CN114483352B - 发动机系统 - Google Patents

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Abstract

一种发动机系统，与发动机负荷的变化对应地，迅速改变混合气的质量比率，无缝地向火焰传播燃烧、压燃燃烧或第三燃烧方式切换燃烧方式。控制器(ECU 10)在需求发动机负荷为第一发动机负荷的情况下，以使质量比率成为第一G/F、且混合气进行火焰传播燃烧的方式控制火花塞，在需求发动机负荷为第二发动机负荷的情况下，以使质量比率成为第二G/F、且喷射重心成为第一定时的方式，控制喷油器(6)，使混合气全部进行压燃燃烧，在需求发动机负荷为比第一发动机负荷低、且比第二发动机负荷高的情况下，使质量比率成为比第一G/F大且比第二G/F小的第三G/F，且使喷射重心成为相对晚的第二定时，使混合气的至少一部分进行压燃燃烧。

Description

发动机系统
技术领域
本申请公开的技术涉及发动机系统。
背景技术
压燃燃烧(以下，有时称作CI(Compression Ignition)燃烧)提高发动机的热效率。在专利文献1中记载有如下发动机，在发动机负荷较低的情况下，使混合气CI燃烧，更准确地是HCCI(Homogeneous Charged Compression Ignition：均质充量压燃)燃烧，在发动机负荷较高的情况下，使用火花塞，使混合气SI(Spark Ignition：火花点火)燃烧。若发动机负荷变化，则该发动机切换燃烧方式。另外，在SI燃烧中，混合气在点火后，通过火焰传播而燃烧，因此在以下中，SI燃烧与火焰传播燃烧是同义。
专利文献1：日本特开2012-215098号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，本申请发明人们对HCCI燃烧进行了深刻研究，发现了HCCI的控制因素主要为气缸内的混合气温度、以及包含已燃气体的气缸内的进气相对于燃料的质量比率(G/F)，通过将进气阀关闭的定时的缸内温度(TIVC)以及G/F设为目标的TIVC以及G/F，从而能够控制HCCI的点火时期以及燃烧期间。此外，根据本申请发明人们的研究，发现了能够进行SI燃烧的TIVC以及G/F上存在制约，并且能够进行HCCI燃烧的TIVC以及G/F上也存在制约，而且能够进行SI燃烧的TIVC以及G/F、与能够进行HCCI燃烧的TIVC以及G/F之间存在大的间隙。
另外，能够进行SI燃烧是指SI燃烧的燃烧稳定性满足基准，并且能够抑制异常燃烧。例如若G/F过高(即，G/F过于稀薄)，则SI燃烧的燃烧稳定性不满足基准。此外，若TIVC过高，则SI燃烧容易引起异常燃烧。SI燃烧的异常燃烧是早燃或爆震。为了避免异常燃烧而使点火时期延迟，则燃烧稳定性不满足基准。
能够进行HCCI燃烧是指HCCI燃烧的燃烧稳定性满足基准，并且能够抑制异常燃烧。例如若G/F过低(即，G/F过浓)，则HCCI燃烧容易导致异常燃烧(例如过于急速的燃烧)。此外，在TIVC高的情况下，HCCI燃烧也容易导致过于急速的燃烧。若TIVC过低，则导致失火，HCCI燃烧的燃烧稳定性不满足基准。
如专利文献1所记载的发动机那样，即使与发动机负荷变化相应地，从HCCI燃烧向SI燃烧切换、或者从SI燃烧向HCCI燃烧切换，也难以使气缸内混合气的G/F瞬时向与切换目标的燃烧方式对应的G/F变化。
用于解决课题的手段
本申请发明人们为了解决上述课题而进一步反复进行了深刻研究，结果在能够进行SI燃烧的G/F与能够进行HCCI燃烧的G/F之间的中间G/F发现了燃烧稳定性满足基准且能够抑制异常燃烧的第三燃烧方式。
在进行HCCI燃烧的低发动机负荷与进行SI燃烧的高发动机负荷之间的中间发动机负荷下，若将混合气的G/F设定为中间G/F，且采用第三燃烧方式，则发动机负荷在低负荷与中间负荷之间变化时的G/F的变化量减小，并且发动机负荷在高负荷与中间负荷之间变化时的GF的变化量也减小。因此，发动机能够在SI燃烧、HCCI燃烧以及第三燃烧方式之间无缝地切换燃烧方式。
具体而言，本申请公开的技术涉及发动机系统。该发动机系统具备：
发动机，具有气缸、以及在所述气缸内能够往复移动地收容的活塞；
喷油器，安装于所述发动机，并且向所述气缸内喷射燃料；
火花塞，安装于所述发动机，并且将燃料与进气的混合气点火，所述进气包含空气及已燃气体；
可变阀门传动装置，分别连接于进气阀以及排气阀，并且以调节进气填充量的方式控制所述进气阀以及所述排气阀的开闭；以及
控制器，与所述喷油器、所述火花塞以及所述可变阀门传动装置电连接，并且根据所述发动机的需求发动机负荷，分别控制所述喷油器、所述火花塞以及所述可变阀门传动装置，
所述控制器以如下方式进行控制：
在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第一发动机负荷的情况下，以包含已燃气体的所述气缸内的进气相对于燃料的质量比率成为第一G/F的方式控制所述喷油器以及所述可变阀门传动装置，并且以所述气缸内的混合气进行火焰传播燃烧的方式控制所述火花塞；
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低的第二发动机负荷的情况下，以所述质量比率成为比所述第一G/F大的第二G/F的方式控制所述喷油器以及所述可变阀门传动装置，并且以一循环中的基于燃料的喷射定时及喷射量的喷射重心成为第一定时的方式控制所述喷油器，使所述气缸内的全部混合气进行压燃燃烧；
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，以所述质量比率成为比所述第一G/F大且比所述第二G/F小的第三G/F的方式，控制所述喷油器以及所述可变阀门传动装置，并且以使所述喷射重心成为晚于所述第一定时的第二定时的方式控制所述喷油器，使所述气缸内的混合气的至少一部分进行压燃燃烧。
根据该构成，在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第一发动机负荷的情况下，控制器以质量比率成为第一G/F的方式控制喷油器以及可变阀门传动装置。控制器还控制火花塞。火花塞对混合气进行点火。气缸内的混合气进行火焰传播燃烧即SI燃烧。第一G/F相对较小。由于G/F小，因此SI燃烧的燃烧稳定性高。此外，通过减少已燃气体而减小G/F，从而缸内温度下降，异常燃烧被抑制。
在第一发动机转速下、需求发动机负荷为相对较低的第二发动机负荷的情况下，控制器以质量比率成为相对较大的第二G/F的方式控制喷油器及可变阀门传动装置。喷油器以喷射重心成为第一定时的方式喷射燃料。第一定时是相对较早的定时。通过在早的定时向气缸内喷射燃料，从而燃料通过比较强的进气流动而扩散，因此在气缸内形成均质或大致均质的混合气。在需求发动机负荷为第二发动机负荷的情况下，气缸内的混合气全部进行压燃燃烧即HCCI燃烧。例如，若增大向气缸内导入的已燃气体的量而增大G/F，则缸内温度升高，因此HCCI燃烧的燃烧稳定性升高。此外，若G/F大，则有利于提高发动机的油耗性能。
在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第一发动机负荷与第二发动机负荷之间的发动机负荷的情况下，控制器以质量比率成为比第一G/F大且比第二G/F小的第三G/F的方式控制喷油器及可变阀门传动装置。第一G/F与第三G/F之差小，且第二G/F与第三G/F之差也小。根据需求发动机负荷发生变化，可变阀门传动装置改变进气填充量，从而气缸内的混合气的质量比率能够在第一G/F与第三G/F之间或者第二G/F与第三G/F之间迅速变化。
喷油器以喷射重心成为相对较晚的第二定时的方式喷射燃料。另外，喷油器既可以一次性喷射燃料，也可以分次喷射燃料。喷射重心例如在一循环中，能够由一次、或者分成多次喷射的燃料相对于曲柄角的质量重心来规定。若喷射重心相对较晚，则向气缸内的燃料的供给较晚，因此从燃料的喷射起至混合气点火为止的时间较短。与上述的第二发动机负荷的情况不同，气缸内的混合气不成为均质。由于混合气为非均质，在中间的第三G/F下，能够抑制异常燃烧，且实现燃烧稳定性满足基准的燃烧，更详细地说混合气的至少一部分通过压燃而燃烧。
因此，该发动机相对于发动机负荷的变化使混合气的质量比率迅速地向第一G/F、第二G/F或第三G/F变化，能够使燃烧方式无缝地向SI燃烧、HCCI燃烧或第三燃烧方式切换。能够在发动机的负荷区域的全域实现燃烧稳定性的确保、以及异常燃烧的抑制。
此外，HCCI燃烧及第三燃烧方式分别有混合气的至少一部分通过压燃而燃烧，并且混合气的质量比率比较高。该发动机的油耗性能高。
也可以是，在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，所述控制器不驱动所述火花塞以使所述气缸内的混合气全部进行压燃燃烧。
由此，发动机的热效率提高。
也可以是，在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，所述控制器以所述气缸内的混合气的至少一部分进行火焰传播燃烧，剩余部分进行压燃燃烧的方式，驱动所述火花塞。
第三燃烧方式作为一例还可以是SPCCI(Spark Controlled CompressionIgnition：火花点火控制压燃)燃烧。SPCCI燃烧根据点火定时的调节，能够调节压燃的定时，因此有利于兼顾燃烧稳定性的确保、以及异常燃烧的抑制。此外，SPCCI燃烧与SI燃烧相比，提高发动机的热效率。
也可以是，所述控制器以如下方式进行控制：
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的第三发动机负荷的情况下，不驱动所述火花塞，以使所述气缸内的混合气全部进行压燃燃烧；
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第三发动机负荷高的第四发动机负荷的情况下，以所述气缸内的混合气的至少一部分进行火焰传播燃烧，剩余部分进行压燃燃烧的方式，驱动所述火花塞。
在需求发动机负荷相对较低的情况下，控制器不驱动火花塞，以使混合气全部进行压燃燃烧。在混合气为中间G/F的情况下，实现确保燃烧稳定性、以及抑制异常燃烧。在需求发动机负荷相对较高的情况下，燃料量增加。控制器以混合气的至少一部分进行火焰传播燃烧，剩余部分进行压燃燃烧的方式，驱动火花塞。在需求发动机负荷相对较高的情况下，SPCCI燃烧能够确保燃烧稳定性，并且抑制异常燃烧。
也可以是，所述控制器使所述第一发动机转速下需求发动机负荷为所述第四发动机负荷的情况下的喷射重心晚于所述第三发动机负荷的情况下的喷射重心。
在需求发动机负荷高的情况下，燃料喷射的定时晚，从而异常燃烧被抑制。此外，通过火花塞对混合气进行点火，能够促进混合气的燃烧，因此燃烧稳定性得以确保。
也可以是，所述控制器以如下方式进行控制：
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为所述第二发动机负荷的情况下，以在进气冲程期间内喷射燃料的方式控制所述喷油器；
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，以分别在进气冲程期间内和压缩冲程期间内喷射燃料的方式控制所述喷油器。
在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第2发动机负荷的情况下，喷油器在进气冲程期间内向气缸内喷射燃料。利用进气流动，能够扩散燃料，因此气缸内的混合气为均质或者大致均质。均质混合气进行压燃燃烧即HCCI燃烧。
在第一发动机转速下、需求发动机负荷为比第一发动机负荷低、且比第二发动机负荷高的中间发动机负荷的情况下，喷油器分别在进气冲程期间内和压缩冲程期间内向气缸内喷射燃料。在进气冲程期间内喷射的燃料通过进气流动而扩散。在进气冲程期间内喷射的燃料形成均质混合气。在之后的压缩冲程期间内喷射的燃料使混合气成为非均质。非均质的混合气实现抑制异常燃烧、且燃烧稳定性满足基准的燃烧。
也可以是，在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，所述控制器基于推断G/F、以及所述进气阀闭阀的定时下的所述气缸内的推断温度，切换第一喷射方式与第二喷射方式，所述第一喷射方式指的是，以分别在进气冲程和压缩冲程的中期喷射燃料的方式控制所述喷油器的喷射方式，所述第二喷射方式指的是，以分别在进气冲程和压缩冲程的末期喷射燃料的方式控制所述喷油器的喷射方式。
在第一喷射方式中，通过在压缩冲程的中期向气缸内喷射的燃料的气化潜热，气缸内的温度下降。由于缸内温度局部地下降，气缸内的混合气的点火时期延迟，混合气在压缩上止点的附近压燃。之后，混合气进行比较缓慢的燃烧。第一喷射方式是有利于抑制异常燃烧的、燃料的喷射方式。
在第二喷射方式中，喷油器在压缩冲程的末期向气缸内喷射燃料。由于高的缸内压力，燃料难以扩散，形成燃料浓度高的混合气团。该混合气团促进压燃，气缸内的混合气迅速燃烧。第二喷射方式是有利于提高燃烧稳定性的、燃料的喷射方式。
也可以是，在所述活塞的顶面形成有腔室，
所述控制器以如下方式进行控制：
在所述第一喷射方式下，使所述喷油器在压缩冲程的中期向所述腔室外的区域喷射燃料，并且使压缩冲程中的喷射量比进气冲程中的喷射量多；
在所述第二喷射方式下，使所述喷油器在压缩冲程的末期向所述腔室中的区域进行喷射，并且使压缩冲程中的喷射量比进气冲程中的喷射量少。
在第一喷射方式中，从喷油器向气缸内喷射的燃料到达腔室外的区域。腔室外的区域是接近缸套而温度原本较低的区域，并且如前所述，腔室外的区域的温度因燃料的气化潜热而进一步降低。
压缩冲程中的喷射量比进气冲程中的喷射量多。腔室外的区域广，因此即使到达该区域内的燃料的量多，也能够抑制烟雾的产生。燃料的量越多，缸内温度越下降。压缩冲程中的喷射量被设定为能够实现所需求的温度下降的量即可。
因此，在第一喷射方式中，实现比较缓慢的燃烧，异常燃烧被抑制。
在第二喷射方式中，从喷油器向气缸内喷射的燃料到达腔室中的区域。腔室中的区域是远离缸套而温度比较高的区域。通过在温度高的腔室中形成燃料浓度高的混合气团，促进了压燃。
压缩冲程中的喷射量比进气冲程中的喷射量少。压缩冲程中的喷射如前所述在压缩冲程的末期进行，因此喷射的燃料滞留在腔室中而难以扩散。由于燃料量少，因此能够抑制烟雾的产生。压缩冲程中的喷射量被设定为能够兼顾所需求的压燃的促进效果、以及抑制产生烟雾的量即可。
也可以是，在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第一发动机负荷的情况下，所述控制器以在进气冲程期间内喷射燃料的方式控制所述喷油器。
若喷油器在进气冲程期间内向气缸内喷射燃料，则能够利用进气流动来扩散燃料，因此气缸内的混合气为均质或大致均质。火花塞对均质混合气进行点火，混合气进行火焰传播燃烧。能够实现燃烧稳定性的确保、以及异常燃烧的抑制。
也可以是，在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第一发动机负荷的情况下，所述控制器以在压缩冲程的后半喷射燃料的方式控制所述喷油器。
若喷油器使燃料的喷射定时延迟，则能够抑制异常燃烧。若在压缩冲程的后半喷射燃料，则由于该喷射而在气缸内产生流动。若火花塞对混合气进行点火，则通过喷射而产生的流动促进火焰传播。SI燃烧的燃烧稳定性也提高。
也可以是，所述可变阀门传动装置以已燃气体滞留在所述气缸内、或者已燃气体经过所述进气阀或所述排气阀被导入所述气缸内的方式，控制所述进气阀以及所述排气阀的开闭。
通过将所谓的内部EGR气体滞留在气缸内或者导入气缸内，能够使缸内温度上升。有利于压燃燃烧的燃烧稳定性的提高。
所述发动机的几何压缩比也可以为15以上。
较高的几何压缩比有利于压燃燃烧的燃烧稳定性的提高。此外，较高的几何压缩比使发动机的热效率提高。
发明效果
如以上说明那样，所述发动机系统相对于发动机负荷的变化使混合气的质量比率迅速地向第一G/F、第二G/F或第三G/F变化，能够使燃烧方式无缝地向SI燃烧、HCCI燃烧或第三燃烧方式切换。
附图说明
图1是例示发动机系统的图。
图2的上图是例示发动机的燃烧室的构造的俯视图。下图是上图的II-II剖面图，是说明在压缩冲程的中期，向气缸内喷射了燃料的状态的图。
图3是发动机系统的框图。
图4是例示发动机的运转的基本图的图。
图5是例示各燃烧方式中的进气阀以及排气阀的开闭动作、燃料喷射定时以及点火定时的图。
图6是说明在压缩冲程的末期，向气缸内喷射了燃料的状态的图。
图7是说明燃烧重心的定义的图。
图8是各燃烧方式中的进气阀以及排气阀的开闭动作的变形例。
图9是例示各燃烧方式成立的由G/F与TIVC规定的范围的图。
图10是例示进行HCCI燃烧的低负荷区域内的燃烧方式的选择图的图。
图11是例示ECU执行的发动机的运转的控制步骤的流程图。
附图标记说明
1 发动机
10 ECU(控制器)
11 气缸
21 进气阀
22 排气阀
231 进气S-VT(可变阀门传动机构)
232 进气CVVL(可变阀门传动机构)
241 排气S-VT(可变阀门传动机构)
242 排气VVL(可变阀门传动机构)
251 第一火花塞
252 第二火花塞
3 活塞
31 腔室
6 喷油器
具体实施方式
以下，参照附图对发动机的控制方法以及发动机系统的实施方式进行说明。这里说明的发动机、发动机系统及其控制方法为例示。
图1是例示发动机系统的图。图2是例示发动机的燃烧室的构造的图。图1中的进气侧与排气侧的位置、和图2中的进气侧与排气侧的位置互换。图3是例示发动机的控制装置的框图。
发动机系统具有发动机1。发动机1具有气缸11。在气缸11之中，反复进行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。发动机1是四冲程发动机。发动机1搭载于四轮的汽车。汽车通过发动机1运转从而行驶。发动机1的燃料在该构成例中为汽油。
(发动机的构成)
发动机1具备气缸体12、以及气缸头13。气缸头13载置于气缸体12之上。在气缸体12形成有多个气缸11。发动机1为多缸发动机。在图1中，仅示出一个气缸11。
活塞3内插于各气缸11中。活塞3经由连杆14连结于曲柄轴15。活塞3在气缸11的内部往复移动。活塞3、气缸11以及气缸头13形成燃烧室17。
如图2的下图所示，气缸头13的下表面即气缸11的顶棚部由倾斜面1311、倾斜面1312构成。倾斜面1311是后述的进气阀21侧的倾斜面1311，朝向气缸11的中央部向上倾斜。倾斜面1312是排气阀22侧的倾斜面1312，朝向气缸11的中央部向上倾斜。气缸11的顶棚部是所谓的屋顶型。
在活塞3的上表面形成有腔室31。腔室31从活塞3的上表面凹陷。腔室31在该构成例中具有浅盘形状。腔室31的中央部向上方隆起。隆起部具有大致圆锥形状。
发动机1的几何压缩比被设定为15以上且例如30以下。如后述那样，在该发动机1中，在一部分运转区域中，混合气压燃燃烧。相对较高的几何压缩比使压燃燃烧稳定化。
在气缸头13按每个气缸11形成有进气口18。进气口18与气缸11内连通。虽然省略了详细的图示，但进气口18是所谓的滚流端口。即，进气口18具有在气缸11之中产生滚流那样的形状。屋顶型的气缸11的顶棚部和滚流端口在气缸11之中产生滚流。
在进气口18配设有进气阀21。进气阀21开闭进气口18。阀门传动装置连接于进气阀21。阀门传动装置在规定的定时开闭进气阀21。阀门传动装置是能够使阀定时以及/或者阀升程可变的可变阀门传动装置。如图3所示，阀门传动装置具有进气S-VT(Sequential-Valve Timing：序贯气门定时)231。进气S-VT231为液压式或者电动式。进气S-VT231在规定的角度范围内连续地变更进气凸轮轴的旋转相位。
阀门传动装置还具有进气CVVL(Continuously Variable Valve Lift：连续可变气门升程)232。如图5所例示那样，进气CVVL232在规定的范围内连续地变更进气阀21的升程量。进气CVVL232能够采用公知的各种构成。作为一例，如日本特开2007-85241号公报所记载，进气CVVL232能够具备连杆机构、控制臂、步进电机而构成。连杆机构使用于驱动进气阀21的凸轮，与凸轮轴的旋转连动地进行往复摆动运动。控制臂将连杆机构的杠杆比可变地设定。若连杆机构的杠杆比改变，则按压进气阀21的凸轮的摆动量改变。步进电机通过电驱动控制臂从而变更凸轮的摆动量，由此变更进气阀21的升程量。
在气缸头13按照每气缸11形成有排气端口19。排气端口19与气缸11内连通。
在排气端口19配设有排气阀22。排气阀22开闭排气端口19。阀门传动装置连接于排气阀22。阀门传动装置在规定的定时开闭排气阀22。阀门传动装置是使阀定时以及/或者阀升程可变的可变阀门传动装置。如图3所示，阀门传动装置具有排气S-VT241。排气S-VT241为液压式或者电动式。排气S-VT241在规定的角度范围内连续地变更排气凸轮轴的旋转相位。
阀门传动装置还具有排气VVL(Variable Valve Lift：可变气门升程)242。虽然省略了图示，但排气VVL242构成为能够切换对排气阀22进行开闭的凸轮。排气VVL242能够采用公知的各种构成。作为一例，如日本特开2018-168796号公报所记载，排气VVL242具有第一凸轮、第二凸轮、以及切换第一凸轮与第二凸轮的切换机构。第一凸轮构成为在排气冲程中，开闭排气阀22。如图5所例示那样，第二凸轮构成为在排气冲程中开闭排气阀22，并且在进气冲程中再次开闭排气阀22。排气VVL242能够通过第一凸轮与第二凸轮中的某一方开闭排气阀22，来变更排气阀22的升程。
进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、以及排气VVL242通过控制进气阀21以及排气阀22的开闭，来调节向气缸11内的空气的导入量以及已燃气体的导入量。进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、以及排气VVL242调节进气填充量。
在气缸头13按照每气缸11安装有喷油器6。如图2所示，喷油器6配设于气缸11的中央部。更详细地说，喷油器6配设于倾斜面1311与倾斜面1312交叉的屋顶的谷部。
喷油器6向气缸11之中直接喷射燃料。虽然省略了详细的图示，但喷油器6是具有多个喷口的多喷口型。如图2中双点划线所示，喷油器6从气缸11的中央部向周边部以呈放射状扩散的方式喷射燃料。如图2的下图所示，喷油器6的喷口的轴相对于气缸11的中心轴X具有规定的角度θ。另外，喷油器6在图例中，具有沿周向以相等角度配置的十个喷口，但喷口的数以及配置不特别限制。
在喷油器6连接有燃料供给系统61。燃料供给系统61具备构成为存储燃料的燃料箱63、以及将燃料箱63与喷油器6相互连结的燃料供给路62。在燃料供给路62上设有燃料泵65及共轨64。燃料泵65向共轨64压送燃料。在该构成例中，燃料泵65是由曲柄轴15驱动的柱塞泵。共轨64以较高的燃料压力积蓄从燃料泵65压送来的燃料。当喷油器6开阀时，在共轨64中积蓄的燃料从喷油器6的喷口向气缸11之中喷射。向喷油器6供给的燃料的压力也可以根据发动机1的运转状态而变更。另外，燃料供给系统61的构成不限于上述的构成。
在气缸头13按照每气缸11安装有第一火花塞251以及第二火花塞252。第一火花塞251以及第二火花塞252分别将气缸11中的混合气强制点火。如图2所示，第一火花塞251配置于两个进气阀21之间，第二火花塞252配置于两个排气阀22之间。第一火花塞251的前端以及第二火花塞252的前端分别在隔着喷油器6的进气侧与排气侧中，位于气缸11的顶棚部的附近。另外，火花塞也可以为一个。
在发动机1的一侧面连接有进气通路40。进气通路40与各气缸11的进气口18连通。向气缸11导入的空气在进气通路40中流动。在进气通路40的上游端部配设有空气滤清器41。空气滤清器41对空气进行过滤。在进气通路40的下游端附近配设有稳压箱42。与稳压箱42相比靠下游的进气通路40构成按照每气缸11分支的独立通路。独立通路的下游端连接于各气缸11的进气口18。
在进气通路40中的空气滤清器41与稳压箱42之间配设有节流阀43。节流阀43通过调节阀的开度，从而能够调节向气缸11中的空气的导入量。节流阀43在发动机1的运转中基本上为全开。空气的导入量由上述的可变阀门传动装置调节。
发动机1具有在气缸11内产生涡流的涡流产生部。涡流产生部具有安装于进气通路40的涡流控制阀56。虽然省略了详细的图示，但涡流控制阀56在与稳压箱42相比靠下游中，配置于与各气缸11连接的主通路以及副通路中的副通路。涡流控制阀56是能够缩小该副通路的截面的开度调节阀。当涡流控制阀56的开度较小时，从主通路流入气缸11的进气流量相对较多，并且从副通路流入气缸11的进气流量相对较少，因此气缸11内的涡流增强。当涡流控制阀56的开度较大时，分别从主通路以及副通路流入气缸11的进气流量大致均等，因此气缸11内的涡流减弱。将涡流控制阀56设为全开时，不产生涡流。
在发动机1的另一侧面连接有排气通路50。排气通路50与各气缸11的排气端口19连通。排气通路50是从气缸11排出的废气流动的通路。虽然省略了详细的图示，但排气通路50的上游部分构成按照每气缸11分支的独立通路。独立通路的上游端连接于各气缸11的排气端口19。
在排气通路50配设有具有多个催化转化器的废气净化系统。上游的催化转化器例如具有三元催化剂511、以及GPF(Gasoline Particulate Filter：汽油颗粒物过滤器)512。下游的催化转化器具有三元催化剂513。另外，废气净化系统不限于图例的构成。例如也可以省略GPF。此外，催化转化器不限于具有三元催化剂。而且，三元催化剂以及GPF的排列顺序也可以适当变更。
在进气通路40与排气通路50之间连接有EGR通路52。EGR通路52是用于使废气的一部分向进气通路40回流的通路。EGR通路52的上游端连接于排气通路50中的上游的催化转化器与下游的催化转化器之间。EGR通路52的下游端连接于进气通路40中的节流阀43与稳压箱42之间。
在EGR通路52配设有水冷式的EGR冷却器53。EGR冷却器53对废气进行冷却。在EGR通路52还配设有EGR阀54。EGR阀54调节在EGR通路52中流动的废气的流量。通过调节EGR阀54的开度，能够调节冷却后的废气的回流量。
如图3所示，发动机1的控制装置具备用于操控发动机1的ECU(Engine ControlUnit：发动机控制单元)10。ECU 10是基于公知的微计算机的控制器，具备中央运算处理装置(Central Processing Unit：CPU)101、存储器102、以及I/F电路103。CPU 101执行程序。存储器102例如由RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)构成并储存程序以及数据。I/F电路103进行电信号的输入输出。ECU10是控制器的一例。
如图1以及图3所示，在ECU 10连接有各种传感器SW1～SW10。传感器SW1～SW10向ECU 10输出信号。在传感器中包括以下的传感器。
空气流量传感器SW1：配置于进气通路40中的空气滤清器41的下游，并且对在进气通路40中流动的空气的流量进行计测。
进气温度传感器SW2：配置于进气通路40中的空气滤清器41的下游，并且对在进气通路40中流动的空气的温度进行计测。
进气压力传感器SW3：安装于稳压箱42，并且对导入气缸11的空气的压力进行计测。
缸内压传感器SW4：与各气缸11对应地安装于气缸头13，并且对各气缸11内的压力进行计测。
水温传感器SW5：安装于发动机1，并且对冷却水的温度进行计测。
曲柄角传感器SW6：安装于发动机1，并且对曲柄轴15的旋转角进行计测。
油门开度传感器SW7：安装于油门踏板机构，并且对与油门踏板的操作量对应的油门开度进行计测。
进气凸轮角传感器SW8：安装于发动机1，并且对进气凸轮轴的旋转角进行计测。
排气凸轮角传感器SW9：安装于发动机1，并且对排气凸轮轴的旋转角进行计测。
进气凸轮升程传感器SW10：安装于发动机1，并且对进气阀21的升程量进行计测。
ECU 10基于这些传感器SW1～SW10的信号，判断发动机1的运转状态，并且按照预先确定的控制逻辑，对各设备的控制量进行运算。控制逻辑存储于存储器102中。控制逻辑包括使用存储于存储器102中的图，对目标量以及/或者控制量进行运算。
ECU 10向喷油器6、第一火花塞251、第二火花塞252、进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、排气VVL242、燃料供给系统61、节流阀43、EGR阀54、以及涡流控制阀56输出与运算后的控制量相关的电信号。
(发动机的运转控制图)
图4例示出发动机1的控制的基本图。基本图存储于ECU 10的存储器102中。基本图包含第一基本图401、以及第二基本图402。ECU 10将根据发动机1的冷却水温的高低从两种基本图中选择的基本图，用于发动机1的控制。第一基本图401是发动机1的热机时的基本图。第二基本图402是发动机1的冷机时的基本图。
第一基本图401以及第二基本图402通过发动机1的负荷以及转速规定。第一基本图401对于负荷的高低以及转速的高低大致分为第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域这四个区域。更详细地说，第一区域包含高旋转区域411、以及高负荷中旋转区域412。高旋转区域411从低负荷扩展至高负荷整体。第二区域相当于高负荷低旋转区域413、414。第三区域相当于包含怠速运转的低负荷区域415，并且在低旋转以及中旋转的区域中扩展。第四区域是中负荷区域416、417，负荷比低负荷区域415高并且比高负荷中旋转区域412以及高负荷低旋转区域413、414低。
高负荷低旋转区域413、414被分为负荷相对较低的第一高负荷低旋转区域413、以及包含最大负荷的第二高负荷低旋转区域414，该第二高负荷低旋转区域414是负荷比第一高负荷低旋转区域413高的区域。中负荷区域416、417被分为第一中负荷区域416、以及负荷比第一中负荷区域416低的第二中负荷区域417。
第二基本图402被分为第一区域、第二区域以及第三区域这三个区域。更详细地说，第一区域包含高旋转区域421、以及高负荷中旋转区域422。第二区域相当于高负荷低旋转区域423、424。第三区域是低中负荷区域425，对于负荷方向从包含怠速运转的低负荷区域扩展至中负荷区域，并且对于转速方向在低旋转以及中旋转的区域中扩展。
高负荷低旋转区域423、424被分为负荷相对较低的第一高负荷低旋转区域423、以及包含最大负荷的第二高负荷低旋转区域424，该第二高负荷低旋转区域424是负荷比第一高负荷低旋转区域423高的区域。
第二基本图402的第一区域对应于第一基本图401的第一区域，第二基本图402的第二区域对应于第一基本图401的第二区域，第二基本图402的第三区域对应于第一基本图401的第三区域以及第四区域。
这里，低旋转区域、中旋转区域以及高旋转区域也可以分别设为将发动机1的全部运转区域在转速方向上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。
此外，低负荷区域、中负荷区域以及高负荷区域也可以分别设为将发动机1的全部运转区域在负荷方向上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。
(发动机的燃烧方式)
接下来，详细说明各区域中的发动机1的运转。ECU 10根据对发动机1需求的需求负荷以及发动机1的转速，来改变进气阀21以及排气阀22的开闭动作、燃料的喷射定时以及点火的有无。通过改变进气填充量、燃料的喷射定时、以及点火的有无，从而气缸11内的混合气的燃烧方式改变。该发动机1的燃烧方式变为均质SI燃烧、延迟SI燃烧、HCCI燃烧、SPCCI燃烧以及MPCI燃烧。图5例示出各燃烧方式所对应的进气阀21和排气阀22的开闭动作、燃料的喷射定时和点火定时、以及通过混合气燃烧而在气缸11内产生的放热率的波形。曲柄角从图5的左方向右方推进。以下，以发动机1的热机时为例，对各燃烧方式进行说明。
(均质SI燃烧)
在发动机1的运转状态为第一区域，即高旋转区域411、或者高负荷中旋转区域412的情况下，ECU 10使气缸11内的混合气进行火焰传播燃烧。更具体而言，进气S-VT231将进气阀21的开闭时期设定为规定的时期。进气CVVL232将进气阀21的升程量设定为规定的升程量。进气阀21的升程量与后述的排气阀22的升程量实质上相同。排气S-VT241将排气阀22的开闭时期设定为规定的时期。进气阀21与排气阀22均在进气上止点的附近开阀(参照附图标记701)。排气VVL242仅开闭一次排气阀22。通过该进气阀21以及排气阀22的开闭方式，向气缸11内导入相对大量的空气、与相对少量的已燃气体。已燃气体基本上是残留在气缸11内的内部EGR气体。
喷油器6在进气冲程的期间内，向气缸11内喷射燃料(参照附图标记702)。如图例所示，喷油器6也可以一次性喷射。向气缸11内喷射的燃料由于较强的进气流动而扩散。在气缸11内形成燃料浓度均质的混合气。混合气的质量比率、即包含已燃气体的气缸11内的进气相对于燃料的质量比率G/F为20左右。另外，气缸11内的空气相对于燃料的质量比率A/F为理论空燃比。
第一火花塞251以及第二火花塞252均在压缩上止点的附近将混合气点火(参照附图标记703)。第一火花塞251以及第二火花塞252既可以同时点火，也可以错开定时地点火。
在第一火花塞251以及第二火花塞252点火后，混合气通过火焰传播燃烧(参照附图标记704)。在转速过高而难以进行压燃燃烧的高旋转区域411、以及负荷过高而难以进行压燃燃烧的高负荷中旋转区域412中，发动机1能够在确保燃烧稳定性且抑制异常燃烧的同时运转。
该燃烧方式使均质的混合气进行火花点火燃烧，因此有时将该燃烧方式称作均质SI燃烧。
(延迟SI燃烧)
在发动机1的运转状态为第二区域，即第一高负荷低旋转区域413、或者第二高负荷低旋转区域414的情况下，ECU 10使气缸11内的混合气进行火焰传播燃烧。更具体而言，在发动机1的运转状态为第二高负荷低旋转区域414的情况下，进气S-VT231将进气阀21的开闭时期设定为规定的时期。进气CVVL232将进气阀21的升程量设定为规定的升程量。进气阀21的升程量与后述的排气阀22的升程量实质上相同。排气S-VT241将排气阀22的开闭时期设定为规定的时期。进气阀21与排气阀22均在进气上止点的附近开阀(参考附图标记705)。排气VVL242仅开闭一次排气阀22。通过该进气阀21以及排气阀22的开闭方式，向气缸11内导入相对大量的空气、和相对少量的已燃气体。已燃气体基本上是残留在气缸11内的内部EGR气体。G/F为20左右。
在发动机1的运转状态为第一高负荷低旋转区域413的情况下，进气S-VT231将进气阀21的开闭时期设定为规定的时期。进气CVVL232使进气阀21的升程量与第二高负荷低旋转区域414的情况相比而减小。进气阀21的闭时期在第一高负荷低旋转区域413的情况下，与第二高负荷低旋转区域414的情况相比而提前(参照附图标记709)。排气S-VT241将排气阀22的开闭时期设定为规定的时期。进气阀21与排气阀22均在进气上止点的附近开阀。排气VVL242仅开闭一次排气阀22。通过该进气阀21以及排气阀22的开闭方式，与处于第二高负荷低旋转区域414的情况下相比，使导入气缸11内的空气量减少，使已燃气体量增多。第一高负荷低旋转区域413的G/F与第二高负荷低旋转区域414的G/F相比稀薄，其G/F为25左右。
第一高负荷低旋转区域413、或者第二高负荷低旋转区域414为负荷高且转速低的区域，因此容易产生早燃或者爆震等异常燃烧。喷油器6在压缩冲程的期间内，向气缸11内喷射燃料(参照附图标记706、710)。通过延迟向气缸11内喷射燃料的定时，来抑制异常燃烧的产生。如图例所示，喷油器6也可以进行一次性喷射。
在负荷相对较高的第二高负荷低旋转区域414中，喷油器6在相对较迟的定时向气缸11内喷射燃料(参照附图标记706)。喷油器6例如也可以在压缩冲程的后半、或者压缩冲程的末期喷射燃料。另外，压缩冲程的后半相当于将压缩冲程二等分为前半与后半的情况下的后半。压缩冲程的末期相当于将压缩冲程三等分为初期、中期、末期的情况下的末期。在负荷较高的第二高负荷低旋转区域414中，燃料的喷射定时较迟有利于异常燃烧的抑制。
在负荷相对较低的第一高负荷低旋转区域413中，喷油器6在相对较早的定时向气缸11内喷射燃料(参照附图标记710)。喷油器6例如也可以在压缩冲程的中期喷射燃料。这里，压缩冲程的中期相当于将压缩冲程三等分为初期、中期、末期的情况下的中期。
在压缩冲程期间向气缸11内喷射的燃料通过其喷射的流动而扩散。为了使混合气迅速地燃烧，并实现抑制异常燃烧的产生、提高燃烧稳定性，优选的是燃料的喷射压较高。较高的喷射压在压缩上止点附近，在压力增高的气缸11内生成强流动。强流动促进火焰传播。
第一火花塞251以及第二火花塞252均在压缩上止点的附近将混合气点火(参照附图标记707、711)。第一火花塞251以及第二火花塞252既可以同时点火，也可以错开定时地点火。在负荷较高的第二高负荷低旋转区域414中，第一火花塞251以及第二火花塞252与延迟的燃料的喷射定时对应地，在压缩上止点之后的定时，进行点火。在第一火花塞251以及第二火花塞252点火后，混合气进行火焰传播燃烧(参照附图标记708、712)。
在转速较低而容易产生异常燃烧的运转状态下，发动机1能够在确保燃烧稳定性并且抑制异常燃烧的同时运转。由于该燃烧方式使喷射定时延迟，因此有时将该喷射方式称作延迟SI燃烧。
(HCCI燃烧)
在发动机1的运转状态为第三区域，即处于低负荷区域415的情况下，ECU 10使气缸11内的混合气压燃燃烧。更具体而言，在发动机1的运转状态处于低负荷区域415的情况下，排气VVL242开闭两次排气阀22。即，在第一区域以及第二区域、与第三区域之间，排气VVL242进行第一凸轮与第二凸轮的切换。排气阀22在排气冲程中开闭，在进气冲程中开闭。排气S-VT241将排气阀22的开闭时期设定为规定的时期。进气S-VT231延迟进气阀21的开闭时期。进气CVVL232将进气阀21的升程量设定得较小。进气阀21的闭时期最迟(参照附图标记713)。
通过该进气阀21以及排气阀22的开闭方式，从而向气缸11内导入相对少量的空气、和大量的已燃气体。已燃气体基本上是残留在气缸11内的内部EGR气体。混合气的G/F为40左右。向气缸11内导入的大量的内部EGR气体升高缸内温度。
喷油器6在进气冲程的期间内，向气缸11内喷射燃料(参照附图标记714)。如上述那样，燃料由于强进气流动而扩散，在气缸11内形成均质的混合气。如图例所示，喷油器6也可以进行一次性喷射。喷油器6也可以进行分次喷射。
在发动机1的运转状态处于低负荷区域415的情况下，第一火花塞251以及第二火花塞252均不进行点火。气缸11内的混合气在压缩上止点的附近压燃(参照附图标记715)。由于发动机1的负荷较低且燃料量较少，因此通过将G/F设为燃料稀薄，从而在抑制异常燃烧的同时实现压燃燃烧，更准确的是实现HCCI燃烧。此外，通过大量导入内部EGR气体，来升高缸内温度，从而HCCI燃烧的稳定性提高，并且发动机1的热效率也提高。
(SPCCI燃烧)
在发动机1的运转状态处于第二区域，更详细地说是处于第一中负荷区域416的情况下，ECU 10使气缸11内的混合气的一部分进行火焰传播燃烧，使剩余部分进行压燃燃烧。更具体而言，排气S-VT241将排气阀22的开闭时期设定为规定的时期。排气VVL242开闭两次排气阀22(参照附图标记716)。内部EGR气体被导入气缸11内。进气CVVL232将进气阀21的升程量设定得比低负荷区域415的升程量大。进气阀21的闭时期与低负荷区域415的闭时期大致相同。进气阀21的开时期与低负荷区域415的开时期相比提前。通过该进气阀21以及排气阀22的开闭方式，向气缸11内导入的空气量增加，已燃气体的导入量减少。混合气的G/F例如为35。
喷油器6在压缩冲程的期间内，向气缸11内喷射燃料(参照附图标记717)。如图例所示，喷油器6也可以进行一次性喷射。较迟的燃料喷射与延迟SI燃烧同样，有利于异常燃烧的抑制。另外，喷油器6也可以在发动机1的运转状态为例如第一中负荷区域416中的低负荷的情况下，分别在进气冲程的期间、压缩冲程的期间喷射燃料。
第一火花塞251以及第二火花塞252均在压缩上止点的附近将混合气点火(参照附图标记718)。在第一火花塞251以及第二火花塞252点火之后的压缩上止点附近，混合气开始火焰传播燃烧。气缸11中的温度由于火焰传播燃烧的发热而升高，并且气缸11中的压力由于火焰传播而上升。由此，未燃混合气例如在压缩上止点后自点火，开始压燃燃烧。在压燃燃烧开始后，火焰传播燃烧与压燃燃烧并行进行。放热率的波形如图5所例示那样存在双峰的情况(参照附图标记719)。
通过调节火焰传播燃烧的发热量，能够吸收压缩开始前的气缸11中的温度的偏差。通过ECU 10调节点火定时从而能够调节火焰传播燃烧的发热量。混合气在目标的定时自点火。在SPCCI燃烧中，ECU 10通过点火定时的调节来调节压燃的定时。由于该燃烧方式由点火控制压燃，因此有时将该燃烧方式称作SPCCI(Spark Controlled CompressionIgnition：火花点火控制压燃)。
(MPCI燃烧)
在发动机1的运转状态处于第二中负荷区域417的情况下，ECU 10使气缸11内的混合气进行压燃燃烧。更具体而言，排气S-VT241将排气阀22的开闭时期设定为规定的时期。排气VVL242开闭两次排气阀22。内部EGR气体被导入气缸11内。进气CVVL232将进气阀21的升程量设定得比第一中负荷区域416的升程量小。进气阀21的闭时期与第一中负荷区域416的闭时期大致相同。进气阀21的开时期与第一中负荷区域416的开时期相比延迟(参照附图标记720、724)。通过该进气阀21以及排气阀22的开闭方式，向气缸11内导入的空气量减少，已燃气体的导入量增加。G/F例如为35～38。
喷油器6分别在进气冲程的期间内、压缩冲程的期间内，向气缸11内喷射燃料。喷油器6进行分次喷射。在第二中负荷区域417中，ECU 10区分使用挤流(squish)喷射、触发喷射这两个喷射方式。挤流喷射是喷油器6在进气冲程期间内、以及压缩冲程的中期中喷射燃料的喷射方式(参照附图标记721、722)。触发喷射是喷油器6在进气冲程期间内、以及压缩冲程的末期中喷射燃料的喷射方式(参照附图标记725、726)。
挤流喷射是使压燃燃烧缓慢的喷射方式。向进气冲程期间内喷射的燃料，如上述那样由于强进气流动而在气缸11内扩散。在气缸11内形成均质的混合气。如图2的下图所例示，在压缩冲程的中期喷射的燃料到达腔室31外的挤流区域171。由于挤流区域171距离缸套较近，除了原本为温度较低的区域外，还由于燃料的喷雾气化时的潜热导致温度进一步降低。随着气缸11内的温度局部降低，在气缸11内，混合气成为非均质。其结果，例如在缸内温度较高的情况下，抑制异常燃烧的产生且混合气在希望的定时压燃。挤流喷射能够进行相对缓慢的压燃燃烧。
图5的四边形是喷油器6的喷射期间，四边形的面积相当于燃料的喷射量。在挤流喷射中，压缩冲程中的燃料的喷射量比进气冲程中的燃料的喷射量多。由于向腔室31外的广泛的区域喷射燃料，因此即使燃料的量较多也能够抑制烟雾的产生。燃料的量越多，温度越降低。压缩冲程中的燃料的喷射量设定为能够实现所需的温度降低的量即可。
触发喷射是促进压燃燃烧的喷射方式。如上述那样，在进气冲程期间内喷射的燃料由于强进气流动而在气缸11内扩散。在气缸11内形成均质的混合气。在压缩冲程的末期喷射的燃料如图6所例示那样由于气缸11内较高的压力而难以扩散，滞留在腔室31中的区域。另外，腔室31中的区域是指相对于气缸11的径向，与腔室31的外周缘相比靠径向的内侧的区域。从活塞3的顶面凹陷的腔室31的内部也包含于腔室31中的区域。气缸11内的混合气为非均质。此外，由于气缸11的中央部从缸套远离，因此是温度较高的区域。由于在温度较高的区域中形成燃料较浓的混合气团，因此促进了混合气的压燃。其结果，例如在混合气的G/F较大的情况下，在压缩冲程喷射后混合气迅速压燃，能够促进压燃燃烧。触发喷射提高燃烧稳定性。
在触发喷射中，压缩冲程中的燃料的喷射量比进气冲程中的燃料的喷射量少。如上述那样，压缩冲程中的燃料的喷射在压缩冲程的末期进行，因此喷射的燃料在腔室31之中滞留、难以扩散。通过减少燃料量，能够抑制烟雾的产生。压缩冲程中的燃料的喷射量设定为能够兼顾所需的压燃的促进效果、以及抑制烟雾的产生的量即可。
挤流喷射以及触发喷射均使气缸11内的混合气成为非均质。在这点上与形成均质的混合气的HCCI燃烧不同。挤流喷射以及触发喷射均能够通过形成非均质的混合气，来控制压燃的定时。
在该燃烧方式中由于喷油器进行多次燃料喷射，因此有时将该燃烧方式称作MPCI(Multiple Premixed fuel injection Compression Ignition：多段预混燃料喷射压燃)燃烧。
另外，如图4的第二基本图402所示，在发动机1的冷机时，热机时的第一基本图401中燃烧方式为HCCI、MPCI以及SPCCI的第三区域中进行均质SI燃烧、或者SPCCI燃烧。这是因为由于发动机1的温度较低，因此压燃燃烧变得不稳定。在发动机1的启动后，伴随水温上升，ECU 10将基本图由冷机时的第二基本图402切换为热机时的第一基本图401。若基本图被切换，则存在即使发动机1的转速以及负荷未变化，ECU 10也将燃烧方式例如由均质SI燃烧向HCCI燃烧切换的情况。
(对于发动机高低负荷的发动机控制的详细内容)
这里，在图5所示的各燃烧方式的时序图中，图的下侧的燃烧方式为发动机1的负荷较低的情况下的燃烧方式，图的上侧的燃烧方式为发动机的负荷较高的情况下的燃烧方式。若发动机1的负荷较高，则混合气的G/F较小。若发动机1的负荷较低，则混合气的G/F较大。即，向气缸11内导入的空气量较少且已燃气体量较多。
接下来，对发动机的负荷发生变化所对应的燃料的喷射定时进行比较。这里，关于燃料的喷射定时，定义喷射重心。图7是用于说明喷射重心的图。图7的横轴为曲柄角，曲柄角从图的左方向右方推进。喷射重心是一循环中喷射的燃料相对于曲柄角的质量中心。喷射重心由一循环中的燃料的喷射定时和喷射量决定。图7的图表71示出一次性喷射的情况下的喷射定时soi_1(start of injection：起始喷射)以及喷射期间pw_1。图7的四边形的左端为喷射开始的定时，右端为喷射结束的定时，四边形中的左右的长度相当于喷射期间。一燃烧循环中的燃料的喷射压力恒定。因此，喷射量与喷射期间成比例。在计算喷射重心时，能够用喷射期间代替喷射量。
一次性喷射的情况下的喷射重心ic_g与一次喷射期间的中央的曲柄角ic_1一致。曲柄角ic_1即喷射重心ic_g能够由喷射开始的定时soi_1、喷射期间pw_1、发动机1的转速Ne，通过下式(1)表示。
ic_1＝soi_1+(pw_1*Ne*360/60)/2＝soi_1+3*pw_1*Ne (1)
图7的图表72示出了与图表71的情况相比喷射开始的定时延迟的例子。由于图表72也为一次性喷射，因此喷射重心能够通过式(1)计算。在一次性喷射的情况下，若喷射开始的定时延迟，则喷射重心也延迟。
另外，虽然省略图示，但如果喷射开始的定时相同但喷射期间改变的话，则喷射重心改变。
图7的图表73例示出分次喷射的情况。图表73的第一喷射的喷射定时以及喷射期间与图表71的第一喷射的喷射定时以及喷射期间相同。第二喷射的开始定时晚于第一喷射的开始定时。
在包含第一喷射以及第二喷射这两次喷射的情况下，喷射重心ic_g为一循环中喷射的燃料相对于曲柄角的质量中心，因此通过下式定义。
ic_g＝(pw_1*ic_1+pw_2*ic_2)/(pw_1+pw_2) (2)
ic_1能够根据式(1)计算。同样，ic_2能够根据下式计算。
ic_2＝soi_2+(pw_2*Ne*360/60)/2＝soi_2+3*pw_2*Ne (3)
根据式(1)、(2)、(3)，喷射重心ic_g能够由下式计算。
ic_g＝(pw_1*(soi_1+3*pw_1*Ne)+pw_2*(soi_2+3*pw_2*Ne))/(pw_1+pw_2) (4)
图7的图表73的喷射重心ic_g由于对第一喷射追加了第二喷射，因此与图表71的喷射重心ic_g相比延迟。
另外，归纳式(4)，在一循环中，喷油器6进行n次燃料喷射的情况下，喷射重心ic_g能够根据下式计算。
ic_g＝(pw_1*(soi_1+3*pw_1*Ne)+…+pw_n*(soi_n+3*pw_n*Ne))/(pw_1+…+pw_n) (5)
如图5所示，在发动机1的负荷较低的情况下，混合气的G/F较大(例如G/F＝40)。喷油器6在进气冲程的期间喷射燃料。喷射重心为提前侧。若发动机1的负荷较高、则混合气的G/F较小(例如G/F＝35或者38)。喷油器6在进气冲程的期间与压缩冲程的期间喷射燃料(附图标记721、722、725、726)。喷射重心相对地延迟。
若发动机1的负荷更高、则混合气的G/F更小(例如G/F＝35)。喷油器6在压缩冲程的期间喷射燃料(附图标记717)。喷射重心相对地进一步延迟。
若发动机1的负荷更高、则混合气的G/F更小(例如G/F＝20或者25)。喷油器6在进气冲程的期间喷射燃料(附图标记702)、或者在压缩冲程的期间喷射燃料(附图标记706、710)。喷射重心相对地提前、或者相对地延迟。
当比较HCCI燃烧与均质SI燃烧、或者比较HCCI燃烧与延迟SI燃烧时，HCCI燃烧的混合气的G/F较大，与此相对均质SI燃烧或者延迟SI燃烧的混合气的G/F较小。假设该发动机1是仅切换HCCI燃烧、与均质SI燃烧或者延迟SI燃烧的发动机。在该情况下，在发动机1的负荷发生变化而切换燃烧方式时，必须大幅变更混合气的G/F。然而，包含进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、以及排气VVL242的可变阀门传动装置的响应性并没有那么高。难以瞬间改变混合气的G/F。
MPCI燃烧或者SPCCI燃烧的混合气的G/F介于HCCI燃烧的G/F与SI燃烧的G/F之间。HCCI燃烧的G/F、与MPCI燃烧或者SPCCI燃烧的G/F之间的G/F的变更，或者SI燃烧的G/F、与MPCI燃烧或者SPCCI燃烧的G/F之间的G/F的变更能够被迅速地执行。
之后详细叙述，MPCI燃烧或者SPCCI燃烧是由于喷射重心与HCCI燃烧相比延迟从而混合气为中间的G/F的情况下，能够确保燃烧稳定性、且抑制异常燃烧的燃烧方式。该发动机1使混合气的G/F相对于发动机的负荷的变化而迅速地变化，能够在SI燃烧、HCCI燃烧、MPCI燃烧以及SPCCI燃烧之间无缝切换燃烧方式。其结果，在发动机1的负荷区域的整个区域中，实现了确保燃烧稳定性、以及抑制异常燃烧。
另外，在MPCI燃烧中，喷油器6进行进气冲程期间的喷射、和压缩冲程期间的喷射。在混合气的G/F为HCCI燃烧的G/F与SI燃烧的G/F之间的G/F的情况下，喷油器6也可以以喷射重心与HCCI燃烧时的喷射重心相比而延迟的方式一次性喷射燃料，来代替分次喷射。若喷射重心延迟，则燃料的喷射至点火为止的时间变短，因此气缸11内的混合气不会变得均质。非均质的混合气在HCCI燃烧的G/F与SI燃烧的G/F之间的G/F的情况下，实现确保燃烧稳定性、且抑制异常燃烧。
(进气阀以及排气阀的开闭方式的变形例)
图5示出了排气VVL242构成为分别在排气冲程与进气冲程中将排气阀22开阀的例子。可变阀门传动装置的构成例不限于此。接下来，参照图8对可变阀门传动装置的变形例进行说明。
图8的附图标记81示出了与上述不同的排气阀22的升程曲线。均质SI燃烧的升程曲线811、第二延迟SI燃烧的升程曲线812、以及第一延迟SI燃烧的升程曲线813分别与图5的升程曲线701、705、709相同。SPCCI燃烧的升程曲线814、MPCI燃烧的升程曲线815以及HCCI燃烧的升程曲线816与图5的升程曲线716、720、724、713不同。在图8的附图标记81中，排气阀22在排气冲程开阀，在超过最大升程之后升程量逐渐地减少，之后未闭阀而是维持规定的升程。排气阀22维持不闭阀地在超过进气上止点之后，在进气冲程中的规定的定时关闭。通过不关闭排气阀22而是维持开阀的状态，有利于减少发动机1的损失。另外，分别在SPCCI燃烧的升程曲线814、MPCI燃烧的升程曲线815以及HCCI燃烧的升程曲线816中，进气阀21的升程曲线与图5的升程曲线716、720、724、713相同。
图8的附图标记82示出了另一排气阀22的升程曲线。在该变形例中，可变阀门传动装置不具备进气CVVL232以及排气VVL242。可变阀门传动装置具备进气S-VT231以及排气S-VT241。可变阀门传动装置能够改变进气阀21以及排气阀22的开闭时期。
附图标记82示出通过隔着进气上止点，设置进气阀21与排气阀22双方处于闭阀的负重叠期间，从而将内部EGR气体滞留在气缸11内。即，排气阀22在到达进气上止点前关闭。
在发动机1的负荷下降，增加向气缸11内导入的已燃气体的量的情况下，排气阀22的闭阀时期提前。此外，在减少向气缸11内导入的空气的量的情况下，进气阀21的闭阀时期以从进气下止点以后远离的方式延迟。负重叠期间随着发动机1的负荷降低而变长。
另外，虽然省略图示，但可变阀门传动装置也可以隔着进气上止点，设置进气阀21与排气阀22双方处于开阀的正重叠期间，再次将内部EGR气体向气缸11内导入。
(燃烧方式的决定)
ECU 10基于上述的各种传感器SW1～SW10的计测信号，来判断发动机1的运转状态。ECU 10根据判断出的运转状态，控制进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、以及排气VVL242。进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、排气VVL242接收来自ECU 10的控制信号，控制进气阀21以及排气阀22的开闭。由此，调节向气缸11内的进气填充量。更详细地说，向气缸11内导入的空气量与已燃气体量得到调节。
ECU 10还根据发动机1的运转状态，调节燃料的喷射量以及喷射定时。喷油器6接收来自ECU 10的控制信号，在指定的定时向气缸11内喷射指定的量的燃料。
ECU 10还进一步根据发动机1的运转状态，控制第一火花塞251以及第二火花塞252。第一火花塞251以及第二火花塞252接收来自ECU 10的控制信号，在指定的定时对混合气进行点火。ECU 10也存在不向第一火花塞251以及第二火花塞252输出控制信号的情况。在该情况下，第一火花塞251以及第二火花塞252不对混合气进行点火。
如上述那样，该发动机1根据其运转状态，切换多种燃烧方式地进行运转。由此，在广的运转区域的整个区域中，实现了确保燃烧稳定性及抑制异常燃烧。
图9例示出在各个燃烧方式中，能够确保燃烧稳定性及抑制异常燃烧的混合气的G/F与缸内温度TIVC的关系。缸内温度TIVC更准确地说是进气阀21关闭时的缸内温度。此外，图9是发动机1的转速为2000rpm并且IMEP(Indicated Mean Effective Pressure(平均有效指示压力))约为400kPa的情况下的例子。
(均质SI燃烧)
均质SI燃烧在G/F相对较小的情况下，能够确保燃烧稳定性及抑制异常燃烧。若G/F变大即G/F变稀薄，则混合气的燃烧期间变长。即使试图通过提前点火定时来缩短燃烧期间，若G/F过大，也不能确保燃烧稳定性。即，存在能够进行均质SI燃烧的最大的G/F(参照图9的实线)。
此外，若通过内部EGR气体的增量使TIVC变为高温，则燃烧期间由于燃烧的缓慢化而变长。通过提前点火定时直至TIVC成为某种程度的温度，从而能够缩短燃烧期间。若TIVC进一步升高，则容易导致异常燃烧。即使试图通过延迟点火定时来抑制异常燃烧，若TIVC温度过高，则点火定时过晚，也不能确保燃烧稳定性。即，也存在能够进行均质SI燃烧的最高的缸内温度TIVC。
(HCCI燃烧)
HCCI燃烧在G/F相对较大且缸内温度TIVC相对较高的情况下，能够确保燃烧稳定性及抑制异常燃烧。若G/F变小即G/F变浓，则压燃燃烧过于剧烈，导致异常燃烧。即使试图通过降低缸内温度TIVC，使点火时期延迟来使燃烧缓慢化，若缸内温度TIVC过于降低，则燃烧稳定性恶化。即，存在能够进行HCCI燃烧的最小的G/F，存在能够进行HCCI燃烧的最低的缸内温度TIVC(参照图9的实线)。
根据图9可知，能够进行均质SI燃烧的“G/F-TIVC范围”、与能够进行HCCI燃烧的“G/F-TIVC范围”分离。如上述那样，假设与发动机1的负荷发生变化相应地，想要仅进行均质SI燃烧与HCCI燃烧的切换，则必须与该切换相符地大幅变更混合气的G/F以及缸内温度TIVC。混合气的G/F以及缸内温度TIVC主要通过进气填充量的调节来调节，但由于进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、以及排气VVL242的响应延迟，难以使混合气的G/F以及缸内温度TIVC与燃烧方式的切换对应地瞬间变化。
(延迟SI燃烧)
如上述那样，若相对于能够进行均质SI燃烧的运转的范围，使混合气的G/F稀薄、或者使缸内温度TIVC升高，则不能再确保燃烧稳定性。在延迟SI燃烧中，如上述那样，在压缩上止点附近即第一火花塞251以及第二火花塞252的点火前，喷油器6向气缸11内喷射燃料。由于直至即将点火之前不向气缸11内喷射燃料，因此能够避免早燃。
通过压缩上止点附近的燃料的喷射，在气缸11内产生流动，在第一火花塞251以及第二火花塞252的点火后，火焰利用该流动而迅速地传播。这样，能够在实现迅速燃烧且抑制爆震的同时，确保燃烧稳定性。能够进行延迟SI燃烧的“G/F-TIVC范围”与能够进行均质SI燃烧的“G/F-TIVC范围”相比，混合气的G/F较大(参照图9的虚线)。延迟SI燃烧相对于均质SI燃烧，向G/F的稀薄侧扩大了能够运转的范围。
(SPCCI燃烧)
若相对于能够进行延迟SI燃烧的运转的范围，使混合气的G/F进一步稀薄、或者使缸内温度TIVC进一步升高，则在通过第一火花塞251以及第二火花塞252的点火而开始火焰传播燃烧之后，开始与爆震不同的、平稳的压燃燃烧。包含被控制了的压燃燃烧的SPCCI燃烧，与能够进行延迟SI燃烧的“G/F-TIVC范围”相比，G/F较大(参照图9的单点划线)。SPCCI燃烧相对于均质SI燃烧以及延迟SI燃烧，向G/F的稀薄侧扩大了能够运转的范围。然而，在SPCCI燃烧的“G/F-TIVC范围”、与HCCI燃烧的“G/F-TIVC范围”之间还存在较大的间隙。
(MPCI燃烧)
MPCI燃烧相对于能够进行HCCI燃烧的运转的范围，分别向G/F的浓侧以及TIVC的低温侧扩大了能够运转的范围。
首先，若将混合气的G/F由能够进行HCCI燃烧的运转的范围设为浓，则压燃燃烧变得剧烈而导致异常燃烧。为了使压燃燃烧缓慢化，MPCI燃烧的挤流喷射在压缩冲程的中期向气缸11内喷射燃料。如上述那样，喷射的燃料到达腔室31外的挤流区域171，使挤流区域171的燃料浓度局部地提高，并且使温度降低。其结果，压燃的定时延迟化，并且燃烧缓慢化。挤流喷射主要相对于能够进行HCCI燃烧的运转的范围，向G/F的浓侧扩大能够运转的范围。
接下来，若将TIVC由能够进行HCCI燃烧的运转的范围设为低温，则压燃的定时延迟，燃烧过于缓慢从而燃烧稳定性降低。MPCI燃烧的触发喷射在压缩冲程的末期向气缸11内喷射燃料，以使压燃的定时提前。如上述那样，喷射的燃料在腔室31之中不扩散而是形成燃料浓度较高的混合气团。其结果，在燃料喷射后，压燃迅速开始，周围的均质的混合气也迅速自点火燃烧。触发喷射主要相对于能够进行HCCI燃烧的运转的范围向TIVC的低温侧扩大能够运转的范围。
MPCI燃烧的“G/F-TIVC范围”的一部分与SPCCI区域的“G/F-TIVC范围”重叠。均质SI燃烧以及延迟SI燃烧的“G/F-TIVC范围”、与HCCI燃烧的“G/F-TIVC范围”的间隙被填补。
这里，MPCI燃烧的“G/F-TIVC范围”被分割为进行挤流喷射的区域及进行触发喷射的区域(参照图9中虚线所示的分割线)。进行挤流喷射的区域是在MPCI燃烧的“G/F-TIVC范围”中G/F相对较小且缸内温度TIVC相对较高的区域。进行触发喷射的区域是在MPCI燃烧的“G/F-TIVC范围”中G/F相对较大并且缸内温度TIVC相对较低的区域。
(发动机的运转控制)
ECU 10按照图4所示的基本图，调节混合气的G/F、以及缸内温度TIVC，以实现与发动机1的需求负荷以及转速对应的燃烧方式。
然而，存在由于可变阀门传动装置的响应延迟等，引起混合气的G/F以及/或者缸内温度TIVC与发动机1的运转状态不对应地偏离的情况。若混合气的G/F以及/或者缸内温度TIVC从目标G/F以及/或者目标缸内温度TIVC偏离，则不能将混合气以目标燃烧方式燃烧，存在燃烧稳定性降低，或产生异常燃烧等隐患。因此，ECU 10根据发动机1的运转状态暂时设定燃烧方式，确定目标G/F以及/或者目标缸内温度TIVC来控制可变阀门传动装置。此外，ECU10根据实际的G/F以及/或者实际的缸内温度TIVC、准确地说是根据预测出的G/F以及/或者预测出的缸内温度TIVC来切换燃烧方式，从而调节燃料的喷射定时以及是否点火。
图10例示出发动机1的运转控制的选择图。图10放大示出在图4的第一基本图401中进行HCCI燃烧的第三区域即低负荷区域415。低负荷区域415由发动机1的转速及负荷规定。如图10所例示那样，对于发动机1的负荷与转速，在低负荷区域415内进一步细分化。图10的选择图作为一例使低负荷区域415被分割为九个部分，但不特别限定其分割数。另外，虽然省略图示，对图4的基本图中的各区域也设定有选择图。
对低负荷区域415内的每个分割区域，设定与图9对应的“G/F-TIVC范围”。如上述那样，“G/F-TIVC范围”根据混合气的G/F、以及缸内温度TIVC，确定燃烧方式。ECU 10根据发动机1的需求负荷与转速，按照图4的基本图设定燃烧方式(即，暂时设定)，并进行进气填充量的调节且按照图10的选择图，根据其需求负荷及转速、预测出的G/F及预测出的缸内温度TIVC，最终决定燃烧方式。
这里，如图10所例示那样，“G/F-TIVC范围”根据发动机1的负荷与转速而变化。在转速较高的情况下，即使缸内温度较高，也能够进行HCCI燃烧、MPCI燃烧以及SPCCI燃烧。在发动机1的转速较低的情况下，若温度不下降，则不能进行HCCI燃烧以及MPCI燃烧。
此外，在同一负荷下比较时，发动机1的转速越高，则SPCCI燃烧的“G/F-TIVC范围”越扩大，延迟SI燃烧的“G/F-TIVC范围”越缩小。相反，发动机1的转速越低，则SPCCI燃烧的“G/F-TIVC范围”越缩小，延迟SI燃烧的“G/F-TIVC范围”越扩大。
此外，在同一转速下比较时，HCCI燃烧以及MPCI燃烧的“G/F-TIVC范围”均为，发动机1的负荷越低，缸内温度TIVC的最低温度越向高温侧移动。
接下来，参照图11对ECU 10执行的发动机1的运转控制的步骤进行说明。首先在步骤S1中，ECU 10取得各种传感器的计测信号，在接下来的步骤S2中，ECU 10根据发动机转速Ne、以及油门开度APO，运算目标扭矩Tq(或者需求负荷)。
在步骤S3中，ECU 10基于发动机1的冷却水温，选择图4的第一基本图401、或者第二基本图402，并且根据运算出的目标扭矩Tq、发动机1的转速、以及所选择的基本图，暂时决定燃烧方式。
在步骤S4中，ECU 10根据发动机1的运转状态，运算进气阀21以及排气阀22各自的目标阀定时VT以及目标阀升程VL。目标阀升程VL包含进气CVVL232连续地变更的进气阀21的阀升程、以及排气VVL242切换的排气阀22的凸轮。此外，在步骤S4中，ECU 10运算目标燃料喷射量Qf。
在步骤S5中，ECU 10向进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、以及排气VVL242输出控制信号，以成为目标阀定时VT以及目标阀升程VL。
在步骤S6中，ECU 10基于进气凸轮角传感器SW8、排气凸轮角传感器SW9、以及进气凸轮升程传感器SW10的计测信号，检测进气阀21的实际的阀定时VT及阀升程VL、以及排气阀22的实际的阀定时VT及阀升程VL。
在步骤S7中，ECU 10基于实际的阀定时VT及阀升程VL、空气的温度Tair以及发动机1的水温Thw，推断向气缸11内导入的已燃气体量(EGR量)、以及空气量。
然后，在步骤S8中，ECU 10根据燃料喷射量Qf、在步骤S7中推断出的已燃气体量以及空气量，预测混合气的G/F、以及缸内温度TIVC。
这样，在步骤S9中，ECU 10根据在步骤S8中预测出的G/F以及缸内温度TIVC，遵照图10所例示的选择图，决定燃烧方式，在接下来的步骤S10中，ECU 10决定与所决定的燃烧方式对应的点火时期IGT、以及喷射模式即喷射定时。
在步骤S11中，ECU 10向喷油器6输出控制信号。喷油器6按照所决定的喷射模式喷射燃料。此外，ECU 10在进行点火的情况下，向第一火花塞251以及第二火花塞252输出控制信号。第一火花塞251以及第二火花塞252将混合气点火。
通过遵照图11的流程，ECU 10在根据需求发动机负荷改变混合气的G/F的情况下，能够将可变阀门传动装置的响应延迟考虑在内地设定喷油器6喷射燃料的定时。由于混合气以适合气缸11内的状态的燃烧方式燃烧，因此发动机1的燃烧稳定性满足基准并且能够抑制异常燃烧。
另外，能够应用本申请公开的技术的发动机不限于上述构成的发动机。本文公开的技术能够应用于各种构成的发动机。

Claims (12)

1.一种发动机系统，其特征在于，具备：
发动机，具有气缸、以及在所述气缸内能够往复移动地收容的活塞；
喷油器，安装于所述发动机，并且向所述气缸内喷射燃料；
火花塞，安装于所述发动机，并且将燃料与进气的混合气点火，所述进气包含空气及已燃气体；
可变阀门传动装置，分别连接于进气阀以及排气阀，并且以调节进气填充量的方式控制所述进气阀以及所述排气阀的开闭；以及
控制器，与所述喷油器、所述火花塞以及所述可变阀门传动装置电连接，并且根据所述发动机的需求发动机负荷，分别控制所述喷油器、所述火花塞以及所述可变阀门传动装置，
所述控制器以如下方式进行控制：
在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第一发动机负荷的情况下，以包含已燃气体的所述气缸内的进气相对于燃料的质量比率成为第一质量比率的方式控制所述喷油器以及所述可变阀门传动装置，并且以所述气缸内的混合气进行火焰传播燃烧的方式控制所述火花塞；
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低的第二发动机负荷的情况下，以所述质量比率成为比所述第一质量比率大的第二质量比率的方式控制所述喷油器以及所述可变阀门传动装置，并且以一循环中的基于燃料的喷射定时及喷射量的喷射重心成为第一定时的方式控制所述喷油器，使所述气缸内的混合气全部进行压燃燃烧；
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，以所述质量比率成为比所述第一质量比率大且比所述第二质量比率小的第三质量比率的方式，控制所述喷油器以及所述可变阀门传动装置，并且以使所述喷射重心成为晚于所述第一定时的第二定时的方式控制所述喷油器，使所述气缸内的混合气的至少一部分进行压燃燃烧。
2.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，所述控制器不驱动所述火花塞以使所述气缸内的混合气全部进行压燃燃烧。
3.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，所述控制器以所述气缸内的混合气的至少一部分进行火焰传播燃烧、剩余部分进行压燃燃烧的方式，驱动所述火花塞。
4.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制器以如下方式进行控制：
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的第三发动机负荷的情况下，不驱动所述火花塞，以使所述气缸内的混合气全部进行压燃燃烧；
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第三发动机负荷高的第四发动机负荷的情况下，以所述气缸内的混合气的至少一部分进行火焰传播燃烧、剩余部分进行压燃燃烧的方式，驱动所述火花塞。
5.如权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制器使所述第一发动机转速下需求发动机负荷为所述第四发动机负荷的情况下的喷射重心晚于所述第三发动机负荷的情况下的喷射重心。
6.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制器以如下方式进行控制：
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为所述第二发动机负荷的情况下，以在进气冲程期间内喷射燃料的方式控制所述喷油器；
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，以分别在进气冲程期间内和压缩冲程期间内喷射燃料的方式控制所述喷油器。
7.如权利要求6所述的发动机系统，其特征在于，
在所述第一发动机转速下、需求发动机负荷为比所述第一发动机负荷低、且比所述第二发动机负荷高的发动机负荷的情况下，所述控制器基于推断质量比率、以及所述进气阀闭阀的定时下的所述气缸内的推断温度，切换第一喷射方式与第二喷射方式，所述第一喷射方式指的是，以分别在进气冲程和压缩冲程的中期喷射燃料的方式控制所述喷油器的喷射方式，所述第二喷射方式指的是，以分别在进气冲程和压缩冲程的末期喷射燃料的方式控制所述喷油器的喷射方式。
8.如权利要求7所述的发动机系统，其特征在于，
在所述活塞的顶面形成有腔室，
所述控制器以如下方式进行控制：
在所述第一喷射方式下，使所述喷油器在压缩冲程的中期向所述腔室外的区域喷射燃料，并且使压缩冲程中的喷射量比进气冲程中的喷射量多；
在所述第二喷射方式下，使所述喷油器在压缩冲程的末期向所述腔室中的区域进行喷射，并且使压缩冲程中的喷射量比进气冲程中的喷射量少。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的发动机系统，其特征在于，
在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第一发动机负荷的情况下，所述控制器以在进气冲程期间内喷射燃料的方式控制所述喷油器。
10.如权利要求1～8中的任一项所述的发动机系统，其特征在于，
在第一发动机转速下、需求发动机负荷为第一发动机负荷的情况下，所述控制器以在压缩冲程的后半喷射燃料的方式控制所述喷油器。
11.如权利要求1～8中的任一项所述的发动机系统，其特征在于，
所述可变阀门传动装置以已燃气体滞留在所述气缸内、或者已燃气体经过所述进气阀或所述排气阀被导入所述气缸内的方式，控制所述进气阀以及所述排气阀的开闭。
12.如权利要求1～8中任一项所述的发动机系统，其特征在于，
所述发动机的几何压缩比为15以上。
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