CN110778410A - 压缩着火式发动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压缩着火式发动机的控制装置，在进行SPCCI燃烧的发动机中高精度地判定缸内温度。混合气在通过点火部的强制点火使一部分混合气开始伴随火焰传播的燃烧后，剩余的未燃混合气通过自行着火进行燃烧；控制部（ECU（10））以使未燃混合气在目标正时自行着火的形式、在目标正时之前向所述点火部输出点火信号。控制部还基于测量部测量到的与燃烧室内的压力相关的缸内压力参数推算未燃混合气实际进行了自行着火的正时，且基于该推算结果判定规定的曲轴角下的缸内温度。

Description

压缩着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着火式发动机的控制装置。

背景技术

不通过火焰传播而使混合气一下子燃烧的经由自行着火的燃烧的燃烧期间最小。若混合气在恰当的时期通过自行着火进行燃烧，则能最大限度地提高发动机的燃料消耗效率。

例如专利文献1中记载的发动机的控制装置为了调节经由自行着火的燃烧的时期，基于缸内压力传感器的输出信号计算质量燃烧比例为50%的时期。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3873580号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

与专利文献1记载的技术不同，本申请申请人提出了SI（Spark Ignition；火花点火）燃烧与CI（Compression Ignition；压缩着火）燃烧相组合的SPCCI（SPark ControlledCompression Ignition；火花点火控制压缩着火）燃烧。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燃烧是使燃烧室中的混合气进行压缩着火从而开始的燃烧。SPCCI燃烧为如下的形态：在对燃烧室中的混合气强制进行点火并开始经由火焰传播的燃烧时，藉由SI燃烧的放热及火焰传播导致的压力上升，燃烧室中的未燃混合气进行CI燃烧。SPCCI燃烧包括CI燃烧，因此是“压缩着火的燃烧”的一个形态。

CI燃烧在缸内温度到达由混合气的组成所确定的着火温度时发生。若在压缩上死点附近缸内温度到达着火温度而引起CI燃烧，则能使SPCCI燃烧的燃料消耗效率最大化。

缸内温度根据缸内压力的上升而升高。SPCCI燃烧中的缸内压力是压缩行程中活塞的压缩做功导致的压力上升和由SI燃烧的放热产生的压力上升这两个压力上升的结果。

另一方面，SPCCI燃烧中若在压缩上死点附近引起CI燃烧，有时会使缸内压力过度上升、燃烧噪音过大。此时，若使点火时期滞后，则会在膨胀行程中活塞显著下降的时期引起CI燃烧，因此能抑制燃烧噪音。但是，发动机的燃料消耗效率降低。

在进行SPCCI燃烧的发动机中要兼顾燃烧噪音的抑制与燃料消耗性能的改善，就必须要以使相对曲轴角的行进而变化的燃烧波形变为恰当的燃烧波形的形式控制SPCCI燃烧。

SPCCI燃烧中，混合气进行自着火的正时受缸内温度的影响。高精度地判定缸内温度有利于在SPCCI燃烧中准确地控制自着火的正时。此处的缸内温度是指规定的曲轴角下的汽缸内的温度而非一个循环中的平均的缸内温度。

此处，作为缸内温度的判定方法，已知有利用进气温与排气温的方法、利用发动机水温的方法等，然而这些方法仅能推算出一个循环中的缸内温度的平均值。若想要高精度地判定规定的曲轴角下的缸内温度，需要例如考虑了由混合气的流动及燃料的浓度不均等引起的缸内环境的波动的新方法。

此处公开的技术是鉴于上述情况而作出的，其目的在于在进行SPCCI燃烧的发动机中高精度地判定缸内温度。

解决问题的手段：

为了控制SPCCI燃烧，例如可使用作为表示SPCCI燃烧的特性的参数的CI燃烧开始时期θci。CI燃烧开始时期θci是未燃混合气进行自行着火的时期。以下，有时也将CI燃烧开始时期称为“CI时期”，且将CI时期的推算值称为“实际CI时期”或“实际θci”，将CI时期的目标值称为“目标CI时期”或“目标θci”。

发动机的控制部例如确定与发动机的运行状态对应的目标θci，以使实际的θci变为目标θci的形式进行燃烧室内的温度的调节与点火时期的调节。燃烧室内的温度通过调节向燃烧室内导入的废气的温度和/或量来进行调节。以下，有时将燃烧室内的温度称为“缸内温度”或“Tin”，且将缸内温度的推算值称为“实际缸内温度”或“实际Tin”，将缸内温度的目标值称为“目标缸内温度”或“目标Tin”。

在实际的θci比目标θci提前时，CI燃烧在靠近压缩上死点的正时发生，因此燃烧噪音会变大。若想要抑制燃烧噪音，则控制部必须掌握实际的θci。如果能推算出实际的θci，控制部就能根据实际的θci与目标θci的偏差调节点火时期，由此来使实际的θci接近目标θci。例如在实际的θci比目标θci提前时，控制部能通过使点火时期滞后来使实际的θci滞后，由此抑制燃烧噪音。

本申请发明人率先完成并提出了基于对燃烧室内的压力进行测量的缸内压力传感器的测量信号来高精度地推算CI燃烧开始时期θci的方法。

由该推算方法推算得到的CI燃烧开始时期θci正是前述的“实际的θci”。该实际CI时期是反映出压力波的强度、混合气的流动以及燃料的浓度不均等每个燃烧循环的缸内环境的参数。

如上所述，CI燃烧在缸内温度到达着火温度时发生。缸内温度较高时，会在更早的正时到达着火温度，因此可考虑使实际CI时期也为提早的正时。像这样，根据缸内温度的高低使实际CI时期滞后或提前。

本申请发明人着眼于缸内温度与实际CI时期密切相关，找到了缸内温度的新的判定方法。

此处公开的技术能在进行SPCCI燃烧的发动机中高精度地判定缸内温度。

具体地，此处公开的技术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具备：由汽缸、在所述汽缸内往复运动的活塞及将所述汽缸的一端封闭的汽缸盖形成的发动机的燃烧室；安装于所述汽缸盖且喷射向所述燃烧室内供给的燃料的燃料喷射部；面朝所述燃烧室内地配设且对所述燃烧室内的混合气点火的点火部；测量与所述发动机的运行相关的参数的测量部；和控制部，所述控制部与所述点火部、所述燃料喷射部及所述测量部分别连接，接收来自所述测量部的测量信号进行运算，并向所述点火部及所述燃料喷射部输出信号；所述混合气在通过所述点火部的强制点火使一部分混合气开始伴随火焰传播的燃烧后，剩余的未燃混合气通过自行着火进行燃烧。

并且，所述控制部具有：以使所述未燃混合气在目标正时自行着火的形式，在所述目标正时之前向所述点火部输出点火信号的点火控制部；基于所述测量部测量到的与所述燃烧室内的压力相关的缸内压力参数，对表示未燃混合气实际自行着火的正时的实际CI时期进行推算的着火时期推算部；和基于所述着火时期推算部的推算结果，判定规定的曲轴角下的缸内温度的缸内温度判定部。

根据该结构，点火控制部向点火部输出点火信号，由此点火部对混合气点火。以点火部的点火为契机，发生伴随火焰传播的燃烧。SI燃烧开始后，剩余的未燃混合气通过自行着火进行燃烧。如此，该压缩着火式发动机进行SPCCI燃烧。点火控制部以使未燃混合气在目标正时自行着火的形式调节点火部强制点火的正时。

测量部测量与混合气燃烧进行中的燃烧室内的压力相关的缸内压力参数。着火时期推算部基于缸内压力参数推算未燃混合气实际进行自行着火的正时（即，实际CI时期）。

如前所述，在缸内温度较高时与较低时相比，实际CI时期为较早的正时。本申请发明人经过反复仔细研究想到了在实际CI时期的值根据缸内温度的高低而变动的情况下，着眼于贝叶斯（Bayes）推算方法，由此逆推出缸内温度与实际CI时期的因果关系。而且，本申请发明人弄清了能基于实际CI时期的值来判定缸内温度这一事实。

前述结构基于上述发现。根据前述结构，控制部基于实际CI时期判定缸内温度。实际CI时期反映了压力波的强度、混合气的流动及燃料的浓度不均等的影响，因而能使用实际CI时期来准确地判定缸内温度。因此，能提高缸内温度的判定精度。藉由提高缸内温度的判定精度，控制部能恰当地控制SPCCI燃烧。如此，能抑制SPCCI燃烧的燃烧噪音且改善发动机的燃料消耗性能。

又，也可以是所述压缩着火式发动机的控制装置还具备与所述控制部连接且接收来自所述控制部的信号而调节所述缸内温度的缸内温度调节部；所述控制部以在所述缸内温度判定部判定缸内温度较高时使该缸内温度降低且在所述缸内温度判定部判定缸内温度较低时使该缸内温度上升的形式，向所述缸内温度调节部输出信号。

根据前述结构，控制部基于缸内温度判定部的判定结果调节缸内温度。通过提高缸内温度的判定精度来比以往准确地调节该缸内温度，进而有利于恰当地控制SPCCI燃烧。

又，也可以是所述控制部计算与所述发动机的运行状态对应的控制量的目标值，而且决定与该目标值对应的目标缸内温度；所述缸内温度判定部基于所述实际CI时期推算缸内温度，且在该推算结果高于所述目标缸内温度时判定缸内温度较高，而在所述推算结果低于所述目标缸内温度时判定缸内温度较低。

根据前述结构，控制部参考与CI时期的目标值、后述的SI率等多个参数的目标值对应的缸内温度（目标缸内温度）来作为用于判定缸内温度的指标。藉此，能将推算为实际已到达的缸内温度（缸内温度的推算值）与根据发动机的运行状态而需要的期望的缸内温度（目标缸内温度）进行比较。藉此，有利于更准确地调节缸内温度，进而恰当地控制SPCCI燃烧。

又，也可以是所述控制部基于所述缸内温度的推算值与所述目标缸内温度的差分，控制向所述缸内温度调节部输出的信号。

根据前述结构，控制部例如在缸内温度的推算值与目标缸内温度的差分较大时，与较小时相比，使缸内温度更大幅地增减。藉此有利于更准确地调节缸内温度，进而恰当地控制SPCCI燃烧。

又，也可以是所述缸内温度判定部在所述实际CI时期较早时与较迟时相比，将所述缸内温度推算为较高。

如上所述，在缸内温度较高时与较低时相比，实际CI时期为较早的正时。这种趋势换句话说，可以认为在实际CI时期较早时与较迟时相比，缸内温度较高。

根据前述结构，能提高缸内温度的推算精度。藉此，有利于更准确地调节缸内温度，进而恰当地控制SPCCI燃烧。

又，也可以是所述控制部分别决定热量比率的目标值与未燃混合气进行自行着火的正时的目标值，且基于各目标值决定所述目标缸内温度，所述热量比率是混合气通过火焰传播燃烧时产生的热量相对所述燃烧室中的混合气燃烧时产生的全部热量的比例的相关指标；所述控制部以实现所述目标缸内温度的形式向所述点火部输出信号。

为了控制SPCCI燃烧，本申请申请人提出将SI率（热量比率）作为表示SPCCI燃烧的特性的参数。本申请申请人将SI率定义为SI燃烧产生的热量相对SPCCI燃烧产生的全部热量的比例的相关指标。SI率较高时SPCCI燃烧中SI燃烧的比例较高，SI率较低时SPCCI燃烧中CI燃烧的比例较高。SPCCI燃烧中SI燃烧的比例较高则有利于燃烧噪音的抑制。SPCCI燃烧中CI燃烧的比例较高则有利于发动机的燃料消耗效率的改善。SI率变化时θci也变化。

与实际CI时期和缸内温度之间的关系同样地，目标CI时期与目标缸内温度相关。又，如上所述，SI率变化时θci变化，因而目标热量比率（SI率的目标值）经由目标CI时期而与目标缸内温度相关。

藉由考虑这样的相关关系，控制部能准确地决定目标缸内温度。藉此，有利于更准确地调节缸内温度，进而恰当地控制SPCCI燃烧。

又，也可以是所述缸内温度调节部具有设置于所述发动机且变更所述燃烧室中的混合气所包含EGR气体的量的EGR系统；所述EGR系统由形成为对进气门与排气门双方开阀的重叠期间的长度进行调节的结构的内部EGR系统、和形成为对连接在进气通路与排气通路之间的EGR通路中的废气的流量进行调节的结构的外部EGR系统中的至少一方构成。

根据前述结构，通过内部EGR系统和/或外部EGR系统来变更EGR气体的量，由此能调节缸内温度。藉此，有利于恰当地控制SPCCI燃烧。

又，也可以是所述控制部基于所述测量部测量到的参数计算使质量燃烧比例为规定值的曲轴角；所述缸内温度判定部基于所述实际CI时期与所述曲轴角判定所述缸内温度。

作为一个示例，如果将使质量燃烧比例为10%的曲轴角称为θmfb10，则认为在该θmfb10为较迟的正时时，SPCCI燃烧尤其是SI燃烧的火焰传播缓慢进行。此处，在火焰传播缓慢进行时与急速进行时相比，θci倾向于成为较迟的正时。

此处，可以想到虽然θmfb10为较迟的正时，但在θci为较早的正时时与θci为较迟的正时时相比，缸内温度升高与θci的提早相应的程度。

像这样，θmfb10和θci一起与缸内温度的高低相关。这样的关系无论θmfb10如何，在SPCCI燃烧的燃烧初期对于使质量燃烧比例为其他规定值的曲轴角均成立。

根据前述结构，能提高缸内温度的推算精度。藉此，有利于更准确地调节缸内温度，进而恰当地控制SPCCI燃烧。

又，也可以是所述着火时期推算部在所述点火部的强制点火后，将所述测量部测量到的缸内压力参数超过阈值的正时推算为所述实际CI时期。

又，也可以是所述测量部包括面朝所述燃烧室地配设且测量所述燃烧室内的压力的缸内压力传感器；所述着火时期推算部使用所述缸内压力传感器的测量信号作为表示所述缸内压力参数的信号。

本申请发明人提出的CI时期的推算方法的依据是：在使燃烧室内所有的混合气通过随着强制点火的火焰传播进行燃烧的情况与使燃烧室内所有的混合气进行压缩燃烧的情况下，压力波的强度（spectrum；频谱）在第一频率以上且第二频率以下的特定的频率范围内大不相同。经由火焰传播的燃烧具有燃烧开始时的放热率（dQ/dθ）低于压缩着火燃烧的放热率这一特性，因此认为SI燃烧与CI燃烧的压力波的强度在特定的频率范围内不同。

更详尽地，本申请发明人发现使缸内压力传感器的测量信号中通过了以第一频率以上且第二频率以下的频率为通带（passband）的带通滤波器（Band pass filter）的测量信号为最小值的正时，与CI时期θci大致一致。因此，所述提案中，控制部在通过了带通滤波器的测量信号的最小值超过规定的阈值时，将该最小值的正时推算为未燃混合气自行着火的正时（即CI时期θci）。

根据前述结构，控制部能基于缸内压力传感器的测量值推算出CI时期。

又，也可以是所述控制部具有使所述缸内压力传感器的测量信号中具有第一频率以上且第二频率以下的频率的信号通过的第一带通滤波器；所述着火时期推算部将通过了所述第一带通滤波器的测量信号超过第一阈值的正时推算为所述实际CI时期；所述第一频率及所述第二频率设定在0.5kHz以上且4.0kHz以下的范围内。

根据本申请发明人的研究，如果基于通过了将设定在0.5kHz以上且4.0kHz以下的范围内的第一频率以上且第二频率以下作为通带的带通滤波器的测量信号（相当于缸内压力参数），就能高精度地推算CI时期θci。

又，也可以是所述控制部具有使所述缸内压力传感器的测量信号中具有第三频率以上且第四频率以下的频率的信号通过的第二带通滤波器；所述控制部还具有将通过了所述第二带通滤波器的测量信号超过第二阈值的正时推算为所述实际CI时期的第二个着火时期推算部；所述第三频率以及所述第四频率设定在5.5kHz以上且8.0kHz以下的范围内。

第一带通滤波器与第二带通滤波器的通带不同。着火时期推算部使用第一带通滤波器推算未燃混合气自行着火的曲轴角正时与第二个着火时期推算部使用第二带通滤波器推算未燃混合气自行着火的曲轴角正时，相当于通过彼此不同的方法推算CI时期θci。通过两种方法分别推算出CI时期θci，由此提高CI时期θci的推算精度。

例如，在仅通过任意一方的方法推算出正时时，控制部可以将该正时推算为CI时期θci。

又，在通过两种方法分别推算出正时时，控制部可以将相对而言提前侧的正时推算为CI时期θci。

又，也可以是所述控制部具有：基于所述测量部测量到的与所述燃烧室内的压力相关的缸内压力参数，判定未燃混合气是否实际进行了自行着火的CI有无判定部；和基于所述CI有无判定部的判定结果，对表示在所述发动机的运行时实际自行着火的概率的CI概率进行计算的CI概率运算部；所述缸内温度判定部在未能推算出所述实际CI时期的情况下，基于所述CI概率判定所述缸内温度。

如上所述，发动机的控制部使用SI率与θci这两个新参数来控制SPCCI燃烧。然而，实际的发动机中，在SI燃烧后并不一定会开始CI燃烧。即，SPCCI燃烧不一定会在所有的燃烧循环实现。未能开始CI燃烧的情况下无法推算出实际CI时期。

因此，本申请发明人定义CI概率作为表示SPCCI燃烧的特性的进一步的新参数。该CI概率可以定义为与SI燃烧后引发了CI燃烧的次数相对SI燃烧所进行的次数的比例相关的指标。CI概率较高时SI燃烧后未燃混合气进行CI燃烧的频度升高，CI概率较低时SI燃烧后未燃混合气进行CI燃烧的频度降低。若进行CI燃烧的频度升高，则SPCCI燃烧中CI燃烧的比例平均变高，有利于发动机的燃料消耗效率的改善。

又，CI概率与实际CI时期同样地，是反应了压力波的强度、混合气的流动以及燃料的浓度不均等每个燃烧循环的缸内环境的参数。

如上所述，CI燃烧在缸内温度到达着火温度时发生。因此，由于缸内温度较高时容易到达着火温度，因而认为与缸内温度较低时相比，CI概率变高。像这样，CI概率根据缸内温度的高低而增减。

本申请发明人着眼于缸内温度与CI概率密切相关，发现了缸内温度的更进一步的判定方法。具体地，本申请发明人经过反复仔细研究，着眼于CI概率的值根据缸内温度的高低而变动，从而逆推缸内温度与CI概率的因果关系。而且，本申请发明人弄清了能基于CI概率的值来判定缸内温度这一事实。

前述结构基于上述发现。根据前述结构，控制部在未能推算出实际CI时期时基于CI概率判定缸内温度。CI概率反应了压力波的强度、混合气的流动及燃料的浓度不均等的影响，因而如果使用CI概率来判定缸内温度，就能与使用实际CI时期时同样地提高判定精度。因此，无法推算出CI时期的情况下依然能提高缸内温度的推算精度。

此处公开的压缩着火式发动机的控制装置具备：由汽缸、在所述汽缸内往复运动的活塞及将所述汽缸的一端封闭的汽缸盖形成的发动机的燃烧室；安装于所述汽缸盖且喷射向所述燃烧室内供给的燃料的燃料喷射部；面朝所述燃烧室内地配设且对所述燃烧室内的混合气点火的点火部；设置于所述发动机且通过变更作为所述燃烧室中的混合气所包含EGR气体的量的比例的EGR率来调节所述汽缸的缸内温度的缸内温度调节部；面朝所述燃烧室地配设、至少包括测量所述燃烧室内的压力的缸内压力传感器且测量与所述发动机的运行相关的参数的测量部；和控制部，所述控制部与所述点火部、所述燃料喷射部、所述缸内温度调节部及所述测量部分别连接，接收来自所述测量部的测量信号进行运算，并向所述点火部、所述燃料喷射部及所述缸内温度调节部输出信号；所述混合气在通过所述点火部的强制点火使一部分混合气开始伴随火焰传播的燃烧后，剩余的未燃混合气通过自行着火进行燃烧。

并且，所述控制部具有：存储所述未燃混合气进行自行着火的目标正时的目标正时存储部；和基于所述目标正时存储部存储的目标正时，以使所述未燃混合气在目标正时自行着火的形式、在所述目标正时之前对所述点火部输出点火信号的点火控制部；所述控制部还具有：使所述缸内压力传感器的测量信号中特定的频带的信号通过的带通滤波器；存储阈值的阈值存储部；将通过了所述带通滤波器的测量信号的值超过所述阈值的正时推算为表示未燃混合气实际进行了自行着火的正时的实际CI时期的着火时期推算部；存储所述着火时期推算部推算出的实际CI时期的CI时期存储部；和基于所述CI时期存储部存储的实际CI时期推算所述缸内温度，且基于该推算结果判定规定的曲轴角下的所述缸内温度的缸内温度判定部。

并且，所述控制部以在所述缸内温度判定部判定缸内温度较高时使该缸内温度降低且在所述缸内温度判定部判定缸内温度较低时使该缸内温度上升的形式、向所述缸内温度调节部输出信号。

发明效果：

如以上说明，前述的压缩着火式发动机的控制装置能在进行SPCCI燃烧的发动机中高精度地判定缸内温度。

附图说明

图1是例示发动机的结构的图；

图2是例示燃烧室的结构的图，上图相当于燃烧室的俯视图，下图是II-II线剖视图；

图3是例示燃烧室及进气系统的结构的俯视图；

图4是例示发动机的控制装置的结构的框图；

图5是例示SPCCI燃烧的波形的图；

图6是例示发动机的温态时的映射图（map）的图；

图7A是例示发动机的控制部的功能结构的一部分的框图；

图7B是例示发动机的控制部的功能结构的一部分的框图；

图8是例示对缸内压力传感器的测量值进行频率解析的结果的图；

图9是例示SI燃烧后恰当发生CI燃烧时的各参数的波形的图；

图10是例示SI燃烧后未发生CI燃烧时的各参数的波形的图；

图11是例示第一着火时期推算部的CI燃烧开始时期的推算步骤的流程图；

图12是例示发动机的转速与第一带通滤波器的通带的关系的图；

图13是例示质量燃烧比例的计算步骤的流程图；

图14是例示补偿（offset）量的计算步骤的流程图；

图15是例示推算CI燃烧开始时期时的各参数的波形的图；

图16是例示第二着火时期推算部的CI燃烧开始时期的推算步骤的流程图；

图17是例示发动机的控制部的功能结构中与缸内温度相关的一部分的框图；

图18是例示缸内温度的判定步骤以及基于该判定结果的控制的流程图；

图19是例示CI概率的更新步骤的流程图；

图20是例示使质量燃烧比例（SI时期）和CI燃烧开始时期（CI时期）与缸内温度一一关联的映射图的图；

图21是例示使缸内温度和CI燃烧开始时期（CI时期）与质量燃烧比例（SI时期）一一关联的映射图的图；

图22是例示使质量燃烧比例（SI时期）和CI概率与缸内温度一一关联的映射图的图；

图23是例示使缸内温度和CI概率与质量燃烧比例（SI时期）一一关联的映射图的图；

符号说明：

1 发动机；

10 ECU（控制部）；

11 汽缸；

13 汽缸盖；

17 燃烧室；

55 EGR系统（缸内温度调节部）；

101a 目标SI率/目标θci设定部；

101b 目标缸内状态量控制部；

101i 点火控制部；

101l 第一带通滤波器；

101m 第二带通滤波器；

101o 第一着火时期推算部（着火时期推算部）；

101p 第二着火时期推算部（第二个着火时期推算部）；

101q 选择部（CI有无判定部）；

101y CI概率运算部；

101α 缸内温度判定部；

1022 目标θci存储部（目标正时存储部）；

1024 阈值存储部；

1025 映射图存储部；

25 火花塞（点火部）；

3 活塞；

6 喷射器（燃料喷射部）；

SW1 空气流量传感器（测量部）；

SW2 第一进气温度传感器（测量部）；

SW3 第一压力传感器（测量部）；

SW4 第二进气温度传感器（测量部）；

SW5 进气压力传感器（测量部）；

SW6 缸内压力传感器（测量部）；

SW7 排气温度传感器（测量部）；

SW8 线性O₂传感器（测量部）；

SW9 λO₂传感器（测量部）；

SW10 水温传感器（测量部）；

SW11 曲轴角传感器（测量部）；

SW12 加速器开度传感器（测量部）；

SW13 进气凸轮角传感器（测量部）；

SW14 排气凸轮角传感器（测量部）；

SW15 EGR压差传感器（测量部）；

SW16 燃压传感器（测量部）；

SW17 第三进气温度传感器（测量部）。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明涉及压缩着火式发动机的控制装置及缸内温度判定方法的实施形态。以下的说明是发动机、发动机的控制装置以及发动机的缸内温度判定方法的一个例子。

图1是例示压缩着火式的发动机的结构的图。图2是例示发动机的燃烧室的结构的图。图3是例示燃烧室及进气系统的结构的图。另外，图1中的进气侧为纸面左侧，排气侧为纸面右侧。图2及图3中的进气侧为纸面右侧，排气侧为纸面左侧。图4是例示发动机的控制装置的结构的框图。

发动机1是通过燃烧室17重复进气行程、压缩行程、膨胀行程以及排气行程来运行的四冲程发动机。发动机1装载于四轮汽车。汽车通过发动机1的运行来行驶。本结构例中，发动机1的燃料为汽油。燃料只要是至少含有汽油的液体燃料即可。燃料也可以是含有例如生物乙醇等的汽油。

（发动机的结构）

发动机1具备汽缸体12以及载置于其上的汽缸盖13。汽缸体12的内部形成有多个汽缸11。图1及图2中仅示出了一个汽缸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连结曲轴15。活塞3与汽缸11以及汽缸盖13一起区划出燃烧室17。另外，有时会广义地使用“燃烧室”一词。即，“燃烧室”有时意味着无关活塞3的位置，由活塞3、汽缸11以及汽缸盖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的下图所示由倾斜面1311和倾斜面1312构成。倾斜面1311是从进气侧朝向后述的喷射器6的喷射轴心X2的上升斜面。倾斜面1312是从排气侧朝向喷射轴心X2的上升斜面。燃烧室17的顶面是所谓的屋脊形状。

活塞3的上表面向燃烧室17的顶面隆起。活塞3的上表面上形成有腔室31。腔室31从活塞3的上表面凹陷。本结构例中，腔室31具有浅盘形状。腔室31的中心比汽缸11的中心轴X1向排气侧偏离。

发动机1的几何压缩比设定为10以上30以下。如后所述发动机1在一部分运行区域中，进行SI燃烧与CI燃烧相组合的SPCCI燃烧。SPCCI燃烧利用SI燃烧的放热与压力上升来控制CI燃烧。发动机1是压缩着火式发动机。但是，该发动机1无需提高活塞3到达压缩上死点时的燃烧室17的温度（即压缩端温度）。发动机1能将几何压缩比设定为较低。若降低几何压缩比，则有利于降低冷却损失以及降低机械损失。也可以是使发动机1的几何压缩比在通常规格（燃料的辛烷值在91左右的低辛烷值燃料）下为14～17，在高辛烷值规格（燃料的辛烷值在96左右的高辛烷值燃料）下为15～18。

在汽缸盖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。进气道18与燃烧室17连通。进气道18是所谓的滚流气道（Tumbleport），详图省略。即，进气道18具有使燃烧室17中形成滚流的形状。

进气道18上配设有进气门21。进气门21对燃烧室17与进气道18之间进行开闭。进气门21通过动阀机构在规定的正时进行开闭。动阀机构是使气门正时和/或气门升程可变的可变动阀机构即可。本结构例中，如图4所示，可变动阀机构具有进气电动S-VT（Sequential-Valve Timing；连续气门正时）23。进气电动S-VT23使进气凸轮轴的旋转相位在规定的角度范围内连续变更。进气门21的开阀正时及闭阀正时连续地变化。另外，也可以是进气动阀机构具有油压式的S-VT而代替电动S-VT。

在汽缸盖13上，还对每个汽缸11形成有排气道19。排气道19也如图3所示具有第一排气道191及第二排气道192。排气道19与燃烧室17连通。

排气道19上配设有排气门22。排气门22对燃烧室17与排气道19之间进行开闭。排气门22通过动阀机构在规定的正时进行开闭。该动阀机构是使气门正时和/或气门升程可变的可变动阀机构即可。本结构例中，如图4所示，可变动阀机构具有排气电动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变更。排气门22的开阀正时及闭阀正时连续地变化。另外，也可以是排气动阀机构具有油压式的S-VT而代替电动S-VT。

进气电动S-VT23及排气电动S-VT24调节进气门21与排气门22双方开阀的重叠期间的长度。若延长重叠期间的长度，则能对燃烧室17中的残留气体进行扫气。又，通过调节重叠期间的长度，能将内部EGR（Exhaust Gas Recirculation；排气再循环）气体导入燃烧室17中。内部EGR系统由进气电动S-VT23及排气电动S-VT24构成。另外，内部EGR系统不限于由S-VT构成。进气电动S-VT23及排气电动S-VT24构成了内部EGR系统。另外，内部EGR系统不限于由S-VT构成。

在汽缸盖13上，对每个汽缸11安装有喷射器6。喷射器6向燃烧室17中直接喷射燃料。喷射器6是燃料喷射部的一个例子。喷射器6配设于倾斜面1311和倾斜面1312交叉而成的屋脊的谷部。如图2所示，喷射器6的喷射轴心X2位于比汽缸11的中心轴X1靠近排气侧处。喷射器6的喷射轴心X2平行于中心轴X1。喷射器6的喷射轴心X2与腔室31的中心一致。喷射器6与腔室31相向。另外，也可以是喷射器6的喷射轴心X2与汽缸11的中心轴X1一致。在该结构的情况下，也可以是喷射器6的喷射轴心X2与腔室31的中心一致。

喷射器6由具有多个喷口的多喷口型的燃料喷射阀构成，详图省略。喷射器6如图2中双点划线所示，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。本结构例中，喷射器6具有十个喷孔，喷孔在周向等角度地配置。

喷射器6与燃料供给系统61连接。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相连结的燃料供给路62。燃料供给路62上介设有燃料泵65和共轨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以高燃料压力储存从燃料泵65压送出的燃料。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能向喷射器6供给30MPa以上高压力的燃料。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。另外，燃料供给系统61的结构不限于前述的结构。

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中的混合气进行强制点火。本结构例中，火花塞25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从上方向下方朝接近燃烧室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所示面朝燃烧室17中且位于燃烧室17的顶面附近。另外，也可以是将火花塞25配置于比汽缸11的中心轴X1靠近排气侧处。又，也可以是将火花塞25配置在汽缸11的中心轴X1上。

发动机1的一侧面上连接有进气通路40。进气通路40与各汽缸11的进气道18连通。向燃烧室17导入的气体流通于进气通路40。进气通路40的上游端部配设有空气滤清器41。空气滤清器41对新气进行过滤。进气通路40的下游端附近配设有缓冲罐42。比缓冲罐42靠近下游处的进气通路40构成为向每个汽缸11分叉的独立通路。独立通路的下游端与各汽缸11的进气道18连接。

在进气通路40上的空气滤清器41与缓冲罐42之间配设有节气门43。节气门43通过调节阀的开度来调节燃烧室17中新气的导入量。

进气通路40上还在节气门43的下游配设有增压机44。增压机44对向燃烧室17导入的气体增压。本结构例中，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可以是鲁兹式（Roots-type）、利斯霍姆式（Lysholm-type；双螺杆式）、叶片式（Vane-type）或离心式。

增压机44与发动机1之间介设有电磁离合器45。电磁离合器45于增压机44与发动机1之间时而将驱动力从发动机1向增压机44传递，时而切断驱动力的传递。如后所述，ECU10切换电磁离合器45的切断及连接，由此增压机44在打开和关闭之间切换。

在进气通路40上的增压机44的下游配设有中冷器46。中冷器46将在增压机44中被压缩的气体冷却。中冷器46可以是例如水冷式或油冷式的结构。

进气通路40上连接有旁通通路47。旁通通路47以绕过增压机44及中冷器46的形式，与进气通路40上的增压机44的上游部和中冷器46的下游部相连接。旁通通路47上配设有空气旁通阀48。空气旁通阀48调节流通于旁通通路47的气体的流量。

ECU10在增压机44关闭时（即切断电磁离合器45时），使空气旁通阀48全开。流通于进气通路40的气体绕过增压机44导入发动机1的燃烧室17。发动机1在非增压、即自然进气的状态下运行。

在增压机44打开时，发动机1在增压状态下运行。ECU10在增压机44打开时（即连接电磁离合器45时），调节空气旁通阀48的开度。通过增压机44的气体的一部分经由旁通通路47逆流至增压机44的上游。若ECU10调节空气旁通阀48的开度，则向燃烧室17导入的气体的增压压力改变。另外，可以定义增压时是指缓冲罐42内的压力超过大气压时，非增压时是指缓冲罐42内的压力在大气压以下时。

本结构例中，增压系统49由增压机44、旁通通路47和空气旁通阀48构成。

发动机1具有使燃烧室17内产生涡流（swirl）的涡流产生部。涡流产生部如图3所示具有安装于进气通路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之中的副通路402内配设。涡流控制阀56是能够对副通路402的截面进行节流的开度调节阀。在涡流控制阀56的开度较小时，从第一进气道181流入燃烧室17的进气流量相对较多且从第二进气道182流入燃烧室17的进气流量相对较少，因此燃烧室17内的涡流变强。在涡流控制阀56的开度较大时，从第一进气道181及第二进气道182分别流入燃烧室17的进气流量变得大致均等，因此燃烧室17内的涡流变弱。在涡流控制阀56全开时，不产生涡流。另外，涡流如白色箭头所示绕图3中的逆时针方向旋转（亦可参见图2的白色箭头）。

发动机1的另一侧面上连接有排气通路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的上游部分形成为向每个汽缸11分叉出独立通路的结构，详图省略。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上配设有具有多个催化转换器的废气净化系统。上游的催化转换器配设于发动机室内，图示省略。上游的催化转换器具有三元催化器511和GPF（GasolineParticulate Filter；汽油颗粒过滤器）512。下游的催化转换器配设于发动机室外。下游的催化转换器具有三元催化器513。另外，废气净化系统不限于图示例子的结构。例如，也可以省略GPF。又，催化转换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是用于使废气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的上游的催化转换器和下游的催化转换器之间连接。EGR通路52的下游端与进气通路40上的增压机44的上游部连接。流通于EGR通路52的EGR气体不通过旁通通路47的空气旁通阀48地进入进气通路40上的增压机44的上游部。

EGR通路52上配设有水冷式的EGR冷却器53。EGR冷却器53将废气冷却。EGR通路52上还配设有EGR阀54。EGR阀54调节流通于EGR通路52的废气的流量。通过调节EGR阀54的开度，能调节冷却的废气、即外部EGR气体的回流量。

本结构例中，EGR系统55由外部EGR系统和内部EGR系统构成。外部EGR系统能将较内部EGR系统低温的废气供给至燃烧室17。

压缩着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是以公知的微型计算机为基础的控制部，且如图4所示，具备：包括执行程序的中央运算处理装置（Central Processing Unit：CPU）的微型计算机101；由例如RAM（Random Access Memory；随机存取存储器）、ROM（Read Only Memory；只读存储器）构成且储存程序及数据的存储器102；以及输入输出电信号的I/F电路103。

ECU10上如图1及图4所示连接有各种传感器SW1～SW17。传感器SW1～SW17向ECU10输出信号。传感器包括以下的传感器。

空气流量传感器SW1：配置于进气通路40上的空气滤清器41的下游且测量流通于进气通路40的新气的流量；

第一进气温度传感器SW2：配置于进气通路40上的空气滤清器41的下游且测量流通于进气通路40的新气的温度；

第一压力传感器SW3：配置于增压机44的上游且比进气通路40上的EGR通路52的连接位置靠近下游处，并测量向增压机44流入的气体的压力；

第二进气温度传感器SW4：配置于进气通路40上的增压机44的下游且比旁通通路47的连接位置靠近上游处，并测量从增压机44流出的气体的温度；

进气压力传感器SW5：安装于缓冲罐42且测量增压机44下游的气体的压力；

缸内压力传感器SW6：与各汽缸11对应地安装于汽缸盖13且测量各燃烧室17内的压力；

排气温度传感器SW7：配置于排气通路50且测量从燃烧室17排出的废气的温度；

线性O₂传感器SW8：配置于比排气通路50上的上游的催化转换器靠近上游处且测量废气中的氧浓度；

λO₂传感器SW9：配置于上游的催化转换器中的三元催化器511的下游且测量废气中的氧浓度；

水温传感器SW10：安装于发动机1且测量冷却水的温度；

曲轴角传感器SW11：安装于发动机1且测量曲轴15的旋转角；

加速器开度传感器SW12：安装于加速踏板机构且测量与加速踏板的操作量对应的加速器开度；

进气凸轮角传感器SW13：安装于发动机1且测量进气凸轮轴的旋转角；

排气凸轮角传感器SW14：安装于发动机1且测量排气凸轮轴的旋转角；

EGR压差传感器SW15：配置于EGR通路52且测量EGR阀54的上游及下游的压差；

燃压传感器SW16：安装于燃料供给系统61的共轨64且测量向喷射器6供给的燃料的压力；

第三进气温度传感器SW17：安装于缓冲罐42且测量缓冲罐42内气体的温度、换言之测量向燃烧室17导入的进气的温度。

ECU10基于这些传感器SW1～SW17的信号判断发动机1的运行状态，且按照预先设定的控制逻辑计算各装置的控制量。控制逻辑存储于存储器102内。控制逻辑包括使用存储器102中存储的映射图计算目标量和/或控制量。

ECU10向喷射器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、增压机44的电磁离合器45、空气旁通阀48以及涡流控制阀56输出计算出的控制量的电信号。

例如，ECU10基于加速器开度传感器SW12的信号和映射图设定发动机1的目标转矩且决定目标增压压力。并且，ECU10基于目标增压压力和从第一压力传感器SW3及进气压力传感器SW5的信号得到的增压机44的前后压差来进行调节空气旁通阀48的开度的反馈控制，由此使增压压力变为目标增压压力。

又，ECU10基于发动机1的运行状态和映射图设定目标EGR率（即，EGR气体相对燃烧室17中的全部气体的比率）。并且，ECU10基于目标EGR率和根据加速器开度传感器SW12的信号的吸入空气量来决定目标EGR气体量，且基于从EGR压差传感器SW15的信号得到的EGR阀54的前后压差来进行调节EGR阀54的开度的反馈控制，由此使向燃烧室17中导入的外部EGR气体量变为目标EGR气体量。

此外，ECU10在规定的控制条件成立时执行空燃比反馈控制。具体地，ECU10基于线性O₂传感器SW8以及λO₂传感器SW9测量到的排气中的氧浓度，以使混合气的空燃比变为期望值的形式调节喷射器6的燃料喷射量。

另外，其他由ECU10执行的发动机1的控制的详情后述。

（SPCCI燃烧的概念）

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，在规定的运行状态时进行经由压缩自行着火的燃烧。经由自行着火的燃烧若压缩开始前燃烧室17中的温度不均，则自行着火的正时变化很大。因此，发动机1进行SI燃烧与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，由此混合气通过火焰传播进行SI燃烧，并且燃烧室17中的温度因SI燃烧的放热而升高，且燃烧室17中的压力因火焰传播而上升，从而使未燃混合气进行经由自行着火的CI燃烧。

通过调节SI燃烧的放热量，能吸收压缩开始前燃烧室17中温度的不均。ECU10调节点火正时，由此能使混合气在目标正时自行着火。

SPCCI燃烧中，SI燃烧时的放热比CI燃烧时的放热平缓。SPCCI燃烧中的放热率（dQ/dθ）的波形如图5所例示上升的斜率小于CI燃烧的波形中的上升的斜率。又，SI燃烧时燃烧室17中的压力变动（dp/dθ）也比CI燃烧时平缓。

SI燃烧开始后，若未燃混合气自行着火，则在自行着火的正时放热率的波形的斜率有时会从小向大变化。放热率的波形在CI燃烧开始的正时有时具有拐点X。

CI燃烧开始后，SI燃烧与CI燃烧同时进行。CI燃烧的放热大于SI燃烧，因此放热率相对增大。但是，CI燃烧是在压缩上死点后进行，因此避免了放热率的波形的斜率变得过大。CI燃烧时的压力变动（dp/dθ）也较为平缓。

压力变动（dp/dθ）能用作表示燃烧噪音的指标。如前所述SPCCI燃烧能使压力变动（dp/dθ）变小，因此能避免燃烧噪音过大。能将发动机1的燃烧噪音抑制在容许水平以下。

SPCCI燃烧因CI燃烧的结束而结束。CI燃烧与SI燃烧相比，燃烧期间较短。SPCCI燃烧的燃烧结束时期早于SI燃烧。

SPCCI燃烧的放热率的波形以SI燃烧形成的第一放热率部Q_SI和CI燃烧形成的第二放热率部Q_CI按该顺序连接的形式形成。

此处，将SI率定义为示出SPCCI燃烧的特性的参数。本申请申请人将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相关的指标。SI率是燃烧形态不同的两种燃烧所产生的热量比率。SI率高则SI燃烧的比例高，SI率低则CI燃烧的比例高。SPCCI燃烧中SI燃烧的比例越高越有利于燃烧噪音的抑制。SPCCI燃烧中CI燃烧的比例越高越有利于发动机的燃料消耗效率的改善。

也可以是SI率定义为SI燃烧产生的热量相对于CI燃烧产生的热量的比率。即，也可以是在SPCCI燃烧中，将CI燃烧开始的曲轴角作为CI燃烧开始时期θci，在图5所示的波形801中，根据位于比θci靠提前侧处的SI燃烧的面积Q_SI和位于包括θci的滞后侧处的CI燃烧的面积Q_CI，使SI率＝Q_SI/Q_CI。

发动机1有时在进行SPCCI燃烧时使燃烧室17内产生强涡流。可将强涡流定义为具有例如4以上的涡流比的流动。涡流比可以定义为用对每个气门升程测定进气流横向角速度并求积分的值除以发动机角速度得到的值。进气流横向角速度可基于使用公知的台架（rig）试验装置的测定求出，图示省略。

在使燃烧室17内产生强涡流时，燃烧室17的外周部变为强涡流流动，而中央部的涡流相对较弱。中央部因由中央部与外周部的分界上的速度梯度引起的涡流而湍流能量升高。若火花塞25对中央部的混合气点火，则SI燃烧因高湍流能量而燃烧速度变快。

SI燃烧的火焰乘着燃烧室17内的强涡流流动沿周向传播。CI燃烧中，CI燃烧在燃烧室17的外周部至中央部进行。

在使燃烧室17中产生强涡流时，能直至CI燃烧的开始为止充分地进行SI燃烧。能抑制燃烧噪音的产生且能抑制循环期间内转矩的不均。

（发动机的运行区域）

图6例示了发动机1的控制的映射图501。映射图501存储于ECU10的存储器102内。映射图501是发动机1的温态时的映射图。映射图501由发动机1的负荷及转速规定。映射图501针对负荷的高低以及转速的高低，大致分为三个区域。具体地，三个区域如实线所示分界，包括怠速运行且向低旋转及中旋转的区域展开的低负荷区域A1；负荷高于低负荷区域A1的中高负荷区域A2、A3、A4；以及转速高于低负荷区域A1和中高负荷区域A2、A3、A4的高旋转区域A5。

此处，低旋转区域、中旋转区域以及高旋转区域可以分别是在将发动机1的全运行区域沿转速方向大致三等分为低旋转区域、中旋转区域以及高旋转区域时的低旋转区域、中旋转区域以及高旋转区域。图6的示例中，令低于转速N1为低旋转、转速N2以上为高旋转、转速N1以上且低于N2为中旋转。也可以是令转速N1为例如1200rpm左右，转速N2为例如4000rpm左右。

又，也可以是令低负荷区域为包括轻负荷的运行状态的区域，高负荷区域为包括全开负荷的运行状态的区域，中负荷为低负荷区域与高负荷区域之间的区域。又，低负荷区域、中负荷区域以及高负荷区域也可以分别是在将发动机1的全运行区域沿负荷方向大致三等分为低负荷区域、中负荷区域以及高负荷区域时的低负荷区域、中负荷区域以及高负荷区域。

映射图501示出了各区域中混合气的状态及燃烧形态、各区域中涡流控制阀56的开度、和增压机44的驱动区域及非驱动区域。发动机1在低负荷区域A1、中负荷区域A2、高负荷中旋转区域A3及高负荷低旋转区域A4中进行SPCCI燃烧。发动机1还在除此以外的高旋转区域A5中进行SI燃烧。以下，详细说明各区域中发动机1的运行。

（低负荷区域中的发动机的运行）

在发动机1于低负荷区域A1内运行时，发动机1进行SPCCI燃烧。

为了改善发动机1的燃料消耗性能，EGR系统55向燃烧室17中导入EGR气体。具体地，进气电动S-VT23及排气电动S-VT24在排气上死点附近设置使进气门21及排气门22双方开阀的正重叠期间。将从燃烧室17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。由于向燃烧室17中导入较热的废气，因此燃烧室17中的温度升高。有利于SPCCI燃烧的稳定化。另外，也可以是进气电动S-VT23及排气电动S-VT24设置使进气门21及排气门22双方闭阀的负重叠期间。

又，涡流产生部在燃烧室17中形成强涡流。涡流比为例如4以上。涡流控制阀56为全闭或关闭侧的规定的开度。如前所述，进气道18是滚流气道，因此在燃烧室17中形成有具有滚流成分与涡流成分的斜涡流。

喷射器6在进气行程中向燃烧室17中多次喷射燃料。混合气藉由多次燃料喷射和燃烧室17中的涡流而分层化。

燃烧室17中央部的混合气的燃料浓度浓于外周部的燃料浓度。具体地，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。另外，空燃比的值是点火时的空燃比的值，在以下的说明中亦相同。使靠近火花塞25的混合气的A/F为20以上30以下，由此能抑制SI燃烧时RawNOx（从燃烧室排出的通过催化器前的NOx）的产生。又，使外周部的混合气的A/F为35以上，由此使CI燃烧稳定化。

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，空气过剩率λ＞1）。更详尽地，整个燃烧室17中混合气的A/F为30以上。由此，能抑制RawNOx的产生，从而能改善排气性能。

燃料喷射结束后，在压缩上死点前规定的正时，火花塞25对燃烧室17中央部的混合气点火。点火正时可以是压缩行程的末期。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。

如前所述，中央部的混合气燃料浓度相对较高，因此改善了着火性且使经由火焰传播的SI燃烧稳定化。通过使SI燃烧稳定化，由此在恰当的正时开始CI燃烧。在SPCCI燃烧中，改善了CI燃烧的控制性。抑制了燃烧噪音的产生。又，使混合气的A/F稀于理论空燃比地进行SPCCI燃烧，由此能大幅改善发动机1的燃料消耗性能。

（中高负荷区域中的发动机的运行）

在发动机1于中高负荷区域A2、A3、A4内运行时也与低负荷区域A1同样地，发动机1进行SPCCI燃烧。

EGR系统55向燃烧室17中导入EGR气体。具体地，进气电动S-VT23及排气电动S-VT24在排气上死点附近设置使进气门21及排气门22双方开阀的正重叠期间。将内部EGR气体导入燃烧室17中。又，EGR系统55通过EGR通路52将EGR冷却器53冷却的废气导入燃烧室17中。将与内部EGR气体相比温度较低的外部EGR气体导入燃烧室17中。外部EGR气体将燃烧室17中的温度调节为恰当的温度。EGR系统55随着发动机1的负荷升高而减少EGR气体的量。也可以是EGR系统55在全开负荷时使包括内部EGR气体及外部EGR气体的EGR气体为零。

又，在中负荷区域A2及高负荷中旋转区域A3内，涡流控制阀56为全闭或关闭侧规定的开度。燃烧室17中形成有涡流比为4以上的强涡流。另一方面，在高负荷低旋转区域A4内，涡流控制阀56为开。

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511、513净化从燃烧室17排出的排气，由此发动机1的排气性能变好。混合气的A/F能落在三元催化器的净化区间（window）之内即可。混合气的空气过剩率λ可为1.0±0.2。另外，也可以是在发动机1于包括全开负荷（即最高负荷）的高负荷中旋转区域A3内运行时，整个燃烧室17中混合气的A/F为理论空燃比或浓于理论空燃比（即，混合气的空气过剩率λ为λ≦1）。

由于向燃烧室17内导入EGR气体，因此作为燃烧室17中的全部气体与燃料的重量比的G/F稀于理论空燃比。混合气的G/F可以是18以上。由此，能避免所谓的爆震的产生。也可以是G/F设定为18以上30以下。又，还可以是G/F设定为18以上50以下。

喷射器6在进气行程中进行一次或多次燃料喷射。

燃料喷射后，火花塞25在压缩上死点附近规定的正时对混合气点火。火花塞25可以在压缩上死点前进行点火。火花塞25也可以在压缩上死点后进行点火。

使理论空燃比的混合气进行SPCCI燃烧，由此能利用三元催化器511、513来净化从燃烧室17排出的排气。又，将EGR气体导入燃烧室17从而使混合气稀释化，由此改善发动机1的燃料消耗性能。

（增压机的动作）

此处，如映射图501所示，在低负荷区域A1的一部分以及中负荷区域A2的一部分内，关闭增压机44（参照S/C OFF）。详细而言，在低负荷区域A1中的低旋转侧的区域内，关闭增压机44。在低负荷区域A1中的高旋转侧的区域内，为了应对发动机1转速的升高而确保所需的进气填充量，打开增压机44。又，在中负荷区域A2中的低负荷低旋转侧的一部分区域内，关闭增压机44。在中负荷区域A2中的高负荷侧的区域内，为了应对燃料喷射量的增加而确保所需的进气填充量，打开增压机44。又，在中负荷区域A2中的高旋转侧的区域内也打开增压机44。

另外，在高负荷中旋转区域A3、高负荷低旋转区域A4以及高旋转区域A5的各区域中，在其整个区域内均打开增压机44（参照S/C ON）。

（高旋转区域中的发动机的运行）

在发动机1的转速较高时，曲轴角变化1°所需要的时间较短。难以在燃烧室17内使混合气分层化。若发动机1的转速升高，则难以进行SPCCI燃烧。

因此，在发动机1于高旋转区域A5内运行时，发动机1进行SI燃烧而非SPCCI燃烧。另外，高旋转区域A5从低负荷至高负荷在负荷方向的整个区域上展开。

EGR系统55向燃烧室17中导入EGR气体。EGR系统55随着负荷增大而减少EGR气体的量。EGR系统55可以在全开负荷下令EGR气体为零。

涡流控制阀56为全开。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，能提高填充效率且能降低泵气损失。

混合气的空燃比（A/F）基本上在整个燃烧室17中为理论空燃比（A/F≒14.7）。混合气的空气过剩率λ可为1.0±0.2。另外，也可以是在发动机1于全开负荷的附近运行时，使混合气的空气过剩率λ低于1。

喷射器6在进气行程中开始燃料喷射。喷射器6将燃料一次性喷射。在进气行程中开始燃料喷射，由此在燃烧室17中形成均质或大致均质的混合气。又，能较长地确保燃料的气化时间，因此能谋求未燃损失的降低。

燃料喷射结束后，火花塞25在压缩上死点前恰当的正时对混合气点火。

（发动机的控制逻辑）

图7A及7B是例示执行发动机1的控制逻辑的ECU10的功能结构的框图。ECU10按照存储器102中存储的控制逻辑运行发动机1。具体地，ECU10基于各传感器SW1～SW17的信号判断发动机1的运行状态，且以使燃烧室17中的燃烧成为与运行状态对应的SI率的燃烧的形式进行用于进行燃烧室17中状态量的调节、喷射量的调节、喷射正时的调节及点火正时的调节的运算。

ECU10使用SI率与θci两个参数来控制SPCCI燃烧。具体地，ECU10确定与发动机1的运行状态对应的目标SI率及目标θci，以实际的SI率与目标SI率一致且实际的θci变为目标θci的形式进行燃烧室17内的温度的调节和点火时期的调节。燃烧室17内的温度（缸内温度Tin）通过调节向燃烧室17内导入的废气的温度和/或量来进行调节。

ECU10首先通过I/F电路103读取各传感器SW1～SW17的信号。接着，ECU10的微型计算机101中的目标SI率/目标θci设定部101a基于各传感器SW1～SW17的信号判断发动机1的运行状态，并设定目标SI率（即目标热量比率）及目标CI燃烧开始时期θci。目标SI率根据发动机1的运行状态来确定。目标SI率存储于存储器102的目标SI率存储部1021内。目标SI率/目标θci设定部101a在发动机1的负荷较低时将目标SI率设定为较低，在发动机1的负荷较高时将目标SI率设定为较高。发动机1的负荷较低时，提高SPCCI燃烧中CI燃烧的比例，由此兼顾燃烧噪音的抑制和燃料消耗性能的改善。发动机1的负荷较高时，提高SPCCI燃烧中SI燃烧的比例，由此有利于燃烧噪音的抑制。

θci如前所述在SPCCI燃烧中意味着开始CI燃烧的曲轴角正时（参照图5）。目标θci也根据发动机1的运行状态来确定。目标θci存储于存储器102的目标θci存储部1022内。目标θci存储部1022是目标正时存储部的一个例子。θci为滞后侧则燃烧噪音较小。θci为提前侧则改善发动机1燃料消耗性能。目标θci在能够将燃烧噪音抑制为容许水平以下的范围内尽可能地设定为提前侧。

目标缸内状态量设定部101b基于存储器102中存储的模型设定用于实现已设定的目标SI率及目标θci的目标缸内状态量。具体地，目标缸内状态量设定部101b设定燃烧室17中的目标温度和目标压力、以及目标状态量。

缸内状态量控制部101c为了实现目标缸内状态量而设定所需的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和排气电动S-VT24的相位角（即，进气门21的气门正时以及排气门22的气门正时）。缸内状态量控制部101c基于存储器102中存储的映射图设定这些装置的控制量。缸内状态量控制部101c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（SCV）56、以及进气电动S-VT23和排气电动S-VT24输出控制信号。各装置基于ECU10的信号进行动作，由此使燃烧室17中的状态量变为目标状态量。

缸内状态量控制部101c还基于已设定的各装置的控制量分别算出燃烧室17中状态量的预测值以及状态量的推算值。状态量预测值是对进气门21闭阀前燃烧室17中的状态量进行预测而得的值。状态量预测值如后所述用于进气行程中燃料的喷射量的设定。状态量推算值是对进气门21闭阀后燃烧室17中的状态量进行推算而得的值。状态量推算值如后所述用于压缩行程中燃料的喷射量的设定以及点火正时的设定。

第一喷射量设定部101d基于状态量预测值设定进气行程中的燃料的喷射量。进气行程中进行分段喷射时，设定各喷射的喷射量。另外，进气行程中不进行燃料的喷射时，第一喷射量设定部101d使燃料的喷射量为零。第一喷射控制部101e以使喷射器6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。第一喷射控制部101e还输出进气行程中的燃料的喷射结果。

第二喷射量设定部101f基于状态量推算值和进气行程中的燃料的喷射结果，设定压缩行程中的燃料的喷射量。另外，压缩行程中不进行燃料的喷射时，第二喷射量设定部101f使燃料的喷射量为零。第二喷射控制部101g以使喷射器6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。第二喷射控制部101g还输出压缩行程中的燃料的喷射结果。

点火时期设定部101h基于状态量推算值和压缩行程中的燃料的喷射结果，设定点火正时。点火控制部101i以使火花塞25在已设定的点火正时对燃烧室17中的混合气进行点火的形式向火花塞25输出控制信号。

此处，点火时期设定部101h还在基于状态量推算值预测出燃烧室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。又，点火时期设定部101h在基于状态量推算值预测出燃烧室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，若燃烧室17中的温度较低，则在通过火花点火开始SI燃烧后，未燃混合气自行着火的正时（CI燃烧开始时期θci）会延迟，SI率会偏离目标的SI率。此时，会引起未燃燃料的增多、排气性能的降低等。

因此，在预测出燃烧室17中的温度低于目标温度时，第一喷射控制部101e和/或第二喷射控制部101g使喷射正时提前，且点火时期设定部101h使点火正时提前。藉由使SI燃烧的开始提早以此能通过SI燃烧进行充分的放热，因此能在燃烧室17中的温度较低时，防止未燃混合气的自行着火的正时θci延迟。其结果是，θci接近目标的θci且SI率接近目标的SI率。

又，若燃烧室17中的温度较高，则在通过火花点火开始SI燃烧后未燃混合气会立即自行着火，SI率会偏离目标的SI率。此时，燃烧噪音增大。

因此，在预测出燃烧室17中的温度高于目标温度时，第一喷射控制部101e和/或第二喷射控制部101g使喷射正时滞后，且点火时期设定部101h使点火正时滞后。SI燃烧的开始延迟，因此能在燃烧室17中的温度较高时，防止未燃混合气的自行着火的正时θci提早。其结果是，θci接近目标的θci且SI率接近目标的SI率。

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。如图7B所示，缸内压力传感器SW6测量燃烧室17中压力的变化。

缸内压力传感器SW6的测量信号输入至I/F电路103的第一低通滤波器（LPF）1031。第一低通滤波器1031仅输出规定的频率以下的信号。第一低通滤波器1031从缸内压力传感器SW6的测量信号中滤除高频的电子噪声（所谓的白噪声）。微型计算机101的A/D变换器101j将通过了第一低通滤波器1031的缸内压力传感器SW6的测量信号变更为数字信号。A/D变换器101j藉由例如50kHz的采样频率将缸内压力传感器SW6的测量信号变换为数字信号。

存储器102的传感器信号存储部1023存储变换为数字信号的缸内压力传感器SW6的测量信号。

θci偏差运算部101k计算基于变换为数字信号的缸内压力传感器SW6的测量信号推算出的CI燃烧开始时期θci与目标θci的偏差。θci偏差运算部101k向目标缸内状态量设定部101b输出计算出的θci偏差。目标缸内状态量设定部101b基于θci偏差修正模型。目标缸内状态量设定部101b在之后的循环中使用修正过的模型设定目标缸内状态量。θci的推算的具体内容后述。

该发动机1的控制逻辑形成为通过包括节气门43、EGR阀54、空气旁通阀48、涡流控制阀56、进气电动S-VT23以及排气电动S-VT24在内的状态量设定装置调节SI率及θci的结构。通过调节燃烧室17中的状态量能粗略地调节SI率。发动机1的控制逻辑还形成为通过调节燃料的喷射正时及点火正时来调节SI率及θci的结构。藉由喷射正时及点火正时的调节，例如能进行汽缸间差的修正或进行自行着火正时的微调等。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。

（CI燃烧开始时期θci的推算）

ECU10按照前述的发动机1的控制逻辑控制发动机1的运行。ECU10在发动机1的运行中基于缸内压力传感器SW6测量到的燃烧室17内压力变动的测量值进行运算，由此推算CI燃烧开始时期θci。ECU10基于推算出的θci进行点火正时等的修正。由此，实际的θci接近目标的θci，因而能抑制发动机1的燃烧噪音且改善发动机1的燃料消耗效率。

ECU10为了提高θci的推算精度，使用第一种推算方法与第二种推算方法这两种方法进行θci的推算。并且，从第一种推算方法推算出的θci1与第二种推算方法推算出的θci2中选出合适的θci。

以下，进行缸内压力传感器SW6的信号处理的说明，并依次说明推算θci的第一种推算方法及第二种推算方法。在通过该些推算方法中任一个能推算出θci时，视为ECU10在SI燃烧后恰当地发生CI燃烧、即发生SPCCI燃烧。相对地，在通过这些推算方法未能推算出θci时，视为在SI燃烧后未恰当地发生CI燃烧（仅进行SI燃烧）、即SPCCI燃烧不成立。该判断在计算后述的CI概率Pci时使用。

（缸内压力传感器的信号处理）

参照图7B说明ECU10中的缸内压力传感器SW6的信号处理。ECU10的I/F电路103中如前所述设置有第一低通滤波器（LPF）1031。又，ECU10的微型计算机101设置有A/D变换器101j、带通滤波器（BPF）101l及第二低通滤波器（LPF）101n，且具有第一着火时期推算部101o、第二着火时期推算部101p、选择部101q、角度同步处理部101r、压力变换部101s及燃烧参数计算部101t的各功能块。此处，第一着火时期推算部101o为“着火时期推算部”的例示，第二着火时期推算部101p为“第二个着火时期推算部”的例示。

如前所述，传感器信号存储部1023存储变换为数字信号的缸内压力传感器SW6的信号。传感器信号存储部1023存储的缸内压力传感器SW6的信号经由带通滤波器1011输入至第一着火时期推算部101o。又，缸内压力传感器SW6的信号经由第二带通滤波器101m输入至第二着火时期推算部101p。

第一着火时期推算部101o通过第一种推算方法推算出的CI燃烧开始时期θci1以及第二着火时期推算部101p通过第二种推算方法推算出的CI燃烧开始时期θci2被分别送至选择部101q，详情后述。选择部101q基于θci1和/或θci2设定CI燃烧开始时期θci。存储器102存储θci。

又，传感器信号存储部1023存储的缸内压力传感器SW6的信号经由第二低通滤波器101n输入至角度同步处理部101r。之后，经由压力变换部101s送至燃烧参数计算部101t。燃烧参数计算部101t基于输入的信息计算表示燃烧状态的参数。本结构例中，燃烧参数计算部101t至少计算放热率dQ/dθ以及使质量燃烧比例为10%的曲轴角θmfb10。

（推算θci的第一种方法）

本申请发明人经过对θci的推算仔细研究获得了如下发现。图8是示出对缸内压力传感器SW6测量到的缸内压力进行频率解析的结果的图。图8比较并示出了在发动机1的规定的转速及发动机1的规定的负荷下仅进行SI燃烧时的结果（虚线）与仅进行CI燃烧时的结果（实线）。本申请发明人查明了在第一频率f1以上且第二频率f2以下的第一特定频率范围S1内，SI燃烧时与CI燃烧时缸内压力的频谱明显不同。

并且本申请发明人查明了使缸内压力的时间波形中包含的第一特定频率范围S1的成分的值即第一特定频率范围S1中缸内压力的值为最小的时期、与CI时期θci大致一致。

图9是对其进行例示的图，示出了在发动机1的规定的转速及发动机1的规定的负荷下，在SI燃烧之后恰当地发生CI燃烧时各参数的波形（时间变化）。图9中从上依次示出了缸内压力的波形91、缸内压力的波形中包含的第一特定频率范围S1的波形92（从缸内压力的波形中仅提取出第一特定频率范围S1的波形）、放热量的波形93、放热率的波形94。

SI燃烧之后发生CI燃烧的情况下如上所述在放热率的波形上产生有拐点X。详细而言，SI燃烧之后发生CI燃烧的情况下，在燃烧的中途（放热率从0附近向上升起之后）随着CI燃烧的开始而放热率急剧上升，该放热率急剧上升的正时（拐点X的正时）就是θci。并且，缸内压力的第一特定频率范围S1的成分的值（以下称为第一特定频率输出值）在θci附近为最小。

又，本申请发明人查明了SI燃烧后恰当地发生CI燃烧时与未恰当地发生CI燃烧时，第一特定频率输出值的最小值有所不同。具体地，本申请发明人查明了SI燃烧后恰当地发生CI燃烧时与SI燃烧后未恰当地发生CI燃烧时相比，第一特定频率输出值的最小值较小。

图10示出了在与图9相同的发动机1的转速及发动机1的负荷下，SI燃烧之后未发生CI燃烧的情况即燃烧室17内仅进行SI燃烧的情况下的缸内压力的波形96、第一特定频率输出值的波形97、放热量的波形98、放热率的波形99。根据这些图9与图10的比较而显而易见的是，SI燃烧后恰当地发生CI燃烧时与SI燃烧后未恰当地发生CI燃烧时相比，第一特定频率输出值的最小值Cmin_ci较小。即，SI燃烧后恰当地发生CI燃烧时第一特定频率输出值的最小值Cmin_ci小于规定的第一阈值Cj1，SI燃烧后未恰当地发生CI燃烧时第一特定频率输出值的最小值Cmin_ci大于第一阈值Cj1。

第一着火时期推算部101o通过第一种方法推算θci。第一种方法具体而言，使缸内压力传感器SW6的测量值通过通带设定为第一特定频率范围S1的第一带通滤波器101l（参照图7B），且在作为第一带通滤波器101l的输出值的第一特定频率输出值的最小值Cmin_ci小于第一阈值Cj1时将成为该Cmin_ci的曲轴角θmin推算为CI燃烧开始时期θci。

图11是例示ECU10通过第一种方法推算θci的步骤的流程图。在步骤S1中，ECU10读取传感器信号存储部1023存储的缸内压力传感器SW6的信号（即，变换为数字信号之后的缸内压力传感器SW6的电压信号）。

接着，在步骤S2中，ECU10使步骤S1中读取的缸内压力传感器SW6的信号通过第一带通滤波器101l。第一带通滤波器101l是仅使第一特定频率范围S1的信号通过的滤波器。在步骤S2中，从缸内压力传感器SW6的测量信号中抽出第一特定频率输出值。第一带通滤波器101l输出的第一特定频率输出值被送至第一着火时期推算部101o。

ECU10还根据发动机1的转速变更第一特定频率范围S1。具体而言，如图12所示，第一特定频率范围S1以发动机1的转速越高时越为高频率侧的形式设定。图12所示例子中，在发动机1的转速为1000rpm时设定第一频率f1为0.5kHz、第二频率f2为1.5kHz，在发动机1的转速为2000rpm时设定第一频率f1为1kHz、第二频率f2为2kHz，在发动机1的转速为3000rpm时设定第一频率f1为1.25kHz、第二频率f2为2.25kHz，在发动机1的转速为4000rpm时设定第一频率f1为1.5kHz、第二频率f2为2.5kHz，在发动机1的转速为5000rpm时设定第一频率f1为1.75kHz、第二频率f2为2.75kHz。第一特定频率范围S1可以设定为包含在0.5kHz以上4kHz以下的区域内。ECU10将与当前的发动机1的转速对应的第一特定频率范围S1从图12的映射图中抽出，并应用于第一带通滤波器101l。

接着，在步骤S3中，ECU10（第一着火时期推算部101o）求出抽出的第一特定频率输出值的极小值。第一特定频率输出值的极小值也包括最小值（以下称为最小特定频率输出值）Cmin_ci。具体地，在缸内压力传感器SW6的输出值通过带通滤波器123时，得到如图9的从上数第二位所示那样的波形92。该波形92是缸内压力的波形中包含的第一特定频率范围内的各频率的波形合成得到的波形。并且，如图9上标以白圈那样，该波形中值（压力及电压）为极小的值为极小值。ECU10在步骤S3中抽出多个极小值。ECU10例如可以抽出最多三个极小值。

接着，在步骤S4中，ECU10（第一着火时期推算部101o）将步骤S3中抽出的极小值各自的曲轴角度求作CI着火时期候选θmin。

具体而言，传感器信号存储部1023中与以50kHz采样得到的缸内压力传感器SW6的信号关联地存储有曲轴角传感器SW11的信号，ECU10（第一着火时期推算部101o）基于这些信号求出第一特定频率输出值为极小时的曲轴角度。

接着，在步骤S5中，ECU10（第一着火时期推算部101o）进行CI燃烧开始时期的推算。具体地，ECU10从步骤S3中计算出的第一特定频率输出值的极小值中确定最小的第一特定频率输出值Cmin_ci。并且，ECU10判定该最小特定频率输出值Cmin_ci是否小于第一阈值Cj1。第一阈值Cj1存储于存储器102的阈值存储部1024中（参照图7B）。若最小特定频率输出值Cmin_ci小于第一阈值Cj1，则ECU10将该最小特定频率输出值Cmin_ci时的曲轴角度θmin确定为CI燃烧开始时期θci。另一方面，若最小特定频率输出值Cmin_ci在第一阈值Cj1以上，则ECU10未能推算出θci。

在接下来的步骤S6中，ECU10判定步骤S5中是否完成了θci的推算，步骤S6的判定为是时流程进至步骤S7，ECU10（第一着火时期推算部101o）将步骤S5中确定的θci作为θci1向选择部101q输出。

另一方面，步骤S6的判定为否时，流程不进至步骤S7而是结束。第一着火时期推算部101o不输出θci1。

（质量燃烧比例的计算）

接着，参照图13的流程图说明ECU10的燃烧参数计算部101t进行的质量燃烧比例的计算步骤。首先，在步骤S31中，ECU10读取传感器信号存储部1023存储的缸内压力传感器SW6的信号。

接着，在步骤S32中，ECU10使步骤S31中读取到的缸内压力传感器SW6的信号通过第二低通滤波器101n。第二低通滤波器101n是能滤除规定的频率的信号的滤波器。第二低通滤波器101n形成为能滤除爆震发生时缸内压力的波形的频率、即预先设定的较为高频率的信号的结构。第二低通滤波器101n从缸内压力传感器SW6的信号中滤除爆震的信号。第二低通滤波器101n输出的缸内压力传感器SW6的信号被送至角度同步处理部101r。

接着，在步骤S33中，ECU10（角度同步处理部101r）将从第二低通滤波器101n输出的缸内压力传感器SW6的测量信号即以50kHz采样得到的信号，通过使用与该信号关联地存储着的曲轴角传感器SW11的信号变换为每个规定曲轴角度下的信号。本结构例中，ECU10（角度同步处理部101r）在步骤S33中将缸内压力传感器SW6的信号变换为每3°CA下的信号。该缸内压力传感器SW6的信号被送至压力变换部101s。

接着，在步骤S34中，ECU10（压力变换部101s）将从角度同步处理部101r输入的缸内压力传感器SW6的信号变换为缸内压力的绝对压力。即，从角度同步处理部101r输出的信号仍然是电压值，在压力变换部101s中该信号首次被变换为缸内压力的绝对压力。

本结构例中，缸内压力的绝对压力Pcps能在使缸内压力传感器SW6的电压为Vcps时通过Pcps＝K×Vcps＋OFFSET进行计算。ECU10（压力变换部101s）使用该式将缸内压力传感器SW6的输出值（电压值）变换为绝对压力。

系数K是针对每个缸内压力传感器SW6而预先规定的值，存储于ECU10的存储器102中。另一方面，系数OFFSET（以下，适当地将系数称为补偿量）不作预先设定，在本结构例中ECU10（压力变换部101s）使用进气压力传感器SW5的值来计算。补偿量OFFSET的计算步骤后述。

变换为缸内压力的绝对压力的缸内压力传感器SW6的输出值输入至燃烧参数计算部101t。

接着，在步骤S35中，ECU10（燃烧参数计算部101t）使用缸内压力传感器SW6的输出值（绝对压力）P计算每个规定曲轴角的放热率dQ并对计算出的dQ求积分，由此计算出各曲轴角下的放热量Q（θ）。

接着，在步骤S36中，ECU10（燃烧参数计算部101t）在步骤S35计算出的放热量Q（θ）中计算出最小值Qmin和与之对应的曲轴角度Qmf0。并且，在接下来的步骤S37中，ECU10（燃烧参数计算部101t）以使步骤S36计算出的最小值Qmin成为0［J］的形式修正放热量Q（θ）。由此抑制在后述计算质量燃烧比例时产生误差。

在步骤S38中，ECU10（燃烧参数计算部101t）计算放热量Q（θ）的最大放热量Qmax，在接下来的步骤S39中计算最大放热量Qmax的10%的放热量Q10。

并且，在步骤S310中，ECU10（燃烧参数计算部101t）将成为最大放热量Qmax的10%放热量Q10的曲轴角决定为θmfb10。

像这样，燃烧参数计算部101t至少计算dQ/dθ以及θmfb10。

（补偿量的计算）

接着，参照图14的流程说明将从缸内压力传感器SW6输出的电压变换为绝对压力时所需的补偿量OFFSET的计算步骤。

首先，在步骤S41中，压力变换部101s（参照图7B）读取作为进气门21闭阀的时期的进气闭阀时期IVC。详细而言，读取设置有成为变换处理的对象的缸内压力传感器SW6的汽缸11的进气闭阀时期IVC且成为变换处理的对象的燃烧循环中的进气闭阀时期IVC。

接着，在步骤S42中，压力变换部101s读取比进气闭阀时期IVC提早规定的曲轴角度的时期至进气闭阀时期IVC为止的期间（规定的期间以下适当称为平均处理期间）内进气压力传感器SW5检测到的多个进气压力，且从存储器102中读取该平均处理期间内从缸内压力传感器SW6输出的多个电压值。平均处理期间设定为例如12°CA（曲轴角度）。

接着，在步骤S43中，压力变换部101s计算步骤S42读取的多个进气压力的平均值Pim_ave、即平均处理期间内的进气压力的平均值Pim_ave。

又，在步骤S44中，压力变换部101s计算步骤S42读取的多个缸内压力传感器SW6的输出值（电压值）的平均值Vcps_ave、即平均处理期间内的缸内压力传感器SW6的输出值（电压值）的平均值Vcps_ave。

接着，在步骤S45中，压力变换部101s将步骤S44计算出的缸内压力传感器SW6的输出值（电压值）的平均值Vcps_ave乘以系数K得到的值作为补偿修正前缸内压力而算出。即，步骤S45中设补偿修正前缸内压力为Pcps_of，并通过Pcps_of＝K×Vcps_ave对其进行计算。

接着，在步骤S46中，压力变换部101s将从步骤S43计算出的进气压力的平均值Pim_ave中减去步骤S45计算出的补偿修正前缸内压力Pcps_of得到的值作为补偿量而算出。即，设补偿量为OFFSET，并通过OFFSET＝Pim_ave-Pcps_of对其进行计算。

（推算θci的第二种方法）

本申请发明人发现SPCCI燃烧的CI燃烧时产生的压力波的频率接近SI燃烧的爆震发生时产生的压力波（驻波）的频率。只要检测该压力波的发生就能推算出SPCCI燃烧的CI燃烧开始的正时。推算θci的第二种方法通过检测CI燃烧时产生的压力波的发生来推算CI燃烧开始时期θci。

SPCCI燃烧的CI燃烧时产生的压力波的频率如图8中点划线所示，频率高于第一特定频率范围S1，与第二特定频率范围S2相当。第二特定频率范围S2是第三频率f3以上且第四频率f4以下的频带。第三频率及所述第四频率设定在5.5kHz以上且8.0kHz以下的范围内。

第二着火时期推算部101p通过第二种方法推算θci。第二种方法具体而言，使缸内压力传感器SW6的测量值通过通带设定为第二特定频率范围S2的第二带通滤波器101m，并将作为第二带通滤波器101m的输出值的第二特定频率输出值首次超过第二阈值Cj2的曲轴角推算为CI燃烧开始时期θci。

此处，图15例示了发动机1的转速较高时的缸内压力的波形1901与第二特定频率输出值的绝对值的波形1902，其中第二特定频率输出值是使缸内压力传感器SW6的信号通过第二带通滤波器101m而得。同图中的虚线示出了第二阈值Cj2。第二特定频率输出值的绝对值在开始CI燃烧的正时θci下超过第二阈值Cj2。第二阈值Cj2的大小为了抑制θci的误推算而根据发动机1的运行状态进行变更，详情省略。

图16是例示ECU10通过第二种方法推算θci的步骤的流程图。在步骤S21中，ECU10读取传感器信号存储部1023存储的缸内压力传感器SW6的信号。

接着，在步骤S22中，ECU10使步骤S21中读取的缸内压力传感器SW6的信号通过第二带通滤波器101m。第二带通滤波器101m仅使第二特定频率范围S2的信号通过。藉此，在步骤S22中，从缸内压力传感器SW6的测量信号中抽出第二特定频率输出值。第二带通滤波器101m输出的第二特定频率输出值被送至第二着火时期推算部101p。

接着，在步骤S23中，ECU10根据发动机1的转速等发动机1的运行状态变更第二阈值Cj2。

接着，在步骤S24中，ECU10（第二着火时期推算部101p）判定抽出的第二特定频率输出值是否在设定的第二阈值Cj2以上。步骤S24的判定为是时流程进至步骤S25，ECU10（第二着火时期推算部101p）将第二特定频率输出值首次成为第二阈值Cj2以上的时期决定为CI燃烧开始时期θci2，并将θci2输出至选择部101q。

另一方面，步骤S24的判定为否时，流程不进至步骤S25而是结束。第二着火时期推算部101p未能推算出θci2。

另外，第二种推算方法不仅能用于在SPCCI燃烧中推算CI燃烧开始时期θci，还能用于检知SI燃烧中爆震的发生。

（选择部的结构）

如前所述，第一着火时期推算部101o推算出的θci1以及第二着火时期推算部101p推算出的θci2分别输入至选择部101q。选择部101q按照以下条件选择θci；

1）在仅推算出θci1及θci2中的任意一方时，将该CI燃烧开始时期选为θci；

2）在推算出θci1及θci2双方时，将提前侧的CI燃烧开始时期选为θci。

选择部101q选择的θci存储于存储器102中。如前所述，θci在用于燃烧噪音的抑制且θci比目标θci靠近提前侧时，目标缸内状态量设定部101b修正模型以使点火正时滞后。在推算出θci1及θci2双方时选择提前侧的正时，由此θci比目标θci容易向提前侧偏移，从而能有效地抑制燃烧噪音的产生。

＜以缸内温度为基础的控制形态＞

例如，如图7A的缸内状态量控制部101c所示，ECU10基于缸内状态量控制各执行器。作为届时使用的缸内状态量，可考虑多种参数，但本申请发明人经过反复仔细研究，发现了可将各燃烧循环中实际会到达的缸内温度Tin（实际Tin）用作缸内状态量。

进行以实际Tin为基础的控制在控制SPCCI燃烧之余，有利于与辛烷值对应的控制形态的实现、应答性的确保、早燃（Pre-ignition）的避免等多种局面。

本申请发明人为了提高实际Tin的推算精度而引入了贝叶斯推算方法，从而构思出了本公开。即，ECU10基于各燃烧循环中检测到的参数，事后推算该燃烧循环中会实现的实际Tin。并且，基于事后推算出的实际Tin与作为目标缸内状态量而预先设定的目标Tin的偏差修正喷射器6、EGR阀54、进气电动S-VT23、排气电动S-VT24等的控制量。

又，ECU10为了更可靠地推算出实际Tin，分别使用基于实际θci的第一种推算方法与基于CI概率Pci的第二种推算方法这两种方法来进行实际Tin的推算。并且，根据第一种推算方法与第二种推算方法的任意一方推算出合适的实际Tin。

图17是例示ECU10的功能结构中与实际Tin相关的一部分的框图。如图17所示，ECU10具备以下结构作为与第一种推算方法相关的功能结构：计算使质量燃烧比例为规定值（本结构例中为10%）的曲轴角θmfb10的SI时期运算部101z；对各燃烧循环中未燃混合气实际进行了自行着火的正时（实际θci）进行推算的前述第一着火时期推算部101o、第二着火时期推算部101p以及选择部101q；和基于θmfb10及实际θci判定规定的曲轴角（本结构例中为压缩上死点）下的实际Tin的高低的缸内温度判定部101α。

又，ECU10具备基于作为CI有无判定部的选择部101q的判定而计算CI概率Pci的CI概率运算部101y，以作为第二种推算方法中特有的功能结构。

该第二种推算方法中，选择部101q基于是否推算出了θci来判定各燃烧循环中未燃混合气是否实际进行了自行着火。又，缸内温度判定部101α基于θmfb10及Pci来判定规定的曲轴角下的实际Tin的高低。即，用于计算θmfb10的SI时期运算部101z和推算实际θci的前述第一着火时期推算部101o、第二着火时期推算部101p以及选择部101q为第一种推算方法与第二种推算方法所共有。

又，作为除此以外所共有的功能结构，ECU10具备目标SI率/目标θci设定部101a、目标缸内状态量设定部101b、和储存有用于判定实际Tin的高低的映射图的映射图存储部1025。

以下，按顺序说明各功能结构的具体例。

（目标SI率/目标θci设定部）

如上所述，目标SI率/目标θci设定部101a计算SI率的目标值（目标SI率）与CI时期的目标值（目标θci）作为与发动机1的运行状态对应地确定的控制量。ECU10通过图7A所示的缸内状态量控制部101c等，以SI率成为目标SI率的形式且以θci成为目标θci的形式至少向火花塞25输出控制信号。另外，如下所述，基于目标缸内温度（目标Tin）生成向各执行器输出的控制信号。ECU10通过如此生成的控制信号来控制SPCCI燃烧的燃烧波形。

（与目标缸内状态量设定部及目标缸内状态量设定部相关的功能结构）

目标缸内状态量设定部101b基于目标SI率与目标θci决定目标缸内温度（目标Tin）。此处，目标缸内状态量设定部101b决定的目标Tin是与目标SI率及目标θci对应的缸内温度。详细而言，目标Tin是SI率与θci双方均实现目标值时的缸内温度。

ECU10基于该目标Tin控制内部EGR、外部EGR、点火时期，图7A中图示省略。

具体地，ECU10具有：基于目标Tin设定进气电动S-VT23及排气电动S-VT24的控制量（进气门的气门正时、排气门的气门正时、正/负重叠期间等）的内部EGR设定部101u；和以实现内部EGR设定部101u的设定的形式向进气电动S-VT23及排气电动S-VT24输出控制信号的内部EGR控制部101v。

内部EGR控制部101v能通过控制进气电动S-VT23及排气电动S-VT24来调节向燃烧室17导入的已燃气体的量，如此能调节缸内温度。

ECU10还具有：基于目标Tin设定EGR阀54的控制量（EGR阀54的阀门开度）的外部EGR设定部101w；和以实现外部EGR设定部101w的设定的形式向EGR阀54输出控制信号的外部EGR控制部101x。

外部EGR控制部101x能通过控制EGR阀54来调节向燃烧室17循环的已燃气体的量，如此能调节缸内温度。

像这样，由内部EGR控制部101v及外部EGR控制部101x控制的EGR系统55能接收来自ECU10的信号并调节缸内温度，这例示了“缸内温度调节部”。

ECU10还具有：基于目标Tin设定火花塞25的控制量（点火时期）的前述点火时期设定部101h；和以实现点火时期设定部101h的设定的形式向火花塞25输出控制信号的点火控制部101i。

像这样，ECU10设定与目标Tin对应的控制量，生成实现该设定的控制信号并输出至各执行器。此处设定的控制量相当于执行基于目标Tin的控制时的基本集（Base set）（基本值）。

（SI时期运算部）

SI时期运算部101z形成为执行图13所示的控制流程的结构。即，SI时期运算部101z基于缸内压力传感器SW6的检知信号，后验推算在各燃烧循环中可能实现的θmfb10的值。

（第一着火时期推算部、第二着火时期推算部）

第一着火时期推算部101o、第二着火时期推算部101p以及选择部101q如前所述。即，第一着火时期推算部101o基于缸内压力传感器SW6的检知信号执行图11所示的控制流程，由此推算出θci1。另一方面，第二着火时期推算部10p基于缸内压力传感器SW6的检知信号执行图16所示的控制流程，由此推算出θci2。

（选择部）

如上所述，选择部101q按照以下条件选择实际θci；

1）在仅推算出θci1及θci2中的任意一方时，将该CI时期选为实际θci；

2）在推算出θci1及θci2双方时，将提前侧的CI时期选为实际θci。

作为CI有无判定部的选择部101q在按照条件1）或2）选出实际θci时，判定为恰当地发生了CI燃烧。此时，ECU10执行基于如此选出的实际θci的第一种推算方法，由此推算出实际Tin。

另一方面，选择部101q在没有遵从条件1）以及2）双方时、即在没有推算出θci1及θci2双方时，判定为原本在SI燃烧后并未恰当地发生CI燃烧（仅发生SI燃烧）。此时，ECU10执行基于CI概率Pci的第二种推算方法，由此推算出实际Tin。

而且，选择部101q在判定为恰当地发生了CI燃烧时，例如使表示发生了CI燃烧的旗标从0变为1，并存储于存储器102中。另一方面，选择部101q在判定为没有恰当地发生CI燃烧时，使表示发生了CI燃烧的旗标原样保持为0。

另外，实际θci在每个燃烧循环都按照图11及图16所示的控制流程，每次都进行运算。另一方面，Pci在重复执行燃烧循环的过程中反复更新。

（CI概率运算部）

CI概率运算部101y基于选择部101q的判定重复更新CI概率Pci。参考图19的流程图说明CI概率运算部101y进行的Pci的更新步骤。首先，在步骤S51中，CI概率运算部101y读取各种参数。该步骤S51读取的参数包括表示在各燃烧循环中是否发生了CI燃烧的旗标。

接着，在步骤S52中，CI概率运算部101y基于步骤S51读取的旗标判定是否推算出了θci。该判定为是时，CI概率运算部101y使CI次数（推算出θci的总计次数）与检知次数（尝试θci的推算的总计次数）从前次燃烧循环中得到的值分别增加一次（步骤S53）。另一方面，步骤S52的判定为否时，CI概率运算部101y将CI次数原样保持为前次的值，仅使检知次数相应增加一次（步骤S57）。

另外，CI次数及检知次数的值存储于存储器102中，并酌情从该存储器102中被读取。存储器102存储的CI次数及检知次数的值每当执行步骤S53及步骤S57所示的处理就进行更新。

接着，在步骤S54中，CI概率运算部101y判定CI次数是否超过规定的阈值。该判定为否时，CI概率运算部101y不再更新CI概率Pci，原样保持前次燃烧循环中得到的Pci并返回。该规定的阈值基于发动机1的设计等预先决定，存储于存储器102中。

另一方面，步骤S54中的判定为是时，CI概率运算部101y基于（Pci＝CI次数/检知次数）这一算式计算Pci（步骤S55）。

并且，在步骤S55接下来的步骤S56中，CI概率运算部101y将存储器102存储的Pci的值更新为步骤S55计算得到的值。

（缸内温度判定部）

缸内温度判定部101α分别执行用于推算实际Tin的第一种方法和用于推算同一参数的第二种方法。具体地，在选择部101q选出了实际θci时执行第一种方法，而在没有选出实际θci时执行第二种方法。以下，依次说明各方法下缸内温度判定部101α进行的处理。

-推算实际Tin的第一种方法-

首先，缸内温度判定部101α在执行第一种方法时，读取选择部101q选出的实际θci与SI时期运算部101z算出的θmfb10。缸内温度判定部101α基于这样读取到的实际θci与θmfb10推算出实际Tin，并判定该推算值的高低。进行该判定时，缸内温度判定部101α形成为读取目标缸内状态量设定部101b决定的目标Tin并进行基于实际Tin与目标Tin的判定的结构。

为此，缸内温度判定部101α具有基于实际θci及θmfb10推算实际Tin的缸内温度推算部101β、和为了基于实际Tin及目标Tin判定实际Tin的高低而计算差分ΔTin的温度偏差运算部101γ。

具体地，缸内温度推算部101β除了实际θci及θmfb10之外，还读取映射图存储部1025存储的第一映射图。并且，缸内温度推算部101β将实际θci及θmfb10和第一映射图进行比对，由此计算出实际Tin。

此处，缸内温度推算部101β在实际θci为较早的正时时与为较迟的正时时相比，将实际Tin推算为较高。第一映射图如图20所示由具有正的斜率的多条直线构成。各直线的x轴对应θmfb10，y轴对应实际θci。各直线在每种缸内温度下斜率相同，且在缸内温度较高时与较低时相比截距较小。如图20所示，假设缸内温度相同，则实际θci随着θmfb1滞后而滞后。

缸内温度推算部101β如图20的点P1所示，在设（θmfb10，实际θci）＝（x1，y1）时，搜索通过该坐标那样的第一映射图上的直线。能基于这样搜索到的直线中的截距的大小来判定缸内温度。例如，如图20所例示在通过点P1的直线的截距较大时与较小时相比，实际Tin较小。本申请发明人预先决定与各截距对应的缸内温度的值，并将该值存储于存储器102中。因此，能通过将实际θci及θmfb1各自的值与第一映射图进行比对来决定缸内温度的推算值（实际Tin）。

图21示出了将第一映射图的横轴替换为缸内温度的标绘图（plot）。以图21所示的标绘图观察时，第一映射图由具有负相关关系的多条曲线构成。各曲线在SI时期（θmfb10）较早时与较迟时相比，实际θci较小。又，假设θmfb10相同，则缸内温度随着实际θci提前而升高。

又，温度偏差运算部101γ通过从实际Tin中减去目标Tin来计算差分ΔTin（＝实际Tin－目标Tin）。缸内温度判定部101α在实际Tin高于目标Tin时（ΔTin＞0）判定实际Tin较高，在实际Tin与目标Tin相同时（ΔTin＝0）判定实际Tin适温，在实际Tin低于目标Tin时（ΔTin＜0）判定实际Tin较低。

并且，ECU10基于差分ΔTin来修正由内部EGR设定部101u、外部EGR设定部101w、点火时期设定部101h设定的基本值。藉由该修正，能在实际Tin较高时使其降低，并在实际Tin较低时使其上升。

具体地，存储器102中存储有与差分ΔTin和修正值相关的映射图。例如，ECU10在差分ΔTin为正时，为了在其绝对值较大时与较小时相比减少内部EGR气体的导入量而以使负重叠期间缩短的形式进行修正。又，除了负重叠期间的修正以外，或者代替该修正，ECU10为了增加外部EGR气体的回流量而将EGR阀54的阀门开度向打开侧修正。

又，ECU10在差分ΔTin为负时，为了在其绝对值较大时与较小时相比增加内部EGR气体的导入量而以使负重叠期间延长的形式进行修正。又，除了负重叠期间的修正以外，或者代替该修正，ECU10为了减少外部EGR气体的回流量而将EGR阀54的阀门开度向关闭侧修正。

基于如上述般设定的修正值，ECU10对进气电动S-VT23、排气电动S-VT24、及EGR阀54分别进行反馈控制。藉此，能以使实际Tin成为目标Tin的形式控制各执行器。

如此，能基于缸内温度的推算值与目标值的偏差来控制各执行器。藉此，能恰当地控制SPCCI燃烧，能在抑制SPCCI燃烧的燃烧噪音的同时改善发动机1的燃料消耗性能。

-推算实际Tin的第二种方法-

首先，缸内温度判定部101α在执行第二种方法时，读取CI概率运算部101y计算出的Pci和SI时期运算部101z计算出的θmfb10。缸内温度判定部101α基于这样读取到的Pci与θmfb10推算出实际Tin，并判定该推算值的高低。进行该判定时，缸内温度判定部101α形成为读取目标缸内状态量设定部101b所决定的目标Tin并进行基于实际Tin与目标Tin的判定的结构。

为此、缸内温度推算部101β不仅能进行基于实际θci及θmfb10的推算，而且能基于Pci及θmfb10来推算出实际Tin。温度偏差运算部101γ基于这样推算出的实际Tin与目标Tin计算差分ΔTin。

具体地，缸内温度推算部101β除了Pci及θmfb10之外，还读取映射图存储部1025存储的第二映射图。并且，缸内温度推算部101β将Pci及θmfb10与第二映射图进行比对，由此推算出实际Tin。

此处，缸内温度推算部101β在Pci较大时与较小时相比，将实际Tin推算为较高。第二映射图如图22所示由分别描述为逻辑函数（logistic function）且在横轴方向上排列而成的多条曲线构成。各曲线的x轴对应θmfb10，y轴对应Pci。即，在第二映射图所示的各曲线中，Pci在θmfb10较大时与较小时相比呈大致阶差状减少。各曲线在缸内温度较高时与较低时相比向＋x方向大幅平移（shift）（看作逻辑函数时的拐点向＋x侧平移）。

另外，假设θmfb10相同（θmfb10处于规定值时），则在Pci较大时与较小时相比＋x方向的平移量相应的升高缸内温度。又，若Pci相同（Pci处于规定值时），则在θmfb10处于滞后侧时与处于提前侧时相比，缸内温度升高。

缸内温度推算部101β如图22的点P2所示，在设（θmfb10，Pci）＝（x2，y2）时，搜索通过该坐标那样的曲线。能基于这样搜索到的曲线中的＋x方向的平移量推算出缸内温度的高低。例如，如图22所示，通过点P2的曲线的平移量为大时与为小时相比，缸内温度较大。本申请发明人预先决定与各平移量对应的缸内温度的值，并将该值存储于存储器102中。因此，能通过将Pci及θmfb1与第二映射图进行比对来确定缸内温度的推算值（实际Tin）。

又，作为逻辑函数而显而易见的是，θmfb10大至规定以上时，无论缸内温度大小如何Pci均向零收敛，而在θmfb10小至规定以下，无论缸内温度大小如何Pci均向100%（Pci＝1.0）收敛。像这样，在算出Pci为0%或100%时，缸内温度推算部101β限制缸内温度的判定。此时，ECU10视为未能推算出实际Tin，跳过温度偏差运算部101γ的ΔTin的运算以及基于ΔTin的基本值的修正等处理。

图23示出了将第二映射图的横轴替换为缸内温度的标绘图。以图23所示的标绘图观察时，第二映射图由分别描述为逻辑函数且在横轴方向上排列而成的多条曲线构成。各曲线在SI时期（θmfb10）较早时与较迟时相比，Pci较大。假设θmfb10相同，则缸内温度随着Pci增大而升高。

又，温度偏差运算部101γ如上所述通过从实际Tin中减去目标Tin来计算差分ΔTin（＝实际Tin－目标Tin）。并且，ECU10基于差分ΔTin来修正由内部EGR设定部101u、外部EGR设定部101w、点火时期设定部101h设定的基本值。藉由该修正，能在实际Tin较高时使其降低，并在实际Tin较低时使其上升。

（基于实际Tin的控制的具体例）

以下，利用图18所示的流程图说明第一种推算方法与第二种推算方法的分别使用以及基于实际Tin的控制的具体例；

首先，缸内温度判定部101α读取预先计算/选择出的θmfb10、实际θci、Pci、目标Tin等参数（步骤S61）。

接着，缸内温度判定部101α判定步骤S61中读取的参数是否包含实际θci、即判定是否推算出了θci（步骤S62）。

此处，步骤S62的判定为是时，构成缸内温度判定部101α的缸内温度推算部101β执行基于实际θci的第一种推算方法。具体地，缸内温度推算部101β读取使θmfb10和实际θci与实际Tin一一关联地确定的第一映射图（步骤S63）。并且，缸内温度推算部101β将θmfb10和实际θci与第一映射图进行比对，由此推算出实际Tin并进至步骤S65（步骤S64）。

相对地，步骤S62的判定为否时，缸内温度推算部101β执行基于Pci的第二种推算方法。具体地，缸内温度推算部101β读取使θmfb10和Pci与实际Tin一一关联地确定的第二映射图（步骤S67）。并且，缸内温度推算部101β将θmfb10和Pci与第二映射图进行比对，由此推算出实际Tin（步骤S68）。不过，Pci为0%或100%时，使用第二种推算方法并不能推算出实际Tin。像这样，缸内温度推算部101β在无法推算出实际Tin的情况下（步骤S69：否）跳过以下步骤并返回。另一方面，在基于Pci推算出了实际Tin的情况下（步骤S69：是）缸内温度推算部101β进至步骤S65。

在步骤S65中，温度偏差运算部101γ计算缸内温度的差分ΔTin（＝实际Tin－目标Tin），缸内温度判定部101α基于这样计算出的差分ΔTin的符号与绝对值判定实际Tin。

在步骤S66中，ECU10基于差分ΔTin的符号与绝对值修正EGR系统55中的控制量的基本值。基于此时设定的修正值，ECU10对进气电动S-VT23、排气电动S-VT24以及EGR阀54分别进行反馈控制。藉此，能以使实际Tin成为目标Tin的形式控制各执行器。

＜第一及第二映射图的决定方法＞

作为用于提高实际Tin的推算精度的策略，可考虑在第一及第二映射图的决定方法上集中精力。本申请发明人经过反复仔细研究，在决定第一及第二映射图时引入了贝叶斯推算方法。

以下，说明第一及第二映射图的决定方法。

（1）基本模型

将离散时刻t下的状态量记为x。如式（1）所示x为实数。

[数式1]

。

一般而言状态量为多个。因此，x为多维变量的情况下为了说明简洁而使影响自着火的缸内温度以外的变量固定不变。因此，式（1）所示的x相当于缸内温度Tin。

另一方面，CI时期θci在发生自着火的情况（推算出了θci的情况）下为实数，在未发生自着火的情况（未能推算出θci的情况）下为“None”。因此，将表示θci的变量记为y，该y能如下式（2）所示来定义。

[数式2]

。

另外，以下的说明中适当省略x［t］、y［t］的自变量。

此处，以规定的缸内温度x为条件时，CI时期y成为规定值的条件概率P在将CI概率Pci记为r（x）时能由下式（3）给出。

[数式3]

。

如已说明地，Pci的大小根据缸内温度x的高低来确定。因此，如式（3）所示r（x）为x的函数。同样地，CI时期y的大小也根据缸内温度x的高低来确定。因此，在上式（3）中导入了对缸内温度x与CI时期y建立关系的函数f（x）。

根据这些定义，应理解式（3）的第一行是显而易见的。另一方面，式（3）第二行中的Ny示出了CI时期y服从平均值为y－f（x）、方差为σ_y ²的正态分布。即，进行自着火并发生CI燃烧时，能观测到CI时期y包含有服从正态分布的噪声。

此外，认为缸内温度x依赖前一燃烧循环中的缸内温度x［t－1］地进行增减。这种趋势能通过使用以x［t－1］为起点的随机游动而如下式（4）般地进行描述。

[数式4]

。

式（4）中的Nx示出了平均值为x-x［t-1］、方差为σ_x ²的正态分布。上式（4）就是缸内温度x的函数。此处，在根据缸内温度x确定CI时期y、CI概率r（x）等的情况下，为了逆推其因果关系，本申请发明人想到对上式（4）应用贝叶斯定理。具体地，如果对式（4）应用贝叶斯定理，就能够使用与CI时期y相关的条件概率来得到式（5）。

[数式5]

。

式（5）示出了在以前一燃烧循环中的缸内温度为x［t-1］以及当前燃烧循环中未发生自着火为条件时，当前燃烧循环中的缸内温度为x的概率。

式（5）所示的概率为最大后验概率时，该概率在缸内温度x中为极大。即，成为最大后验概率的缸内温度x是满足下式（6）的x。

[数式6]

。

一般地，认为燃烧循环彼此的时间间隔极短。由此，通过假定x与x［t-1］的差很小，能够对式（6）进行两次泰勒展开。

然后，通过对式（6）进行变形整理，x的MAP（MAximum Posterior；最大后验概率）推算值x_MAP能够如下式（7）那样进行近似。该MAP推算值x_MAP能够定义为前述的实际缸内温度（实际Tin）。

[数式7]

。

即，定义为缸内温度x的MAP推算值x_MAP的实际Tin能通过给出r（x）及f（x）的函数形式来进行计算。

（2）映射图制作

本申请发明人在决定第一及第二映射图时为了制作出更加准确的映射图，使用不仅依赖缸内温度x还依赖于θmfb10的一次函数作为函数f。对概率r也同样地，使用根据缸内温度x与θmfb决定的逻辑函数。本申请发明人使用这些函数进行反复模拟，从而制作出第一映射图与第二映射图。

另外，对于概率r（x），能通过考虑所谓的遗忘系数来对每个燃烧循环进行更新。此时，各时刻t的概率r（x）的模型能由Beta分布的模型的参数来表示，且藉由遗忘系数来更新这些参数即可。

（其他实施形态）

另外，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可以采用各种不同的结构。

Claims (14)

1.一种压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

具备：

由汽缸、在所述汽缸内往复运动的活塞及将所述汽缸的一端封闭的汽缸盖形成的发动机的燃烧室；

安装于所述汽缸盖且喷射向所述燃烧室内供给的燃料的燃料喷射部；

面朝所述燃烧室内地配设且对所述燃烧室内的混合气点火的点火部；

测量与所述发动机的运行相关的参数的测量部；和

控制部，所述控制部与所述点火部、所述燃料喷射部及所述测量部分别连接，接收来自所述测量部的测量信号进行运算，并向所述点火部及所述燃料喷射部输出信号；

所述混合气在通过所述点火部的强制点火使一部分混合气开始伴随火焰传播的燃烧后，剩余的未燃混合气通过自行着火进行燃烧；

所述控制部具有：

以使所述未燃混合气在目标正时自行着火的形式，在所述目标正时之前向所述点火部输出点火信号的点火控制部；

基于所述测量部测量到的与所述燃烧室内的压力相关的缸内压力参数，对表示未燃混合气实际自行着火的正时的实际CI时期进行推算的着火时期推算部；和

基于所述着火时期推算部的推算结果，判定规定的曲轴角下的缸内温度的缸内温度判定部。

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，

还具备与所述控制部连接且接收来自所述控制部的信号而调节所述缸内温度的缸内温度调节部；

所述控制部以在所述缸内温度判定部判定缸内温度较高时使该缸内温度降低且在所述缸内温度判定部判定缸内温度较低时使该缸内温度上升的形式，向所述缸内温度调节部输出信号。

3.根据权利要求2所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制部计算与所述发动机的运行状态对应的控制量的目标值，且决定与该目标值对应的目标缸内温度；

所述缸内温度判定部基于所述实际CI时期推算缸内温度，并且在该推算结果高于所述目标缸内温度时判定缸内温度较高，而在所述推算结果低于所述目标缸内温度时判定缸内温度较低。

4.根据权利要求3所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制部基于所述缸内温度的推算值与所述目标缸内温度的差分，控制向所述缸内温度调节部输出的信号。

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，

所述缸内温度判定部在所述实际CI时期较早时与较迟时相比，将所述缸内温度推算为较高。

6.根据权利要求5所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制部分别决定热量比率的目标值与未燃混合气进行自行着火的正时的目标值，且基于各目标值决定所述目标缸内温度，所述热量比率是混合气通过火焰传播燃烧时产生的热量相对所述燃烧室中的混合气燃烧时产生的全部热量的比例的相关指标；

所述控制部以实现所述目标缸内温度的形式向所述点火部输出信号。

7.根据权利要求6所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述缸内温度调节部具有设置于所述发动机且变更所述燃烧室中的混合气所包含EGR气体的量的EGR系统；

所述EGR系统由形成为对进气门与排气门双方开阀的重叠期间的长度进行调节的结构的内部EGR系统、和形成为对连接在进气通路与排气通路之间的EGR通路中的废气的流量进行调节的结构的外部EGR系统中的至少一方构成。

8.根据权利要求7所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制部基于所述测量部测量到的参数计算使质量燃烧比例为规定值的曲轴角；

所述缸内温度判定部基于所述实际CI时期与所述曲轴角判定所述缸内温度。

9.根据权利要求8所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述着火时期推算部在所述点火部的强制点火后，将所述测量部测量到的缸内压力参数超过阈值的正时推算为所述实际CI时期。

10.根据权利要求9所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述测量部包括面朝所述燃烧室地配设且测量所述燃烧室内的压力的缸内压力传感器；

所述着火时期推算部使用所述缸内压力传感器的测量信号作为表示所述缸内压力参数的信号。

11.根据权利要求10所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制部具有使所述缸内压力传感器的测量信号中具有第一频率以上且第二频率以下的频率的信号通过的第一带通滤波器；

所述着火时期推算部将通过了所述第一带通滤波器的测量信号超过第一阈值的正时推算为所述实际CI时期；

所述第一频率及所述第二频率设定在0.5kHz以上且4.0kHz以下的范围内。

12.根据权利要求10所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制部具有使所述缸内压力传感器的测量信号中具有第三频率以上且第四频率以下的频率的信号通过的第二带通滤波器；

所述控制部还具有将通过了所述第二带通滤波器的测量信号超过第二阈值的正时推算为所述实际CI时期的第二个着火时期推算部；

所述第三频率以及所述第四频率设定在5.5kHz以上且8.0kHz以下的范围内。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

所述控制部具有：

基于所述测量部测量到的与所述燃烧室内的压力相关的缸内压力参数，判定未燃混合气是否实际进行了自行着火的CI有无判定部；和

基于所述CI有无判定部的判定结果，对表示在所述发动机的运行时实际自行着火的概率的CI概率进行计算的CI概率运算部；

所述缸内温度判定部在未能推算出所述实际CI时期的情况下，基于所述CI概率判定所述缸内温度。

14.一种压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，

具备：

由汽缸、在所述汽缸内往复运动的活塞及将所述汽缸的一端封闭的汽缸盖形成的发动机的燃烧室；

安装于所述汽缸盖且喷射向所述燃烧室内供给的燃料的燃料喷射部；

面朝所述燃烧室内地配设且对所述燃烧室内的混合气点火的点火部；

设置于所述发动机且通过变更作为所述燃烧室中的混合气所包含EGR气体的量的比例的EGR率来调节所述汽缸的缸内温度的缸内温度调节部；

面朝所述燃烧室地配设、至少包括测量所述燃烧室内的压力的缸内压力传感器且测量与所述发动机的运行相关的参数的测量部；和

控制部，所述控制部与所述点火部、所述燃料喷射部、所述缸内温度调节部及所述测量部分别连接，接收来自所述测量部的测量信号进行运算，并向所述点火部、所述燃料喷射部及所述缸内温度调节部输出信号；

所述混合气在通过所述点火部的强制点火使一部分混合气开始伴随火焰传播的燃烧后，剩余的未燃混合气通过自行着火进行燃烧；

所述控制部具有：

存储所述未燃混合气进行自行着火的目标正时的目标正时存储部；和

基于所述目标正时存储部存储的目标正时，以使所述未燃混合气在目标正时自行着火的形式、在所述目标正时之前对所述点火部输出点火信号的点火控制部；

所述控制部还具有：

使所述缸内压力传感器的测量信号中特定的频带的信号通过的带通滤波器；

存储阈值的阈值存储部；

将通过了所述带通滤波器的测量信号的值超过所述阈值的正时推算为表示未燃混合气实际进行了自行着火的正时的实际CI时期的着火时期推算部；

存储所述着火时期推算部推算出的实际CI时期的CI时期存储部；和

基于所述CI时期存储部存储的实际CI时期推算所述缸内温度，且基于该推算结果判定规定的曲轴角下的所述缸内温度的缸内温度判定部；

所述控制部以在所述缸内温度判定部判定缸内温度较高时使该缸内温度降低且在所述缸内温度判定部判定缸内温度较低时使该缸内温度上升的形式、向所述缸内温度调节部输出信号。

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