CN108952945B - 压缩点火式发动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一种压缩点火式发动机的控制装置具备发动机（1）、喷射器（6）、火花塞（25）、和控制器（ECU10）。火花塞对混合气点火从而燃烧开始后，未燃混合气通过自动点火燃烧。控制器以进行后段喷射和前段喷射的形式，向喷射器输出控制信号，并且以后段喷射的喷射量相对前段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时的形式，向喷射器输出控制信号。由此，在压缩点火式发动机中，将NVH抑制在允许值以下的同时进行压缩点火的燃烧。

Description

压缩点火式发动机的控制装置

技术领域

此处公开的技术涉及压缩点火式发动机的控制装置。

背景技术

专利文献1中记载了在低负荷低旋转的规定区域内，通过自动点火使燃烧室内的混合气燃烧的发动机。该发动机在相比所述低负荷低旋转的区域而负荷较高的区域、以及相比所述低负荷低旋转的区域而转速较高的区域内，通过火花点火使混合气燃烧。

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

发明要解决的问题：

不过，压缩点火引起的燃烧会产生较大的燃烧噪音。发动机的转速较高时，发动机的NVH（Noise Vibration Harshness；噪音、振动与声振粗糙度）会超过允许值。

此处公开的技术鉴于该点而成，其目的在于，在压缩点火式发动机中将NVH抑制在允许值以下的同时进行利用压缩点火的燃烧。

解决问题的手段：

本申请发明人考虑到了将SI（Spark Ignition；火花点火）燃烧和CI（CompressionIgnition；压缩点火）燃烧（或自动点火（Auto Ignition）燃烧）进行组合的燃烧形态。SI燃烧是对燃烧室中的混合气强制进行点火从而开始的伴随火焰传播的燃烧。CI燃烧是燃烧室中的混合气进行压缩点火从而开始的燃烧。将SI燃烧和CI燃烧进行组合的燃烧形态是火花塞对燃烧室中的混合气强制点火，从而混合气因火焰传播而燃烧，并且通过SI燃烧的放热使燃烧室中的温度升高，从而未燃混合气因自动点火而燃烧的形态。

自动点火燃烧中，压缩开始前的燃烧室中的温度不均匀时，自动点火的正时大幅变化。例如自动点火的正时提前，则存在燃烧噪音变大的问题。

SPCCI燃烧中，通过调节SI燃烧的放热量，以此能吸收压缩开始前的燃烧室中的温度偏差（不均匀）。根据压缩开始前的燃烧室中的温度，例如通过点火正时的调节来调节SI燃烧的开始正时，则可使未燃混合气在目标时期自动点火。由SI燃烧控制CI燃烧，故而以下将组合有SI燃烧和CI燃烧的燃烧形态称为SPCCI（SPark Controlled CompressionIgnition；火花点火控制压缩点火）燃烧。

火焰传播燃烧由于压力变动相对较小，所以可抑制燃烧噪音的产生。又，进行CI燃烧能相比火焰传播燃烧而燃烧期间缩短，有利于燃料消耗率的改善。因此，组合了SI燃烧和CI燃烧的燃烧形态能抑制燃烧噪音的产生，同时改善燃料消耗率。

发动机的转速较高时进行SPCCI燃烧，则能在将NVH抑制在允许值以下的同时进行CI燃烧。

具体而言，此处公开的技术涉及压缩点火式发动机的控制装置。该压缩点火式发动机的控制装置具备：形成为在燃烧室中使混合气点火的结构的发动机；形成为安装于所述发动机、且向所述燃烧室中喷射燃料的结构的喷射器；形成为面向所述燃烧室中地配设、且对所述燃烧室中的混合气点火的结构的火花塞；和形成为与所述喷射器以及所述火花塞的每个连接、且向所述喷射器以及所述火花塞的每个输出控制信号从而运行所述发动机的结构的控制器。

而且，所述火花塞对所述混合气点火而燃烧开始后，未燃混合气通过自动点火燃烧，所述控制器以进行后段喷射和前段喷射的形式向所述喷射器输出控制信号，所述后段喷射以至少在所述火花塞的周围形成混合气的形式喷射燃料，所述前段喷射在早于所述后段喷射的时期喷射燃料，所述控制器还以使所述后段喷射的喷射量相对所述前段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时的形式，向所述喷射器输出控制信号。

另，此处所说的“燃烧室”不限于活塞到达压缩上死点时的空间的意思。“燃烧室”的语意采用广义。

根据该结构，喷射器接收来自控制器的控制信号而进行前段喷射和后段喷射。后段喷射至少在火花塞的周围形成混合气。前段喷射在后段喷射形成的混合气的周围形成混合气。

火花塞接收控制器的控制信号，对燃烧室中的混合气，更详尽而言是对火花塞周围的混合气强制点火。火花塞周围的混合气通过火焰传播燃烧。火焰传播燃烧开始后，燃烧室中的未燃混合气通过自动点火燃烧，从而燃烧结束。燃烧室中进行SPCCI燃烧。SPCCI燃烧如前所述能实现燃烧噪音的抑制和燃料消耗率的改善这两者。

发动机的转速较高时，控制器使后段喷射的喷射量比低旋转时增加。增加后段喷射的喷射量，则形成于火花塞周围的混合气的浓度变高，因而SPCCI燃烧中的SI燃烧较为迅速。其结果是在未燃混合气自动点火为止的期间，可充分进行SI燃烧，SPCCI燃烧中的CI燃烧减少。由此，可抑制SPCCI燃烧产生的燃烧噪音，所以能在发动机的转速较高时将NVH抑制在允许值以下。

此处公开的压缩点火式发动机的控制装置还具备：形成为在燃烧室中使混合气点火的结构的发动机；形成为安装于所述发动机、且向所述燃烧室中喷射燃料的结构的喷射器；形成为与所述喷射器邻接地面向所述燃烧室中而配设、且对所述燃烧室中的混合气点火的结构的火花塞；和形成为与所述喷射器以及所述火花塞的每个连接、且向所述喷射器以及所述火花塞的每个输出控制信号从而运行所述发动机的结构的控制器。

而且，所述火花塞对所述混合气点火而燃烧开始后，未燃混合气通过自动点火燃烧，所述控制器以进行前段喷射和后段喷射的形式向所述喷射器输出控制信号，所述前段喷射在从进气行程至压缩行程的前半期的期间内进行，所述后段喷射在从压缩行程的后半期至膨胀行程的前半期的期间内进行，所述控制器还以使所述后段喷射的喷射量相对所述前段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时的形式，向所述喷射器输出控制信号。

根据该结构，与前述相同地，控制器以进行前段喷射和后段喷射的形式向喷射器输出控制信号，该前段喷射在从进气行程至压缩行程的前半期的期间内进行，该后段喷射在从压缩行程的后半期至膨胀行程的前半期的期间内进行。压缩行程的前半期可以是将压缩行程二等分为前半期和后半期时的前半期。同样地，压缩行程的后半期可以是将压缩行程二等分为前半期和后半期时的后半期。膨胀行程的前半期可以是将膨胀行程二等分为前半期和后半期时的前半期。后段喷射的喷射正时较迟，故而在与喷射器邻接的火花塞的附近形成混合气。前段喷射的喷射正时较早，故而在燃烧室中远离喷射器以及火花塞的位置形成混合气。

火花塞接收控制器的控制信号，对火花塞的附近的混合气强制点火。混合气通过火焰传播燃烧。火焰传播燃烧开始后，远离火花塞的未燃混合气通过自动点火燃烧，从而燃烧结束。即，燃烧室中进行SPCCI燃烧。

又，发动机的转速较高时，控制器增加后段喷射的喷射量。火花塞附近的混合气的浓度变高，因此SPCCI燃烧中的SI燃烧较为迅速，CI燃烧减少。其结果是可抑制燃烧噪音，因而能在发动机的转速较高时将NVH抑制在允许值以下。

也可以是，所述控制器以根据所述发动机的转速变化，使所述后段喷射的喷射量的比例以规定的变化率变化的形式，向所述喷射器输出控制信号，所述控制器使所述发动机的转速较高时的所述变化率高于所述发动机的转速较低时的所述变化率。

藉此，随着发动机的转速升高，以规定的变化率增加后段喷射的喷射量的比例。发动机的转速较高，则SPCCI燃烧中的SI燃烧越迅速，因而有利于燃烧噪音的抑制。能在发动机的转速较高时将NVH抑制在允许值以下。

也可以是，所述控制器在所述发动机的转速为规定转速以下时，以即使所述转速变化也使所述后段喷射的喷射量的比例恒定的形式，向所述喷射器输出控制信号，在所述发动机的转速超过所述规定转速时，以使所述后段喷射的喷射量的比例随着所述发动机的转速升高而变高的形式，向所述喷射器输出控制信号。

发动机的转速较低时，发动机的NVH原本就小，所以相比于抑制燃烧噪音，在SPCCI燃烧中多进行CI燃烧更有利于燃料消耗率的改善。发动机的转速为规定转速以下时，以即使转速变化也使后段喷射的喷射量的比例恒定的形式，向喷射器输出控制信号。这相当于：相对于发动机的转速变化，后段喷射的喷射量的比例变化的变化率为零。发动机的转速较低时，减少后段喷射的喷射量并使所述变化率为零，从而能在SPCCI燃烧中充分进行CI燃烧，改善燃料消耗率。

相对于此，发动机的转速升高，则发动机的NVH变大，所以必须抑制燃烧噪音。发动机的转速超过规定转速时，以后段喷射的喷射量的比例随着发动机的转速升高而变高的形式，向喷射器输出控制信号。这相当于：相对于发动机的转速变化，后段喷射的喷射量的比例变化的变化率超过零。发动机的转速较高时，能在SPCCI燃烧中充分进行SI燃烧，可抑制燃烧噪音。

也可以是，所述控制器在所述发动机的转速超过高于所述规定转速的第二规定转速时，以使所述后段喷射的喷射量的比例为规定值的形式，向所述喷射器输出控制信号。

后段喷射中，喷射燃料的曲轴角正时较迟，所以喷射的燃料形成可燃混合气为止的期间较短。又，发动机的转速越高，曲轴角角度仅变化相同角度时的时间越短。因此，发动机的转速越高，后段喷射喷射燃料至点火为止的时间越短。

如前所述，随着发动机的转速升高，后段喷射的喷射量的比例变高，则必须在较短时间内使大量的燃料汽化而形成混合气，但实际上存在不会由SPCCI燃烧中的SI燃烧进行燃烧的燃料增多，很多燃料进行CI燃烧，从而燃烧噪音会增大的担忧。

因此，在后段喷射的喷射量的比例随发动机的转速升高而变高的前述结构中，发动机的转速超过高于规定转速的第二规定转速时，以使后段喷射的喷射量的比例为规定值的形式，向喷射器输出控制信号。即，发动机的转速超过第二规定转速时，无论发动机转速的高低，均将后段喷射的喷射量限制在规定的一定量。藉此，可防止不通过SI燃烧进行燃烧的燃料增多，避免因CI燃烧而燃烧噪音增大。

也可以是，所述压缩点火式发动机的控制装置具备形成为安装于所述发动机、且调节导入所述燃烧室中的进气流动的结构的进气流动控制装置；所述控制器在所述发动机的转速超过所述第二规定转速时，以使所述进气流动变强的形式，向所述进气流动控制装置输出控制信号。

如前所述，发动机的转速超过第二规定转速时，使后段喷射的喷射量为规定的一定量，则因增加后段喷射的喷射量而产生的的燃烧噪音的抑制效果会被限制。

因此，上述的结构中，当发动机的转速超过第二规定转速时，通过进气流动控制装置加强进气流动。藉此，可促进由后段喷射而喷射的燃料的汽化，在燃烧室内的流动较强的状态下进行SI燃烧，因此SPCCI燃烧中的SI燃烧变得迅速。发动机的转速超过第二规定转速时，也能抑制燃烧噪音。

也可以是，所述控制器以所述发动机的转速越高则所述进气流动越强的形式，向所述进气流动控制装置输出控制信号。

藉此，发动机的转速较高时，通过较强的进气流动使SI燃烧变得迅速，因而可抑制燃烧噪音。进行压缩点火燃烧的运行区域向高旋转方向更进一步扩大。

也可以是，所述控制器以在所述发动机以高旋转运行时，相比以低旋转运行时使所述后段喷射的喷射正时提前的形式，向所述喷射器输出控制信号。

发动机的转速升高，则向燃烧室中喷射燃料至点火为止的期间的汽化时间变短。SPCCI燃烧中通过SI燃烧进行燃烧的混合气减少，CI燃烧增多。发动机的转速较高时，提高后段喷射的喷射量的比例，因而CI燃烧会增多通过SI燃烧而燃烧的混合气减少的程度。其结果是，存在SPCCI燃烧的燃烧噪音增大，NVH超过允许值的担忧。

使喷射正时提前，则能延长汽化时间。SI燃烧时燃烧的混合气增多。SPCCI燃烧的燃烧噪音被抑制得较低，因而能在发动机的转速较高时，将NVH抑制在允许值以下。

也可以是，形成所述燃烧室的一部分的活塞具有从所述活塞的上表面凹陷且朝向所述喷射器的腔室，所述前段喷射在压缩行程中向所述腔室外的挤流区域内喷射所述燃料，所述后段喷射向所述腔室内喷射所述燃料。

根据该结构，腔室内的混合气进行SI燃烧。此处，“腔室之内的区域”可表示合并了如下区域的区域：从将腔室的开口向燃烧室顶投影而得的投影面至腔室的开口的区域、和腔室中的区域。向腔室内喷射燃料，以此在腔室内形成均质的混合气，并且腔室之内的区域的气体流动增强。火花塞能在腔室之内的区域的湍流能量较高的状态下，对混合气进行点火。因此，SI燃烧变得迅速，从而高旋转时也能抑制燃烧噪音。

也可以是，所述控制器使SI率小于100%，并且在所述发动机的转速较高时，使所述SI率高于转速较低时，其中，所述SI率作为与相对于所述燃烧室中的混合气燃烧时产生的全部热量，被点火的混合气通过火焰传播燃烧时产生的热量的比例有关的指标。

混合气通过火焰传播燃烧，火焰传播燃烧开始后，未燃混合气通过自动点火燃烧从而燃烧结束的燃烧形态、即SPCCI燃烧中，SI率小于100%。不发生自动点火燃烧而是仅以火焰传播的燃烧从而燃烧结束的燃烧形态中，SI率为100%。

SPCCI燃烧中提高SI率，则SI燃烧的比例升高，因此有利于燃烧噪音的抑制。SPCCI燃烧中降低SI率，则CI燃烧的比例升高，因此有利于燃料消耗率的改善。

上述的结构中，在高旋转时比低旋转时提高后段喷射的喷射量的比例。藉此，SPCCI燃烧中的SI率升高。燃烧噪音的产生得以抑制，因此即使发动机的转速升高也能进行SPCCI燃烧。

也可以是，所述发动机具备检测所述燃烧室中的压力的压力指示传感器，所述控制器基于所述发动机的运行状态设定目标SI率，并且，接收所述压力指示传感器的检测信号，且基于伴随混合气的燃烧的压力波形计算所述SI率，并在算出的所述SI率与所述目标SI率偏离时，以使所述SI率靠近所述目标SI率的形式，调节所述SI率。

藉此，能根据基于压力指示传感器的检测信号的燃烧室中实际的燃烧状态和目标的燃烧状态的偏差，调节SI率。能准确地使燃烧室中的SPCCI燃烧成为与发动机的运行状态相对应的目标的燃烧状态。

也可以是，所述压缩点火式发动机的控制装置具备使所述燃烧室中产生涡流（swirl）的涡流产生部，所述控制器以无论所述发动机的转速高低，均使所述燃烧室中产生涡流的形式，向所述涡流产生部输出控制信号。

涡流产生部使燃烧室中产生涡流，则SPCCI燃烧中的SI燃烧变得急剧。无论发动机转速的高低，均使燃烧室中产生涡流，以此即使不大幅增加后段喷射的喷射量，也能抑制SPCCI燃烧产生的燃烧噪音。通过后段喷射而喷射的燃料的汽化时间变短，因此存在导致未燃燃料或煤烟等的产生的担忧。通过不大幅增加后段喷射的喷射量，从而能抑制未燃燃料或煤烟等的产生。即，通过在燃烧室中产生涡流，从而有利于发动机的排气排放性能的改善。

也可以是，所述控制器在所述火花塞对所述混合气点火从而燃烧开始后，未燃混合气通过自动点火燃烧的运行区域中至少在最高转速域内，以使所述后段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时的形式，向所述喷射器输出控制信号。

如前所述，使燃烧室中产生涡流，则能减少后段喷射的喷射量。因此，发动机的转速较高时，在提高后段喷射的喷射比例的结构中，发动机的转速处于进行SPCCI燃烧的区域的最高转速域内时，也可使后段喷射的喷射量不受限制地增加。

发明效果：

如以上说明，根据上述的压缩点火式发动机的控制装置，通过使后段喷射的喷射量相对前段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时，以此能在高旋转时使SI燃烧变得迅速从而抑制SPCCI燃烧的燃烧噪音。

附图说明

图1是举例示出发动机的结构的图；

图2是举例示出燃烧室的结构的图，上图相当于燃烧室的俯视图，下部是II-II剖视图；

图3是举例示出燃烧室以及进气系统的结构的俯视图；

图4是举例示出发动机的控制装置的结构的框图；

图5是举例示出用于涡流比检测的台架试验（rig testing）装置的图；

图6是举例示出副（secondary）通路的开口比率和涡流比的关系的图；

图7A是举例示出发动机的运行区域映射图的图；

图7B是举例示出发动机的运行区域映射图的图；

图7C是举例示出发动机的运行区域映射图的图；

图8的上图是示出组合了SI燃烧和CI燃烧的SPCCI燃烧的放热率的变化的图，中图是用于说明SPCCI燃烧中的SI率的定义的图，下图是用于说明SPCCI燃烧中的SI率的其他定义的图；

图9是说明相对于发动机的负荷的高低，SI率的变化、燃烧室中状态量的变化、进气阀和排气阀的重叠期间的变化、以及燃料的喷射正时和点火正时的变化的图；

图10的上图是举例示出非增压SPCCI燃烧中，燃烧波形的相对于发动机负荷增大的变化的图，图10的下图是举例示出在增压SPCCI燃烧中，燃烧波形的相对于发动机负荷增大的变化的图；

图11的上图是示出在进行SPCCI燃烧的运行区域内，发动机的转速与后段喷射率的关系的一例的图，图11的下图是示出在进行SPCCI燃烧的运行区域内，发动机的转速与后段喷射率的关系的其他例的图；

图12的上图是示出在进行SPCCI燃烧的运行区域内，发动机的转速与后段喷射时期的关系的一例的图，图12的下图是示出在进行SPCCI燃烧的运行区域内，发动机的转速与后段喷射时期的关系的其他例的图；

图13的上图是示出在图7A的运行区域映射图的进行SPCCI燃烧的运行区域内，发动机的转速与涡流控制阀的开度的关系的一例的图，图13的下图是示出在图7C的运行区域映射图的进行SPCCI燃烧的运行区域内，发动机的转速与涡流控制阀的开度的关系的其他例的图；

图14是示出在进行SPCCI燃烧的运行区域内，发动机的转速与SI率的关系的一例的图；

图15是示出ECU执行的发动机的控制的步骤的流程图；

图16是说明SI率的调节所涉及的控制概念的图；

图17是举例示出图7C所示的运行区域映射图中，各运行状态下的燃料喷射时期、点火时期以及燃烧波形的图；

图18的上图是示出图7C所示的运行区域映射图中，发动机的转速与后段喷射率的关系的一例的图，图18的下图是示出发动机的转速与后段喷射率的关系的其他例的图；

图19的上图是示出图7C所示的运行区域映射图中，发动机的转速与后段喷射时期的关系的一例的图，图19的下图是示出发动机的转速与后段喷射时期的关系的其他例的图；

图20是示出发动机的运行区域映射图的其他例的图；

图21是举例示出图20所示的各运行状态下的燃烧波形的图；

符号说明：

1　 发动机

10　 ECU（控制器）

17　 燃烧室

171　挤流区域

25　 火花塞

3　 活塞

31　 腔室

56　 涡流控制阀（进气流动控制装置、涡流产生部）

6　 喷射器

SW6　压力指示传感器。

具体实施方式

以下基于附图详细说明压缩点火式发动机的控制装置的实施形态。以下说明是压缩点火式发动机的控制装置的一例。图1是举例示出压缩点火式发动机的结构的图。图2是举例示出燃烧室的结构的剖视图，图2的上图相当于燃烧室的俯视图，下部是II-II剖视图。图3举例示出燃烧室以及进气系统的结构的图。另，图1中的进气侧为纸面左侧，排气侧为纸面右侧。图2以及图3中的进气侧为纸面右侧，排气侧为纸面左侧。图4是举例示出压缩点火式发动机的控制装置的结构的框图。

发动机1是燃烧室17重复进气行程、压缩行程、膨胀行程以及排气行程从而运行的四冲程发动机。发动机1装载于四轮汽车。发动机1运行从而汽车行驶。发动机1的燃料在本结构例中为汽油。燃料可以是包含生物乙醇（bioethanol）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，则任意燃料均可。

（发动机的结构）

发动机1具备汽缸体12和载置于其上的汽缸盖13。汽缸体12内部形成有多个汽缸11。图1及图2中仅示出一个汽缸11。发动机1为多缸发动机。

各汽缸11内滑动自如地内插有活塞3。活塞3通过连杆14与曲轴15连结。活塞3与汽缸11及汽缸盖13一同划分出燃烧室17。另，“燃烧室”的意思不限于活塞3到达压缩上死点时形成的空间。“燃烧室”的词汇有时广义地使用。即，“燃烧室”的意思有时与活塞3的位置无关，表示活塞3、汽缸11及汽缸盖13形成的空间。

汽缸盖13的下表面、即，燃烧室17的顶面如图2所示，由倾斜面1311和倾斜面1312构成。倾斜面1311从进气侧向后述的喷射器6的喷射轴心X2呈上坡。倾斜面1312从排气侧向喷射轴心X2呈上坡。燃烧室17的顶面是所谓的屋脊（pentroof）形状。

活塞3的上表面向燃烧室17的顶面隆起。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，朝向后述的喷射器6。

腔室31的中心相对于汽缸11的中心轴X1向排气侧偏离。腔室31的中心与喷射器6的喷射轴心X2一致。腔室31具有凸部311。凸部311设于喷射器6的喷射轴心X2上。凸部311为大致圆锥状。凸部311从腔室31的底部朝汽缸11的顶面向上延伸。

腔室31还具有设于凸部311周围的凹陷部312。凹陷部312以围绕凸部311全周的形式设置。腔室31具有相对于喷射轴心X2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的开口而相对于喷射轴心X2倾斜。在凹陷部312中腔室31的内径从腔室31的底部朝向腔室31的开口而逐渐扩大。

另，燃烧室17的形状不限于图2举例示出的形状。例如腔室31的形状、活塞3的上表面的形状、以及燃烧室17的顶面的形状等均可适当变更。例如，可减小凹陷部312的汽缸外侧的深度。此时，后述的火花塞25周边的EGR气体减少，后述的SPCCI燃烧中的SI燃烧的火焰传播变好。又，也可不设腔室31内的凸部311。

发动机1的几何压缩比以理论热效率的改善和后述的CI（Compression Ignition；压缩点火）燃烧的稳定化为目的而设定得较高。具体而言，发动机1的几何压缩比为14以上。几何压缩比例如可为18。几何压缩比可在14以上20以下的范围内适当设定。

汽缸盖13上，对每个汽缸11形成有进气道18。进气道18如图3所示具有第一进气道181及第二进气道182这两个进气道。第一进气道181及第二进气道182沿曲轴15的轴向、即沿发动机1的前-后方向排列。进气道18连通燃烧室17。虽省略了详细图示，但进气道18是所谓的滚流通道（tumble port）。即，进气道18具有使燃烧室17中形成滚流的形状。

进气道18上配设有进气阀21。进气阀21开闭燃烧室17与进气道18之间。进气阀21通过气门机构在规定的正时开闭。气门机构是气门正时和/或气门升程可变的可变气门机构即可。本结构例中，如图4所示，可变气门机构具有进气电动S-VT（Sequential-ValveTiming；连续可变气门正时系统）23。进气电动S-VT23形成为使进气凸轮轴的旋转相位在规定的角度范围内连续变更的结构。藉此，进气阀21的开阀时期及闭阀时期连续地变化。另，也可以是进气气门机构具有油压式的S-VT而代替电动S-VT。

汽缸盖13上，还对每个汽缸11形成有排气道19。排气道19如图3所示也具有第一排气道191及第二排气道192这两个排气道。第一排气道191及第二排气道192沿发动机1的前-后方向排列。排气道19连通燃烧室17。

排气道19上配设有排气阀22。排气阀22在燃烧室17与排气道19之间开闭。排气阀22通过气门机构在规定的正时开闭。气门机构是气门正时和/或气门升程可变的可变气门机构即可。本结构例中，如图4所示，可变气门机构具有排气电动S-VT24。排气电动S-VT24形成为使排气凸轮轴的旋转相位在规定的角度范围内连续变更的结构。藉此，排气阀22的开阀时期及闭阀时期连续地变化。另，也可以是排气气门机构具有油压式的S-VT而代替电动S-VT。

详情后述，该发动机1通过进气电动S-VT23及排气电动S-VT24来调节与进气阀21的开阀时期和排气阀22的闭阀时期有关的重叠期间的长度。藉此，对燃烧室17中的残留气体进行扫气。又，通过调节重叠期间的长度，将内部EGR（Exhaust Gas Recirculation；排气再循环）气体或导入燃烧室17中或关在燃烧室17中。本结构例中，进气电动S-VT23及排气电动S-VT24构成了作为状态量设定装置之一的内部EGR系统。另，内部EGR系统不限于由S-VT构成。

汽缸盖13上，对每个汽缸11安装有喷射器6。喷射器6形成为向燃烧室17中直接喷射燃料的结构。喷射器6在进气侧的倾斜面1311与排气侧的倾斜面1312相交叉的屋脊谷部配设。喷射器6如图2所述，其喷射轴心X2配设于比汽缸11的中心轴X1靠近排气侧处。喷射器6的喷射轴心X2与中心轴X1平行。如前所述，喷射器6的喷射轴心X2和腔室31的凸部311的位置一致。喷射器6与腔室31相向。另，喷射器6的喷射轴心X2与汽缸11的中心轴X1一致亦可。此时也优选使喷射器6的喷射轴心X2与腔室31的凸部311的位置一致。

虽省略详细图示，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。喷射器6如图2双点划线所示，以使燃料喷雾从燃烧室17中央呈放射状扩散的形式喷射燃料。喷射器6在本结构例中具有十个喷孔，喷孔在周向上等角度配置。喷孔的轴如图2的上图所示，相对于后述的火花塞25在周向上位置是错开的。即，火花塞25被夹在相邻的两个喷孔的轴之间。藉此，可避免喷射器6喷射的燃料的喷雾直接接触火花塞25而濡湿电极。

如后所述，存在喷射器6在活塞3位于压缩上死点附近的正时喷射燃料的情况。此时，若喷射器6喷射燃料，则燃料喷雾一边与新气混合，一边沿腔室31的凸部311向下流动，并且沿凹陷部312的底面及周侧面从燃烧室17中央向径向外方呈放射状扩散流动。之后，混合气到达腔室31的开口，沿着进气侧的倾斜面1311以及排气侧的倾斜面1312从径向外方向燃烧室17的中央流动。

另，喷射器6不限于多喷口型的喷射器。喷射器6也可采用外开阀类型的喷射器。

喷射器6上连接有燃料供给系统61。燃料供给系统61具备：形成为积存燃料的结构的燃料箱63、以及与燃料箱63和喷射器6相连接的燃料供给路62。燃料供给路62上介设有燃料泵65和共轨（common rail）64。燃料泵65向共轨64压送燃料。本结构例中，燃料泵65是由曲轴15驱动的柱塞式的泵。共轨64形成为以高燃料压力储存从燃料泵65压送的燃料的结构。在喷射器6开阀时，储存于共轨64的燃料从喷射器6的喷口喷射至燃烧室17中。燃料供给系统61形成为能向喷射器6供给30MPa以上的高压力的燃料的结构。燃料供给系统61的最高燃料压力例如可以在120MPa左右。向喷射器6供给的燃料的压力也可以根据发动机1的运行状态而变更。另，燃料供给系统61的结构不限于上述的结构。

汽缸盖13上，对每个汽缸11安装有火花塞25。火花塞25对燃烧室17中的混合气强制点火。火花塞25在本结构例中配设于比汽缸11的中心轴X1靠近进气侧处。火花塞25位于两个进气道18之间。火花塞25从上方向下方朝靠近燃烧室17中央的方向倾斜地安装于汽缸盖13。火花塞25的电极如图2所示，面向燃烧室17中且位于燃烧室17的顶面附近。另，火花塞25的配设位置不限于图2的结构例。火花塞25也可配设于比汽缸11的中心轴X1靠近排气侧。又，还可以是火花塞25配设于汽缸11的中心轴X1上，并且喷射器6配设于比中心轴X1靠近进气侧或排气侧处。

发动机1的一侧与进气通路40连接。进气通路40与各汽缸11的进气道18连通。进气通路40是供导入燃烧室17的气体流通的通路。进气通路40的上游端部配设有过滤新气的空气滤清器41。进气通路40的下游端附近配设有缓冲罐42。比缓冲罐42靠近下游的进气通路40省略详细图示，但构成了向每个汽缸11分支的独立通路。独立通路的下游端与各汽缸11的进气道18连接。

进气通路40中的空气滤清器41与缓冲罐42之间配设有节气门43。节气门43形成为调节阀的开度从而调节向燃烧室17中的新气导入量的结构。节气门43构成状态量设定装置之一。

进气通路40还在节气门43的下游配设有增压器44。增压器44形成为对导入燃烧室17的气体增压的结构。本结构例中，增压器44是发动机1驱动的机械式的增压器。机械式的增压器44例如可为鲁兹式。机械式的增压器44的结构可为任意结构。机械式的增压器44可为利斯霍姆（Lysholm）式、叶片式或离心式。另，增压器可为电动式的增压器，还可为由排气能量驱动的涡轮增压器。

增压器44与发动机1之间介设有电磁离合器45。电磁离合器45在增压器44与发动机1之间将驱动力从发动机1向增压器44传递，或切断驱动力的传递。如后所述，ECU10切换电磁离合器45的切断以及连接，由此增压器44在打开和关闭之间切换。即，该发动机1形成为能够在增压器44对导入燃烧室17的气体增压、和增压器44不对导入燃烧室17的气体增压之间切换的结构。

在进气通路40上的增压器44的下游配设有中冷器46。中冷器46形成为冷却在增压器44中压缩的气体的结构。中冷器46例如构成为水冷式即可。

进气通路40与旁通通路47连接。旁通通路47以绕过增压器44以及中冷器46的形式，将进气通路40中的增压器44的上游部和中冷器46的下游部相互连接。更具体地，旁通通路47与缓冲罐42连接。旁通通路47上配设有空气旁通阀48。空气旁通阀48调节旁通通路47内流通的气体的流量。

在增压器44关闭时（即电磁离合器45切断时），使空气旁通阀48全开。藉此，进气通路40内流通的气体绕过增压器44导入发动机1的燃烧室17。发动机1以非增压、即自然进气的状态运行。

增压器44打开时（即电磁离合器45连接时），通过增压器44的气体的一部分通过旁通通路47往增压器44的上游逆流。通过调节空气旁通阀48的开度，能调节逆流量，因而能调节导入燃烧室17的气体的增压压力。另，可定义为增压时是指缓冲罐42内的压力超过大气压时，非增压时是指缓冲罐42内的压力为大气压以下时。本结构例中，由增压器44、旁通通路47和空气旁通阀48构成增压系统49。空气旁通阀48构成状态量设定装置之一。

发动机1具有使燃烧室17内产生涡流的涡流产生部。涡流产生部是进气流动控制装置的一例。涡流产生部在本结构例中，如图3所示，是安装于进气通路40的涡流控制阀56。涡流控制阀56在与第一进气道181连接的主通路401和与第二进气道182连接的副通路402中的副通路402上配设。涡流控制阀56是能缩小副通路的截面的开度调节阀。若涡流控制阀56的开度较小，则沿发动机1的前后方向排列的第一进气道181及第二进气道182中，从第一进气道181流入燃烧室17的进气流量相对增加，且从第二进气道182流入燃烧室17的进气流量相对减少，因此燃烧室17内的涡流变强。涡流控制阀56的开度较大，则分别从第一进气道181及第二进气道182流入燃烧室17的进气流量大致均等，因此燃烧室17内的涡流变弱。涡流控制阀56全开则不产生涡流。另，涡流如空心箭头所示，沿图3中的逆时针方向旋转（也可参见图2的空心箭头）。

另，涡流产生部中，可取代在进气通路40上安装涡流控制阀56，或者除了安装涡流控制阀56以外，可采用错开两个进气阀21的开阀期间，仅从一方的进气阀21向燃烧室17中导入进气的结构。通过仅使两个进气阀21中一方的进气阀21开阀，以此可向燃烧室17中不均等地导入进气，从而能在燃烧室17中产生涡流。此外，涡流产生部也可形成为通过研究设计进气道18的形状从而使燃烧室17中产生涡流的结构。

此处，定义燃烧室17内涡流的强度。本结构例中，燃烧室17内涡流的强度以“涡流比”表示。“涡流比”可定义为：将对每个气门升程测定进气流横向角速度并积分所得的值除以发动机角速度后得到的值。进气流横向角速度可基于用图5示出的台架试验装置进行的测定而求出。即，该图示出的装置是将汽缸盖13上下翻转地设置于基台，使进气道18与图外的进气供给装置连接，另一方面将汽缸36设置于该汽缸盖13上，且使汽缸36的上端与具有蜂窝状转子37的脉冲积算器（impulse meter）38连接而构成。脉冲积算器38的下表面位于距离汽缸盖13与汽缸体的接合面1.75D（另，D是汽缸内径）的位置。利用脉冲积算器38测量因与进气供给相应地在汽缸36内产生的涡流（参见图5的箭头）而作用于蜂窝状转子37的转矩，基于此，能求出进气流横向角速度。

图6示出了该发动机1中涡流控制阀56的开度与涡流比的关系。图6以副通路402的相对于全开截面而言的开口比率来表示涡流控制阀56的开度。在涡流控制阀56全闭时，副通路402的开口比率为0%，若涡流控制阀56的开度增大，则副通路402的开口比率大于0%。在涡流控制阀56全开时，副通路402的开口比率为100%。如图6所例示，该发动机1在涡流控制阀56全闭时，涡流比为6左右。若要让涡流比在4以上，则在开口比率处于0～15%的范围内调节涡流控制阀56的开度即可。又，若要让涡流比在1.5～3左右，则在开口比率处于25～40%左右的范围内调节涡流控制阀56的开度即可。

发动机1的另一侧连接有排气通路50。排气通路50与各汽缸11的排气道19连通。排气通路50是流通有从燃烧室17排出的废气的通路。排气通路50的上游部分其详细图示省略，但构成了向每个汽缸11分支的独立通路。独立通路的上游端与各汽缸11的排气道19连接。

排气通路50上配设有具有一个以上的催化转化器的废气净化系统。本结构例中，废气净化系统具有两个催化转化器。上游的催化转化器配设于发动机室内。上游的催化转化器具有三元催化器511和GPF（Gasoline Particulate Filter；汽油颗粒过滤器）512。下游的催化转化器配设于发动机室外。下游的催化转化器具有三元催化器513。另，废气净化系统不限定于图例的结构。例如，也可以省略GPF。又，催化转化器不限于具有三元催化器。此外，也可以适当变更三元催化器及GPF的排列顺序。

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回流至进气通路40的通路。EGR通路52的上游端与排气通路50的上游的催化转化器和下游的催化转化器之间连接。EGR通路52的下游端与进气通路40上的增压器44的上游连接。更具体地，EGR通路52的下游端与旁通通路47的中途连接。流通于EGR通路52内的EGR气体在不通过旁通通路47的空气旁通阀48的状态下进入进气通路40上的增压器44的上游。

EGR通路52上配设有水冷式的EGR冷却器53。EGR冷却器53形成为冷却已燃气体的结构。EGR通路52上还配设有EGR阀54。EGR阀54形成为调节EGR通路52内流通的已燃气体的流量的结构。通过调节EGR阀54的开度，从而能调节经冷却的已燃气体、即外部EGR气体的回流量。

本结构例中，EGR系统55由下述结构构成：包含EGR通路52及EGR阀54而构成的外部EGR系统、和包含前述的进气电动S-VT23及排气电动S-VT24而构成的内部EGR系统。EGR阀54还构成状态量设定装置之一。外部EGR系统中，由于在比催化转化器靠近下游处连接EGR通路52，并且具有EGR冷却器53，所以能将比内部EGR系统低温的已燃气体供给至燃烧室17。

压缩点火式发动机的控制装置具备用于运行发动机1的ECU（Engine ControlUnit；发动机控制单元）10。ECU10是公知的以微型计算机为基础的控制器。ECU10具备：执行程序的中央运算处理装置（Central Processing Unit：CPU）101、例如由RAM（RandomAccess Memory；随机存取存储器）或ROM（Read Only Memory；只读存储器）等构成且存储程序及数据的存储器102、和进行电气信号的输入输出的输入输出总线103。ECU10是控制器的一例。

ECU10如图1以及图4所示，与各种传感器SW1～SW16连接。传感器SW1～SW16向ECU10输出检测信号。传感器中包含以下传感器。

即，在进气通路40中的空气滤清器41的下游处配置、且检测进气通路40内流通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一进气温度传感器SW2；在进气通路40中比EGR通路52的连接位置靠近下游处且在增压器44的上游处配置、并且检测流入增压器44的气体的压力的第一压力传感器SW3；在进气通路40中的增压器44的下游处且在比旁通通路47的连接位置靠近上游处配置、并且检测从增压器44流出的气体的温度的第二进气温度传感器SW4；安装于缓冲罐42、且检测增压器44的下游的气体的压力的第二压力传感器SW5；与各汽缸11对应地安装于汽缸盖13、且检测各燃烧室17内的压力的压力指示传感器SW6；配置于排气通路50、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；在排气通路50中比上游的催化转化器靠近上游处配置、且检测废气中的氧浓度的线性O₂传感器SW8；在上游的催化转化器中的三元催化器511的下游处配置、且检测废气中的氧浓度的兰姆达（Lambda）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的旋转角度的曲轴角传感器SW11；安装于加速踏板机构、且检测与加速踏板的操作量对应的加速器开度的加速器开度传感器SW12；安装于发动机1、且检测进气凸轮轴的旋转角度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度的排气凸轮角传感器SW14；配置于EGR通路52、且检测EGR阀54的上游及下游的压差的EGR压差传感器SW15；以及、安装于燃料供给系统61的共轨64上、且检测向喷射器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的运行状态，并计算各装置的控制量。ECU10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S-VT23、排气电动S-VT24、燃料供给系统61、节气门43、EGR阀54、增压器44的电磁离合器45、空气旁通阀48、以及涡流控制阀56。

例如，ECU10基于加速器开度传感器SW12的检测信号和预先设定的映射图，设定发动机1的目标转矩，并决定目标增压压力。而且，ECU10基于目标增压压力、和从第一压力传感器SW3及第二压力传感器SW5的检测信号得到的增压器44的前后压差，来调节空气旁通阀48的开度，从而使增压压力为目标增压压力地进行反馈控制。

又，ECU10基于发动机1的运行状态和预先设定的映射图设定目标EGR率（即，EGR气体相对燃烧室17中的全部气体的比率）。而且，ECU10基于目标EGR率和根据加速器开度传感器SW12的检测信号的吸入空气量，来决定目标EGR气体量，并且基于从EGR压差传感器SW15的检测信号得到的EGR阀54的前后压差，来调节EGR阀54的开度，从而使导入燃烧室17中的外部EGR气体量为目标EGR气体量地进行反馈控制。

此外，ECU10在规定的控制条件成立时执行空燃比反馈控制。具体而言ECU10基于由线性O₂传感器SW8以及兰姆达O₂传感器SW9检测到的排气中的氧浓度，以使混合气的空燃比为期望值的形式，调节喷射器6的燃料喷射量。

另，其他的由ECU10执行的发动机1的控制的详情后述。

（发动机的运行区域映射图的第一结构例）

图7A示出了发动机1的运行区域映射图的第一结构例。发动机1的运行区域映射图700由负荷以及转速确定。运行区域映射图700对于负荷的高低以及转速的高低，大致分为四个区域。具体而言，四个区域是：包括怠速运行的低负荷区域（A）；包括全开负荷的高负荷区域（C）；以及，低负荷区域（A）和高负荷区域（C）之间的中负荷区域（B）；转速比低负荷区域（A）、中负荷区域（B）及高负荷区域（C）高的高旋转区域（D）。高旋转区域（D）中，发动机1在进气行程中向燃烧室17中喷射燃料，进行利用火花点火的SI（Spark Ignition）燃烧。

又，发动机1以燃料消耗率的改善以及排气性能的改善为主要目的，在中负荷区域（B）进行利用压缩自动点火的燃烧。以下，详细说明低负荷区域（A）、中负荷区域（B）、以及高负荷区域（C）的各区域中的燃烧形态。

（低负荷区域）

发动机1的运行状态处于低负荷区域（A）时的燃烧形态，是火花塞25对燃烧室17中的混合气进行点火从而使混合气通过火焰传播进行燃烧的SI燃烧。这是为了优先使燃烧稳定性得以可靠地确保。以下有时将低负荷区域（A）中的燃烧形态称为低负荷SI燃烧。

发动机1的运行状态处于低负荷区域（A）时，混合气的空燃比（A/F）为理论空燃比（A/F≈14.7）。另，以下说明中，混合气的空燃比、过剩空气率λ以及G/F的值意味着点火正时的情况下的值。若使混合气的空燃比为理论空燃比，则三元催化器能净化燃烧室17排出的排气，因此发动机1的排气性能变好。可使混合气的A/F落入于三元催化器的净化区间（window）中。因此，混合气的过剩空气率λ可为1.0±0.2。

为了改善发动机1的燃料消耗性能，当发动机1的运行状态处于低负荷区域（A）时，EGR系统55向燃烧室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设定为18以上30以下。混合气为EGR稀薄（lean）。混合气的稀释率较高。若使混合气的G/F例如为25，那么低负荷区域（A）内，能使混合气不到达自动点火而是稳定地进行SI燃烧。低负荷区域（A）内，混合气的G/F与发动机1的负荷的高低无关而维持大致恒定。藉此，低负荷区域的整个区域内，SI燃烧得以稳定化。又，能改善发动机1的燃料消耗率，并使排气性能良好。

发动机1的运行状态处于低负荷区域（A）时，燃料量较少，因此为了使混合气的λ为1.0±0.2且使G/F为18以上30以下，导入燃烧室17中的气体的填充量必须少于100%。具体而言，发动机1执行调节节气门43开度的节流（Throttling）、和/或使进气阀21的闭阀时期推迟至进气下死点以后的米勒循环（Miller Cycle）。

另，也可在低负荷区域（A）内的低负荷低旋转区域中，通过进一步减少气体的填充量，从而使混合气的燃烧温度以及废气的温度升高。这样一来，有利于将催化转化器维持在活特性态。

（中负荷区域）

发动机1的运行状态处于中负荷区域（B）时，燃料的喷射量增多。燃烧室17的温度升高，因此能够稳定地进行自动点火。为了谋求燃料消耗率的改善以及排气性能的改善，发动机1在中负荷区域（B）内进行CI燃烧。

自动点火燃烧在压缩开始前的燃烧室17中的温度不均时，自动点火的正时大幅变化。因此，发动机1在中负荷区域（B）内进行SI燃烧和CI燃烧相组合的SPCCI燃烧。SPCCI燃烧是如下形态：火花塞25对燃烧室17中的混合气强制点火，以此混合气通过火焰传播进行燃烧，并且通过SI燃烧的放热使燃烧室17中的温度升高，从而未燃混合气通过自动点火进行燃烧。通过调节SI燃烧的放热量，以此可吸收压缩开始前的燃烧室17中温度的不均。即使压缩开始前的燃烧室17中的温度不均，例如只要通过点火正时的调节来调节SI燃烧的开始正时，则能使未燃混合气在目标的正时自动点火。

SPCCI燃烧中，为了高精度控制自动点火的正时，而应与变更点火正时对应地使自动点火的正时变化。自动点火的正时相对点火正时的变更而发生变化的灵敏度优选较高。

根据本申请发明人的研究可知，若混合气的G/F为18以上30以下，则能稳定进行SPCCI燃烧，并且自动点火的正时相对点火正时的变更而发生变化。因此，发动机1的运行状态处于中负荷区域（B）时，发动机1使燃烧室17中的状态为：混合气的λ为1.0±0.2、且混合气的G/F为18以上30以下。又，点火正时的燃烧室17中的所需温度T_ig为570～800K，点火正时的燃烧室17中的所需压力P_ig为400～920kPa，燃烧室17中的湍流能量为17～40m²/s²。

通过高精度地控制SPCCI燃烧中的自动点火的正时，以此可在发动机1的运行状态处于中负荷区域（B）时，避免燃烧噪音的增大。又，尽可能提高混合气的稀释率而进行CI燃烧，从而能提高发动机1的燃料消耗性能。此外，通过将混合气的λ设定为1.0±0.2，从而能利用三元催化器净化废气，因此发动机1的排气性能变好。

如前所述，低负荷区域（A）内，使混合气的G/F为18以上30以下（例如25），且使混合气的λ为1.0±0.2。在发动机1的运行状态处于低负荷区域（A）时和处于中负荷区域（B）时之间，燃烧室17中的状态量不会大幅变动。因此，针对发动机1负荷变更的发动机1的控制的鲁棒性（robustness）提高。

发动机1的运行状态处于中负荷区域（B）时，与处于低负荷区域（A）时不同，燃料量变多，因此无需调节导入燃烧室17中的气体的填充量。节气门43的开度为全开。

当发动机1的负荷升高、燃料量进一步增多时，为使混合气的λ为1.0±0.2且混合气的G/F为18以上30以下，若在自然进气的状态下，则导入燃烧室17中的气体量不足。因此，在中负荷区域（B）中的负荷高于规定负荷的区域内，增压器44对导入燃烧室17中的气体进行增压。中负荷区域（B）分为第一中负荷区域（B1）和第二中负荷区域（B2），该第一中负荷区域（B1）是比规定负荷高负荷的区域且进行增压，该第二中负荷区域（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。第二中负荷区域（B2）是负荷低于第一中负荷区域（B1）的区域。以下，有时将第一中负荷区域（B1）中的燃烧形态称为增压SPCCI燃烧，将第二中负荷区域（B2）中的燃烧形态称为非增压SPCCI燃烧。

在不进行增压的第二中负荷区域（B2）内，随着燃料量增多，导入燃烧室17中的新气增多，另一方面EGR气体减少。发动机1的负荷越高混合气的G/F越小。因为节气门43的开度全开，所以发动机1通过调节导入燃烧室17中的EGR气体的量来调节导入燃烧室17中的新气的量。关于第二中负荷区域（B2）内燃烧室17中的状态量，例如混合气的λ为1.0且大致恒定，另一方面混合气的G/F在25～28的范围内变动。

相对于此，在进行增压的第一中负荷区域（B1）内，发动机1中随着燃料量增多而使导入燃烧室17中的新气以及EGR气体均增加。即使发动机1的负荷升高混合气的G/F也大致恒定。关于第一中负荷区域（B1）内燃烧室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。

（高负荷区域）

发动机1的运行状态处于高负荷区域（C）时的燃烧形态为SI燃烧。这是为了优先避免燃烧噪音。以下有时将高负荷区域（C）中的燃烧形态称为高负荷SI燃烧。

发动机1的运行状态处于高负荷区域（C）时，混合气的λ为1.0±0.2。又，混合气的G/F基本设定为18以上30以下。高负荷区域（C）内，节气门43的开度为全开，增压器44进行增压。

高负荷区域（C）内，发动机1随着负荷升高而减少EGR气体的量。发动机1的负荷越高混合气的G/F越小。使导入燃烧室17中新气的量增加了EGR气体的量所减少的程度，所以能增加燃料量。有利于提高发动机1的最高输出功率。

在发动机1的运行状态处于高负荷区域（C）时与处于中负荷区域（B）时之间，燃烧室17中的状态量不会大幅变动。针对发动机1的负荷变更的发动机1的控制的鲁棒性提高。

如前所述，发动机1在高负荷区域（C）内进行SI燃烧，但存在容易发生过早点火、爆震等异常燃烧的问题。

因此，发动机1形成为在高负荷区域（C）内，通过研究设计燃料喷射的形态来避免异常燃烧的结构。具体而言，ECU10以如下形式向燃料供给系统61及喷射器6输出控制信号，即，以30MPa以上的高燃料压力、且在从压缩行程后期至膨胀行程初期的期间（以下，将该期间称为延迟期间）内的正时，向燃烧室17内喷射燃料。ECU10还以在燃料喷射后，在压缩上死点附近的正时对混合气进行点火的形式向火花塞25输出控制信号。另，以下，将以高燃料压力且在延迟期间内的正时向燃烧室17中喷射燃料的情况称为高压延迟喷射。

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，混合气反应的时间为：将（1）喷射器6喷射燃料的期间（即喷射期间）、（2）燃料喷射结束后至在火花塞25周围形成可燃混合气为止的期间（即混合气形成期间）、以及（3）由点火而开始的SI燃烧结束为止的期间（即，燃烧期间）相加得到的时间。

若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变短。若喷射期间以及混合气形成期间变短，则能使开始燃料喷射的正时靠近点火正时。高压延迟喷射以高压力且向燃烧室17中喷射燃料，因此在从压缩行程后期至膨胀行程初期的延迟期间内的正时进行燃料喷射。

若以高燃料压力向燃烧室17中喷射燃料，则燃烧室17中的湍流能量升高。若使燃料喷射的正时靠近压缩上死点，则能够在燃烧室17中的湍流能量较高的状态下开始SI燃烧。其结果是，燃烧期间变短。

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。与在进气行程中向燃烧室17中喷射燃料的情况相比，高压延迟喷射能够大幅缩短混合气反应的时间。高压延迟喷射由于混合气反应的时间变短，因此能够避免异常燃烧。

在发动机控制的技术领域中，为了避免异常燃烧以往进行的是使点火正时滞后。然而，若推迟点火正时，则燃料消耗性能变差。也可以是高压延迟喷射中不使点火正时滞后。通过利用高压延迟喷射能使燃料消耗性得以改善。

使燃料压力例如在30MPa以上时，能有效缩短喷射期间、混合气形成期间以及燃烧期间。另，优选根据燃料的性状恰当地设定燃料压力。燃料压力的上限值举例而言可以是120MPa。

此处，在发动机1的转速较低时，曲轴角角度仅变相同角度时的时间较长，因此，利用高压延迟喷射来缩短混合气的可能反应时间对避免异常燃烧尤其有效。另一方面，若发动机1的转速升高，曲轴角角度仅变化相同角度时的时间变短。因此，缩短混合气的可能反应时间对避免异常燃烧不那么有效。

而且高压延迟喷射到了压缩上死点附近才向燃烧室17中喷射燃料，因此，压缩行程时，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，则压缩上死点的燃烧室17中的温度、即压缩端温度会变高。压缩端温度变高可能会引起爆震等异常燃烧。

因此，该发动机1将高负荷区域（C）内分为低旋转侧的第一高负荷区域（C1）和转速高于第一高负荷区域（C1）的第二高负荷区域（C2）。也可以是第一高负荷区域（C1）包括：将高负荷区域（C）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及中旋转区域。也可以是第二高负荷区域（C2）包括：将高负荷区域（C）内三等分为低旋转、中旋转以及高旋转三个区域时的高旋转区域。

在第一高负荷区域（C1）内，喷射器6接收ECU10的控制信号，进行前述高压延迟喷射。在第二高负荷区域（C2）内，喷射器6接收ECU10的控制信号，在进气行程中的规定正时进行燃料喷射。进气行程中进行的燃料喷射无需高燃料压力。ECU10以使燃料压力低于高压延迟喷射的燃料压力的形式（例如以使燃料压力小于40MPa的形式），向燃料供给系统61输出控制信号。通过降低燃料压力使发动机1的机械阻力损失下降，因此有利于改善燃料消耗率。

通过在进气行程中向燃烧室17中喷射燃料使燃烧室17中气体的比热比减小，因此压缩端温度降低。由于压缩端温度降低，因此发动机1能避免异常燃烧。无需为了避免异常燃烧而使点火正时滞后，因此在第二高负荷区域（C2）内，与第一高负荷区域（C1）同样地使火花塞25在压缩上死点附近的正时对混合气点火。

在第一高负荷区域（C1）内，高压延迟喷射使得混合气不会到达自动点火，因此发动机1能够进行稳定的SI燃烧。在第二高负荷区域（C2）内，进气行程中的燃料喷射使得混合气不会到达自动点火，因此发动机1能够进行稳定的SI燃烧。

（SPCCI燃烧）

接着，进一步详细说明前述SPCCI燃烧。图8的上图示出了对SPCCI燃烧中放热率相对于曲轴角的变化进行例示的波形801。在压缩上死点附近，准确地说是在比压缩上死点靠前的规定正时，火花塞25对混合气点火，则火焰传播燃烧开始。SI燃烧时的放热较CI燃烧时的放热平稳。因此，放热率的波形的斜率相对变小。虽未图示，但SI燃烧时燃烧室17中的压力变动（dp/dθ）也较CI燃烧时平稳。

在燃烧室17中的温度及压力因SI燃烧而升高时，未燃混合气发生自动点火。波形801的例子中，在压缩上死点附近，放热率的波形的斜率由小变大。即，放热率的波形在CI燃烧开始的正时具有拐点。

CI燃烧开始后，SI燃烧与CI燃烧同时进行。CI燃烧的放热比SI燃烧大，因此放热率相对增大。但是，由于CI燃烧是在压缩上死点后进行，因此活塞3因回转（motoring）而下降。可避免因CI燃烧而发生的放热率的波形的斜率变得过大的情况。CI燃烧时的dp/dθ也较为平稳。

dp/dθ能用作表示燃烧噪音的指标，如前所述SPCCI燃烧能够使dp/dθ变小，因此能避免燃烧噪音过大。燃烧噪音能抑制在允许水平以下。

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燃烧能够使膨胀行程中的燃烧结束时期靠近压缩上死点。SPCCI燃烧较SI燃烧更利于发动机1的燃料消耗性能的改善。

因此，SPCCI燃烧能够兼顾燃烧噪音的防止与燃料消耗性能的改善两者。

此处，作为示出SPCCI燃烧的特性的参数而定义SI率。SI率定义为与SI燃烧产生的热量相对于SPCCI燃烧产生的全部热量的比例有关的指标。SI率是燃烧形态不同的两种燃烧所产生的热量比率。SI率也可以是SI燃烧产生的热量相对于SPCCI燃烧产生的热量的比率。例如波形801中，SI率可由SI率＝（SI燃烧的面积）/（SPCCI燃烧的面积）表示。也可用波形801中因SI燃烧而燃烧的燃料的比例这种意思，将所述SI率称为SI燃料比例。

在SI燃烧与CI燃烧相组合的SPCCI燃烧中，SI率是SI燃烧与CI燃烧之比。SI率高则SI燃烧的比例高，SI率低则CI燃烧的比例高。

SI率不限于前述定义。SI率可以是各种定义。例如，SI率也可以是SI燃烧产生的热量相对于CI燃烧产生的热量的比率。即，波形801中也可以是SI率＝（SI燃烧的面积）/（CI燃烧的面积）。

又，SPCCI燃烧中，在CI燃烧已开始的正时，放热率的波形具有拐点。因此，也可如图8的中图的符号802所示，以放热率的波形上的拐点为分界，较分界靠提前侧的范围为SI燃烧，靠滞后侧的范围为CI燃烧。此时，SI率如波形802中标以阴影线所示，根据较分界靠提前侧的范围的面积Q_SI、靠滞后侧的范围的面积Q_CI，可令SI率＝Q_SI/（Q_SI＋Q_CI），也可令SI率＝Q_SI/Q_CI。又，也可基于较分界靠提前侧的范围的部分面积而非全部面积、和较分界靠滞后侧的范围的部分面积来定义SI率。

又，也可不基于放热来定义SI率，而是根据较分界靠提前侧的范围的曲轴角角度Δθ_SI、靠滞后侧的范围的曲轴角角度Δθ_CI，令SI率＝Δθ_SI/（Δθ_SI＋Δθ_CI），也可令SI率＝Δθ_SI/Δθ_CI。

此外，也可根据较分界靠提前侧的范围的放热率的峰值ΔP_SI、靠滞后侧的范围的放热率的峰值ΔP_CI，令SI率＝ΔP_SI/（ΔP_SI＋ΔP_CI），也可令SI率＝ΔP_SI/ΔP_CI。

并且，也可根据在较分界靠提前侧的范围内的放热率的斜率Φ_SI、靠滞后侧的范围内的放热率的斜率Φ_CI，令SI率＝Φ_SI/（Φ_SI＋Φ_CI），也可令SI率＝Φ_SI/Φ_CI。

又，此处是基于放热率的波形，根据面积（即放热量的大小）、横轴长度（即曲轴角角度的大小）、纵轴长度（即放热率大小）或斜率（即放热率的变化率）来定义SI率。图示省略，但也可基于燃烧室17中压力（P）的波形，同样根据面积、横轴长度、纵轴长度或斜率来定义SI率。

又，在SPCCI燃烧中，根据放热率或压力的燃烧波形的拐点不一定总能明确显示。也可以用如下定义作为不基于拐点的SI率的定义。即，也可如图8的下图中符号803所示，在燃烧波形中，较压缩上死点（TDC）靠提前侧的范围为SI燃烧，较压缩上死点靠滞后侧的范围为CI燃烧。在此基础上，可与前述同样地根据面积（Q_SI、Q_CI）、横轴长度（Δθ_SI、Δθ_CI）、纵轴长度（ΔP_SI、ΔP_CI）或斜率（Φ_SI、Φ_CI）来定义SI率。

此外，SI率也可不由燃烧室17中实际进行的燃烧波形来定义，而是基于燃料量来定义。如后所述，在进行SPCCI燃烧的中负荷区域内，存在进行包括前段喷射和后段喷射的分段喷射的情况。由后段喷射喷射入燃烧室17中的燃料从喷射至点火的时间较短，因而不会在燃烧室17中扩散而是位于火花塞25附近。因此，由后段喷射喷射入燃烧室17中的燃料主要通过SI燃烧进行燃烧。另一方面，由前段喷射喷射入燃烧室17中的燃料主要通过CI燃烧进行燃烧。因此，能够基于前段喷射所喷射的燃料量（m₁）和后段喷射所喷射的燃料量（m₂）来定义SI率。即，可令SI率＝m₂/（m₁＋m₂），也可令SI率＝m₂/m₁。

（针对负荷方向的发动机的运行控制）

发动机1如前所述，根据运行状态切换SI燃烧和SPCCI燃烧。发动机1还根据发动机1的运行状态变更SI率。藉此，发动机1可兼顾抑制燃烧噪音的产生和谋求燃料消耗率的改善这两者。

图9是举例示出相对于发动机1的负荷的高低，SI率的变化、燃烧室17中的状态量的变化、进气阀21的开阀期间及排气阀22的开阀期间的变化、以及燃料的喷射正时及点火正时的变化。图9与图7A的运行区域映射图700对应。以下，在发动机1的负荷以规定的转速逐渐升高的假设中，说明发动机1的运行控制。

（低负荷区域（低负荷SI燃烧））

在低负荷区域（A）内，发动机1进行低负荷SI燃烧。发动机1的运行状态处于低负荷区域（A）时SI率为100%且恒定。

低负荷区域（A）内，如前所述，使混合气的G/F在18～30之间且为恒定。发动机1将与燃料量相应的量的新气及已燃气体导入燃烧室17中。新气的导入量如前所述通过节流和/或米勒循环调节。由于稀释率较高， 因此为了使SI燃烧稳定而提高燃烧室17中的温度。发动机1在低负荷区域（A）内将内部EGR气体导入燃烧室17中。

通过夹着排气上死点而设定进气阀21及排气阀22均闭阀的负重叠期间，从而内部EGR气体导入燃烧室17中（即，已燃气体被关入燃烧室17中）。内部EGR气体量的调节通过由进气电动S-VT23调节进气阀21的开阀时期和由排气电动S-VT24调节排气阀22的开阀时期，来适当设定负重叠期间的长度从而得以执行。另，也可通过设定使进气阀21及排气阀22均开阀的正重叠期间，而将内部EGR气体导入燃烧室17中。

低负荷区域（A）内，将导入燃烧室17中的填充量调节为小于100%。随着燃料量增大，导入燃烧室17中的新气的量以及内部EGR气体的量逐渐增加。低负荷区域（A）内的EGR率例如为40%。

喷射器6在进气行程中向燃烧室17中喷射燃料。燃烧室17中形成有过剩空气率λ为1.0±0.2且G/F为18～30的均质的混合气。过剩空气率λ优选1.0～1.2。在压缩上死点前的规定的正时，火花塞25对混合气点火，由此混合气不到达自动点火而是通过火焰传播燃烧。

（第二中负荷区域（非增压SPCCI燃烧））

在发动机1的负荷升高，运行状态进入第二中负荷区域（B2）时，发动机1从低负荷SI燃烧切换至非增压SPCCI燃烧。SI率变为小于100%。燃料量随发动机1的负荷变高而增加。在第二中负荷区域（B2）内负荷较低时，使CI燃烧的比例随燃料量的增大而增加。SI率随发动机1的负荷变高而逐渐减小。图9的示例中，SI率减小至50%以下的规定值（最小值）为止。

由于燃料量增加，因此在第二中负荷区域（B2）内燃烧温度升高。如果燃烧室17中的温度变得过高，则CI燃烧开始时的放热会变得剧烈。那样一来，燃烧噪音就会增大。

因此，第二中负荷区域（B2）内，为了调节燃烧室17中的压缩开始前的温度，对于发动机1的负荷变化，变更内部EGR气体和外部EGR气体的比例。即，随着发动机1的负荷升高，而逐渐减少较热的内部EGR气体，逐渐增加经冷却的外部EGR气体。在第二中负荷区域（B2）内，负重叠期间随着负荷升高而从最大变更至零。在第二中负荷区域（B2）内，负荷最高时内部EGR气体为零。另，设定进气阀21及排气阀22的正重叠期间的情况下亦是如此。通过重叠期间的调节来调节燃烧室17中的温度，结果是能够调节SPCCI燃烧的SI率。

在第二中负荷区域（B2）内，EGR阀54的开度以使外部EGR气体随负荷变高而增多的形式进行变更。导入燃烧室17中的外部EGR气体的量若以EGR率表示，则在例如0～30%之间进行调节。在第二中负荷区域（B2）内，随着发动机1的负荷变高，EGR气体从内部EGR气体向外部EGR气体调换。借助EGR率的调节也能调节燃烧室17中的温度，因此能调节SPCCI燃烧的SI率。

另，在低负荷区域（A）与第二中负荷区域（B2）之间，向燃烧室17中导入的EGR气体量为连续。在第二中负荷区域（B2）的负荷较低的区域内，与低负荷区域（A）同样地向燃烧室17中大量导入内部EGR气体。燃烧室17中的温度升高，因此在发动机1的负荷较低时混合气可靠地自动点火。在第二中负荷区域（B2）的负荷较高的区域内，向燃烧室17中导入外部EGR气体。燃烧室17中的温度下降，因此能在发动机1的负荷较高时抑制伴随CI燃烧的燃烧噪音。

在第二中负荷区域（B2）内，使向燃烧室17中导入的填充量为100%。节气门43的开度为全开。通过调节内部EGR气体与外部EGR气体相组合的EGR气体量，从而将导入燃烧室17中的新气的量调节为与燃料量对应的量。

自动点火的正时随非增压SPCCI燃烧中CI燃烧的比例增大而提前。若自动点火的正时早于压缩上死点，则CI燃烧开始时的放热变得剧烈。那样一来，燃烧噪音就会增大。因此，如果发动机1的负荷达到规定负荷L1，则发动机1随着发动机1负荷升高而使SI率逐渐增大。

即，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10的上图所示，在非增压SPCCI燃烧中，随着燃料量的增加而使点火正时逐渐提前。如前所述，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中温度的调节，因此即使随着燃料量增加而增大SI率，也能抑制在压缩上死点的温度上升。即使负荷变高，SI燃烧的放热率的斜率也基本不变。若使点火正时提前，则SI燃烧的放热量会增加SI燃烧的开始所提前的程度。

抑制因SI燃烧导致的燃烧室17中的温度上升的结果是，未燃混合气在压缩上死点之后的正时自动点火。因为SI燃烧的放热量增加，所以即使发动机1的负荷变高，CI燃烧的放热也大致相同。因此，根据发动机1的负荷升高而将SI率逐渐设定得较高，从而能够避免燃烧噪音增大。另，负荷越高，非增压SPCCI燃烧的燃烧重心越滞后。

第二中负荷区域（B2）内，喷射器6分前段喷射和后段喷射这两次向燃烧室17中喷射燃料。前段喷射在远离点火正时的正时喷射燃料，后段喷射在靠近点火正时的正时喷射燃料。可以是前段喷射例如在从进气行程至压缩行程的前半期的期间内进行，后段喷射例如在从压缩行程的后半期至膨胀行程的前半期的期间内进行。压缩行程的前半期及后半期可以分别是将压缩行程根据曲轴角角度二等分时的前半期及后半期。膨胀行程的前半期是将膨胀行程根据曲轴角角度二等分时的前半期。

喷射器6在从进气行程至压缩行程的前半期的期间内进行前段喷射，则由于活塞3远离上死点，所以喷射的燃料喷雾会到达朝上死点上升的活塞3的上表面的腔室31之外。腔室31之外的区域如图2所示形成挤流区域171。前段喷射所喷射的燃料在活塞3上升期间滞留于挤流区域171，挤流区域171内形成混合气。该混合气主要通过CI燃烧而燃烧。

喷射器6在从压缩行程的后半期至膨胀行程的前半期的期间内进行后段喷射，则由于活塞3靠近上死点，所以喷射的燃料喷雾进入腔室31之中。后段喷射所喷射的燃料在腔室31之内的区域形成混合气。此处，“腔室31之内的区域”可以是表示合并了如下区域的区域：从将腔室31的开口向燃烧室17顶投影所得的投影面至腔室31的开口为止的区域、和腔室31之中的区域。腔室31之内的区域也能称为燃烧室17中挤流区域171以外的区域。通过前段喷射和后段喷射，燃料在整个燃烧室17中大致均等分布。

通过后段喷射向腔室31中喷射燃料，伴随于此腔室31之内的区域内产生气体的流动。若达到点火正时为止的时间较长，则燃烧室17中的湍流能量会随着压缩行程的推进而衰减。不过，后段喷射的喷射正时由于比前段喷射靠近点火正时，所以在腔室31中的湍流能量还较高的状态下，火花塞25能对腔室31之内的区域的混合气点火。藉此，SI燃烧的燃烧速度提高。SI燃烧的燃烧速度提高则SI燃烧稳定化，从而使因SI燃烧而产生的CI燃烧的控制性提高。

整个燃烧室17内，混合气的过剩空气率λ为1.0±0.2、且G/F为18～30。燃料大致均质地分布，因此可谋求通过降低未燃损失而进行的燃料消耗率的改善、以及通过避免产生烟而进行的排气性能的改善。另，整个燃烧室17内，过剩空气率λ优选1.0～1.2。

在压缩上死点前的规定的正时，火花塞25对混合气点火，由此混合气通过火焰传播燃烧。之后，未燃混合气在目标正时自动点火，进行CI燃烧。后段喷射所喷射的燃料主要进行SI燃烧。前段喷射所喷射的燃料主要进行CI燃烧。前段喷射在压缩行程中进行，因此能防止引起前段喷射所喷射的燃料过早点火等异常燃烧。又，后段喷射所喷射的燃料能稳定地通过火焰传播燃烧。

（第一中负荷区域（增压SPCCI燃烧））

发动机1的负荷进一步升高，发动机1的运行状态进入第一中负荷区域（B1）时，增压器44进行新气及外部EGR气体的增压。导入燃烧室17中的新气的量以及外部EGR气体的量均随发动机1的负荷变高而增多。导入燃烧室17中的外部EGR气体的量以EGR率表示时，例如为30%。EGR率与发动机1的负荷高低无关而大致恒定。因此，混合气的G/F也与发动机1的负荷高低无关而大致恒定。另，在第二中负荷区域（B2）与第一中负荷区域（B1）之间，导入燃烧室17中的EGR气体量连续。

SI率为小于100%的规定值且相对于发动机1负荷的高低而恒定或大致恒定。在将第二中负荷区域（B2）的SI率、尤其是负荷高于规定负荷L1且随发动机1的负荷变高而逐渐增大的SI率，与第一中负荷区域（B1）的SI率相比较时，发动机1的负荷较高的第一中负荷区域（B1）的SI率要高于第二中负荷区域（B2）的SI率。在第一中负荷区域（B1）与第二中负荷区域（B2）的分界处，SI率连续。

此处，也可在第一中负荷区域内，相对于发动机1的负荷变化使SI率略微变化。只要使第一中负荷区域内SI率相对发动机1的负荷变化的变化率小于第二中负荷区域的高负荷侧的SI率的变化率即可。

如图10的下图所示，在增压SPCCI燃烧中，也随燃料量增多而使点火正时逐渐提前。如前所述，通过增压而增加导入燃烧室17中的新气及EGR气体量，因此比热容较大。即使燃料量增多也能抑制SI燃烧导致的燃烧室17中的温度上升。增压SPCCI燃烧的放热率的波形随负荷变高而以相似形状增大。

即，SI燃烧的放热率的斜率基本不变而SI燃烧的放热量增多。在压缩上死点之后大致相同的正时，未燃混合气自动点火。CI燃烧的放热量在发动机1的负荷变高时增加。其结果是，在第一中负荷区域（B1）内SI燃烧的放热量和CI燃烧的放热量均增加，因此相对于发动机1负荷的高低SI率为恒定。CI燃烧放热的峰值变高则燃烧噪音增大，但第一中负荷区域（B1）因发动机1的负荷较高，故而能够容许某种程度大小的燃烧噪音。另，负荷越高，增压SPCCI燃烧的燃烧重心越滞后。

第一中负荷区域（B1）内，夹着排气上死点而设定进气阀21和排气阀22均开阀的正重叠期间。通过增压压力对残留于燃烧室17中的已燃气体进行扫气。藉此，燃烧室17中的温度降低，因而能在发动机1的负荷较高时，抑制异常燃烧产生。又，通过降低燃烧室17中的温度，从而能在发动机1的负荷较高的区域内，使自动点火的正时为恰当的正时，能将SI率维持为规定的SI率。即，能借助重叠期间的调节来调节SI率。此外，通过对已燃气体进行扫气，能够提高燃烧室17中新气的填充量。

在第一中负荷区域（B1）内，喷射器6与第二中负荷区域（B2）内同样地分前段喷射与后段喷射这两次向燃烧室17中喷射燃料。前段喷射在远离点火正时的正时喷射燃料，后段喷射在靠近点火正时的正时喷射燃料。也可以是前段喷射例如在从进气行程至压缩行程的前半期的期间内进行，后段喷射例如在从压缩行程的后半期至膨胀行程的前半期的期间内进行。

喷射器6在从进气行程至压缩行程的前半期的期间内进行前段喷射，则挤流区域171内形成混合气。喷射器6在从压缩行程的后半期至膨胀行程的前半期的期间内进行后段喷射，则腔室31内形成混合气。

喷射器6进行前段喷射和后段喷射，由此燃烧室17中，形成有整体上过剩空气率λ为1.0±0.2且G/F为18～30的大致均质的混合气。由于混合气为大致均质，所以能谋求降低未燃损失所带来的燃料消耗率的改善、以及避免产生烟所带来的排气性能的改善。另，整个燃烧室17中过剩空气率λ优选为1.0～1.2。

在压缩上死点前的规定的正时，火花塞25对混合气点火，由此混合气通过火焰传播燃烧。之后，未燃混合气在目标正时自动点火，进行CI燃烧。后段喷射所喷射的燃料主要进行SI燃烧。前段喷射所喷射的燃料主要进行CI燃烧。前段喷射在压缩行程中进行，因此能防止引发前段喷射所喷射的燃料过早点火等异常燃烧。又，能使后段喷射所喷射的燃料稳定地通过火焰传播燃烧。

（高负荷区域（高负荷SI燃烧））

发动机1的负荷进一步升高，发动机1的运行状态进入高负荷区域（C）时，发动机1进行高负荷SI燃烧。因此，在高负荷区域（C）内SI率变为100%。

节气门43为全开。增压器44在高负荷区域（C）内也进行新气及外部EGR气体的增压。EGR阀54通过调节开度使外部EGR气体的导入量随发动机1的负荷变高而逐渐减少。藉此，导入燃烧室17中的新气在发动机1的负荷变高时增多。新气的量增多则能使燃料量增加，因此有利于提高发动机1的最高输出功率。另，在第一中负荷区域（B1）与高负荷区域（C）之间，导入燃烧室17中的EGR气体量连续。

在高负荷区域（C）内也与第一中负荷区域（B1）同样地夹着排气上死点而设定进气阀21和排气阀22均开阀的正重叠期间。将残留于燃烧室17中的已燃气体通过增压压力而进行扫气。藉此，可抑制异常燃烧的产生。又，能够提高燃烧室17中新气的填充量。

在高负荷区域（C）的低旋转侧的区域（即，第一高负荷区域（C1））内，喷射器6如前所述，在延迟期间内向燃烧室17中喷射燃料。在高负荷区域（C）的高旋转侧的区域（即，第二高负荷区域（C2））内，喷射器6在进气行程中向燃烧室17中喷射燃料。其中任一区域内，燃烧室17中均形成过剩空气率λ为1.0±0.2且G/F为18～30的大致均质的混合气。在最高负荷时，过剩空气率λ例如可为0.8。又，混合气的G/F在最高负荷时，例如可为17。在压缩上死点前的规定的正时，火花塞25对混合气点火，由此混合气通过火焰传播燃烧。高负荷区域（C）内，通过高压延迟喷射或进气行程中的燃料喷射，使混合气不会到达自动点火而是进行SI燃烧。

（针对转速（旋转）方向的发动机的运行控制）

（后段喷射率）

图11示出了在进行SPCCI燃烧的中负荷区域（B）中，发动机1的转速高低与后段喷射率的关系。后段喷射率表示后段喷射的喷射量相对前段喷射的喷射量的比例。后段喷射率越高，后段喷射的喷射量越增加，前段喷射的喷射量越减少。反之，后段喷射率越低，后段喷射的喷射量越减少，前段喷射的喷射量越增加。

发动机1的转速较低时，ECU10将后段喷射率设定为规定的较低喷射率。后段喷射如前所述，形成火花塞25周围的混合气。该混合气是在SPCCI燃烧中，主要通过SI燃烧进行燃烧的火花点火用混合气。后段喷射率较低时，火花点火用混合气的燃料的浓度降低，所以SPCCI燃烧的SI率下降，CI燃烧增多。一般而言，发动机1的转速较低时，发动机1的NVH较小。因此，即使因CI燃烧，使燃烧噪音某种程度上变大了，NVH也会低于允许值。发动机1的转速较低时，降低后段喷射率并充分进行CI燃烧，以此能谋求燃料消耗率的改善。

发动机1的转速升高，则发动机1的NVH变大。并且，加上CI燃烧的燃烧噪音，则NVH恐怕会超过允许值。因此，ECU10在发动机1的转速升高时，提高SPCCI燃烧的SI率。具体而言ECU10如图14所示，随发动机1的转速升高而线性提高SI率。如图7A所示，转速N2相当于进行SPCCI燃烧的中负荷区域（B）和进行SI燃烧的高旋转区域（D）的分界。SI率在转速N2时为100%。

为了相对于发动机1的转速变化而变更SI率，ECU10如图11的上图的波形111所示，相对于发动机1的转速变化，变更后段喷射率。具体而言，ECU10在发动机1的转速超过规定转速N3时，随发动机1的转速升高而提高后段喷射率。规定转速N3是中负荷区域（B）的最低转速N1和最高转速N2之间的转速。规定转速N3也可是中负荷区域（B）内，最低转速N1和最高转速N2中间值（（N1＋N2）/2）以上的转速。又，规定转速N3还可是图7A所示的发动机1的整个运行区域内，最低转速和最高转速的中间值以上的转速。即，可在将发动机1的运行区域二等分为低旋转区域和高旋转区域时的高旋转区域内，适当设定规定转速N3。

波形111的示例中，ECU10在发动机1的转速超过规定转速N3时，随转速升高而以规定的变化率连续地提高后段喷射率。亦可与此不同，ECU10可随发动机1的转速升高而阶段性地（即，不连续地）提高后段喷射率。通过提高后段喷射率，在火花塞25的周围形成的火花点火用混合气的燃料的浓度升高。其结果是SI燃烧变得迅速，因而SPCCI燃烧中的SI率升高。SI率升高，则CI燃烧减少，从而能够抑制SPCCI燃烧产生的燃烧噪音。能在发动机1的转速较高时，将NVH抑制在允许值以下。

如此，ECU10在发动机1于中负荷区域（B）内运行时，以根据发动机1的转速变化而使后段喷射率以规定的变化率变化的形式，向喷射器6输出控制信号。更详尽地，ECU10使发动机1的转速高于规定转速N3时的变化率（即，图11的上图中的图表的斜率），比发动机1的转速为规定转速N3以下时的变化率（即，图11的上图的示例中，图表的斜率为零）高。

另，图示省略，但也可在发动机1的转速为规定转速N3以下时，不使后段喷射量的变化率为零，而是随着发动机1的转速升高使后段喷射率增大。此时，可使发动机1的转速为规定转速N3以下时的变化率小于转速超过规定转速N3时的变化率。

如图11的上图所示，后段喷射率设定有上限值。ECU10在发动机1的转速超过规定转速N4时，使后段喷射率为上限值。规定转速N4是低于图7A示出的中负荷区域（B）的最高转速N2的转速。后段喷射中，因喷射燃料的曲轴角正时延迟，故而喷射的燃料形成可燃混合气为止的期间较短。又，发动机1的转速越高，曲轴角角度仅变化相同角度时的时间越短。因此，发动机1的转速越高，后段喷射喷射燃料至点火为止的时间越短。

如前所述，随发动机1的转速升高而提高后段喷射率，则必须在较短时间内使大量的燃料汽化而形成混合气，但实际上存在不通过SPCCI燃烧中的SI燃烧进行燃烧的燃料增多，很多燃料进行CI燃烧而使得燃烧噪音增大的担忧。

因此，在随发动机1的转速升高而提高后段喷射率的结构中，当发动机1的转速超过规定转速N4时，以使后段喷射的喷射量不超过规定量的形式进行限制。ECU10在发动机1的转速超过规定转速N4时，使后段喷射的喷射量以规定量恒定。藉此，能防止不通过SI燃烧进行燃烧的燃料增多，避免因CI燃烧导致燃烧噪音增大。

将后段喷射率限制在上限值，则SPCCI燃烧的SI率不会变高，所以因增加后段喷射的喷射量而带来的燃烧噪音的抑制效果被限制。因此，该发动机1形成为在将后段喷射率限制为上限值时利用其他手段来提高SI率的结构。具体而言，ECU10控制涡流控制阀56，以此增强进气流动。增强进气流动，则SI燃烧变得迅速因而SI率提高。其结果是，能够抑制SPCCI燃烧的燃烧噪音。

图13的上图的波形131示出了发动机1的转速和涡流控制阀56的开度的关系。当发动机1的转速到达规定转速N4，后段喷射率被限制为上限值时，ECU10将涡流控制阀56的开度从全开向关闭侧变更。藉此，燃烧室17中的涡流流动增强。ECU10随着发动机1的转速升高而线性变更涡流控制阀56的开度。因为涡流流动随发动机1的转速升高而增强，所以SI燃烧变得更加迅速。能够抑制SPCCI燃烧的燃烧噪音。其结果是，在发动机1的转速较高时，能将NVH抑制在允许值以下。

该发动机1通过相对于发动机1的转速（旋转）方向调节SI率，以此能将NVH抑制在允许值以下，所以进行SPCCI燃烧的区域向高旋转侧扩大。因此，该发动机1的燃料消耗性能优异。

发动机1的负荷较高时，燃烧室17中的温度相对升高，所以相比负荷较低时，SPCCI燃烧中的SI燃烧变得迅速。SI率在发动机1的负荷较高时高于发动机1的负荷较低时。因此，如图14中单点划线所示，示出发动机1的转速和SI率的关系的直线在发动机1的负荷较高时，斜率比负荷较低时平缓。

发动机1的负荷较高引起SI率变高，则燃烧噪音得以抑制，所以也可不以增加后段喷射率的形式提高SI率。因此，ECU10可如图11的上图中单点划线所举例示出般，使开始增大后段喷射率的转速N3向高旋转侧偏移。藉此，维持较低后段喷射率的范围向高旋转侧扩展。如前所述，后段喷射率较低，则SPCCI燃烧中的CI燃烧增多，有利于燃料消耗率的改善。

另，亦可与图11的上图的示例不同，如图11的下图的波形112中单点划线所示，ECU10可使表示发动机1的转速和后段喷射率的关系的直线的斜率在发动机1的负荷变高时，比负荷较低时平缓。

（燃料喷射正时）

图12的上图的波形121示出了在进行SPCCI燃烧的中负荷区域（B）中，发动机1的转速的高低与后段喷射的喷射正时的关系。另，虽然图12未示出，但前段喷射的喷射正时与发动机1的转速的高低无关，保持规定的时期不变。

发动机1的转速较低时，ECU10将后段喷射的喷射正时设定为规定的滞后侧的时期。推迟后段喷射的时期，则能在燃烧室17中的气体的流动较强的状态下，对混合气进行点火。SI燃烧变得迅速，能高精度地控制自动点火的时期。

当发动机1的转速升高，则通过后段喷射向燃烧室17中喷射燃料，至点火为止的期间的汽化时间变短。SPCCI燃烧中不通过SI燃烧进行燃烧的混合气增多，SI率降低。其结果是，SPCCI燃烧中的CI燃烧变多，SPCCI燃烧的燃烧噪音变大。燃烧噪音变大，则NVH恐怕会超过允许值。

因此，ECU10如波形121所示，发动机1的转速超过规定转速N3，则随发动机1的转速升高以规定的变化率使后段喷射的喷射正时提前。规定转速N3与图11所示的规定转速N3相同。

ECU10随发动机1的转速升高而使后段喷射的喷射正时连续地提前。亦可与之不同，ECU10可随发动机1的转速升高而使后段喷射的喷射正时阶段性地（即，不连续地）提前。通过将后段喷射的喷射正时提前，由此可延长汽化时间。其结果是，不在SI燃烧时燃烧的混合气减少，因此SPCCI燃烧的SI率变高。SI率如图14所示，随着发动机1的转速升高而线性升高。通过提高SI率从而可将SPCCI燃烧的燃烧噪音抑制得较低，因此能在发动机1的转速较高时，将NVH抑制在允许值以下。

如此，ECU10在发动机1于中负荷区域（B）内运行时，以根据发动机1的转速变化，使后段喷射的喷射正时以规定的变化率变化的形式，向喷射器6输出控制信号。更详尽地，ECU10使发动机1的转速高于规定转速N3时的变化率（即，图12的上图中的图表的斜率）比发动机1的转速为规定转速N3以下时的变化率（即，图12的上图的示例中，图表的斜率为零）高。

另，图示省略，但当发动机1的转速为规定转速N3以下时，也可不使后段喷射的喷射正时的变化率为零，而是随发动机1的转速升高而使后段喷射的喷射正时提前。此时，也可使发动机1的转速为规定转速N3以下时的变化率小于转速超过规定转速N3时的变化率。

如图12的上图所示，后段喷射的喷射正时也设定有界限值。后段喷射的喷射正时过早，则会导致点火正时的燃烧室17中的流动变弱，SI燃烧变得缓慢。SI燃烧变得缓慢，则无法如前所述高精度地控制自动点火的时期。

因此，ECU10以不超过预先设定的提前界限的形式，向喷射器6输出控制信号。随发动机1的转速升高而线性地使后段喷射的喷射率提前，所以若发动机1的转速超过规定转速N4，则ECU10以使后段喷射的喷射正时为提前界限的形式，向喷射器6输出控制信号。藉此，可避免SI燃烧变得缓慢，防止SPCCI燃烧中的自动点火的时期的控制性降低。

发动机1的负荷较高引起SI率升高时，燃烧噪音得以抑制，故而可以不以使后段喷射的喷射正时提前的形式提高SI率。因此，ECU10可以如波形121中单点划线所举例示出般，将开始使喷射正时的提前的转速N3向高旋转侧偏移。藉此，后段喷射的喷射正时延迟的范围向高旋转侧扩展。如前所述，后段喷射延迟，则SPCCI燃烧中的SI燃烧变得迅速，自动点火的时期的控制性得以改善。

另，亦可与波形121的示例有所不同，如图12的下图的波形122中单点划线所示，ECU10可使表示发动机1的转速和后段喷射的喷射正时的关系的直线的斜率平缓。

又，对于发动机1的转速变化，ECU10变更后段喷射率以及后段喷射的喷射正时这两者。ECU10还可对于发动机1的转速变化，仅变更后段喷射的喷射率。

（SI率的调节）

图15示出ECU10所执行的发动机的运行控制的流程。ECU10基于各传感器SW1～SW16的检测信号，判断发动机1的运行状态，并且以使燃烧室17中的燃烧变为SI率与运行状态相应的燃烧的形式，进行燃烧室17中的状态量的调节、喷射量的调节、喷射正时的调节、以及点火正时的调节。ECU10还在基于各传感器的检测信号判断为需要调节SI率时，进行SI率的调节。

ECU首先在步骤S1中，读取各传感器SW1～SW16的检测信号。随后， ECU10在步骤S2中，基于检测信号判断发动机1的运行状态，并且设定目标SI率。目标SI率如图9或图14所示。

ECU10在接下来的步骤S3中，基于预先设定的燃烧模型，设定目标缸内状态量，该目标缸内状态量用于实现已设定的目标SI率。具体而言，设定燃烧室17中的目标温度及目标压力、以及目标状态量。ECU10在步骤S4中，设定为了实现目标缸内状态量所需的EGR阀54的开度、节气门43的开度、空气旁通阀48的开度、涡流控制阀56的开度、以及进气电动S-VT23及排气电动S-VT24的相位角。ECU10预先设定、且基于存储于ECU10中的映射图来设定这些装置的控制量。ECU10基于已设定的控制量，向EGR阀54、节气门43、空气旁通阀48、涡流控制阀56、以及进气电动S-VT23及排气电动S-VT24输出控制信号。基于ECU10的控制信号，各装置进行动作，从而燃烧室17中的状态量变为目标状态量。

ECU10还基于已设定的各装置的控制量分别算出燃烧室17中的状态量的预测值以及推定值。状态量预测值是对进气阀21闭阀前的燃烧室17中的状态量进行预测而得的值，如后述用于进气行程中的燃料的喷射量的设定。状态量推定值是对进气阀21闭阀后的燃烧室17中的状态量进行推定而得的值，如后述用于压缩行程中的燃料的喷射量的设定、以及点火正时的设定。状态量推定值还如后述用于通过与实际的燃烧状态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行程中的燃料的喷射量。另，进气行程中，不进行燃料的喷射时燃料的喷射量为零。在步骤S6中，ECU10控制喷射器6的喷射。即，以在规定的喷射正时向燃烧室17中喷射燃料的形式向喷射器6输出控制信号。

ECU10在步骤S7中基于状态量推定值和进气行程中燃料的喷射结果设定压缩行程中的燃料的喷射量。另，压缩行程中，不进行燃料的喷射时燃料的喷射量为零。压缩行程中，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中以在基于预先设定的映射图的喷射正时向燃烧室17中喷射燃料的形式向喷射器6输出控制信号。

ECU10在步骤S9中基于状态量推定值与压缩行程中燃料的喷射结果设定点火正时。ECU10在步骤S10中以在已设定的点火正时对燃烧室17中的混合气点火的形式向火花塞25输出控制信号。

火花塞25对混合气点火，由此在燃烧室17中进行SI燃烧或SPCCI燃烧。在步骤S11中，ECU10读取压力指示传感器SW6测得的燃烧室17中压力的变化，并基于此判断燃烧室17中混合气的燃烧状态。ECU10还在步骤S12中将燃烧状态的检测结果与步骤S4中推定得到的状态量推定值相比较，计算状态量推定值与实际的状态量的误差。将算出的误差在本次之后的循环中用于步骤S4的推定。ECU10以消除状态量误差的形式调节节气门43、EGR阀54、涡流控制阀56、和/或空气旁通阀48的开度、以及进气电动S-VT23和排气电动S-VT24的相位角。藉此，调节导入燃烧室17的新气及EGR气体量。该状态量误差的反馈相当于：ECU10在基于目标SI率与实际的SI率的误差判断需要调节SI率时，调节SI率。

步骤S8中，ECU10还在基于状态量推定值推测出燃烧室17中的温度低于目标温度时，使压缩行程中的喷射正时与基于映射图的喷射正时相比提前，以使点火正时能提前。另一方面，步骤S8中，ECU10在基于状态量推定值推测出燃烧室17中的温度高于目标温度时，使压缩行程中的喷射正时与基于映射图的喷射正时相比滞后，以使点火正时能滞后。

即，如图16的P2所示，若燃烧室17中温度较低，则在通过火花点火开始SI燃烧后，未燃混合气自动点火的正时θ_CI延迟，SI率偏离目标的SI率（参见P1）。此时，会引起未燃燃料的增多、排气性能的降低等。

因此，在推测出燃烧室17中的温度低于目标温度时，ECU10使喷射正时提前且在图15的步骤S10中使点火正时θ_IG提前。如图16的P3所示，藉由使SI燃烧的开始提前以此能通过SI燃烧进行充分的放热，因此能在燃烧室17中温度较低时，防止未燃混合气自动点火的正时θ_CI延迟。其结果是，SI率接近目标的SI率。可防止未燃燃料的增多和排气性能的降低等。

又，如图16的P4所示，若燃烧室17中温度较高，则在通过火花点火开始SI燃烧后未燃混合气会立即自动点火，SI率会偏离目标的SI率（参见P1）。此时，燃烧噪音增大。

因此，在推测出燃烧室17中的温度高于目标温度时，ECU10使喷射正时滞后且在图15的步骤S10中使点火正时θ_IG滞后。如图16的P5所示，SI燃烧的开始延迟，因此能在燃烧室17中温度较高时，防止未燃混合气自动点火的正时θ_CI提前。其结果是，SI率接近目标的SI率。能够避免燃烧噪音增大。

这些喷射正时的调节以及点火正时的调节相当于：在ECU10判断出需要调节SPCCI燃烧中的SI率时调节SI率。通过调节喷射正时，能够在提前或滞后的点火正时在燃烧室17中形成合适的混合气。火花塞25能可靠地对混合气点火，且未燃混合气能在恰当的正时自动点火。

另，在图16中，基于实际的燃烧状态，通过节气门43、EGR阀54、空气旁通阀48、进气电动S-VT23、排气电动S-VT24以及涡流控制阀56的控制来调节燃烧室17中的状态量，该点与图15的步骤S12以及步骤S4中说明的相同。

该发动机1通过包括节气门43、EGR阀54、空气旁通阀48、进气电动S-VT23、排气电动S-VT24以及涡流控制阀56在内的状态量设定装置来调节SI率。通过调节燃烧室17中的状态量能粗略地调节SI率。并且，发动机1通过调节燃料的喷射正时和点火正时来调节SI率。通过调节喷射正时和点火正时，例如能够进行汽缸间差的修正或进行自动点火正时的轻微调节等。通过分两个阶段来进行SI率的调节，发动机1能准确地实现与运行状态对应的目标的SPCCI燃烧。

（发动机的运行区域映射图的第二结构例）

图7B示出了发动机1的运行区域映射图的第二结构例。运行区域映射图701针对负荷的高低分为三个区域。具体而言三个区域是：包含怠速运行的低负荷区域（A）、包括全开负荷的高负荷区域（C）、以及在低负荷区域（A）和高负荷区域（C）之间的中负荷区域（B）。运行区域映射图701的低负荷区域（A）与图7A的运行区域映射图700的低负荷区域（A）相对应，运行区域映射图701的中负荷区域（B）与图7A的运行区域映射图700的中负荷区域（B）相对应，运行区域映射图701的高负荷区域（C）与图7A的运行区域映射图700的高负荷区域（C）相对应。中负荷区域（B）沿负荷的高低的方向分为第一中负荷区域（B1）和第二中负荷区域（B2），高负荷区域（C）沿转速的高低的方向分为第一高负荷区域（C1）和第二高负荷区域（C2）。

图7B的运行区域映射图701中，没有运行区域映射图700的高旋转区域（D），低负荷区域（A）、中负荷区域（B）以及高负荷区域（C）分别区域扩大至发动机1的最高转速N2。另，图7B的转速N1在意为进行SPCCI燃烧的最低转速时，与图7A的转速N1相对应，图7B的转速N2在意为进行SPCCI燃烧的最高转速时，与图7A的转速N2相对应。

图7B的运行区域映射图701中，也可以如参考图9～10所说明般，进行针对负荷方向的控制，并且如参考图11～14所说明般，在进行SPCCI燃烧的中负荷区域（B）内，针对于转速方向变更后段喷射率和/或后段喷射时期，从而变更SPCCI燃烧中的SI率。

（发动机的运行区域映射图的第三结构例）

图7C示出了处于温态时的发动机1的运行区域映射图的其他结构例。发动机1的运行区域映射图702针对负荷的高低以及转速的高低分为五个区域。具体而言，五个区域是：包含怠速运行且向低旋转以及中旋转的区域扩展的低负荷区域（1）-1；负荷高于低负荷区域且向低旋转以及中旋转的区域扩展的中负荷区域（1）-2；是负荷高于中负荷区域（1）-2的区域、且包括全开负荷的高负荷区域的中旋转区域（2）；高负荷区域内转速低于中旋转区域（2）的低旋转区域（3）；以及转速高于低负荷区域（1）-1、中负荷区域（1）-2、高负荷中旋转区域（2）及高负荷低旋转区域（3）的高旋转区域（4）。此处，低旋转区域、中旋转区域、及高旋转区域分别是沿转速方向将发动机1的全运行区域大致三等分为低旋转区域、中旋转区域及高旋转区域时的低旋转区域、中旋转区域、及高旋转区域。图7C的示例中，小于转速N5为低旋转、转速N2以上为高旋转、转速N5以上且小于N2为中旋转。转速N5例如可为1200rpm左右、转速N2例如可为4000rpm左右。另，图7C的转速N2在意为进行SPCCI燃烧的最高转速时，与图7A以及图7B的转速N2对应。又，图7C中的双点划线表示发动机1的道路-载重线（Road-LoadLine）。

此处，第三结构例中，降低发动机1的几何压缩比。降低几何压缩比，则有利于冷却损失的降低以及机械损失的降低。作为一例，可使几何压缩比在常规规格（燃料的辛烷值为91左右）中为14～17，在高辛烷值规格（燃料的辛烷值为96左右）中为15～18。

一方面降低几何压缩比，另一方面为了某种程度上提高活塞3到达压缩上死点时的燃烧室17内的温度而在第三结构例中提高有效压缩比。即，将关闭进气阀21的闭阀时期以靠近进气下死点的形式提前。即使如前所述通过设定进气阀21及排气阀22均闭阀的负重叠期间以此将内部EGR气体导入燃烧室17中，为了提高有效压缩比，也必须将进气阀21的开阀期间设定于提前侧，故而无法增加内部EGR气体的导入量。因此，第三结构例中，通过设定进气阀21及排气阀22均开阀的正重叠期间，以此将内部EGR气体导入燃烧室17中。藉此，可兼顾提高有效压缩比和将内部EGR气体导入燃烧室17中这两者。

运行区域映射图702中，以燃料消耗率的改善以及排气性能的改善为主要目的，在低负荷区域（1）-1、中负荷区域（1）-2、以及高负荷中旋转区域（2）内，发动机1进行压缩自动点火燃烧（即，SPCCI燃烧）。在发动机1以低负荷运行时、以及在发动机1以高负荷运行时均进行SPCCI燃烧，这点与运行区域映射图700或701不同。发动机1还在其他的区域，具体而言，高负荷低旋转区域（3）以及高旋转区域（4）内，进行火花点火燃烧。

第三结构例中，至少在进行SPCCI燃烧的区域内，将涡流控制阀56的开度在关闭侧，从而使燃烧室17中形成涡流。

根据本申请发明人的研究，燃烧室17内产生涡流，则能将滞留于活塞3的顶面的腔室31内的残留气体（即，已燃气体）赶出至腔室31外。使燃料在整个燃烧室17内大致均等地分布，则火花塞25附近的混合气的G/F相对地减小了使腔室31内没有残留气体的程度，远离火花塞25而位于周围的混合气的G/F相对地增大了包含残留气体的程度。可使燃烧室17内的混合气的G/F分层化。

SPCCI燃烧中的SI燃烧是通过火花塞25点火的混合气的燃烧。火花塞25附近的混合气主要通过SI燃烧进行燃烧。另一方面，SPCCI燃烧中的CI燃烧是SI燃烧开始后的未燃混合气的自动点火燃烧。远离火花塞25的周围的混合气主要通过CI燃烧进行燃烧。

使燃烧室17内的G/F分层化，则用于使SPCCI燃烧稳定化的、整个燃烧室17的总G/F的上限值相比前述的18以上30以下的范围有所扩大。根据本申请发明人的研究，若总G/F的范围为18以上50以下，则能使SPCCI燃烧稳定化。此时，火花塞25附近的混合气的G/F的范围为14以上22以下。通过使燃烧室17内的混合气的G/F分层化，可使SPCCI燃烧稳定，并能进一步稀释混合气，所以有利于发动机的燃料消耗性能的改善。

以下对于运行区域映射图702的各区域内的发动机1的运行，参考图17示出的燃料喷射时期以及点火时期来详细说明。另，图17中的符号601、602、603、604、605以及606分别与图7C的运行区域映射图702中的符号601、602、603、604、605以及606所示的发动机1的运行状态对应。

（低负荷区域（1）-1）

在发动机1于低负荷区域（1）-1内运行时，发动机1进行SPCCI燃烧。

图17的符号601示出了发动机1在低负荷区域（1）-1内以符号601的运行状态运行时的燃料喷射时期（符号6011、6012）和点火时期（符号6013）、以及燃烧波形（即，示出放热率相对于曲轴角的变化的波形，符号6014）各自的一例。

为了改善发动机1的燃料消耗性能，EGR系统55在发动机1于低负荷区域（1）-1内运行时向燃烧室17中导入EGR气体。具体而言，在排气上死点附近，设定使进气阀21及排气阀22双方开阀的正重叠期间，以此将从燃烧室17中向进气道18及排气道19排出的废气的一部分再导入燃烧室17中。由于燃烧室17中导入较热的已燃气体，因此能提高燃烧室17中的温度，有利于SPCCI燃烧的稳定化。

发动机1在低负荷区域（1）-1内运行时，燃烧室17中形成涡流。涡流在燃烧室17的外周部较强，在中央部较弱。涡流控制阀（SCV）56为全闭或关闭侧的规定的开度。如前所述，进气道18为滚流通道，所以燃烧室17中可形成具有滚流成分和涡流成分的斜轴涡流。

发动机1在低负荷区域（1）-1内运行时，混合气的空燃比（A/F）在整个燃烧室17中稀于理论空燃比。即，整个燃烧室中混合气的过剩空气率λ超过1。更详尽地，整个燃烧室17中混合气的A/F为30以上。藉此，能够抑制RawNOx的产生，能改善排气性能。

发动机1在低负荷区域（1）-1内运行时，混合气在燃烧室17内的中央部与外周部之间分层化。燃烧室17内的中央部是配置有火花塞25的部分，外周部是中央部周围、且是与汽缸11的衬套相接的部分。也可将燃烧室17内的中央部定义为涡流较弱的部分，将外周部定义为涡流较强的部分。

中央部的混合气的燃料浓度浓于外周部的燃料浓度。具体而言，中央部的混合气的A/F在20以上30以下，外周部的混合气的A/F在35以上。

发动机1在低负荷区域（1）-1内运行时，喷射器6基本在压缩行程中将燃料分多次向燃烧室17中喷射。藉由燃料的分段喷射与燃烧室17中的较强涡流，混合气在燃烧室17的中央部和外周部分层化。

燃料喷射结束后，在压缩上死点前的规定的正时，火花塞25对燃烧室17中央部的混合气点火（参见符号6013）。中央部的混合气的燃料浓度相对较高，因此改善了点火性，并使通过火焰传播进行的SI燃烧稳定化。通过使SI燃烧稳定化，从而使CI燃烧在恰当的正时开始。在SPCCI燃烧中，改善了CI燃烧的控制性。其结果是，发动机1在低负荷区域（1）-1内运行时，能兼顾抑制燃烧噪音的产生与通过缩短燃烧期间改善燃料消耗性能。

如上，低负荷区域（1）-1内，发动机1使混合气稀于理论空燃比而进行SPCCI燃烧，所以低负荷区域（1）-1能称为“SPCCI稀空燃比区域”。

（中负荷区域（1）-2）

发动机1在中负荷区域（1）-2内运行时也与在低负荷区域（1）-1内同样地，发动机1进行SPCCI燃烧。中负荷区域（1）-2与运行区域映射图700或701中的中负荷区域（B）对应。

图17的符号602示出了发动机1在中负荷区域（1）-2内以符号602的运行状态运行时的燃料喷射时期（符号6021、6022）和点火时期（符号6023）、以及燃烧波形（符号6024）各自的一例。

EGR系统55在发动机1的运行状态处于中负荷区域（1）-2时，向燃烧室17中导入EGR气体。具体而言，与低负荷区域（1）-1同样地在排气上死点附近，设定使进气阀21及排气阀22双方开阀的正重叠期间，以此将从燃烧室17中向进气道18以及排气道19排出的废气的一部分再导入燃烧室17中。即，将内部EGR气体导入燃烧室17中。又，中负荷区域（1）-2内，通过EGR通路52，将被EGR冷却器53冷却的废气导入燃烧室17中。即，将温度比内部EGR气体低的外部EGR气体导入燃烧室17中。中负荷区域（1）-2内，通过将内部EGR气体和/或外部EGR气体导入燃烧室17中，以此将燃烧室17中的温度调节为适当温度。

发动机1在中负荷区域（1）-2内运行时，也与低负荷区域（1）-1同样地，在燃烧室17中形成涡流。涡流控制阀（SCV）56为全闭或关闭侧的规定的开度。通过形成涡流，能将滞留于腔室31中的残留气体从腔室31中赶出。其结果是，能使火花塞25附近的SI部的混合气的G/F和SI部周围的CI部的混合气的G/F不同。由此，如前所述，若使整个燃烧室17的总G/F为18以上50以下，则能使SPCCI燃烧稳定化。

又，藉由形成涡流，燃烧室17内的湍流能量升高，因此在发动机1于中负荷区域（1）-2内运行时，SI燃烧的火焰快速传播从而SI燃烧稳定化。通过使SI燃烧稳定由此使CI燃烧的控制性升高。通过使SPCCI燃烧中的CI燃烧的正时合理化，能够抑制燃烧噪音的产生，且能谋求燃料消耗性能的改善。又，能够抑制循环间的转矩的偏差（不均匀）。

发动机1在中负荷区域（1）-2内运行时，在整个燃烧室17中混合气的空燃比（A/F）为理论空燃比（A/F≈14.7）。三元催化器净化从燃烧室17排出的排气，从而发动机1的排气性能变好。使混合气的A/F落入于三元催化器的净化区间中即可。因此，混合气的过剩空气率λ为1.0±0.2即可。

发动机1在中负荷区域（1）-2内运行时，喷射器6进行进气行程中的燃料喷射（符号6021）与压缩行程中的燃料喷射（符号6022）。通过在进气行程中进行第一喷射6021，能使燃料大致均等地分布在燃烧室17中。通过在压缩行程中进行第二喷射6022，能藉由燃料的汽化潜热使燃烧室17中的温度下降。能够防止包括第一喷射6021所喷射的燃料的混合气发生过早点火。另，中负荷区域（1）-2内，尤其是发动机在负荷较低的运行状态时，也可省略第二喷射6022。

喷射器6进行进气行程中的第一喷射6021和压缩行程中的第二喷射6022，从而在燃烧室17中整体上形成有过剩空气率λ为1.0±0.2的混合气。由于混合气的燃料浓度为大致均质，因此能够谋求降低未燃损失带来的燃料消耗率的改善、以及避免产生烟带来的排气性能的改善。过剩空气率λ优选在1.0～1.2。又，整个燃烧室17的总G/F为18以上50以下，火花塞25附近的SI部的G/F为14～22。

在压缩上死点前的规定的正时，火花塞25对混合气点火（符号6023），从而混合气通过火焰传播燃烧。火焰传播燃烧开始后，未燃混合气在目标正时自动点火并进行CI燃烧。后段喷射所喷射的燃料主要进行SI燃烧。前段喷射所喷射的燃料主要进行CI燃烧。通过令整个燃烧室17的总G/F在18以上50以下，且令火花塞25附近的SI部的G/F为14～22，能够使SPCCI燃烧稳定化。

因此，中负荷区域（1）-2内，发动机1使混合气为理论空燃比并进行SPCCI燃烧，因此中负荷区域（1）-2可称为“SPCCIλ＝1区域”。

此处，运行区域映射图702中，关闭增压器44的区域（参见S/C OFF）为低负荷区域（1）-1的一部分以及中负荷区域（1）-2的一部分。具体而言，在低负荷区域（1）-1中的低旋转侧的区域内，关闭增压器44。在低负荷区域（1）-1中的高旋转侧的区域内，为了确保应对发动机1转速升高所需的进气填充量，而打开增压器44，提高增压压力。又，在中负荷区域（1）-2中的低负荷低旋转侧的区域内，关闭增压器44，在中负荷区域（1）-2中的高负荷侧的区域内，为了确保应对燃料喷射量增加所需的进气填充量，而打开增压器44，在高旋转侧的区域内，为了确保应对发动机1的转速升高所需的进气填充量，而打开增压器44。

另，在高负荷中旋转区域（2）、高负荷低旋转区域（3）以及高旋转区域（4）的各区域中，在其整个区域内增压器44均打开。

（高负荷中旋转区域（2））

发动机1在高负荷中旋转区域（2）内运行时也与在低负荷区域（1）-1以及中负荷区域（1）-2内同样地，发动机1进行SPCCI燃烧。

图17的符号603示出了发动机1在高负荷中旋转区域（2）内以符号603的运行状态运行时的燃料喷射时期（符号6031、6032）和点火时期（符号6033）、以及燃烧波形（符号6034）各自的一例。又，图17的符号604示出了转速高于符号603的运行状态时的燃料喷射时期（符号6041）和点火时期（符号6042）、以及燃烧波形（符号6043）各自的一例。

EGR系统55在发动机1的运行状态处于高负荷中旋转区域（2）时向燃烧室17中导入EGR气体。发动机1随着负荷变高而减少EGR气体的量。也可在全开负荷时使EGR气体为零。

又，发动机1在高负荷中旋转区域（2）内运行时也与低负荷区域（1）-1同样地，在燃烧室17中形成涡流。涡流例如可以是具有4以上的涡流比的较强涡流。涡流控制阀（SCV）56为全闭或关闭侧的规定的开度。

发动机1在高负荷中旋转区域（2）内运行时，在整个燃烧室17中混合气的空燃比（A/F）为理论空燃比或是浓于理论空燃比（即，混合气的过剩空气率λ为λ≦1）。

发动机1在高负荷中旋转区域（2）中的低旋转侧运行时，喷射器6在进气行程中喷射燃料（符号6031）且在压缩行程的末期喷射燃料（符号6032）。压缩行程的末期可以是将压缩行程三等分为初期、中期以及末期时的末期。

于进气行程开始的前段喷射6031也可在进气行程的前半期开始燃料喷射。进气行程的前半期可以是将进气行程二等分为前半期与后半期时的前半期。具体而言，前段喷射也可在上死点前280°CA开始燃料喷射。

在将前段喷射6031的喷射开始设为进气行程的前半期时，图示省略，但燃料喷雾接触腔室31的开口缘部，从而一部分燃料进入燃烧室17的挤流区域171，剩余的燃料进入腔室31之内的区域。涡流在燃烧室17的外周部较强，在中央部较弱。因此，进入挤流区域171的一部分燃料进入涡流，进入腔室31之内的区域的剩余的燃料进入涡流的内侧。进入涡流的燃料在从进气行程至压缩行程之间留在涡流中，并在燃烧室17的外周部形成CI燃烧用的混合气。进入涡流的内侧的燃料在从进气行程至压缩行程之间留在涡流的内侧，并在燃烧室17中央部形成SI燃烧用的混合气。

发动机1在高负荷中旋转区域（2）内运行时，配置有火花塞25的中央部的混合气优选过剩空气率λ在1以下，而外周部的混合气的过剩空气率λ在1以下，优选小于1。也可以是中央部的混合气的空燃比（A/F）例如为13以上、理论空燃比（14.7）以下。也可以是中央部的混合气的空燃比稀于理论空燃比。又，也可以是外周部的混合气的空燃比例如为11以上、理论空燃比以下，优选11以上12以下。在使燃烧室17外周部的过剩空气率λ小于1时，由于外周部的混合气中的燃料量增多，因此能够藉由燃料的汽化潜热使温度降低。也可以是整个燃烧室17的混合气的空燃比为12.5以上、理论空燃比以下，优选12.5以上13以下。

压缩行程的末期可以是将压缩行程三等分为初期、中期以及末期时的末期。于压缩行程的末期进行的后段喷射6032也可在例如上死点前10°CA开始燃料喷射。通过在紧挨着上死点之前进行后段喷射，能藉由燃料的汽化潜热使燃烧室内的温度降低。前段喷射6031所喷射的燃料在压缩行程期间进行低温氧化反应，并在上死点前转变为高温氧化反应，但通过在紧挨着上死点之前进行后段喷射6032使燃烧室内的温度降低，能够抑制从低温氧化反应向高温氧化反应，从而能抑制发生过早点火。另，前段喷射的喷射量与后段喷射的喷射量的比例举例而言可以是95：5。

火花塞25在压缩上死点附近对燃烧室17中央部的混合气点火（符号6033）。火花塞25例如在压缩上死点之后点火。由于火花塞25配置于燃烧室17中央部，因此通过火花塞25的点火，使中央部的混合气开始利用火焰传播的SI燃烧。

在高负荷区域内，燃料喷射量增多且燃烧室17的温度也升高，因此处于CI燃烧容易提前开始的状况。换言之，在高负荷区域内容易发生混合气的过早点火。然而，如前所述，燃烧室17外周部的温度因燃料的汽化潜热而下降，所以能够避免在对混合气火花点火之后CI燃烧立即开始的情况。

如前所述，火花塞25对中央部的混合气点火，则SI燃烧因较高的湍流能量而燃烧速度变高并稳定化，并且SI燃烧的火焰由燃烧室17内较强的涡流承载而沿周向传播。如此，在燃烧室17的外周部中的周向上的规定的位置处，未燃混合气进行压缩点火，CI燃烧开始。

该SPCCI燃烧的概念中，通过在燃烧室17中使混合气分层化和使燃烧室17中产生较强涡流，以此能在CI燃烧开始前充分进行SI燃烧。其结果是，能抑制燃烧噪音的产生，并且燃烧温度不会过高从而还可抑制NOx的生成。又，能抑制循环期间的转矩的偏差。

又，由于外周部的温度较低，因此CI燃烧较缓，能够抑制燃烧噪声的产生。此外，因CI燃烧使燃烧期间变短，所以能谋求高负荷区域内转矩的改善以及热效率的改善。因此，该发动机1通过在负荷较高的区域内进行SPCCI燃烧，能够在避免燃烧噪声的同时改善燃料消耗性能。

在发动机1于高负荷中旋转区域（2）中的高旋转侧运行时，喷射器6在进气行程开始燃料喷射（符号6041）。

于进气行程开始的前段喷射6041也可与前述同样地在进气行程的前半期开始燃料喷射。具体而言，前段喷射6041可以在上死点前280°CA开始燃料喷射。存在前段喷射的结束超过进气行程而处于压缩行程中的情况。通过将前段喷射6041的喷射开始设为进气行程的前半期，能够在燃烧室17外周部形成CI燃烧用的混合气，且在燃烧室17中央部形成SI燃烧用的混合气。配置有火花塞25的中央部的混合气与前述同样地优选过剩空气率λ在1以下，而外周部的混合气的过剩空气率λ在1以下，优选小于1。也可以是中央部的混合气的空燃比（A/F）例如为13以上、理论空燃比（14.7）以下。也可以是中央部的混合气的空燃比稀于理论空燃比。又，也可以是外周部的混合气的空燃比例如为11以上、理论空燃比以下，优选11以上12以下。也可以是整个燃烧室17的混合气的空燃比为12.5以上、理论空燃比以下，优选12.5以上13以下。

在发动机1的转速升高时，前段喷射6041所喷射的燃料的反应的时间变短。因此，能够省略用于抑制混合气的氧化反应的后段喷射。

火花塞25在压缩上死点附近对燃烧室17中央部的混合气点火（符号6042）。火花塞25例如在压缩上死点之后进行点火。

如前所述，通过使混合气分层化，能够在高负荷中旋转区域（2）内抑制燃烧噪声、且使SPCCI燃烧稳定化。

如上，高负荷中旋转区域（2）内，发动机1使混合气为理论空燃比或浓于理论空燃比而进行SPCCI燃烧，因此高负荷中旋转区域（2）可称为“SPCCIλ≦1区域”。

（高负荷低旋转区域（3））

发动机1在高负荷低旋转区域（3）内运行时，发动机1不进行SPCCI燃烧而是进行SI燃烧。高负荷低旋转区域（3）与运行区域映射图700或701中的第一高负荷区域（C1）对应。

图17的符号605示出了发动机1在高负荷低旋转区域（3）内以符号605的运行状态运行时的燃料喷射时期（符号6051、6052）和点火时期（符号6053）、以及燃烧波形（符号6054）各自的一例。

EGR系统55在发动机1的运行状态处于高负荷低旋转区域（3）时向燃烧室17中导入EGR气体。发动机1随负荷升高而减少EGR气体的量。可在全开负荷时令EGR气体为零。

在发动机1于高负荷低旋转区域（3）内运行时，混合气的空燃比（A/F）在整个燃烧室17中为理论空燃比（A/F≈14.7）。混合气的A/F落入于三元催化器的净化区间中即可。因此，混合气的过剩空气率λ可为1.0±0.2。通过使混合气的空燃比为理论空燃比，从而在高负荷低旋转区域（3）内燃料消耗性能得以改善。另，也可以是在发动机1于高负荷低旋转区域（3）内运行时，将整个燃烧室17的混合气的燃料浓度设为：过剩空气率λ为1以下、且为高负荷中旋转区域（2）中的过剩空气率λ以上，优选大于高负荷中旋转区域（2）中的过剩空气率λ。

运行区域映射图702中，在发动机1于高负荷低旋转区域（3）内运行时，喷射器6分别在进气行程中的正时、和从压缩行程末期至膨胀行程初期的延迟期间的正时，向燃烧室17内喷射燃料（符号6051、6052）。通过分两次喷射燃料，能减少延迟期间内喷射的燃料量。通过在进气行程中喷射燃料（符号6051），能够充分确保混合气的形成时间。又，通过在延迟期间喷射燃料（符号6052），能够在即将点火前提高燃烧室17中的流动，有利于SI燃烧的稳定化。

火花塞25在燃料喷射后于压缩上死点附近的正时对混合气进行点火（符号6053）。也可以是火花塞25在例如压缩上死点后进行点火。混合气在膨胀行程中进行SI燃烧。由于SI燃烧膨胀行程中开始，因此CI燃烧不开始。

喷射器6为了避免过早点火，也可随发动机1的转速降低而延迟燃料喷射的时期。也存在延迟期间内的燃料喷射在膨胀行程中结束的情况。

发动机1在高负荷低旋转区域（3）内运行时，使涡流比在高负荷中旋转区域（2）内运行时弱。在高负荷低旋转区域（3）内运行时，涡流控制阀（SCV）56的开度比在高负荷中旋转区域（2）内运行时大。涡流控制阀56的开度例如可为50%左右（即半开）。

如图2的上图中单点划线的箭头所示，喷射器6的喷孔的轴相对火花塞25在周向上位置是错开的。喷孔喷射的燃料通过燃烧室17中的涡流而沿周向流动。借助涡流能将燃料快速输送至火花塞25附近。燃料能在被输送至火花塞25附近的期间汽化。

另一方面，如果涡流过强则燃料会沿周向流动而离开火花塞25的附近，从而无法向火花塞25的附近快速输送燃料。因此，发动机1在高负荷低旋转区域（3）内运行时，使涡流比在高负荷中旋转区域（2）内运行时弱。藉此，能够向火花塞25的附近快速地输送燃料，因此能谋求混合气的点火性的改善以及SI燃烧的稳定化。

在高负荷低旋转区域（3）内，发动机1使燃料在从压缩行程末期至膨胀行程初期的延迟期间进行燃料的喷射并进行SI燃烧，因此高负荷低旋转区域（3）可称为“延迟-SI区域”。

（高旋转区域（4））

若发动机1的转速较高，则曲轴角变化1°所需要的时间变短。因此，例如在高负荷区域中的高旋转区域内，难以如前所述在燃烧室17内进行混合气的分层化。若发动机1的转速升高，则难以进行前述的SPCCI燃烧。

因此，在发动机1于高旋转区域（4）内运行时，发动机1进行SI燃烧而非SPCCI燃烧。另，高旋转区域（4）从低负荷至高负荷在负荷方向的整个区域扩展。

图17的符号606示出了发动机1在高旋转区域（4）内以符号606的运行状态运行时的燃料喷射时期（符号6061）和点火时期（符号6062）、以及燃烧波形（符号6063）各自的一个例子。

EGR系统55在发动机1的运行状态处于高旋转区域（4）时向燃烧室17中导入EGR气体。发动机1随着负荷增大而减少EGR气体的量。可在全开负荷时令EGR气体为零。

发动机1在高旋转区域（4）内运行时使涡流控制阀（SCV）56全开。燃烧室17内无涡流产生而仅有滚流产生。通过使涡流控制阀56全开，能在高旋转区域（4）内提高填充效率，且能降低泵损失。

在发动机1于高旋转区域（4）内运行时，混合气的空燃比（A/F）基本在整个燃烧室17中为理论空燃比（A/F＝14.7）。混合气的过剩空气率λ可为1.0±0.2。另，也可在高旋转区域（4）内的包括全开负荷的高负荷区域内，使混合气的过剩空气率λ小于1。

在发动机1于高旋转区域（4）内运行时，喷射器6在进气行程开始燃料喷射（参见符号6061）。喷射器6将燃料一次性地喷射。通过在进气行程中开始燃料喷射，能够在燃烧室17中形成均质或大致均质的混合气。又，在发动机1的转速较高时，能够确保燃料的汽化时间尽可能地长，因此能谋求降低未燃损失以及抑制煤烟的产生。

火花塞25在燃料的喷射结束后于压缩上死点前的恰当的正时，对混合气进行点火（参见符号6062）。

因此，高旋转区域（4）内，发动机1在进气行程开始燃料喷射并进行SI燃烧，因此高旋转区域（4）可称为“进气-SI区域”。

（运行区域映射图的第三结构例中针对转速方向的发动机的运行控制）

图13的下图的波形132示出了图7C的运行区域映射图702中进行SPCCI燃烧的区域（尤其是，SPCCIλ＞1区域及SPCCIλ＝1区域）的、发动机1的转速和涡流控制阀56的开度的关系。图13的下图中的双点划线表示图13的上图的波形131。如前所述，在运行区域映射图702的SPCCI区域内，与发动机1的转速高低无关，使涡流控制阀56的开度在关闭侧。这点与转速超过N4为止处于涡流控制阀56全开的波形131不同。在SPCCIλ＞1区域及SPCCIλ＝1区域内，涡流比例如可从1.5至3左右。此时，涡流控制阀56的开度可为25～40%左右。燃烧室17内形成有涡流，因而SPCCI燃烧中的SI燃烧变得迅速，从而SI率高于未形成涡流时。

图18示出了图7C的运行区域映射图702的SPCCI区域中的、发动机1的转速的高低和后段喷射率的关系（波形113）。图18的上图中，双点划线表示图11的波形111。如前所述，燃烧室17内形成有涡流，从而SI率相对变高，因此能将后段喷射率设定得相对较低。后段喷射率较低时，前段喷射喷射的燃料量增多，能确保燃料的汽化时间较长。有利于减少未燃混合气和煤烟等的产生，改善发动机1的排气排放性能。另，运行区域映射图702中发动机1的转速和SI率的关系也以图14示出的关系为基准。

波形113中也与前述同样地，在发动机1的转速超过N3时，提高后段喷射率以使SPCCI燃烧的SI率升高。后段喷射率随发动机1的转速升高而提高。另，可从转速高于N3的转速开始提高后段喷射率。波形113的示例中，随着发动机1的转速升高，后段喷射率以规定的变化率连续地变高。亦可与此不同地，随着发动机1的转速升高，使后段喷射率阶段性地（即，不连续地）变高。SPCCI燃烧中的SI率升高从而可抑制SPCCI燃烧产生的燃烧噪音，因此能在发动机1的转速较高时，将NVH抑制在允许值以下。

使后段喷射率随发动机1的转速升高而提高，但由于初始的后段喷射率较低，因此后段喷射率即使在转速N2时也不会超过上限值。即，通过燃烧室17内形成涡流，从而在进行SPCCI燃烧的运行区域的最高转速域（图18中转速N2附近的区域）内，也能在发动机的转速较高时，使后段喷射率高于转速较低时。

另，图示省略，但发动机1的转速为规定转速N3以下时，也可不使后段喷射量的变化率为零，而是随发动机1的转速升高而使后段喷射率增大。此时，发动机1的转速为规定转速N3以下时的变化率，优选小于转速超过规定转速N3时的变化率。

又，如图18的上图中单点划线所举例示出般，可在发动机1的负荷变高时，将开始后段喷射率增大的转速N3向高旋转侧偏移。藉此，维持较低后段喷射率的范围向高旋转侧扩展。后段喷射率较低，则SPCCI燃烧中的CI燃烧增加，从而有利于燃料消耗率的改善。

另，亦可与图18的上图的示例不同，如图18的下图的波形114中单点划线所示，使表示发动机1的转速和后段喷射率的关系的直线的斜率，在发动机1的负荷升高时，比负荷较低时平缓。

图19示出了图7C的运行区域映射图702的SPCCI区域内，发动机1的转速的高低和后段喷射时期的关系。图19的上图的波形123与图12的上图的波形121相对应。图19的双点划线示出图12的波形121的一部分。

波形123中，也在发动机1的转速超过规定转速N3时，随发动机1的转速升高，而将后段喷射的喷射正时以规定的变化率提前。能在发动机1的转速较高时，将SPCCI燃烧的燃烧噪音抑制得较低。另，也可从高于N3的转速开始，使后段喷射的喷射正时提前。

图示省略，但也可在发动机1的转速为规定转速N3以下时，不使后段喷射的喷射正时的变化率为零，而是随发动机1的转速升高而使后段喷射的喷射正时提前。此时，可使发动机1的转速为规定转速N3以下时的变化率小于转速超过规定转速N3时的变化率。

若燃烧室17内未形成涡流，则当后段喷射的喷射正时提前时，喷射引起的燃烧室17中的流动会在点火正时变弱，但若燃烧室17内形成涡流，则即使将后段喷射的喷射正时提前，点火正时的燃烧室17中的流动也可保持较强。即，通过在燃烧室17内形成涡流，以此可以取消后段喷射的提前界限，如波形123所示，可使后段喷射的喷射正时随发动机1的转速升高而提前。通过在燃烧室17内形成涡流，从而在进行SPCCI燃烧的运行区域的最高转速域（图18中转速N2附近的区域）内，也能在发动机的转速较高时，使后段喷射的正时比转速较低时提前。

使后段喷射时期提前，则能相应地将燃料的汽化时间确保得较长，因而能减少未燃混合气或煤烟等的产生。尤其是如图18所示，随发动机1的转速升高而后段喷射的喷射量增加，因此使后段喷射时期提前有利于将后段喷射的燃料的汽化时间确保得较长。能减少未燃混合气或煤烟等的产生，改善发动机的排气排放性能。

如图18的上图中单点划线所举例示出般，可在负荷升高时，将开始喷射正时提前的转速N3向高旋转侧偏移。藉此，后段喷射的喷射正时延迟的范围向高旋转侧扩展。

另，亦可与图19的上图的示例不同，如图19的下图的波形124中单点划线所示，使表示发动机1的转速和后段喷射的喷射正时的关系的直线的斜率，在发动机1的负荷升高时，比负荷较低时平缓。

（SPCCI燃烧的燃烧波形的例示）

图20以及21举例示出发动机1的各运行状态W1～W12的燃烧波形。图20所示的运行区域映射图704以图7C的运行区域映射图702为基准。即，该运行区域映射图704中，在包含怠速运行且在低旋转及中旋转的区域扩展的低负荷区域内，进行SPCCI燃烧。该区域相当于运行区域映射图702中的低负荷区域（1）-1。但是，图20的运行区域映射图704中的该区域为非增压的区域。

又，图20的运行区域映射图704中，在负荷高于低负荷区的中负荷区域以及负荷更高的高负荷区域的中旋转区域内，进行SPCCI燃烧。该区域相当于运行区域映射图702中的中负荷区域（1）-2以及高负荷区域的中旋转区域（2）。图20的运行区域映射图704中的该区域为进行增压的区域。

此外，图20的运行区域映射图中，高负荷区域内转速低于中旋转区域的低旋转区域是进行延迟SI燃烧的区域。该区域相当于运行区域映射图702中的高负荷区域的低旋转区域（3）。

而且，图20的运行区域映射图704中，高旋转区域是在进气行程进行燃料喷射并进行SI燃烧的区域。该区域相当于运行区域映射图702中的高旋转区域（4）。

图20的运行区域映射图中，也如图11～12或图18～19所示，在进行SPCCI燃烧的区域内，根据发动机1的转速变化，变更后段喷射率和/或后段喷射的喷射正时。图11～12或图18～19的转速N1、N2与图14的转速N1、N2对应。在进行SPCCI燃烧的区域内，SI率随发动机1的转速升高而线性升高（参见图14）。通过提高SI率，可抑制SPCCI燃烧的燃烧噪音，因而能在发动机1的转速较高时，将NVH抑制在允许值以下。

如前所述，SPCCI区域内，随发动机1的转速升高而提高SI率。比较W2、W7、W10的波形，则SI燃烧的峰值以W2、W7、W10的顺序逐渐升高。其结果是，CI燃烧的峰值以W2、W7、W10的顺序逐渐减小。藉此，能随发动机1的转速升高，而抑制燃烧噪音的产生。另，SPCCI区域内，负荷低于W2、W7、W10的W3、W8、W11以及W4、W9、W12也呈现相同倾向。

（其他实施形态）

另，ECU10所执行的发动机1的控制不限于基于前述燃烧模型的控制。

又，此处公开的技术不限于应用于前述结构的发动机1。发动机1的结构可以采用各种不同的结构。

Claims (20)

1.一种压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，具备：

形成为在燃烧室中使混合气点火的结构的发动机；

形成为安装于所述发动机、且向所述燃烧室中喷射燃料的结构的喷射器；

形成为面向所述燃烧室中地配设、且对所述燃烧室中的混合气点火的结构的火花塞；和

形成为与所述喷射器以及所述火花塞的每个连接、且向所述喷射器以及所述火花塞的每个输出控制信号从而运行所述发动机的结构的控制器；

所述火花塞对所述混合气点火而燃烧开始后，未燃混合气通过自动点火燃烧，

所述控制器以进行后段喷射和前段喷射的形式向所述喷射器输出控制信号，所述后段喷射以至少在所述火花塞的周围形成混合气的形式喷射燃料，所述前段喷射在早于所述后段喷射的时期喷射燃料，

所述控制器还以使所述后段喷射的喷射量相对所述前段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时的形式，向所述喷射器输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器以根据所述发动机的转速变化，使所述后段喷射的喷射量的比例以规定的变化率变化的形式，向所述喷射器输出控制信号，

所述控制器使所述发动机的转速较高时的所述变化率高于所述发动机的转速较低时的所述变化率。

3.根据权利要求2所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器

在所述发动机的转速为规定转速以下时，以即使所述转速变化也使所述后段喷射的喷射量的比例恒定的形式，向所述喷射器输出控制信号，

在所述发动机的转速超过所述规定转速时，以使所述后段喷射的喷射量的比例随着所述发动机的转速升高而变高的形式，向所述喷射器输出控制信号。

4.根据权利要求3所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器在所述发动机的转速超过高于所述规定转速的第二规定转速时，以使所述后段喷射的喷射量的比例为规定值的形式，向所述喷射器输出控制信号。

5.根据权利要求4所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

具备形成为安装于所述发动机、且调节导入所述燃烧室中的进气流动的结构的进气流动控制装置，

所述控制器在所述发动机的转速超过所述第二规定转速时，以使所述进气流动变强的形式，向所述进气流动控制装置输出控制信号。

6.根据权利要求5所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器以所述发动机的转速越高则所述进气流动越强的形式，向所述进气流动控制装置输出控制信号。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器以在所述发动机以高旋转运行时，相比以低旋转运行时使所述后段喷射的喷射正时提前的形式，向所述喷射器输出控制信号。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

形成所述燃烧室的一部分的活塞具有从所述活塞的上表面凹陷且朝向所述喷射器的腔室，

所述前段喷射在压缩行程中向所述腔室外的挤流区域内喷射所述燃料，所述后段喷射向所述腔室内喷射所述燃料。

9.根据权利要求1～6中任意一项所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

具备使所述燃烧室中产生涡流的涡流产生部，

所述控制器以无论所述发动机的转速高低，均使所述燃烧室中产生涡流的形式，向所述涡流产生部输出控制信号。

10.根据权利要求9所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器在所述火花塞对所述混合气点火从而燃烧开始后未燃混合气通过自动点火燃烧的运行区域中至少在最高转速域内，以使所述后段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时的形式，向所述喷射器输出控制信号。

11.一种压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，具备：

形成为在燃烧室中使混合气点火的结构的发动机；

形成为安装于所述发动机、且向所述燃烧室中喷射燃料的结构的喷射器；

形成为与所述喷射器邻接地面向所述燃烧室中而配设、且对所述燃烧室中的混合气点火的结构的火花塞；和

形成为与所述喷射器以及所述火花塞的每个连接，且向所述喷射器以及所述火花塞的每个输出控制信号从而运行所述发动机的结构的控制器；

所述火花塞对所述混合气点火而燃烧开始后，未燃混合气通过自动点火燃烧，

所述控制器以进行前段喷射和后段喷射的形式向所述喷射器输出控制信号，所述前段喷射在从进气行程至压缩行程的前半期的期间内进行，所述后段喷射在从压缩行程的后半期至膨胀行程的前半期的期间内进行，

所述控制器还以使所述后段喷射的喷射量相对所述前段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时的形式，向所述喷射器输出控制信号。

12.根据权利要求11所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器以根据所述发动机的转速变化，使所述后段喷射的喷射量的比例以规定的变化率变化的形式，向所述喷射器输出控制信号，

所述控制器使所述发动机的转速较高时的所述变化率高于所述发动机的转速较低时的所述变化率。

13.根据权利要求12所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器

在所述发动机的转速为规定转速以下时，以即使所述转速变化也使所述后段喷射的喷射量的比例恒定的形式，向所述喷射器输出控制信号，

在所述发动机的转速超过所述规定转速时，以使所述后段喷射的喷射量的比例随着所述发动机的转速升高而变高的形式，向所述喷射器输出控制信号。

14.根据权利要求13所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器在所述发动机的转速超过高于所述规定转速的第二规定转速时，以使所述后段喷射的喷射量的比例为规定值的形式，向所述喷射器输出控制信号。

15.根据权利要求14所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

具备形成为安装于所述发动机、且调节导入所述燃烧室中的进气流动的结构的进气流动控制装置，

所述控制器在所述发动机的转速超过所述第二规定转速时，以使所述进气流动变强的形式，向所述进气流动控制装置输出控制信号。

16.根据权利要求15所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器以所述发动机的转速越高则所述进气流动越强的形式，向所述进气流动控制装置输出控制信号。

17.根据权利要求11至16中任意一项所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器以在所述发动机以高旋转运行时，相比以低旋转运行时使所述后段喷射的喷射正时提前的形式，向所述喷射器输出控制信号。

18.根据权利要求11至16中任意一项所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，形成所述燃烧室的一部分的活塞具有从所述活塞的上表面凹陷且朝向所述喷射器的腔室，

所述前段喷射在压缩行程中向所述腔室外的挤流区域内喷射所述燃料，所述后段喷射向所述腔室内喷射所述燃料。

19.根据权利要求11～16中任意一项所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

具备使所述燃烧室中产生涡流的涡流产生部，

所述控制器以无论所述发动机的转速高低，均使所述燃烧室中产生涡流的形式，向所述涡流产生部输出控制信号。

20.根据权利要求19所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器在所述火花塞对所述混合气点火从而燃烧开始后未燃混合气通过自动点火燃烧的运行区域中至少在最高转速域内，以使所述后段喷射的喷射量的比例在高旋转时高于低旋转时的形式，向所述喷射器输出控制信号。

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