死点相比更靠滞后侧的范围设为CI燃烧。在此之上，与上述同样地，根据面积(QSI，QCI)、横轴的长度(ΔθSI，ΔθCI)、纵轴的长度(ΔPSI，ΔPCI)、或者倾斜(φSI，φCI)来定义SI率。
并且，SI率也可以不基于在燃烧室17中实际进行的燃烧波形来定义，而是基于燃料量来定义。如后述那样，在进行SPCCI燃烧的中负荷区域中，有时进行包括前段喷射与后段喷射的分段喷射。通过后段喷射向燃烧室17中喷射的燃料，由于从喷射至点火的时间较短，因此未在燃烧室17中扩散而是位于火花塞25的附近。因此，通过后段喷射向燃烧室17中喷射的燃料主要利用SI燃烧而燃烧。另一方面，通过前段喷射向燃烧室17中喷射的燃料主要利用CI燃烧而燃烧。因此，能够基于前段喷射所喷射的燃料量(m1)、后段喷射所喷射的燃料量(m2)定义SI率。换句话说，既可以设为SI率＝m2/(m1+m2)，也可以设为SI率＝m2/m1。
(发动机的运转控制)
如上所述，发动机1根据运转状态在SI燃烧与SPCCI燃烧之间切换。另外，发动机1还根据发动机1的运转状态变更SI率。由于进行自点火方式下的燃烧的运转区域扩大，因此发动机1兼顾抑制燃烧噪声的产生、与实现油耗的改善。
图8例示出针对发动机1的负荷的高低的SI率的变化、燃烧室17中的状态量的变化、进气阀的开阀期间以及排气阀的开阀期间的变化、以及燃料的喷射定时以及点火定时的变化。以下，在以规定的转速，发动机1的负荷逐渐增高的假设中，对发动机1的运转控制进行说明。
(低负荷区域(低负荷SI燃烧))
在低负荷区域(A)中，发动机1进行低负荷SI燃烧。发动机1的运转状态处于低负荷区域时，SI率固定在100％。
如上所述，在低负荷区域中，将混合气的G/F固定在18.5～30之间。发动机1向燃烧室17中导入与燃料量相应的量的新气及已燃气体。如上所述，新气的导入量通过节流、以及/或者米勒循环进行调整。由于稀释率较高，因此为了使SI燃烧稳定化而提高燃烧室17中的温度。发动机1在低负荷区域中将内部EGR气体向燃烧室17中导入。
通过设置夹着排气上死点而进气阀21以及排气阀22均闭阀的负重叠(negativeoverlap)期间，将内部EGR气体导入燃烧室17中(换句话说，将已燃气体封闭在燃烧室17中)。内部EGR气体量的调整通过利用进气电动S-VT23调整进气阀21的开阀时期、以及利用排气电动S-VT24调整排气阀22的开阀时期，并通过适当地设定负重叠期间的长度来进行。
在低负荷区域中，向燃烧室17中导入的填充量调整为小于100％。随着燃料量增大，向燃烧室17中导入的新气的量以及内部EGR气体的量逐渐增加。低负荷区域中的EGR率(换句话说，EGR气体相对于燃烧室17中的总气体的质量比)例如为40％。
喷油器6在进气冲程中向燃烧室17中喷射燃料。在燃烧室17中，空气过剩率λ为1.0±0.2且G/F为18.5～30，形成均匀的混合气。空气过剩率λ优选为1.0～1.2。通过在压缩上死点前的规定的定时，火花塞25对混合气进行点火，不致使混合气自点火而是利用火焰传播燃烧。
(第2中负荷区域(非增压SPCCI燃烧))
若发动机1的负荷增高，运转状态进入第2中负荷区域(B2)，则发动机1由低负荷SI燃烧切换为非增压SPCCI燃烧。SI率小于100％。燃料量随着发动机1的负荷增高而增加。在第2中负荷区域中，负荷较低时，随着燃料量的增大而增加CI燃烧的比例。SI率随着发动机1的负荷增高而逐渐变小。SI率在图8的例子中减少至50％以下的规定值(最小值)。
由于燃料量增加，在第2中负荷区域中，燃烧温度增高。若燃烧室17中的温度过高，则CI燃烧开始时的放热激烈。这样会导致燃烧噪声增大。
因此，在第2中负荷区域中，为了调整燃烧室17中的压缩开始前的温度，针对发动机1的负荷变化而变更内部EGR气体与外部EGR气体的比例。换句话说，随着发动机1的负荷增高，逐渐减少较热的内部EGR气体，并逐渐增加冷却后的外部EGR气体。负重叠期间为，在第2中负荷区域中，随着负荷增高，由最大变更至零。内部EGR气体在第2中负荷区域中，负荷变为最大时成为零。
EGR阀54的开度在第2中负荷区域中，以外部EGR气体随着负荷增高而增加的方式进行变更。向燃烧室17中导入的外部EGR气体的量若用EGR率表示，则例如在0～30％之间进行调整。在第2中负荷区域中，随着发动机1的负荷增高，EGR气体由内部EGR气体置换为外部EGR气体。
此外，在低负荷区域与第2中负荷区域之间，向燃烧室17中导入的EGR气体量连续。在第2中负荷区域中的负荷较低的区域中，与低负荷区域相同地，内部EGR气体大量导入燃烧室17中。由于燃烧室17中的温度增高，因此在发动机1的负荷较低时，混合气可靠地自点火。在第2中负荷区域中的负荷较高的区域中，外部EGR气体导入燃烧室17中。由于燃烧室17中的温度降低，因此在发动机1的负荷较高时，能够抑制伴随CI燃烧的燃烧噪声。
在第2中负荷区域中，向燃烧室17中导入的填充量为100％。节流阀43的开度为全开。通过调整内部EGR气体与外部EGR气体相加的EGR气体量，将导入燃烧室17中的新气的量调整为与燃料量对应的量。
随着在非增压SPCCI燃烧中CI燃烧的比例增大，自点火的定时提前。若自点火的定时早于压缩上死点，则CI燃烧开始时的放热激烈。这样会导致燃烧噪声增大。因此，关于发动机1，若发动机1的负荷达到规定负荷L1，则随着发动机1的负荷增高，SI率逐渐增大。
换句话说，发动机1随着燃料量的增大而增加SI燃烧的比例。具体而言，如图9的上图所示，在非增压SPCCI燃烧中，随着燃料量增加，点火定时逐渐提前。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，来进行燃烧室17中的温度的调整，因此即使随着燃料量增加而提高了SI率，也能够抑制压缩上死点处的温度上升。即使负荷增高，SI燃烧的热效率的倾斜也几乎不变。若使点火定时提前，则与SI燃烧的开始相应地，SI燃烧的放热量增加。
抑制SI燃烧方式下的燃烧室17中的温度上升的结果是未燃混合气在压缩上死点以后的定时自点火。由于SI燃烧的放热量增加，因此即使发动机1的负荷增高，CI燃烧方式下的放热也几乎相同。因此，通过与发动机1的负荷增高对应地逐渐将SI率设定地较高，能够避免燃烧噪声增大。此外，负荷越高，非增压SPCCI燃烧的燃烧重心越滞后。
在第2中负荷区域中，喷油器6在压缩冲程中，分成前段喷射与后段喷射两次向燃烧室17中喷射燃料。前段喷射在远离点火定时的定时喷射燃料，后段喷射在接近点火定时的定时喷射燃料。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，因此能够实现未燃损耗的降低所带来的油耗的改善以及避免烟雾的产生所带来的排放性能的改善。空气过剩率λ优选为1.0～1.2。
在压缩上死点前的规定的定时，火花塞25对混合气点火，由此，混合气通过火焰传播而燃烧。之后，未燃混合气自点火，进行CI燃烧。通过后段喷射而喷射的燃料主要进行SI燃烧。通过前段喷射而喷射的燃料主要进行CI燃烧。由于在压缩冲程中进行前段喷射，因此能够防止诱发通过前段喷射而喷射的燃料过早点火等的异常燃烧。另外，能够使通过后段喷射而喷射的燃料稳定地利用火焰传播而燃烧。
(第1中负荷区域(增压SPCCI燃烧))
若发动机1的负荷进一步提高，发动机1的运转状态进入第1中负荷区域(B1)，则增压机44进行新气以及外部EGR气体的增压。向燃烧室17中导入的新气的量、以及外部EGR气体的量均随着发动机1的负荷增高而增加。向燃烧室17中导入的外部EGR气体的量若通过EGR率来表示，则例如为30％。EGR率与发动机1的负荷的高低无关地大致固定。因此，混合气的G/F也与发动机1的负荷的高低无关地大致固定。此外，在第2中负荷区域与第1中负荷区域之间，向燃烧室17中导入的EGR气体量连续。
SI率为小于100％的规定值，且相对于发动机1的负荷的高低而固定。在将第2中负荷区域的SI率、特别是比规定负荷L1的负荷高且随着发动机1的负荷增高而逐渐变大的SI率，与第1中负荷区域的SI率进行比较时，发动机1的负荷较高的第1中负荷区域的SI率高于第2中负荷区域的SI率。在第1中负荷区域与第2中负荷区域的边界中，SI率连续。
如图9的下图所示，在增压SPCCI燃烧中，也随着燃料量增加使点火定时逐渐提前。如上所述，由于利用增压而增加了向燃烧室17中导入的新气以及EGR气体量，因此热容量较大。即使燃料量增加，也能够抑制SI燃烧方式下的燃烧室中的温度上升。增压SPCCI燃烧的热效率的波形随着负荷增高，以相似形状变大。
换句话说，SI燃烧的热效率的倾斜几乎不变，SI燃烧的放热量增加。在压缩上死点以后的几乎相同的定时，未燃混合气自点火。若发动机1的负荷增高则CI燃烧方式下的放热量增多。其结果，由于在第1中负荷区域中，SI燃烧的放热量与CI燃烧的放热量均增加，因此相对于发动机1的负荷的高低，SI率固定。虽然若CI燃烧的放热的峰值增高，则燃烧噪声变大，但在第1中负荷区域中，由于发动机1的负荷较高，故能够允许某种程度的大小的燃烧噪声。此外，负荷越高，增压SPCCI燃烧的燃烧重心越滞后。
在第1中负荷区域中，夹着排气上死点设置进气阀21与排气阀22均开阀的重叠期间。通过增压压力将燃烧室17中残留的已燃气体扫清。由此，燃烧室17中的温度降低，因此在发动机1的负荷较高时，能够抑制异常燃烧产生。另外，通过降低燃烧室17中的温度，在发动机1的负荷较高的区域中，能够将自点火的定时设为适当的定时，能够将SI率维持在规定的SI率。并且，通过将已燃气体扫清，能够提高燃烧室17中的新气的填充量。
在第1中负荷区域中与第2中负荷区域相同地，喷油器6在压缩冲程中分成前段喷射与后段喷射两次向燃烧室17中喷射燃料。前段喷射在远离点火定时的定时喷射燃料，后段喷射在接近点火定时的定时喷射燃料。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，因此能够实现未燃损耗的降低所带来的油耗的改善以及避免烟雾的产生所带来的排放性能的改善。空气过剩率λ优选为1.0～1.2。
通过在压缩上死点前的规定的定时，火花塞25对混合气进行点火，从而使混合气利用火焰传播而燃烧。之后，未燃混合气自点火，进行CI燃烧。通过后段喷射而喷射的燃料主要进行SI燃烧。通过前段喷射而喷射的燃料主要进行CI燃烧。由于在压缩冲程中进行前段喷射，因此能够防止诱发通过前段喷射而喷射的燃料过早点火等的异常燃烧。另外，能够使通过后段喷射而喷射的燃料稳定地利用火焰传播而燃烧。
(高负荷区域(高负荷SI燃烧))
若发动机1的负荷进一步提高，发动机1的运转状态进入高负荷区域(C)，则发动机1进行高负荷SI燃烧。因此，在高负荷区域中SI率为100％。
节流阀43全开。增压机44在高负荷区域中也进行新气以及外部EGR气体的增压。EGR阀54通过调整开度，使外部EGR气体的导入量随着发动机1的负荷增高而逐渐减少。据此，若发动机1的负荷增高则向燃烧室17中导入的新气增加。若新气的量增加，则能够增加燃料量，因此在提高发动机1的最大输出上较为有利。此外，在第1中负荷区域与高负荷区域之间，向燃烧室17中导入的EGR气体量连续。
在高负荷区域中也与第1中负荷区域相同地，夹着排气上死点设置进气阀21与排气阀22均开阀的重叠期间。通过增压压力将在燃烧室17中残留的已燃气体扫清(扫气)。由此，抑制了异常燃烧的产生。另外，能够提高燃烧室17中的新气的填充量。
在高负荷区域的低转速侧的区域(换句话说，第1高负荷区域(C1))中，如上所述，喷油器6在延迟期间内向燃烧室17中喷射燃料。在高负荷区域的高转速侧的区域(换句话说，第2高负荷区域(C2))中，喷油器6在进气冲程中向燃烧室17中喷射燃料。在这两个区域中，在燃烧室17中均形成空气过剩率λ为1.0±0.2且G/F为18.5～30的大致均匀的混合气。在最高负荷时，空气过剩率λ例如为0.8。另外，混合气的G/F在最高负荷时例如可以设为17。通过在压缩上死点前的规定的定时，火花塞25对混合气进行点火，使混合气利用火焰传播而燃烧。在高负荷区域中，通过高压延迟喷射或者进气冲程中的燃料喷射，不致使混合气自点火而是进行SI燃烧。
(SI率的调整)
图10示出ECU10执行的发动机的运转控制的流程。ECU10基于各传感器SW1～SW16的检测信号，判断发动机1的运转状态，并且进行燃烧室17中的状态量的调整、喷射量的调整、喷射定时的调整、以及点火定时的调整，以使燃烧室17中的燃烧成为与运转状态对应的SI率的燃烧。另外，ECU10在基于各传感器的检测信号判断为需要进行SI率的调整时，进行SI率的调整。
首先，ECU在步骤S1中读入各传感器SW1～SW16的检测信号。接着，ECU10在步骤S2中基于检测信号判断发动机1的运转状态且设定目标SI率。目标SI率如图8所示。
ECU10在后续的步骤S3中，基于预先设定的燃烧模型，设定用于实现所设定的目标SI率的目标缸内状态量。具体而言，设定燃烧室17中的目标温度、目标压力、以及目标状态量。ECU10在步骤S4中设定实现目标缸内状态量所需的EGR阀54的开度、节流阀43的开度、空气旁通阀48的开度、以及进气电动S-VT23及排气电动S-VT24的相位角。ECU10基于预先设定且存储在ECU10中的映射图设定这些器件的控制量。ECU10基于所设定的控制量，对EGR阀54、节流阀43、空气旁通阀48、以及进气电动S-VT23及排气电动S-VT24输出控制信号。各器件基于ECU10的控制信号来动作，从而使燃烧室17中的状态量成为目标状态量。
ECU10进一步基于所设定的各器件的控制量，分别计算燃烧室17中的状态量的预测值以及推断值。状态量预测值是预测进气阀21闭阀前的燃烧室17中的状态量的值，如后述那样，用于进气冲程中的燃料的喷射量的设定。状态量推断值是推断进气阀21闭阀后的燃烧室17中的状态量的值，如后述那样，用于压缩冲程中的燃料的喷射量的设定，以及点火定时的设定。另外，状态量推断值如后述那样，也用于通过与实际的燃烧状态的比较进行的状态量误差的计算。
ECU10在步骤S5中，基于状态量预测值设定进气冲程中的燃料的喷射量。此外，在进气冲程中不进行燃料的喷射时，燃料的喷射量为零。在步骤S6中，ECU10控制喷油器6的喷射。换句话说，对喷油器6输出控制信号以在规定的喷射定时向燃烧室17中喷射燃料。
ECU10在步骤S7中，基于状态量推断值、进气冲程中的燃料的喷射结果，设定压缩冲程中的燃料的喷射量。此外，在压缩冲程中不进行燃料的喷射时，燃料的喷射量为零。在压缩冲程中进行分段喷射时，分别设定前段喷射的喷射量以及后段喷射的喷射量。ECU10在步骤S8中对喷油器6输出控制信号，以在基于预先设定的映射图的喷射定时，向燃烧室17中喷射燃料。
ECU10在步骤S9中，基于状态量推断值、压缩冲程中的燃料的喷射结果设定点火定时。ECU10在步骤S10中对火花塞25输出控制信号，以在设定的点火定时，对燃烧室17中的混合气进行点火。
通过由火花塞25对混合气进行点火，在燃烧室17中进行SI燃烧或者SPCCI燃烧。在步骤S11中，ECU10读入指压传感器SW6检测到的燃烧室17中的压力的变化，并基于该变化判断燃烧室17中的混合气的燃烧状态。另外，ECU10在步骤S12中，比较燃烧状态的检测结果和在步骤S4中推断出的状态量推断值，来计算状态量推断值与实际的状态量的误差。计算出的误差在本次以后的循环中用于步骤S4的推断。ECU10调整节流阀43、EGR阀54、以及/或者空气旁通阀48的开度、以及进气电动S-VT23及排气电动S-VT24的相位角以消除状态量误差。由此，导入燃烧室17的新气以及EGR气体量被调整。该状态量误差的反馈相当于，在ECU10基于目标SI率与实际的SI率的误差判断为需要进行SI率的调整时，调整SI率。
另外，ECU10在步骤S8中，在基于状态量推断值预料到燃烧室17中的温度低于目标温度时，与基于映射图的喷射定时相比提前压缩冲程中的喷射定时，以能够提前点火定时。另一方面，ECU10在步骤S7中，在基于状态量推断值预料到燃烧室17中的温度高于目标温度时，与基于映射图的喷射定时相比滞后压缩冲程中的喷射定时，以能够使点火定时滞后。
换句话说，如图11的P2所示，若燃烧室17中的温度较低，则通过火花点火而开始SI燃烧后，未燃混合气自点火的定时θCI延迟，SI率从目标的SI率(参照P1)偏离。在该情况下，导致未燃燃料的增大、排放性能的降低。
因此，在预料到燃烧室17中的温度低于目标温度时，ECU10使喷射定时提前，且在图10的步骤S10中，使点火定时θIG提前。如图11的P3所示，通过提前开始SI燃烧，能够通过SI燃烧产生足够的放热，因此在燃烧室17中的温度较低时，能够防止未燃混合气的自点火的定时θCI延迟。其结果，SI率接近目标的SI率。防止了未燃燃料的增大、排放性能的降低。
另外，如图11的P4所示，若燃烧室17中的温度较高，则通过火花点火开始SI燃烧后未燃混合气立刻自点火，SI率从目标的SI率(参照P1)偏离。在该情况下，燃烧噪声增大。
因此，在预料到燃烧室17中的温度高于目标温度时，ECU10使喷射定时滞后，且在图10的步骤S10中，使点火定时θIG滞后。如图12的P5所示，由于延迟开始SI燃烧，因此在燃烧室17中的温度较高时，能够防止未燃混合气的自点火的定时θCI提前。其结果，SI率接近目标的SI率近。避免了燃烧噪声增大。
这些喷射定时的调整以及点火定时的调整，相当于在ECU10判断为需要进行SPCCI燃烧中的SI率的调整时，调整SI率。通过调整喷射定时，在被提前或者滞后的点火定时中，能够在燃烧室17中形成适当的混合气。火花塞25能够可靠地对混合气进行点火，且未燃混合气能够在适当的定时自点火。
此外，在图11中，基于实际的燃烧状态，通过节流阀43、EGR阀54、空气旁通阀48、进气电动S-VT23、以及排气电动S-VT24的控制来调整燃烧室17中的状态量这一点，与在图10的步骤S12以及步骤S4中说明的情况相同。
该发动机1利用包括节流阀43、EGR阀54、空气旁通阀48、进气电动S-VT23、以及排气电动S-VT24的状态量设定器件，来调整SI率。通过调整燃烧室17中的状态量，能够进行SI率的大致调整。与此同时，发动机1通过调整燃料的喷射定时以及点火定时，来调整SI率。通过喷射定时以及点火定时的调整，例如能够气缸间差异的修正，或进行自点火定时的微调。通过两阶段进行SI率的调整，发动机1能够准确实现与运转状态对应的目标SPCCI燃烧。
此外，ECU10进行的发动机1的控制不限于基于上述的燃烧模型的控制。
另外，此文公开的技术不限于适用于上述的构成的发动机1。发动机1的构成能够采用各种构成。
附图标记的说明
1 发动机
10 ECU(控制器)
17 燃烧室
23 进气电动S-VT(状态量设定器件，可变动阀机构)
24 排气电动S-VT(状态量设定器件，可变动阀机构)
25 火花塞
49 增压系统(状态量设定器件)
44 增压机
43 节流阀(状态量设定器件)
48 空气旁通阀(状态量设定器件)
54 EGR阀(状态量设定器件)
55 EGR系统(状态量设定器件)
6 喷油器
SW1 空气流量传感器
SW2 第1进气温度传感器
SW3 第1压力传感器
SW4 第2进气温度传感器
SW5 第2压力传感器
SW6 指压传感器
SW7 排气温度传感器
SW8 线性O2传感器
SW9 拉姆达O2传感器
SW10 水温传感器
SW11 曲柄角传感器
SW12 油门开度传感器
SW13 进气凸轮角传感器
SW14 排气凸轮角传感器
SW15 EGR差压传感器
SW16 燃压传感器

Claims (10)

1.一种压缩自点火式发动机的控制装置，具备：
发动机，在燃烧室中使混合气自点火；
火花塞，面向所述燃烧室中而配设，并且对所述燃烧室中的混合气进行点火；
控制器，与所述火花塞连接，并且通过对所述火花塞输出控制信号，来使所述发动机运转；以及
传感器，与所述控制器连接，并且检测与所述发动机的运转状态相关的参数，且对所述控制器输出检测信号，
在所述火花塞对所述混合气点火而开始燃烧后，未燃混合气通过自点火而燃烧，
所述控制器根据基于所述传感器的检测信号的所述发动机的运转状态来变更SI率，该SI率是和混合气通过火焰传播燃烧时产生的热量相对于所述燃烧室中的混合气燃烧时产生的总热量的比例相关的指标，
所述控制器还在接收到所述传感器的检测信号并判断为需要进行所述SI率的调整时，调整所述SI率。
2.如权利要求1所述的压缩自点火式发动机的控制装置，具备：
状态量设定器件，安装于所述发动机，并且通过调整向所述燃烧室中的新气及已燃气体的导入，将所述燃烧室中设定为期望的状态；以及
喷油器，安装于所述发动机，并且向所述燃烧室中喷射燃料。
3.如权利要求2所述的压缩自点火式发动机的控制装置，
所述控制器基于所述发动机的运转状态设定目标的SI率，并且分别对所述状态量设定器件、所述喷油器、以及所述火花塞输出控制信号，以成为所述目标的SI率的燃烧。
4.如权利要求3所述的压缩自点火式发动机的控制装置，
所述传感器包括检测所述燃烧室中的压力的指压传感器，
所述控制器接收所述指压传感器的检测信号，且基于混合气的燃烧所伴随的压力波形来计算所述SI率，并且在计算出的所述SI率与所述目标的SI率偏离时，调整所述SI率。
5.如权利要求4所述的压缩自点火式发动机的控制装置，
所述控制器通过对所述状态量设定器件输出的控制信号来调整向所述燃烧室中的新气及已燃气体的导入，以调整所述SI率。
6.如权利要求3所述的压缩自点火式发动机的控制装置，
所述控制器基于所述传感器的检测信号来预测所述燃烧室中的状态量，并且在基于预测出的状态量判断为将要进行的燃烧的SI率从所述目标的SI率偏离时，调整所述SI率以使所述SI率接近所述目标的SI率。
7.如权利要求6所述的压缩自点火式发动机的控制装置，
所述控制器利用对所述火花塞输出的控制信号来调整点火定时，以使所述SI率接近所述目标的SI率。
8.如权利要求7所述的压缩自点火式发动机的控制装置，
所述控制器通过对所述喷油器输出的控制信号来调整燃料的喷射定时，以应对所述点火定时的调整。
9.如权利要求2～8中的任一项所述的压缩自点火式发动机的控制装置，
所述喷油器接收所述控制器的控制信号，执行在点火定时之前且与所述点火定时接近的定时喷射燃料的后段喷射、以及在所述后段喷射之前且从所述点火定时远离的定时喷射燃料的前段喷射，以在所述燃烧室中形成大致均匀的混合气。
10.如权利要求2～9中的任一项所述的压缩自点火式发动机的控制装置，
所述控制器通过对所述状态量设定器件及所述喷油器输出控制信号，将所述燃烧室中的状态设定成G/F为18.5以上且30以下并且空气过剩率λ为1.0±0.2，该G/F是和所述燃烧室中的总气体与燃料的质量比相关的指标。
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