CN109763905A - 压缩着火式发动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种压缩着火式发动机的控制装置，目的在于减轻部分压缩着火燃烧时的模式切换引起的乘客的违和感。本发明的控制装置应用于能进行使汽缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后使汽缸内剩余的混合气通过自着火进行CI燃烧的部分压缩着火燃烧的压缩着火式发动机。该控制装置具备：能变更向汽缸导入的排气的比例即EGR率的EGR操作部；以及在部分压缩着火燃烧执行时，以在EGR率较低的第一模式与EGR率较高的第二模式之间切换燃烧模式的形式控制EGR操作部的燃烧控制部。燃烧控制部在进行从第一模式向第二模式切换后，即便在返回第一模式的条件成立的情况下，只要未从向第二模式切换起经过规定期间就不允许向第一模式返回。

Description

压缩着火式发动机的控制装置

技术领域

本发明涉及压缩着火式发动机的控制装置，该压缩着火式发动机的控制装置可执行在使汽缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后，使汽缸内剩余的混合气通过自着火进行CI燃烧的部分压缩着火燃烧。

背景技术

近年，在使与空气混合的汽油燃料被充分压缩后的汽缸内通过自着火来燃烧的HCCI燃烧受到了关注。HCCI燃烧是混合气同时多发性燃烧的形态，因此被认为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（混合气自着火时期）因气温等外部因素而大幅变动等问题，又，还存在如负荷骤变这样的过渡运行时的控制困难的问题。

因此，提出不使所有混合气都通过自着火进行燃烧，而是使混合气的一部分通过使用了火花塞的火花点火进行燃烧。即，以火花点火为契机使混合气的一部分通过火焰传播进行强制燃烧（SI燃烧）后，使剩余的混合气通过自着火进行燃烧（CI燃烧）。以下将这样的燃烧称为部分压缩着火燃烧。

作为采用与上述部分压缩着火燃烧类似想法的发动机的一例，已知有下述专利文献1的发动机。该专利文献1的发动机使因辅助燃料喷射而在火花塞（点火栓）周围形成的分层混合气通过火花点火进行火焰传播燃烧，并在因该燃烧（火焰）的作用而高温化的汽缸内进行主燃料喷射，使由该主燃料喷射喷射的燃料通过自着火进行燃烧。

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

发明要解决的问题：

在此，在采用部分压缩着火燃烧的发动机中，相比于仅进行例如SI燃烧（火花点火燃烧）的通常的汽油发动机，存在燃烧噪音容易较大这样的问题。因而会出现在部分压缩着火燃烧执行过程中，根据燃烧噪音等主要因素切换为汽缸内的气体状态量（例如EGR率、空燃比等）不同的其他燃烧模式的需求。

但是，在如上述那样根据燃烧噪音等主要因素来无限制允许燃烧模式的切换的情况下，恐怕会发生例如燃烧模式从一方模式向另一方模式切换后立刻回到一方模式等频繁地重复进行燃烧模式的切换的情况。这种情况下，随模式切换而来的噪音（音色）的变化频繁发生，恐怕会让乘客感受到违和感。

本发明是鉴于如上述那样的情况而作出的，目的在于提供一种能减轻由部分压缩着火燃烧时的模式切换引起的乘客的违和感的压缩着火式发动机的控制装置。

解决问题的手段：

为了解决所述问题，本发明特征在于，是在至少一部分运行区域内执行使汽缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后使汽缸内剩余的混合气通过自着火进行CI燃烧的部分压缩着火燃烧的压缩着火式发动机的控制装置；具备：能变更向所述汽缸导入的排气的比例即EGR率的EGR操作部；以及在所述部分压缩着火燃烧执行时，以在EGR率较低的第一模式与EGR率较高的第二模式之间切换燃烧模式的形式控制所述EGR操作部的燃烧控制部；所述燃烧控制部在进行从所述第一模式向第二模式的切换后，在返回第一模式的条件成立的情况下，等待从向所述第二模式的切换经过规定期间后允许向所述第一模式返回。

另，前述的“等待经过规定期间后允许向第一模式返回”当然包括将第二模式维持规定期间后向第一模式切换这样的形态，但不限于此，例如，在使第一模式与第二模式的中间状态形成并持续规定期间后向第一模式切换这样的形态也包含在前述“等待经过规定期间后允许向第一模式返回”这一概念中。

根据本发明，从第一模式向第二模式切换后，由于即便返回第一模式的条件成立，直至经过规定期间为止都不允许返回第一模式，所以能有效避免频繁地重复进行第一/第二模式间的切换。比较第一模式和第二模式，可认为由于两模式间的EGR率（向汽缸内导入的惰性排气的比例）不同，所以燃烧时的放热（或压力上升）的波形不同，产生的噪音的音色也不同。因此，若频繁地重复进行第一/第二模式间的切换，则如所述那样的噪音（音色）变化的频发恐怕会让乘客感受到违和感。与此相对，本发明中，由于不会频繁地重复进行第一/第二模式间的切换，所以能有效避免随模式切换而来的噪音（音色）变化的频发，能减轻乘客的违和感。

优选地，所述燃烧控制部以选择所述第二模式时相比于选择第一模式时，缸内的空气与燃料的比例即空燃比降低的形式进行控制。

根据该结构，随着从第一模式向第二模式切换，汽缸内的排气（EGR气体）的比例增大，另一方面，空气（新气）的比例减少。因此，汽缸内的总气体量在第一/第二模式间不会有很大差异，能有效避免由泵气损失的不同等带来的较大转矩段差（切换前后输出转矩的差）于第一/第二模式间的切换时产生。

优选地，所述燃烧控制部在所述第一模式下的部分压缩着火燃烧开始后，在从所述第一模式向第二模式切换的条件成立的情况下，在该条件成立后立刻允许向所述第二模式切换，或是在从所述第一模式的开始起等待经过比所述规定期间短的期间后允许向所述第二模式切换。

第二模式比第一模式的EGR率高（即汽缸内的惰性气体的比例高），易于抑制燃烧噪音。从而，根据在从第一模式向第二模式切换的条件成立后的早期向第二模式切换这样的所述结构，能通过快速向第二模式的切换来有效抑制燃烧噪音，而不是无端继续相对而言噪音容易较大的第一模式。

优选地，以使所述第一模式下的部分压缩着火燃烧的燃烧重心和所述第二模式下的部分压缩着火燃烧的燃烧重心在转速及负荷相同的条件下相同的形式，预先设定包括火花点火的时期在内的规定的控制量的目标值。

根据该结构，即便在第一模式与第二模式之间切换燃烧模式，燃烧重心也不会大幅偏移，所以能减低模式切换时的转矩段差，能实现让乘客难以发觉的顺畅的模式切换。

所述结构中，还优选地，所述燃烧控制部在所述第一模式及所述第二模式下的部分压缩着火燃烧执行时，能基于代表随该燃烧而来的噪音的噪音指标值，将所述控制量相对于所述目标值进行修正，且在确认所述噪音指标值在所述第一模式的选择中为规定的阈值以上的情况下，将燃烧模式从所述第一模式切换为第二模式。

根据该结构，能够进行基于噪音指标值的控制量的修正，所以能将第一/第二模式下的SPCCI燃烧时的噪音分别维持在低水平。但这种情况下也可能出现如下情形：例如在从EGR率较高的第二模式向EGR率较低的第一模式移动之后不久等，控制量的修正未跟上从而暂时产生较大噪音。根据所述结构，在这样的情况下燃烧模式返回第二模式从而EGR率减低，所以能有效避免因模式切换而导致继续产生较大噪音。

又，本发明特征在于，是在至少一部分的运行区域内执行使汽缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后使汽缸内剩余的混合气通过自着火进行CI燃烧的部分压缩着火燃烧的压缩着火式发动机的控制装置；具备：能变更所述汽缸内的空气与燃料的比例即空燃比的空燃比操作部；以及在所述部分压缩着火燃烧执行时，以在空燃比较高的第一模式与空燃比较低的第二模式之间切换燃烧模式的形式控制所述空燃比操作部的燃烧控制部；所述燃烧控制部在进行从所述第一模式向第二模式的切换后，在返回第一模式的条件成立的情况下，等待从向所述第二模式的切换经过规定期间后再允许向所述第一模式返回。

根据本发明，由于不会频繁地重复进行空燃比不同的第一/第二模式间的切换，所以能有效避免随模式切换而来的噪音（音色）变化的频发，能减轻乘客的违和感。

发明效果：

如以上说明，根据本发明的压缩着火式发动机的控制装置，能减轻由部分压缩着火燃烧时的模式切换引起的乘客的违和感。

附图说明

图1是示意性示出根据本发明一实施形态的压缩着火式发动机的整体结构的系统图；

图2是将发动机主体的剖视图和活塞的俯视图一并示出的图；

图3是示出汽缸及其附近的进气排气系的结构的概略俯视图；

图4是示出发动机的控制系统的框图；

图5是用于对与发动机的暖机进行程度和发动机的转速/负荷对应的控制的不同进行说明的运行映射图，分别在（a）示出温态时使用的第一运行映射图，在（b）示出半暖机时使用的第二运行映射图，在（c）示出冷态时使用的第三运行映射图；

图6是示出用于从上述第一～第三运行映射图中选择恰当的映射图的步骤的流程图；

图7是用于示意性说明上述第一运行映射图的各区域执行的燃烧控制的时序图；

图8是示出SPCCI燃烧（部分压缩着火燃烧）时的放热率的波形的图表；

图9是示出SPCCI燃烧时执行的控制的详情的流程图；

图10是示出图9的步骤S13的控制的详情的子流程图；

图11是示出图9的步骤S19的控制的详情的子流程图；

图12是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是示出缸内压力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分析后得到的结果的图表；

图16是示出对图15的频谱进行1/3倍频程化处理后得到的结果的图表；

图17是示出在上述第一运行映射图的第一区域执行的控制的详情的流程图（其1）；

图18是示出在上述第一运行映射图的第一区域执行的控制的详情的流程图（其2）；

图19是用于说明SI率的各种定义方法的相当于图8的图；

符号说明：

1　 发动机主体；

2　 汽缸；

13a　 进气VVT（EGR操作部、空燃比操作部）；

14a　 排气VVT（EGR操作部、空燃比操作部）；

15　 喷射器；

16　 火花塞；

53　 EGR阀（EGR操作部、空燃比操作部）；

100　 ECU（燃烧控制部）；

SN2　 缸内压力传感器（检测部）。

具体实施方式

（1）发动机的整体结构

图1及图2是示出应用了本发明的控制装置的压缩着火式发动机（以下仅称为发动机）的优选实施形态的图。本图所示的发动机是作为行驶用的动力源而装载在车辆上的四冲程的汽油直喷发动机，具备发动机主体1、流通有向发动机主体1导入的进气的进气通路30、流通有从发动机主体1排出的排气的排气通路40、使在排气通路40流通的排气的一部分向进气通路30回流的EGR装置50。

发动机主体1具有：内部形成有汽缸2的汽缸体3；以从上方封闭汽缸2的形式安装于汽缸体3的上表面的汽缸盖4；可往复滑动地插入汽缸2的活塞5。发动机主体1典型的是具有多个（例如四个）汽缸的多汽缸型，但此处为了简化，仅着眼于一个汽缸2进行说明。

活塞5的上方划设有燃烧室6，以汽油为主成分的燃料通过来自后述喷射器15的喷射供给至该燃烧室6。而且，供给的燃料在燃烧室6内与空气混合并燃烧，被该燃烧带来的膨胀力向下推压的活塞5在上下方向往复运动。另，向燃烧室6喷射的燃料含有汽油作为主成分即可，也可以例如除汽油外还包含生物乙醇等副成分。

在活塞5的下方设置有作为发动机主体1的输出轴的曲轴7。曲轴7通过连杆8与活塞5连接，并且随着活塞5的往复运动（上下运动）绕中心轴旋转驱动。

汽缸2的几何压缩比、即活塞5在上死点时燃烧室6的容积与活塞5在下死点时燃烧室的容积之比，作为适合后述SPCCI燃烧（部分压缩着火燃烧）的值，被设定为13以上30以下。更详细而言，汽缸2的几何压缩比优选的是，在使用辛烷值为91左右的汽油燃料的通常规格下设定为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值规格下设定为15以上18以下。

在汽缸体3设置有对曲轴7的旋转角度（曲轴转角）及曲轴7的转速（发动机转速）进行检测的曲轴转角传感器SN1、对在汽缸体3及汽缸盖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。

在汽缸盖4设置有朝燃烧室6开口的进气道9及排气道10、对进气道9进行开闭的进气门11、和对排气道10进行开闭的排气门12。另，本实施形态的发动机的气门形式如图2所示，为进气两气门×排气两气门的四气门形式。即，进气道9具有第一进气道9A及第二进气道9B，排气道10具有第一排气道10A及第二排气道10B。进气门11以对第一进气道9A及第二进气道9B分别进行开闭的形式总共设置有两个，排气门12以对第一排气道10A及第二排气道10B分别进行开闭的形式总共设置有两个。

如图3所示，在第二进气道9B设置有可开闭的涡流阀18。涡流阀18仅设置于第二进气道9B，不设置于第一进气道9A。因为当这样的涡流阀18向关闭方向驱动时，由未设有涡流阀18的第一进气道9A向燃烧室6流入的进气的比例增大，所以能增强绕着汽缸轴线回旋的回旋流、即涡流。相反地，若使涡流阀18向打开方向驱动，则能减弱涡流。另，本实施形态的进气道9是可形成滚流（纵涡）的滚流气道。因此，涡流阀18关闭时形成的涡流是与滚流相混合的斜涡流。

进气门11及排气门12通过包括配设在汽缸盖4上的一对凸轮轴等的动阀机构13、14，与曲轴7的旋转连动地被开闭驱动。

进气门11用动阀机构13内置有至少可变更进气门11的打开时期的进气VVT（可变气门正时机构；Variable Valve Timing）13a。同样地，排气门12用动阀机构14内置有至少可变更排气门12的关闭时期的排气VVT14a。通过这些进气VVT13a及排气VVT14a的控制，在本实施形态中能够调节进气门11及排气门12双方跨过排气上死点进行开阀的气门重叠期间，又，通过该气门重叠期间的调节，能够调节残留于燃烧室6的已燃气体（内部EGR气体）的量。另，进气VVT13a（排气VVT14a）可以是令进气门11（排气门12）的关闭时期（打开时期）为一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门11（排气门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为本发明的“EGR操作部”及“空燃比操作部”的一例。

在汽缸盖4设置有向燃烧室6喷射燃料（主要是汽油）的喷射器15、和对从喷射器15喷射至燃烧室6的燃料与导入至燃烧室6的空气的混合气进行点火的火花塞16。在汽缸盖4还设置有对燃烧室6的压力（以下也称为缸内压力）进行检测的缸内压力传感器SN3。另，缸内压力传感器SN3相当于本发明的“检测部”。

如图2所示，在活塞5的冠面形成有使包含其中央部的相对较广的区域向汽缸盖4的相反侧（下方）凹陷的腔20。在腔20的中心部形成有相对向上方隆起的大致圆锥状的隆起部20a，夹着该隆起部20a的径向的两侧分别为截面呈碗状的凹部。换言之，腔20是形成为包围隆起部20a的结构的俯视时呈面包圈状的凹部。又，活塞5的冠面上比腔20靠近径向外侧的区域形成为由圆环状的平坦面构成的挤流（squish）部21。

喷射器15是在其梢端部具有多个喷孔的多喷孔型喷射器，能从该多个喷孔放射状地喷射燃料（图2中的F表示从各喷孔喷射出的燃料的喷雾）。喷射器15其梢端部设置为与活塞5的冠面的中心部（隆起部20a）相向。

火花塞16配置在相对喷射器15向进气侧少许偏离的位置。火花塞16的梢端部（电极部）设定在俯视时与腔20重叠的位置。

如图1所示，进气通路30以与进气道9连通的形式与汽缸盖4的一侧面连接。从进气通路30的上游端引入的空气（新气）通过进气通路30及进气道9向燃烧室6导入。

进气通路30从其上游侧依序设置有除去进气中的异物的空气滤清器31、调节进气流量的可开闭的节气门32、压缩并送出进气的增压机33、将增压机33压缩的进气冷却的中冷器35、缓冲罐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一进气温度传感器SN5及第二进气温度传感器SN7；和检测进气的压力的第一进气压力传感器SN6及第二进气压力传感器SN8。空气流量传感器SN4及第一进气温度传感器SN5设置于进气通路30上空气滤清器31与节气门32之间的部分，对通过该部分的进气的流量及温度进行检测。第一进气压力传感器SN6设置于进气通路30上的节气门32与增压机33之间（比后述的EGR通路51的连接口靠近下游侧）的部分，对通过该部分的进气的压力进行检测。第二进气温度传感器SN7设置于进气通路30上的增压机33与中冷器35之间的部分，对通过该部分的进气的温度进行检测。第二进气压力传感器SN8设置于缓冲罐36，对该缓冲罐36内的进气的压力进行检测。

增压机33是与发动机主体1机械连接的机械式的增压机（super charger）。增压机33的具体形式不限，可将例如利斯霍姆式、鲁兹式或离心式等公知的增压机中的任意一种作为增压机33使用。

增压机33与发动机主体1之间介设有可在连结和断开之间进行电气切换的电磁离合器34。若电磁离合器34连结，则驱动力从发动机主体1向增压机33传递，进行增压机33的增压。另一方面，若电磁离合器34断开，则上述驱动力的传递切断，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使缓冲罐36与后述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以与排气道10连通的形式与汽缸盖4的另一侧面连接。燃烧室6内生成的已燃气体（排气）通过排气道10及排气通路40向外部排出。

在排气通路40设置有催化转换器41。催化转换器41内置有：用于对在排气通路40流通的排气中所包含的有害成分（HC、CO、NOx）进行净化的三元催化器41a；和用于捕集排气中所包含的粒子状物质（PM）的GPF（汽油颗粒过滤器）41b。另，也可以是在催化转换器41的下游侧增加内置了三元催化器、NOx催化器等合适的催化器的其他催化转换器。

EGR装置50具有连接排气通路40与进气通路30的EGR通路51、和设置于EGR通路51的EGR冷却器52及EGR阀53。EGR通路51使比排气通路40上的催化转换器41靠近下游侧的部分、和进气通路30上的节气门32与增压机33之间的部分相互连接。EGR冷却器52借由热交换对通过EGR通路51从排气通路40向进气通路30回流的排气（外部EGR气体）进行冷却。EGR阀53可开闭地设置于比EGR冷却器52靠近下游侧（靠近进气通路30侧）的EGR通路51，对在EGR通路51流通的排气的流量进行调节。另，EGR阀53为本发明的“EGR操作部”及“空燃比操作部”的一例。

在EGR通路51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压差传感器SN9。

（2）控制系统

图4是示出发动机的控制系统的框图。本图所示的ECU100是用于对发动机进行集中控制的微处理器，由周知的CPU、ROM、RAM等构成。

ECU100输入有来自各种传感器的检测信号。例如，ECU100与上述的曲轴转角传感器SN1、水温传感器SN2、缸内压力传感器SN3、空气流量传感器SN4、第一进气温度传感器SN5及第二进气温度传感器SN7、第一进气压力传感器SN6及第二进气压力传感器SN8、以及压差传感器SN9电气连接，由这些传感器检测的信息（即曲轴转角、发动机转速、发动机水温、缸内压力、进气流量、进气温度、进气压力、EGR阀53的前后压差等）依次输入至ECU100。

又，车辆上设置有对驾驶该车辆的驾驶者所操作的加速踏板的开度进行检测的加速度传感器SN10，来自该加速度传感器SN10的检测信号也向ECU100输入。

ECU100基于来自上述各传感器的输入信号执行各种判定、运算等，并控制发动机的各部。即，ECU100与进气VVT13a、排气VVT14a、喷射器15、火花塞16、涡流阀18、节气门32、电磁离合器34、旁通阀39、及EGR阀53等电气连接，并基于上述运算的结果等向这些设备分别输出控制用信号。

另，如上所述的ECU100相当于本发明的“燃烧控制部”。

（3）与运行状态对应的控制

图5中的（a）~（c）是用于说明与发动机暖机的进行程度和发动机的转速/负荷对应的控制的不同的运行映射图。如本图所示，在本实施形态中，与发动机暖机完毕的温态时、发动机的暖机进行过程中的半暖机时、发动机未暖机的冷态时这样三个阶段对应地分别准备了不同的运行映射图Q1～Q3。以下，将用于温态时的运行映射图Q1称为第一运行映射图，将用于半暖机时的运行映射图Q2称为第二运行映射图，将用于冷态时的运行映射图Q3称为第三运行映射图。

温态时的第一运行映射图Q1（图5（a））中包含燃烧形态不同的五个运行区域A1~A5，半暖机时的第二运行映射图Q2（图5（b））中包含燃烧形态不同的四个运行区域B1~B4，冷态时的第三运行映射图Q3（图5（c））中包含燃烧形态不同的两个运行区域C1、C2。这些各运行区域上的燃烧形态的详情见后述。

图6是对用于从第一～第三运行映射图Q1～Q3中选择恰当的映射图的步骤进行说明的流程图。该流程图所示的控制开始时，ECU100在步骤S1中，基于水温传感器SN2检测到的发动机水温和第二进气温度传感器SN7检测到的进气温度，判定（i）发动机水温低于30℃，以及（ii）进气温度低于25℃这两方必要条件是否成立。

上述步骤S1中判定为“是”从而确认了上述（i）（ii）成立的情况下，即在确认了“发动机水温＜30℃”及“进气温度＜25℃”两方必要条件成立，发动机处于冷态状态的情况下，ECU100向步骤S2移动，将图5（c）所示的第三运行映射图Q3决定为应使用的运行映射图。

另一方面，上述步骤S1中判定为“否”从而确认了上述（i）（ii）任意不成立的情况下，ECU100向步骤S3移动，基于水温传感器SN2所检测的发动机水温和第二进气温度传感器SN7所检测的进气温度，判定（iii）发动机水温低于80℃，以及（iv）进气温度低于50℃这两方必要条件是否成立。

上述步骤S3中判定为“是”从而确认了上述（iii）（iv）成立的情况下，即在确认了“发动机水温≧30℃”及“进气温度≧25℃”中至少一方必要条件，和“发动机水温＜80℃”及“进气温度＜50℃”这两方必要条件成立，发动机处于半暖机状态的情况下，ECU100向步骤S4移动，将图5（b）所示的第二运行映射图Q2决定为应使用的运行映射图。

另一方面，上述步骤S3中判定为“否”从而确认了上述（iii）（iv）任意不成立的情况下，即在确认了“发动机水温≧80℃”及“进气温度≧50℃”中至少一方必要条件成立，发动机处于温态状态（暖机完成状态）的情况下，ECU100向步骤S5移动，将图5（a）所示的第一运行映射图Q1决定为应使用的运行映射图。

接着，说明由如上的冷态时、半暖机时、温态时的各运行映射图Q1～Q3规定的具体控制内容（与转速/负荷对应的燃烧控制的不同）。

（a）温态时的控制

首先，参照第一运行映射图Q1（图5（a））说明发动机温态时的燃烧控制。令第一运行映射图Q1所包含的五个运行区域分别为第一区域A1、第二区域A2、第三区域A3、第四区域A4、第五区域A5，第一区域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高速侧的一部分区域后的低・中速/低负荷的区域，第二区域A2是比第一区域A1负荷高的低・中速/中负荷的区域，第四区域A4是比第二区域A2负荷高转速低的低速/高负荷的区域，第三区域A3是比第四区域A4转速高的中速/高负荷的区域，第五区域A5是比第一～第四区域A1～A4的转速都高的高速区域。以下，依序说明各运行区域上选择的燃烧形态等。

（a-1）第一区域

在低・中速/低负荷的第一区域A1上执行SI燃烧和CI燃烧相混合的部分压缩着火燃烧（以下将其称为SPCCI燃烧）。SI燃烧是指：通过使用了火花塞16的火花点火对混合气进行点火，并通过使燃烧区域从其点火点向周围扩大的火焰传播来使混合气强制燃烧的形态，CI燃烧是指：在因活塞5的压缩而高温・高压化的环境下，使混合气通过自着火来燃烧的形态。而且，将该SI燃烧和CI燃烧混合的SPCCI燃烧是指：通过在混合气即将自着火的环境下进行的火花点火使燃烧室6内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燃烧的进一步的高温・高压化）使燃烧室6内剩余的混合气通过自着火来CI燃烧的燃烧形态。另，“SPCCI”是“Spark Controlled Compression Ignition”的略称。

SPCCI燃烧具有与SI燃烧时的放热相比CI燃烧时的放热更加急剧的性质。例如，SPCCI燃烧的放热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斜率小于与其后的CI燃烧对应产生的上升斜率。换言之，SPCCI燃烧时的放热率的波形由SI燃烧形成的上升斜率相对较小的第一放热率部和CI燃烧形成的上升斜率相对较大的第二放热部照此顺序连续形成。又，与这样的放热率的倾向对应地，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。

燃烧室6内的温度及压力因SI燃烧而变高时，伴随于此，未燃混合气自着火，CI燃烧开始。如后述的图7或图8所例示，在该自着火的正时（即CI燃烧开始的正时），放热率的波形的斜率从小到大变化。即，SPCCI燃烧中的放热率的波形具有在CI燃烧开始的正时出现的拐点（图8的X）。

CI燃烧开始后，SI燃烧与CI燃烧并行。CI燃烧与SI燃烧相比混合气的燃烧速度快，所以放热率相对较大。但是，由于CI燃烧在压缩上死点之后进行，所以放热率的波形的斜率不会过大。即，当过了压缩上死点时运转压力因活塞5的下降而降低由此抑制了放热率的上升的结果是避免了CI燃烧时dp/dθ过大。如此，SPCCI燃烧中，由于在SI燃烧后进行CI燃烧这一性质，因此作为燃烧噪音的指标的dp/dθ难以过大，相比于单纯的CI燃烧（使所有燃料CI燃烧的情况）能抑制燃烧噪音。

随着CI燃烧的结束，SPCCI燃烧也结束。由于CI燃烧比SI燃烧燃烧速度快，所以相比于单纯的SI燃烧（使所有燃料SI燃烧的情况）能使燃烧结束时期提前。换言之，在SPCCI燃烧中，能使燃烧结束时期在膨胀行程内接近压缩上死点。由此，在SPCCI燃烧中，相比于单纯的SI燃烧能够改善燃料消耗性能。

作为上述SPCCI燃烧的具体形态，第一区域A1上预设有第一模式和第二模式这样两种模式。第一模式是将作为燃烧室6内的空气（新气）与燃料的重量比的空燃比（A/F）设定为大于理论空燃比（14.7）的值从而进行SPCCI燃烧的模式，第二模式是将空燃比设定为理论空燃比或在其附近从而进行SPCCI燃烧的模式。换言之，第一模式中在空气过剩率λ（实际空燃比除以理论空燃比的值）大于1的空燃比较稀的环境下进行SPCCI燃烧，第二模式中在空气过剩率为1或在其附近的理论配比（stoichiometric）环境下进行SPCCI燃烧。例如，第一模式中空气过剩率λ设定为2以上，第二模式中空气过剩率λ设定为1±0.2。在第一区域A1上基本选择第一模式（λ＞1），但若在该第一模式下的运行中检测到较大的燃烧噪音，则将燃烧模式暂时切换为第二模式（λ=1）。另，与燃烧噪音对应的模式切换的详情见后述。

为了实现如上所述的第一/第二模式下的SPCCI燃烧，在第一区域A1上通过ECU100对发动机的各部进行如下控制。

喷射器15根据选择了第一/第二模式中的哪一个，由此执行不同形态的燃料喷射。具体而言，选择第一模式时，喷射器15在压缩行程中喷射一个循环中应喷射的燃料的总量或大半部分。例如，发动机在第一区域A1所包含的运行点P1上运行且选择第一模式时，喷射器15如图7的时序图（a）所示，从压缩行程的中期至后期分两次喷射燃料。另一方面，选择第二模式时，喷射器15将至少一部分燃料的喷射时期提前至进气行程。例如，发动机在上述运行点P1上运行且选择第二模式时，喷射器15如图7的时序图（b）所示，在进气行程中执行第一次燃料喷射，在压缩行程中执行第二次燃料喷射。

火花塞16在压缩上死点附近对混合气进行点火。例如，在上述运行点P1上，火花塞16在比压缩上死点稍微靠近提前侧的正时对混合气进行点火。而且，以该点火为契机开始SPCCI燃烧，燃烧室6内的一部分混合气因火焰传播而燃烧（SI燃烧），之后剩余的混合气因自着火而燃烧（CI燃烧）。

增压机33在第一运行映射图Q1（图5（a））所示的增压线L的内侧区域为关闭状态，在增压线L的外侧区域为打开状态。在增压机33为关闭状态的增压线L的内侧区域、即第一区域A1的低速侧，断开电磁离合器34从而解除增压机33与发动机主体1的连接并使旁通阀39全开，由此停止增压机33的增压。另一方面，在增压机33为打开状态的增压线L的外侧区域、即第一区域A1的高速侧，连结电磁离合器34从而连接增压机33与发动机主体1，由此进行增压机33的增压。此时，以使第二进气压力传感器SN8检测到的缓冲罐36内的压力（增压压力）与针对每个运行条件（转速/负荷）预先设定的目标压力一致的形式控制旁通阀39的开度。例如，旁通阀39的开度越大，通过旁通通路38向增压机33的上游侧逆流的进气的流量越多，其结果为，向缓冲罐36导入的进气的压力、即增压压力变低。旁通阀39通过像这样调节进气的逆流量，由此将增压压力控制在目标压力。

进气VVT13a及排气VVT14a将进气门11及排气门12的气门正时设定为用于进行内部EGR的正时，即设定为能够使进气门11及排气门12双方跨过排气上死点进行开阀的气门重叠期间充分形成的正时。由此，实现使已燃气体残留在燃烧室6内的内部EGR，从而提高了燃烧室6的温度（压缩前的初期温度）。内部EGR气体的导入量在第一模式（λ＞1）时比在第二模式（λ=1）时少。

节气门32全开。

以使燃烧室6内的空燃比在第一/第二模式中分别变为规定的目标空燃比（λ＞1或λ=1）的形式控制EGR阀53的开度。即，EGR阀53以如下形式调节EGR通路51内的流量：使从在节气门32全开的状态下向燃烧室6导入的总气体量中除去与上述目标空燃比相当的空气量和因内部EGR而残留在燃烧室6内的已燃气体的量之后的量的气体，作为外部EGR气体从EGR通路51向燃烧室6回流。由于第一模式（λ＞1）时相比第二模式（λ=1），在燃烧室6内需要较多的空气，所以第一模式时外部EGR气体的导入量比第二模式时少。另，在第一区域A1上，如上所述将空燃比（A/F）设定为理论空燃比或比其稀，还向燃烧室6导入EGR气体（外部EGR气体及内部EGR气体），所以燃烧室6内全部气体与燃料的重量比、即气体空燃比（G/F）无论在第一模式还是第二模式都较稀。

涡流阀18闭合至全闭或是接近全闭的低开度。由此，因为向燃烧室6导入的进气，其全部或大部分是来自第一进气道9A（未设有涡流阀18侧的进气道）的进气，所以在燃烧室6内形成强涡流。该涡流在进气行程中成长，残存至压缩行程中途。因此，在例如像图7（a）所示的第一模式（在λ＞1空燃比较稀的环境下进行SPCCI燃烧的模式）下运行时那样，在压缩行程的中期以后喷射燃料的情况下，通过涡流的作用实现燃料的分层化。即，若在存在涡流的状況下，在压缩行程的中期以后喷射燃料，则喷射的燃料向涡流相对较弱的燃烧室6的中央部集中。由此，产生燃烧室6中央部的燃料浓度浓于其外侧区域（外周部）这样的浓度差，从而实现燃料的分层化。例如，第一模式下运行时，燃烧室6的中央部的空燃比设定为20以上30以下，燃烧室6的外周部的空燃比设定为35以上。

（a-2）第二区域

低・中速/中负荷的第二区域A2上，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SPCCI燃烧的控制。具体而言，为了实现这样的理论配比环境下的SPCCI燃烧，在第二区域A2上通过ECU100对发动机的各部进行如下控制。

喷射器15在进气行程中喷射一个循环中应喷射的燃料的一部分，在压缩行程中喷射剩余的燃料。例如，在第二区域A2所包含的运行点P2上，喷射器15如图7的时序图（c）所示，在进气行程中执行喷射较多燃料的第一次燃料喷射，在压缩行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进行点火。例如，在上述运行点P2上，火花塞16在比压缩上死点稍微靠近提前侧的正时对混合气进行点火。而且，以该点火为契机开始SPCCI燃烧，燃烧室6内的一部分混合气因火焰传播而燃烧（SI燃烧），之后剩余的混合气因自着火而燃烧（CI燃烧）。

增压机33在与增压线L的内侧区域重复的低负荷且低速侧的那部分上为关闭状态，在除此之外的区域为打开状态。增压机33为打开状态对进气增压时，将旁通阀39的开度控制为使缓冲罐36内的压力（增压压力）与目标压力一致。

进气VVT13a及排气VVT14a将进气门11及排气门12的气门正时设定为可进行内部EGR的正时（即规定量的气门重叠期间形成的正时）。另，也可以是在第二区域A2的高负荷侧实质性停止内部EGR。

节气门32全开。

以使燃烧室6内的空燃比（A/F）为理论空燃比（λ=1）或在其附近的形式控制EGR阀53的开度。例如，EGR阀53以使空气过剩率λ为1±0.2的形式，对通过EGR通路51回流的排气（外部EGR气体）的量进行调节。另，燃烧室6内的气体空燃比（G/F）总是较稀。

涡流阀18闭合至全闭或是接近全闭的低开度。由此，在燃烧室6形成强涡流。

（a-3）第三区域

第三区域A3上，在燃烧室6内的空燃比稍浓于（λ≦1）理论空燃比的环境下执行使混合气SPCCI燃烧的控制。具体而言，为了实现这样的较浓环境下的SPCCI燃烧，在第三区域A3通过ECU100对发动机的各部进行如下控制。

喷射器15在进气行程中喷射一个循环中应喷射的燃料的全部或大半部分。例如，在第三区域A3所包含的运行点P3上，喷射器15如图7的时序图（d）所示，在与进气行程的后半重复的一系列的期间，更详细而言，在从进气行程的后半至压缩行程的初期的一系列的期间内喷射燃料。

火花塞16在压缩上死点附近对混合气进行点火。例如，在上述运行点P3上，火花塞16在比压缩上死点稍微靠近滞后侧的正时对混合气进行点火。

增压机33为打开状态，进行增压机33的增压。此时的增压压力通过旁通阀39来调节。

进气VVT13a及排气VVT14a将进气门11及排气门12的正时设定为使内部EGR实质停止的正时。

节气门32全开。

以使燃烧室6内的空燃比（A/F）稍浓于（λ≦1）理论空燃比的形式控制EGR阀53的开度。例如，EGR阀53以使空燃比为12以上14以下的形式对通过EGR通路51回流的排气（外部EGR气体）的量进行调节。但是，也可以是在发动机的最高负荷的附近关闭EGR阀53，实质性停止外部EGR。

涡流阀18的开度设定为比第一区域A1及第二区域A2上的开度大且比相当于全开的开度小的中间开度。

（a-4）第四区域

在低速・高负荷的第四区域A4上执行在压缩行程的后期喷射燃料的至少一部分并使混合气SI燃烧的控制。具体而言，为了实现伴随着这样的延迟喷射的SI燃烧，在第三区域A3通过ECU100对发动机的各部进行如下控制。

喷射器15在进气行程中喷射一个循环中应喷射的燃料的一部分，在压缩行程的后期喷射剩余的燃料。例如，在第四区域A4所包含的运行点P4上，喷射器15如图7的时序图（e）所示，在进气行程中执行喷射较多燃料的第一次燃料喷射，并在压缩行程的后期（临近压缩上死点）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在例如从压缩上死点经过约5~20°CA的较迟的正时对混合气进行点火。而且，以该点火为契机开始SI燃烧，燃烧室6内的所有混合气通过火焰传播进行燃烧。另，第四区域A4上的点火时期如上所述那样滞后，是为了防止爆震、提前点火（preignition）等异常燃烧。但在第四区域A4上，由于第二次燃料喷射设定在压缩行程的后期（临近压缩上死点）这一相当迟的正时，所以即便点火时期如上所述那样滞后，点火后的燃烧速度（火焰传播速度）仍相对较快。即，由于从第二次燃料喷射到点火为止的期间足够短，所以点火时间点上的燃烧室6内的流动（湍流能量）相对较强，能利用该流动加快点火后的燃烧速度。由此，能在防止异常燃烧的同时将热效率维持在较高。

增压机33为打开状态，进行增压机33的增压。此时的增压压力通过旁通阀39来调节。

节气门32全开。

进气VVT13a及排气VVT14a将进气门11及排气门12的正时设定为内部EGR实质性停止的正时。

以使燃烧室6内的空燃比（A/F）为理论空燃比（λ=1）或在其附近的形式控制EGR阀53的开度。例如，EGR阀53以使空气过剩率λ为1±0.2的形式对通过EGR通路51回流的排气（外部EGR气体）的量进行调节。但是，也可以是在发动机的最高负荷的附近关闭EGR阀53，实质性停止外部EGR。

涡流阀18的开度设定为规定的中间开度（例如50%）或其附近值。

（a-5）第五区域

在比上述第一～第四区域A1~A4靠近高速侧的第五区域A5上执行较为标准的SI燃烧。为了实现该SI燃烧，在第五区域A5通过ECU100对发动机的各部进行如下控制。

喷射器15至少在与进气行程重复的规定期间喷射燃料。例如，在第五区域A5所包含的运行点P5上，喷射器15如图7的时序图（f）所示，在从进气行程至压缩行程的一系列的期间喷射燃料。另，由于运行点P5为非常高速且高负荷的条件，所以在一个循环中应喷射的燃料的量原本就较多，而且喷射所需量的燃料所需的曲轴转角期间长期化。这就是运行点P5上的燃料的喷射期间比上述其他运行点（P1～P4）中的任何一个都长的原因。

火花塞16在压缩上死点的附近对混合气进行点火。例如，在上述运行点P5上，火花塞16在比压缩上死点稍微靠近提前侧的正时对混合气进行点火。而且，以该点火为契机开始SI燃烧，燃烧室6内的所有混合气通过火焰传播进行燃烧。

增压机33为打开状态，进行增压机33的增压。此时的增压压力通过旁通阀39来调节。

节气门32全开。

以使燃烧室6内的空燃比（A/F）为理论空燃比或比其稍浓的值（λ≦1）的形式控制EGR阀53的开度。

涡流阀18全开。由此，不仅是第一进气道9A而且第二进气道9B也完全开放，发动机的填充效率提高。

（b）半暖机时的控制

接着，基于第二运行映射图Q2（图5（b））说明发动机半暖机时的燃烧控制。令第二运行映射图Q2所含的四个运行区域分别为第六区域B1、第七区域B2、第八区域B3、第九区域B4，第六区域B1对应于对暖机时使用的第一运行映射图Q1中的第一区域A1及第二区域A2进行合并后的区域，第七区域B2对应于第一运行映射图Q1的第三区域A3，第八区域B3对应于第一运行映射图Q1的第四区域A4，第九区域B4对应于第一运行映射图Q1的第五区域A5。

第六区域B1上，与温态时（第一运行映射图Q1）的第二区域A2同样地，执行在燃烧室6内空燃比与理论空燃比（λ=1）大致一致的环境下使混合气SPCCI燃烧的控制。因该第六区域B1上的控制与上述（a-2）说明过的控制（温态时的第二区域A2上的控制）基本相同，故此处省略其说明。

又，剩余的区域B2～B4上的控制分别与温态时（第一运行映射图Q1）的区域A3～A5上的控制（上述（a-3）～（a-5））相同，故也省略其说明。

（c）冷态时的控制

接着，基于第三运行映射图Q3（图5（c））说明发动机冷态时的燃烧控制。令第三运行映射图Q3所包含的两个运行区域分别为第十区域C1、第十一区域C2，第十区域C1对应于对暖机时使用的第一运行映射图Q1中的第一区域A1、第二区域A2、第三区域A3及第五区域A5进行合并后的区域，第十一区域C2对应于第一运行映射图Q1的第四区域A4。

在第十区域C1上执行将主要在进气行程中喷射的燃料与空气混合并进行SI燃烧的控制。因该第十区域C1上的控制与常规的汽油发动机的燃烧控制相同，故此处省略其说明。

又，第十一区域C2上的控制与温态时（第一运行映射图Q1）的第四区域A4上的控制（上述（a-4））相同，故也省略其说明。

（4）关于SI率

如上所述，本实施形态中，在若干个运行区域（第一运行映射图Q1的第一～第三区域A1～A3及第二运行映射图Q2的第六区域B1和第七B2）上执行SI燃烧与CI燃烧相混合的SPCCI燃烧，而在该SPCCI燃烧中重要的是根据运行条件控制SI燃烧与CI燃烧的比率。

在此，本实施形态中，使用SI燃烧的放热量相对SPCCI燃烧（SI燃烧及CI燃烧）的总放热量的比例、即SI率作为上述比率。图8是用于说明该SI率的图，示出了SPCCI燃烧发生时的放热率（J/deg）随曲轴转角的变化。图8的波形上的拐点X是燃烧形态从SI燃烧切换为CI燃烧时出现的拐点，可将与该拐点X对应的曲轴转角θci定义为CI燃烧的开始时期。而且，位于比该θci（CI燃烧的开始时期）靠近提前侧的位置上的放热率的波形的面积R1为SI燃烧的放热量，位于比θci靠近滞后侧的位置上的放热率的波形的面积R2为CI燃烧的放热量。由此，以（SI燃烧的放热量）/（SPCCI燃烧的放热量）来定义的上述SI率可利用上述各面积R1、R2以R1/（R1+R2）来表示。即，本实施形态中，SI率=R1/（R1+R2）。

SI率与一个循环中燃烧了向燃烧室6喷射的燃料的一半质量（50%质量的量）的时期、即燃烧重心相关。例如，由于SI率越小则混合气因自着火而同时多发性燃烧的CI燃烧的比例越增加，所以平均燃烧速度加快，燃烧重心提前从而接近压缩上死点。这样会有助于热效率的改善，另一方面也会引起燃烧噪音的增大。相反地，由于SI率越高（CI燃烧的比例较小）则平均燃烧速度越慢，所以燃烧重心滞后从而远离压缩上死点。这样会有助于燃烧噪音的抑制，另一方面也会引起热效率的降低。本实施形态中，考虑这样的SI率与燃烧重心的相关性地，将能将燃烧噪音抑制为低于容许水平并得到较高热效率的最优的燃烧重心预先设定为目标燃烧重心，将与该目标燃烧重心对应的最优的SI率预先设定为目标SI率。

在此，目标燃烧重心根据发动机的运行条件（转速/负荷）而变化。例如，在放热量较多的高负荷条件时，由于燃料喷射量较多燃烧室6内的总放热量较大（换言之燃烧噪音容易较大），所以与放热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。相反地，低负荷条件时，与高负荷条件时相比，放热量较小燃烧噪音难以增大，所以理想的是为了提高热效率而将燃烧重心设定在提前侧。由此可知，目标燃烧重心总体而言负荷越高则越向滞后侧（换言之负荷越低则越向提前侧）设定。又，单位时间内曲轴转角的进行量根据发动机转速而变化，因而考虑了噪音及热效率后的最优的燃烧重心也因转速而变化。因此，目标燃烧重心设定为不仅因负荷而且也因旋转速度可变。

如此，目标燃烧重心根据发动机的运行条件（转速/负荷）而变化，反过来说，理想的是转速及负荷相同时燃烧重心也相同。因此，本实施形态中，转速及负荷相同时的目标燃烧重心无论SPCCI燃烧的模式有何不同均设定为相同。例如，无论是在发动机温态时执行SPCCI燃烧的时候（在第一运行映射图Q1的第一～第三区域A1～A3上运行时），还是在发动机半暖机时执行SPCCI燃烧的时候（在第二运行映射图Q2的第一区域B1及第二区域B2上运行时），目标燃烧重心在转速及负荷相同的情况下均相同。又，在第一运行映射图Q1的第一区域A1上选择第一模式及第二模式其一，但无论是哪一种模式下的SPCCI燃烧被执行时，目标燃烧重心也依然是在转速及负荷相同的情况下均相同。

如上，SPCCI燃烧中的目标燃烧重心根据发动机的转速及负荷而变化，因而相应地，目标SI率也设定为根据旋转速度及负荷可变。例如，如上所述，目标燃烧重心在负荷越高时越位于滞后侧，因此相应地，目标SI率设定为在负荷越高时越大（换言之在负荷越高时CI燃烧的比例越减少）。又，目标燃烧重心无论SPCCI燃烧的模式有何不同（温态时/半暖机时的不同或第一区域A1上的第一/第二模式的不同），在转速及负荷相同的情况下均相同，因此相应地，目标SI率也在转速及负荷相同的情况下（无论燃烧模式有何不同）均相同。

而且，本实施形态中，为了实现如上述那样设定的目标燃烧重心及目标SI率，火花塞16的点火时期、燃料的喷射量/喷射时期、及被称为缸内状态量的控制量的目标值分别根据运行条件（转速/负荷）而预先设定。另，此处所称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（通过EGR通路51向燃烧室6回流的排气）相对燃烧室6内全部气体的比例即外部EGR率、和内部EGR气体（残留在燃烧室6内的已燃气体）相对燃烧室6内全部气体的比例即内部EGR率。

例如，火花塞16的点火时期（火花点火的时期）越提前，越多的燃料通过SI燃烧进行燃烧，从而SI率越高。又，燃料的喷射时期越提前，越多的燃料通过CI燃烧进行燃烧，从而SI率越低。或者，燃烧室6的温度越高，越多的燃料通过CI燃烧进行燃烧，从而SI率越低。此外，由于SI率的变化伴随着燃烧重心的变化，所以这些各控制量（点火时期、喷射时期、缸内温度等）的变化就是调节燃烧重心的要素。

基于如上所述的倾向，本实施形态中，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）的各目标值以组合后能实现上述目标燃烧重心及目标SI率的形式，在每个运行条件预先设定。通过SPCCI燃烧运行时（即在第一运行映射图Q1的第一～第三区域A1～A3或第二运行映射图Q2的第一区域B1及第二区域B2上运行时），ECU100基于这些控制量的各目标值，对喷射器15、火花塞16、EGR阀53、进气VVT13a及排气VVT14a等进行控制。例如，基于点火时期的目标值控制火花塞16，且基于燃料的喷射量/喷射时期的目标值控制喷射器15。又，基于燃烧室6的温度及EGR率的各目标值控制EGR阀53、进气VVT13a及排气VVT14a，从而对通过EGR通路51的排气（外部EGR气体）的回流量、内部EGR带来的已燃气体（内部EGR气体）的残留量进行调节。

另，在对发动机的每个运行条件预先设定目标燃烧重心及目标SI率的本实施形态中，也就自然地设定了进行与这些目标燃烧重心及目标SI率相符的燃烧时的CI燃烧开始时期θci。在以下的说明中，将像这样基于目标燃烧重心及目标SI率设定的CI燃烧开始时期称为标准θci。该标准θci在后述的流程图（图9的步骤S13）中就是决定目标θci时的基准。

（5）基于噪音指标值的SPCCI燃烧时的控制

在SI燃烧和CI燃烧相混合的SPCCI燃烧中，可能产生分别由SI燃烧及CI燃烧引起的爆震，这些爆震各自就是燃烧噪音增大的原因。令SI燃烧引起的爆震为SI爆震，令CI燃烧引起的爆震为CI爆震，SI爆震是指混合气进行SI燃烧的区域的外侧的未燃气体因异常的局部自着火（与正常的CI燃烧明显不同的局部自着火）而急速燃烧的现象，CI爆震是指因CI燃烧带来的压力变动，发动机的主要部件（汽缸体/盖、活塞、曲轴轴颈部等）共振的现象。因局部自着火而在燃烧室6内产生气柱振动，由此SI爆震以频率约6.3kHz的大噪音的形式出现。另一方面，CI爆震因上述发动机的主要部件发生共振，从而以频率约1~4kHz（更严谨来说是包含在该范围内的多个频率）的大噪音的形式出现。如此，SI爆震和CI爆震以不同原因所引起的不同频率的噪音的形式出现，CI爆震时噪音的频率低于SI爆震时噪音的频率。

由于上述那样的SI爆震及CI爆震均被检测为对车内的乘客而言刺耳的噪音，因而需要以对SI爆震和CI爆震都进行抑制的形式控制SPCCI燃烧。但是，据本申请发明者所知，若以使CI爆震引起的噪音低于容许水平的形式控制SPCCI燃烧，则SI爆震引起的噪音也自然会低于容许水平。所以，本实施形态中，将由CI爆震引起从而产生的噪音（频率约1~4kHz的噪音）的水平作为噪音指标值来检测，基于该噪音指标值控制SPCCI燃烧。噪音指标值如后所详述，通过对缸内压力传感器SN3的检测波形进行傅里叶变换来算出。

图9是示出在通过SPCCI燃烧来运行时，即在图5（a）所示的第一运行映射图Q1（温态时）中的第一～第三区域A1～A3上运行时以及在图5（b）所示的第二运行映射图Q2（半暖机时）中的第六区域B1及第七区域B2上运行时，分别通过ECU100所进行的控制的详情的流程图。该流程图所示控制开始时，ECU100在步骤S11中，基于曲轴转角传感器SN1检测到的发动机转速和由加速度传感器SN10的检测值（加速器开度）、空气流量传感器SN4的检测值（进气流量）等特别确定出的发动机负荷，决定来自喷射器15的燃料的喷射量及喷射时期。另，如上述（4）说明的那样，本实施形态中，对发动机的每个运行条件预先设定目标燃烧重心及目标SI率，并对发动机的每个运行条件预先设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。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向步骤S12移动，决定在当前运行条件下能容许的噪音指标值的上限、即容许界限W（图12）。另，容许界限W相当于本发明的“规定的阈值”。

具体而言，上述步骤S12中，ECU100基于曲轴转角传感器SN1检测到的发动机转速、由加速度传感器SN10的检测值（加速器开度）等特别确定出的发动机负荷、和图12所示的映射图M1，来特别确定噪音指标值的容许界限W。

图12的映射图M1是在每个发动机转速/负荷上规定噪音指标值的基本界限V的映射图，预先存储于ECU100。在该映射图M1中，噪音指标值的基本界限V设定为在发动机转速/负荷越高时越大。即，基本界限V是在发动机转速及负荷中的任一个变高时都会变大的值，在发动机转速及负荷都较低的低旋转・低负荷的条件下为最小，在发动机转速及负荷都高的高旋转・高负荷的条件下为最大。这是因为，越是在低旋转・低负荷的条件下，即使是小噪音也越是容易被感知（反过来说，越是在高旋转・高负荷的条件下，即使是大噪音也越是难以被感知）。

上述步骤S12中，ECU100将由上述各传感器SN1、SN10的检测值等特别确定出的当前的发动机的运行条件（转速/负荷）与上述图12的映射图M1进行对比，从而特别确定出与当前运行条件对应的噪音指标值的基本界限Vx。而且，基于以该基本界限Vx和过去取得的噪音指标值的偏差为基础的余量y，从而决定噪音指标值的容许界限W。即，利用映射图M1（图12）特别确定出与当前运行条件对应的噪音指标值的基本界限Vx，并将从该基本界限Vx中减去基于过去取得的噪音指标值的偏差的余量y后得到的值决定为噪音指标值的容许界限W。

另，上述处理中，从基本界限Vx中减去的余量y由过去所取得的噪音指标值的履历求得（后述步骤S20），与在规定期间累积的过去的噪音指标值的标准偏差对应。像这样考虑噪音指标值的偏差（标准偏差）地决定容许界限W的原因是：尽管每个燃烧循环的噪音偏差较大，但只要噪音指标值的容许界限为一定，则偶然发生具有超过容许界限的较大噪音的燃烧的可能性就会变高。换言之，为了保证具有超过容许界限的较大噪音的燃烧无论噪音偏差的程度如何，在任何燃烧循环中都不会发生，所以如上所述设定考虑了偏差（标准偏差）的容许界限W。

接下来，ECU100向步骤S13移动，决定作为目标的CI燃烧的开始时期、即目标θci。该目标θci是从SI燃烧向CI燃烧切换的曲轴转角（图8所示的曲轴转角θci）的目标值，以将噪音指标值抑制为低于容许界限W为目的进行决定。

图10是示出决定目标θci的上述步骤S13的控制的详情的子流程图。该子流程图所示的控制开始时，ECU100在步骤S31中，基于曲轴转角传感器SN1检测到的发动机转速、由加速度传感器SN10的检测值等特别确定出的发动机负荷、上述步骤S12中决定的噪音指标值的容许界限W、和图13所示的映射图M2，决定得以将噪音指标值抑制在容许界限W以下的界限的CI燃烧开始时期、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对在使发动机转速为一定（N1）且使发动机负荷进行各种变化的情况下得到的噪音指标值的标准特性进行规定，分别是横轴表示θci，纵轴表示噪音指标值（预测值）。另，图13中为了方便，仅示出低负荷、中负荷、高负荷三种负荷，但这三种负荷以外的特性也包含于上述映射图M2。又，上述映射图M2是使发动机转速为一定（N1）的情况，但对不同于此的各种发动机转速作成的映射图也与上述映射图M2同样地分别存储于ECU100。另，发动机转速/负荷为映射图M2中未规定的值时，可通过例如线性插值法（linear interpolation）来预测噪音指标值。如此，本实施形态中，能利用图13的映射图M2来预测在发动机转速/负荷各异的各种条件下变化θci时，噪音指标值会随之如何变化。

上述步骤S31中，ECU100将上述步骤S12中决定的噪音指标值的容许界限W与图13的映射图M2进行对比，由此特别确定出使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向步骤S32移动，判定上述步骤S31中决定的θci界限是否比预先设定的标准θci靠近滞后侧。另，这里所说的标准θci是指，如上述（4）中说明那样，当在每个运行条件预先确定的目标燃烧重心及目标SI率达成的燃烧（即所希望的SPCCI燃烧）能实现时得到的CI燃烧的开始时期。

上述步骤S32中判定为“是”从而确认了θci界限比标准θci靠近滞后侧的情况下，ECU100向步骤S33移动，将θci界限决定为目标θci。

另一方面，上述步骤S32中判定为“否”从而确认了θci界限不比标准θci靠近滞后侧，即θci界限与标准θci相同或θci界限比标准θci靠近提前侧的情况下，ECU100向步骤S34移动，将标准θci决定为目标θci。

在如以上那样结束目标θci的决定处理时，ECU100向图9的步骤S14移动，基于曲轴转角传感器SN1的检测值判定预先设定的特定曲轴转角是否已经到来。该特定曲轴转角被预先设定为决定火花塞16的点火时期的正时，例如被确定为压缩上死点前60°CA左右。

上述步骤S14中判定为“是”从而确认了特定曲轴转角已经到来的情况下，ECU100向步骤S15移动，决定用于实现上述步骤S13中决定的目标θci的点火时期。在此，本实施形态中，对发动机的每个运行条件预先设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、以及缸内状态量（温度、EGR率等）的各目标值，因而能以这些各目标值为基准决定点火时期。例如，能基于标准θci与目标θci的偏离量、和上述特定曲轴转角时间点上的缸内状态量，来决定用于实现目标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对应地设定的点火时期的最初的目标值（以下称为默认点火时期）大幅偏离的时期决定为点火时期，又，上述特定曲轴转角时间点上的缸内状态量越是从其目标值大幅偏离，仍然越需要将从默认点火时期大幅错开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，在本实施形态中，由于直接采用了最初的目标值作为燃料的喷射量/喷射时期，所以也可以不考虑这些燃料的喷射量/喷射时期的偏离量。上述步骤S15中，利用基于如以上那样的情况而预先准备的规定的运算式，根据标准θci与目标θci的偏离量和相对于缸内状态量目标值的偏离量来决定火花塞16的点火时期。缸内状态量即燃烧室6的温度、EGR率等，例如能根据第二进气温度传感器SN7、第二进气压力传感器SN8、压差传感器SN9等检测值来预测。另，在目标θci与标准θci相同，而且上述特定曲轴转角时间点上的缸内状态量与目标值相同的情况下，直接采用默认点火时期作为点火时期。

接下来，ECU100向步骤S16移动，基于上述步骤S11中决定的燃料的喷射量/喷射时期、上述步骤S15中决定的点火时期、上述特定曲轴转角时间点上的缸内状态量及发动机转速，对在一个循环中燃烧了向燃烧室6喷射的燃料的一半质量（50%质量的量）的时期、即燃烧重心进行预测。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向步骤S17移动，将包含上述步骤S16中预测的燃烧重心的规定期间决定为为了算出后述步骤S19中的噪音指标值而对缸内压力进行检测的期间。对该缸内压力进行检测的期间（以下称为检测期间）被设定为包含上述燃烧重心的有限且一系列的期间。检测期间可以是以时间为基准设定的期间，也可以是以曲轴转角为基准设定的期间。以曲轴转角为基准的情况下，例如，可将从燃烧重心提前40°CA的曲轴转角开始到滞后40°CA的曲轴转角为止的期间决定为上述检测期间（参照后述图14）。

接下来，ECU100向步骤S18移动，于上述步骤S15中决定的点火时期以火花塞16进行点火，并以该点火为契机使混合气SPCCI燃烧。

接下来，ECU100向步骤S19移动，基于在上述步骤S17决定的检测期间中由缸内压力传感器SN3检测到的缸内压力的波形算出噪音指标值。

图11是示出计算噪音指标值的上述步骤S19的控制的详情的子流程图。该子流程图所示的控制开始时，ECU100在步骤S41中读取在上述检测期间通过缸内压力传感器SN3检测出的缸内压力的波形。

图14是示出上述步骤S41中读取的缸内压力的波形的一例的图表。另，图表的横轴所表示的曲轴转角是在令压缩上死点为0°CA的情况下的曲轴转角（deg.ATDC）。在此例中，预测燃烧重心在ATDC20°CA附近，合并该燃烧重心前后40°CA的期间（从ATDC-20°CA到ATDC60°CA为止的期间）为检测期间。该检测期间内的检测波形上包含有由火花塞16的点火引起从而产生的噪音、即点火噪音。

接下来，ECU100向步骤S42移动，对上述步骤S41中读取的缸内压力的检测波形进行傅里叶分析，求得每个频率成分的振幅。另，进行傅里叶分析时，作为其前处理执行应用了窗口函数的处理，该窗口函数用于对缸内压力的检测波形除去上述点火噪音。作为窗口函数，例如相对于在进行傅里叶分析时普遍使用的函数（例如汉宁窗口函数；Hanningwindow function），可以使用以函数值在点火时期前后的规定期间内为零的形式进行变化的函数。

图15是示出通过上述步骤S42中的傅里叶分析得到的频谱的图表。如上所述，在进行傅里叶分析时通过前处理（窗口函数的应用）从检测波形中除去点火噪音，所以对除去该点火噪音后的波形进行傅里叶分析得到的频谱（实线）与假定未除去点火噪音的情况下得到的频谱（点划线）不同。即，根据除去点火噪音后进行傅里叶分析的上述步骤S42的方法，不会有点火噪音所引起的多余的频率成分混入，能准确抽出缸内压力的波形上原本的频率成分。

接下来，ECU100向步骤S43移动，对上述步骤S42的傅里叶分析的结果（频谱）进行1/3倍频程化处理。1/3倍频程化处理是指将频谱的各倍频（octave）区域（从某一频率到其两倍的频率为止的区域）分别分割为三份，并算出各分割带宽的缸内压力水平（CPL）的处理。由此，例如如图16所示，特别确定出分别以‥‥1kHz、1.25kHz、1.6kHz、2kHz、2.5kHz、3.15kHz、4kHz、5kHz、6.3kHz、8.0kHz‥‥为中心频率的各带宽的缸内压力水平。

接下来，ECU100向步骤S44移动，基于上述步骤S43中1/3倍频程化处理的结果（图16）算出噪音指标值。具体而言，ECU100将图16中以标识“◇”示出的缸内压力水平，即分别以1kHz、1.25kHz、1.6kHz、2kHz、2.5kHz、3.15kHz、4kHz为中心频率的各带宽的缸内压力水平的平均值算出，作为噪音指标值。

在此，频率为1~4kHz的噪音如上所述，是与由CI燃烧引起从而产生的CI爆震相关的高噪音，而在能充分抑制该1~4kHz的噪音的情况下，可知也能充分抑制由SI燃烧引起从而产生的SI爆震及与其相关的较高的6.3kHz附近的噪音。换言之，1~4kHz的噪音原本是表示CI爆震程度的噪音，而根据上述理由，可作为表示CI爆震及SI爆震双方程度的噪音。所以，本实施形态中，算出1~4kHz（1kHz、1.25kHz、‥‥4kHz）带宽的缸内压力水平的平均值，将其作为用于抑制CI爆震及SI爆震的噪音指标值来使用。另一方面，6.3kHz带宽的缸内压力水平（图16中标以“※”标记的标识）不被考虑为噪音指标值。

在如以上那样完成噪音指标值的计算时，ECU100向图9的步骤S20移动，基于上述步骤S44中算出的最新的噪音指标值和过去累积的多个噪音指标值，对噪音指标值的标准偏差进行计算・更新。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时被用作余量y（图12）。另，噪音指标值的标准偏差，例如可以根据在最近的规定期间内累积的噪音指标值求得，也可以根据对每个同样的运行条件分类并累积得到的噪音指标值求得。

接下来，ECU100向步骤S21移动，基于上述检测期间中缸内压力的波形算出燃烧重心，基于算出的燃烧重心对燃烧重心的预测模型进行修正。即，ECU100基于在上述检测期间内通过缸内压力传感器SN3检测的缸内压力的波形对每个曲轴转角算出伴随燃烧而来的放热量，基于该每个曲轴转角的放热量的数据算出燃烧了燃料50%质量的量的时间点、即燃烧重心。而且，基于该算出的燃烧重心与上述步骤S16中预测的燃烧重心的偏离量，对用于预测燃烧重心的预测模型进行修正。该预测模型的修正与从下次往后在同样的条件下预测燃烧重心时的精度改善（预测值与实际值的偏离量的抑制）有关。

（6）温态时的模式切换控制

如上述（3）的（a-1）说明那样，发动机温态时，选择图5（a）所示的第一运行映射图Q1，且当在该第一运行映射图Q1的第一区域A1上运行时，选择空燃比（A/F）不同的两种模式（第一/第二模式）下的SPCCI燃烧的其中之一来执行。接着，参照图17及图18的流程图说明该模式切换的详情。

图17的流程图所示的控制开始时，ECU100在步骤S51中判定是否选择第一运行映射图Q1（图5（a））作为当前的运行映射图，换言之，判定发动机是否处于温态状态（发动机水温≧80℃或进气温度≧50℃的任一方成立的状态）。

上述步骤S51中判定为“是”从而确认选择了第一运行映射图Q1的情况下，ECU100向步骤S52移动，判定发动机是否在该第一运行映射图Q1的第一区域A1上运行。即，ECU100基于曲轴转角传感器SN1所检测的发动机转速和由加速度传感器SN10的检测值（加速器开度）、空气流量传感器SN4的检测值（进气流量）等特别确定得到的发动机负荷，来特别确定当前的发动机的运行点，从而判定该运行点是否包含在第一运行映射图Q1的第一区域A1上。

上述步骤S52中判定为“否”从而确认了运行点未包含在第一区域A1上的情况下，ECU100向步骤S58移动，执行在第一区域A1以外运行区域（第二～第五区域A2～A5中的任一个）上规定的控制。

另一方面，上述步骤S52中判定为“是”从而确认了运行点包含在第一区域A1上的情况下，ECU100向步骤S53移动，选择在空气过剩率λ大于1的空燃比较稀的环境下进行SPCCI燃烧的第一模式作为第一区域A1上规定的两种燃烧模式之一。该第一模式下的燃烧控制的详情如上述（3）的（a-1）中说明所述。

上述第一模式下的SPCCI燃烧执行时，如上述（5）中说明那样，以噪音指标值（1~4kHz带宽的缸内压力水平的平均值）抑制为低于其容许界限W的形式设定目标θci（CI燃烧的目标开始时期），以实现该目标θci的形式调节点火时期。因此，第一模式下的SPCCI燃烧执行时，推断噪音指标值基本不会在容许界限W以上。但是，例如在运行点从其他运行区域（第二～第五区域A2～A5的任一个）向第一区域A1移动之后不久，或燃烧模式在第一区域A1内从第二模式向第一模式切换之后不久，控制量的调节未跟上，噪音指标值可能会暂时在容许界限W以上。所以，为了掌握这样的现象的有无，ECU100在接下来的步骤S54中判定噪音指标值是否在容许界限W以上。另，特别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，特别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。

上述步骤S54中判定为“否”从而确认了噪音指标值低于容许界限W的情况下，ECU100使流程返回，继续第一模式（λ＞1）下的SPCCI燃烧。

另一方面，上述步骤S54中判定为“是”从而确认噪音指标值在容许界限W以上的情况下，ECU100向步骤S55移动，使燃烧模式从第一模式（λ＞1）向第二模式（λ=1）切换。即，燃烧模式从在空气过剩率λ大于1的空燃比较稀的环境下进行SPCCI燃烧的上述第一模式，向在空气过剩率λ与1大致一致的理论配比环境下进行SPCCI燃烧的第二模式切换。进行该向第二模式的切换时，需要减少向燃烧室6导入的空气量（新气量）。因此，作为上述步骤S55中的具体控制，为了将燃烧室6内的空气量减少到与理论空燃比相当的量，执行利用EGR阀53或VVT13a、VVT14a来增大EGR率（燃烧室6的全部气体中外部EGR气体及内部EGR气体所占的比例）的控制。

另，上述步骤S55中从第一模式向第二模式切换的控制，在确认了容许界限W以上的噪音指标值时立刻被批准。换言之，与后述步骤S65的从第二模式向第一模式的切换控制不同地，不会特地进行使用了定时器的待机时间的设定。

接下来，ECU100向步骤S56移动，启动内置于ECU100的定时器。来自该定时器的测量时间相当于在上述步骤S55中进行模式切换（第一模式→第二模式的切换）后的经过时间。

接下来，ECU100向图18的步骤S60移动，判定发动机的运行点是否继续包含在第一运行映射图Q1的第一区域A1上。

上述步骤S60中判定为“否”从而确认了运行点未包含在第一区域A1上的情况下，ECU100向步骤S67移动，执行在第一区域A1以外运行区域（第二～第五区域A2～A5中的任一个）上规定的控制。

另一方面，上述步骤S60中判定为“是”从而确认了运行点包含在第一区域A1上的情况下，ECU100向步骤S61移动，执行在空气过剩率λ与1大致一致的理论配比环境下进行SPCCI燃烧的第二模式下的运行。

接下来，ECU100向步骤S62移动，判定噪音指标值是否在容许界限W以上。

在此，由于第二模式（λ=1）下的SPCCI燃烧是在作为惰性气体的EGR气体较多的环境下进行的SPCCI燃烧，所以与EGR气体较少的第一模式（λ＞1）相比燃烧噪音易于变小。因此，在上述步骤S62中，基本可以期望为“否”的判定（噪音指标值＜容许界限W的判定）。

但是，在向第二模式切换后的最初期可能会产生相对较大的噪音，这时上述步骤S62中判定为“是”（噪音指标值≧容许界限W）。这种情况下，ECU100向步骤S63移动，暂时延迟火花塞16的点火时期。

另一方面，上述步骤S62中判定为“否”从而确认了如期望那样噪音指标值＜容许界限W的情况下，ECU100向步骤S64移动，判定上述步骤S56中启动的定时器的计数值（即从向第二模式切换后的经过时间）是否在预先设定的基准时间T以上。

上述步骤S64中判定为“否”从而确认了定时器的计数值低于基准时间T的情况下，ECU100使流程回到上述步骤S60。而且，若此处的判定为“是”，则继续执行第二模式下的SPCCI燃烧（步骤S61）。该第二模式下的SPCCI燃烧持续到定时器的计数值（第二模式的继续时间）达到基准时间T为止。

另一方面，上述步骤S64中判定为“是”从而确认了定时器的计数值在基准时间T以上的情况下，ECU100向步骤S65移动，使燃烧模式从第二模式（λ=1）向第一模式（λ＞1）切换。即，燃烧模式从在空气过剩率λ与1大致一致的理论配比环境下进行SPCCI燃烧的上述第二模式，向在空气过剩率λ大于1的空燃比较稀的环境下进行SPCCI燃烧的第一模式切换。

（7）作用效果

如以上说明，本实施形态中，在发动机温态时使用的第一运行映射图Q1的第一区域A1上，选择空燃比（A/F）大于理论空燃比的第一模式下的SPCCI燃烧，和空燃比大致为理论空燃比且EGR率比第一模式时高的第二模式下的SPCCI燃烧的其中之一来执行。具体而言，在确认了第一模式下的SPCCI燃烧执行过程中，基于缸内压力传感器SN3的检测值特别确定出的噪音指标值在容许界限W以上的情况下，燃烧模式从第一模式向第二模式切换。另一方面，从第一模式向第二模式切换后，即便噪音指标值低于容许界限W，除非从切换起的经过时间达到规定的基准时间T，否则不允许返回第一模式的。根据这样的结构，具有能减轻SPCCI燃烧时的模式切换所引起的乘客的违和感等优点。

即，从第一模式向第二模式切换燃烧模式，伴随于此，EGR率升高，燃烧室6内的惰性气体比例增加，由此能降低混合气的燃烧速度（换言之，降低压力上升率），能将上述切换以后产生的燃烧噪音抑制在较低水平。由此，推断噪音指标值在多数情况会低于容许界限W（即回到第一模式的条件成立），然而若在该时间点立即允许返回第一模式，则噪音指标值可能会再次增大到容许界限W以上。若发生这样的情况，则燃烧模式会再次从第一模式向第二模式切换，导致频繁地重复进行第一/第二模式间的切换。第一模式和第二模式相比，两模式间空燃比及EGR率不同，所以可以认为燃烧时的放热（或压力上升）的波形不同，产生的噪音的音色也不同。因此，若频繁地重复进行第一/第二模式间的切换，则如上述那样的噪音（音色）的变化就会频发，恐怕会让乘客感受到违和感。与此相对，在如上述实施形态那样从向第二模式切换至经过规定时间T为止不允许返回第一模式这样的情况下，由于不会频繁地重复进行第一/第二模式间的切换，所以能有效避免随模式切换而来的噪音（音色）的变化的频发，能减轻乘客的违和感。

另一方面，在上述实施形态中，由于若在第一模式下的SPCCI燃烧时确认到容许界限W以上的噪音指标值（即，若从第一模式向第二模式的切换条件成立），则在该时间点立即允许向第二模式切换，因此相对而言噪音容易较大的第一模式不会无端继续，而是能通过快速向第二模式切换而有效抑制燃烧噪音。

又，上述实施形态中，随着从第一模式向第二模式切换，燃烧室6内的排气（EGR气体）的比例增大，另一方面，空气（新气）的比例减少。因此，燃烧室6内的总气体量在第一/第二模式间不会有较大差异，能有效避免由泵气损失的不同等带来的大幅的转矩段差（切换前后输出转矩的差）在第一/第二模式间的切换时产生。

又，上述实施形态中，若在温态时（第一运行映射图Q1）的第一区域A1上运行时确认到容许界限W以上的噪音指标值，则燃烧模式从第一模式向第二模式切换、EGR率升高，反过来说，这意味着只要容许界限W以上的噪音指标值未被确认，EGR率较低的第一模式下的SPCCI燃烧就会继续。由此确保在混合气的比热比较大的环境下执行SPCCI燃烧的期间较长，因而能有效改善发动机的燃料消耗性能。

即，若有效压缩比为ε、混合气的比热比为κ，则奥托循环发动机的理论热效率η可由下式（1）表示。

η=1-（1/εκ-1）･･･（1）

因此，可认为在有效压缩比ε为一定时，混合气的比热比κ越大理论热效率η就越高，越改善燃料消耗性能。

比热比κ在构成气体分子的原子数越多的情况下越小。例如，相比于空气（新气）中主要包含的N₂、O₂等双原子分子，大量包含在EGR气体中的CO₂、H₂O等三原子分子的比热比κ更小。因此，在选择EGR率较高的第二模式的情况下，混合气中大量含有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降低燃料消耗性能恶化。与此相对，上述实施形态中，由于在第一区域A1的运行时优先选择EGR率较低的第一模式，只要燃烧噪音不增大就不切换为第二模式，所以能尽可能长地确保EGR率较低的（因而比热比较大）第一模式下的SPCCI燃烧的执行期间，能有效提高燃料消耗性能。

又，上述实施形态中，进行SPCCI燃烧时的目标燃烧重心（及目标SI率）在发动机的每个转速及负荷上预先设定，且为了得到该目标燃烧重心（及目标SI率）而预先确定火花塞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）这些各控制量的目标值。而且，在发动机于温态时的第一区域A1上运行时，以无论选择上述第一模式及第二模式的哪一个，只要转速及负荷相同目标燃烧重心就相同的形式决定上述各控制量的目标值。根据这样的结构，即便在第一模式与第二模式之间切换燃烧模式，燃烧重心也不会大幅偏移，因而能减少模式切换时的转矩段差（切换前后输出转矩的差），能实现让乘客难以感知到的顺畅的模式切换。

又，上述实施形态中，在第一区域A1上执行第一/第二模式下的SPCCI燃烧时，以噪音指标值抑制为低于容许界限W的形式调节火花塞16的点火时期（即根据需要将点火时期向上述目标值进行修正），因而基本上（尤其是定常运行时）能将第一区域A1上的SPCCI燃烧的噪音维持在足够低的水平。但在这种情况下恐怕也会例如在从EGR率较高的第二模式向EGR率较低的第一模式移动之后不久等，控制量的调节未跟上从而暂时产生较大噪音。在上述实施形态中，燃烧模式在这样的情况下返回第二模式、EGR率减低，所以能有效避免由模式切换而导致继续产生大幅噪音。

（8）变形例

虽然在上述实施形态中，在温态时（图5（a））的第一区域A1上进行从第一模式向第二模式的切换，之后即便在回到第一模式的条件（噪音指标值低于容许界限W这一条件）成立的情况下，只要未从向第二模式切换起经过规定时间T就维持第二模式而不允许向第一模式返回，但并非一定要将第二模式维持到经过规定时间T为止。也可以是，例如在返回第一模式的条件成立后，到经过规定时间T为止的期间，以第一模式与第二模式的中间状态执行SPCCI燃烧，在经过了规定时间T的时间点上切换为第一模式下的SPCCI燃烧。

又，在上述实施形态中，在第一区域A1上执行第一模式下的SPCCI燃烧时，在向第二模式切换的条件（噪音指标值为容许界限W以上这样的条件）成立的情况下立刻允许向第二模式切换，但也可以是，在第一模式开始后的经过时间达到某一程度的时间（但为比上述规定时间T短的时间），然后允许向第二模式切换。

在上述实施形态中，基于缸内压力传感器SN3（检测部）检测的缸内压力特别确定出噪音指标值，但为了特别确定出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联的参数即可，缸内压力仅为其一例。例如，也可以是将发动机主体1的振动（振动加速度）、从发动机主体1发出的噪音本身等作为上述参数来检测。即，作为本发明中的检测部，除缸内压力传感器以外，也可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。

在上述实施形态中，基于缸内压力传感器SN3所检测的缸内压力而算出与CI爆震相关的较高的缸内压力水平，更详细而言，算出对缸内压力的检测波形进行傅里叶分析所得的1kHz、1.25kHz、1.6kHz、2kHz、2.5kHz、3.15kHz、4kHz各带宽的缸内压力水平的平均值，并将该平均值用作噪音指标值，但作为代替，也可以是算出各带宽的缸内压力水平的最大值作为噪音指标值。又，由于CI爆震是与发动机部件的共振现象，其共振频率自然局限于若干个频率，所以也可以仅利用最接近各共振频率的有限个带宽的缸内压力水平来算出噪音指标值。换言之，也可以无视上述各带宽中离共振频率较远的一部分带宽的缸内压力水平。

进一步而言，噪音指标值不限为从上述那样的1~4kHz带宽的缸内压力水平求得的值。例如，也可以是从1~4kHz带宽的（即与CI爆震相关性较高的）缸内压力水平算出第一噪音指标值，从与SI爆震相关性较高的6.3kHz带宽的缸内压力水平算出第二噪音指标值，基于该第一噪音指标值及第二噪音指标值双方来控制SPCCI燃烧。或者，也可以将第一噪音指标值及第二噪音指标值中较大的一方用作噪音指标值。

在上述实施形态中，设定了使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），且为了实现该目标θci而对火花塞16的点火时期（火花点火的时期）进行了调节，但代替点火时期地或除了点火时期之外，也可以对来自喷射器15的燃料的喷射时期进行调节。此外，还可以对燃料的喷射时期和喷射量双方进行调节。

在上述实施形态中，在发动机温态时使用的第一运行映射图Q1的第一区域A1上，可选择空燃比（A/F）及EGR率不同的第一模式及第二模式中的任一方，当第一模式与第二模式切换时，在节气门32全开的状态下对EGR气体（外部EGR气体及内部EGR气体）的量进行增减，由此改变空燃比及EGR率，但除了这样的控制（或取而代之地），也可以通过节气门32的开闭来改变空燃比及EGR率。基于这样的目的而被开闭驱动的节气门32，相当于本发明的“EGR操作部”及“空燃比操作部”。另，可以是在利用节气门32操作空燃比及EGR率时，在空燃比（A/F）相对较小的第二模式下，与第一模式相比将节气门32向关闭侧驱动。这种情况下，气体空燃比（G/F）在第二模式时比在第一模式时小。

在上述实施形态中，将由发动机主体1进行机械驱动的增压机33设置于进气通路30，但也可以是代替这样的机械式的增压机33（增压器）地，设置由电气马达驱动的电动增压机或由排气的能量来驱动的涡轮增压机等。

在上述实施形态中，将包围圆锥状的隆起部20a的俯视时呈面包圈状的腔20设置在活塞5的冠面上，但也可以是使腔20中与火花塞16相向的部分的凹部、即位于比隆起部20a靠近进气侧的部分的凹部形成为小于其相反侧（排气侧）的凹部的结构。如此，在压缩行程的后期从喷射器15喷射燃料时，能使燃料的喷雾更迅速地向火花塞16的电极附近移动。

在上述实施形态中，在进行将已燃气体残留在燃烧室6内的内部EGR时，以跨过排气上死点形成进气门11及排气门12双方开阀的气门重叠期间的形式控制进气VVT13a及排气VVT14a，但也可以是与此相反地，通过跨过排气上死点形成进气门11及排气门12双方闭阀的所谓负重叠期间来进行内部EGR。

在上述实施形态中，在对一个汽缸2设置的两个进气道9A、9B的一方（第二进气道9B）上设置涡流阀18，通过对该涡流阀18的开度进行增减来调节涡流的强度，但调节涡流强度的方法不限于此。例如，也可以通过使对第一进气道9A进行开闭的进气门11的升程量与对第二进气道9B进行开闭的进气门11的升程量存在差异，或使这两个进气门11的开闭正时存在差异，由此调节涡流的强度。

在上述实施形态中，以实现在每个运行条件上设定的目标燃烧重心及目标SI率的形式而预先设定了点火时期等控制量的目标值，以使预想的噪音指标值低于容许界限W的形式根据需要对点火时期进行修正，但除了这样的控制（或者取而代之地），也可以进行基于燃烧重心或SI率的反馈控制。

例如，进行基于燃烧重心的反馈控制时，每次从来自缸内压力传感器SN3的检测波形等算出各次燃烧（SPCCI燃烧）的燃烧重心，在算出的燃烧重心与目标燃烧重心不一致的情况下，将点火时期、燃料的喷射量/喷射时期等向使该偏离量变小的方向进行修正。

同样地，在进行基于SI率的反馈控制的情况下，每次从来自缸内压力传感器SN3的检测波形等算出各次燃烧的SI率，在算出的SI率与目标SI率不一致的情况下，将点火时期、燃料的喷射量/喷射时期等向使该偏离量变小的方向进行修正。

另，在如上述那样算出各次燃烧的SI率的情况下，可以给出多种计算该SI率的具体方法。

例如，也可以从来自缸内压力传感器SN3的检测波形算出各曲轴转角时间点上的放热率，基于算出的放热率的数据（波形）分别算出图8所示的面积R1、R2。这种情况下，如已说明的那样能以SI率=R1/（R1+R2）进行计算，但作为代替，也可以是SI率=R1/R2。

或者，也可以是利用图19所示的Δθ1、Δθ2计算SI率。即，也可以是在令SI燃烧的曲轴转角期间（比拐点X靠近提前侧的曲轴转角期间）为Δθ1、令CI燃烧的曲轴转角期间（比拐点X靠近滞后侧的曲轴转角期间）为Δθ2时，SI率=Δθ1/（Δθ1+Δθ2），或SI率=Δθ1/Δθ2。

或者，也可以是在令SI燃烧的放热率的峰值为ΔH1、令CI燃烧的放热率的峰值为ΔH2时，SI率=ΔH1/（ΔH1+ΔH2），或SI率=ΔH1/ΔH2。

Claims (6)

1.一种压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

是在至少一部分运行区域内执行使汽缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后使汽缸内剩余的混合气通过自着火进行CI燃烧的部分压缩着火燃烧的压缩着火式发动机的控制装置；

具备：

能变更作为向所述汽缸导入的排气比例的EGR率的EGR操作部；以及

在所述部分压缩着火燃烧执行时，以在EGR率较低的第一模式与EGR率较高的第二模式之间切换燃烧模式的形式控制所述EGR操作部的燃烧控制部；

所述燃烧控制部在进行从所述第一模式向第二模式的切换后，在返回第一模式的条件成立的情况下，等待从向所述第二模式的切换经过规定期间后再允许向所述第一模式返回。

2.根据权利要求1所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述燃烧控制部在选择所述第二模式时相比于选择第一模式时，以使汽缸内的作为空气与燃料的比例的空燃比降低的形式进行控制。

3.根据权利要求1所述的压缩着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一模式下的部分压缩着火燃烧开始后，在从所述第一模式向第二模式切换的条件成立的情况下，在该条件成立后立刻允许向所述第二模式切换，或是在从所述第一模式的开始起等待经过比所述规定期间短的期间后允许向所述第二模式切换。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

以使所述第一模式下的部分压缩着火燃烧的燃烧重心和所述第二模式下的部分压缩着火燃烧的燃烧重心在转速及负荷相同的条件下相同的形式，预先设定包括火花点火的时期在内的规定的控制量的目标值。

5.根据权利要求4所述的压缩着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一模式及第二模式下的部分压缩着火燃烧执行时，能基于代表随该燃烧而来的噪音的噪音指标值，将所述控制量相对于所述目标值进行修正，且在确认所述噪音指标值在所述第一模式的选择中为规定的阈值以上的情况下，将燃烧模式从所述第一模式切换为第二模式。

6.一种压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

是在至少一部分的运行区域内执行使汽缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后使汽缸内剩余的混合气通过自着火进行CI燃烧的部分压缩着火燃烧的压缩着火式发动机的控制装置；

具备：

能变更所述汽缸内的作为空气与燃料的比例的空燃比的空燃比操作部；以及

在所述部分压缩着火燃烧执行时，以在空燃比较高的第一模式与空燃比较低的第二模式之间切换燃烧模式的形式控制所述空燃比操作部的燃烧控制部；

所述燃烧控制部在进行从所述第一模式向第二模式的切换后，在回到第一模式的条件成立的情况下，等待从向所述第二模式的切换经过规定期间后再允许向所述第一模式返回。