CN115929493A - 发动机系统及发动机的控制方法 - Google Patents

发动机系统及发动机的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115929493A
CN115929493A CN202210993162.4A CN202210993162A CN115929493A CN 115929493 A CN115929493 A CN 115929493A CN 202210993162 A CN202210993162 A CN 202210993162A CN 115929493 A CN115929493 A CN 115929493A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion
cylinder
cycle
engine
ignition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210993162.4A
Other languages
English (en)
Inventor
藤井拓磨
匹田孝幸
水野纱织
武藤充宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Publication of CN115929493A publication Critical patent/CN115929493A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3076—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special conditions for selecting a mode of combustion, e.g. for starting, for diagnosing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
    • F02P5/1504—Digital data processing using one central computing unit with particular means during a transient phase, e.g. acceleration, deceleration, gear change
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1412—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a predictive controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/024—Fluid pressure of lubricating oil or working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/60—Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055—Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

提供使过渡时的燃烧稳定的发动机系统及发动机的控制方法。发动机系统(E)的控制器(ECU10)执行控制喷射器(6)、火花塞以及状态量调整器件，以在相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的循环中输出基于由加速操作检测器(加速开度传感器(SW7))检测到的当前时刻的加速开度而设定的目标转矩的燃烧控制，控制器还在燃烧控制中执行以下处理：基于当前时刻的加速开度，设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的循环中的发动机的目标负荷的处理；以及通过基于所设定的目标负荷从火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧中事先选择从当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的循环之间的燃烧，从而设定从当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的循环之间的燃烧转变的处理。

Description

发动机系统及发动机的控制方法
技术领域
在此公开的技术属于与发动机系统及发动机的控制方法有关的技术领域。
背景技术
以往，已知通过压缩自点火燃烧(以下称为CI(Compression Ignition：压缩点火)燃烧)来提高发动机的热效率。
例如，在专利文献1中，公开了在发动机的一部分运转状态下进行将使用了火花塞的SI(Spark Ignition：火花点火)燃烧与CI燃烧组合后的SPCCI(Spark ControlledCompression Ignition：火花控制压缩点火)燃烧的发动机系统。该发动机系统在发动机的运转状态为进行SPCCI燃烧的运转状态以外的运转状态时进行SI燃烧。该专利文献1的发动机构成为，在发动机负荷变化时切换燃烧方式。另外，在SI燃烧中，由于混合气体在点火后通过火焰传播而进行燃烧，因此，在下文中，SI燃烧与火焰传播燃烧同义。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2018/096744号
发明要解决的技术问题
然而，缸内状态量对CI燃烧有很大的影响。在例如驾驶者踩下加速踏板的过渡时等缸内状态量产生较大变化时，作为目标的缸内状态量(缸内温度、EGR率等)没有适当地形成，有点火时期变迟而燃烧稳定性降低、或者点火时期提前而燃烧噪音增大的担忧。
发明内容
在此公开的技术是鉴于这点而完成的，其目的在于，使过渡时的燃烧稳定。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述问题，在此公开的发动机系统搭载于车辆，且具有喷射器、火花塞以及状态量调整器件的发动机。
该发动机系统为以下结构，还具备：
加速操作检测器，该加速操作检测器检测所述车辆的加速踏板的操作；以及
控制器，该控制器基于来自所述加速操作检测器的检测信号，分别向所述喷射器、所述火花塞、所述状态量调整器件输出控制信号，
所述发动机选择性地执行火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧，该火焰传播燃烧使用所述火花塞对从所述喷射器喷射到气缸内的燃料强制点火，该压缩自点火燃烧不使用所述火花塞而使从所述喷射器喷射到所述气缸内的燃料压缩自点火，
所述控制器执行如下燃烧控制：控制所述喷射器、所述火花塞以及所述状态量调整器件，以使得在相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的循环中输出基于由所述加速操作检测器检测到的当前时刻的加速开度而设定的目标转矩，
所述控制器还在所述燃烧控制中执行以下处理：
接收来自所述加速操作检测器的检测信号，并基于当前时刻的加速开度，设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环中的所述发动机的目标负荷；以及
通过基于所设定的所述目标负荷而从所述火焰传播燃烧和所述压缩自点火燃烧中事先选择从当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧，从而设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧转变。
即，该技术利用了在驾驶者进行加速操作与响应于加速操作而使发动机的转矩变化之间设置规定的延迟时间。通过使针车辆行为对加速操作的响应延迟，驾驶者能够在操作加速之后调整姿势以准备加速，能够抑制车辆的急剧移动而产生的负担作用于驾驶者。由此，在加速时难以对驾驶者产生不协调感，提高驾驶性。
在上述的发动机系统中，控制器基于来自加速操作检测器的检测信号，根据当前时刻的加速开度设定发动机的目标负荷(换言之，目标IMEP)。目标负荷是相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的特定循环中的目标负荷。由此，针对加速操作，车辆行为以适当的延迟来进行响应。
如果设定了特定循环中的目标负荷，则控制器从火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧中事先选择从当前循环到特定循环之间的燃烧。也可以是，例如，预先设定负荷与对应于该负荷的燃烧方式的关系，控制器基于该关系选择特定循环中的燃烧。
加速开度的变化相对于时间连续，并且目标负荷被设定为与每时每刻的加速开度对应。控制器能够设定当前循环与特定循环之间的期间的目标负荷的转变。控制器还能够相对于所设定的目标负荷的转变设定从当前循环到特定循环之间的燃烧转变。
这样，因为预先设定从当前循环到未来的循环的燃烧，所以控制器能够事先开始通过状态量调整器件调整气缸内的状态量，以实现该燃烧。其结果是，到达特定循环时的气缸内的状态量成为与所选择的燃烧对应的状态量，或者接近与所选择的燃烧对应的状态量。控制器能够通过在特定循环中控制喷射器和/或火花塞而实现所选择的燃烧。
因此，根据该发动机系统，通过事先设定未来的循环中的燃烧的转变，由此，即使在发动机的目标负荷每时每刻发生变化的过渡时选择性地进行火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧的情况下，也使燃烧稳定。
也可以是，所述控制器基于每个规定的时间周期的所述加速开度设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环中的目标转矩，
所述控制器还基于所述目标转矩对从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的每个循环设定所述目标负荷，并且选择所述火焰传播燃烧或所述压缩自点火燃烧。
由于驾驶者的加速操作是时间基准，因此，控制器能够取得每个规定的时间周期的加速开度，并与之对应地设定每个规定的时间周期的目标转矩。然后，控制器通过基于每个时间周期的目标转矩，针对每个循环进行目标负荷的设定和燃烧的选择，由此，发动机能够与目标负荷的变化对应地进行运转。
也可以是，所述发动机具有多个气缸，
所述控制器针对每个气缸选择燃烧。
在多气缸发动机中，通过针对每个气缸选择燃烧，由此，发动机能够与目标负荷的变化对应地进行运转。
也可以是，所述控制器设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的所述目标负荷的转变，并基于所设定的所述目标负荷的转变和所述燃烧转变设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的所述气缸内的状态量的转变。
通过事先设定从当前循环到特定循环之间的气缸内的状态量的转变，从而控制器能够在从当前循环到特定循环之间的各循环中使气缸内的状态量成为与所设定的燃烧对应的状态量。其结果是，即使在过渡时，也稳定地进行火焰传播燃烧或压缩自点火燃烧。
也可以是，所述发动机系统还具备检测所述气缸内的压力的缸内压力检测器，
所述控制器考虑所述缸内压力检测器的检测结果而设定所述气缸内的状态量的转变。
能够根据缸内压力检测器的检测结果推测当前循环中的气缸内的状态量。控制器能够根据当前循环的状态量设定当前循环之后的特定循环中的气缸内的状态量。这样，控制器能够设定从当前循环到特定循环之间的气缸内的状态量的转变。
也可以是，所述发动机还选择性地执行部分压缩点火燃烧，该部分压缩点火燃烧使用所述火花塞对从所述喷射器喷射到所述气缸内的燃料的一部分强制点火，并且使未燃燃料压缩自点火，
所述控制器通过基于所设定的所述目标负荷从所述火焰传播燃烧、所述压缩自点火燃烧以及所述部分压缩点火燃烧中事先选择从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧，从而设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧转变。
通过发动机切换火焰传播燃烧、压缩自点火燃烧以及部分压缩点火燃烧，从而发动机的燃料消耗性能提高，并且排气性能提高。另外，控制器通过从火焰传播燃烧、压缩自点火燃烧以及部分压缩点火燃烧中事先选择从当前循环到特定循环之间的燃烧，由此，能够适当地执行各循环的燃烧。
在此公开的发动机的控制方法，其中，
接收到来自加速操作检测器的检测信号的控制器基于当前时刻的加速开度，设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的循环中的发动机的目标转矩，
所述控制器执行如下燃烧控制：控制喷射器、火花塞以及状态量调整器件，以在相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环中输出所述目标转矩，
在所述燃烧控制中，
所述控制器接收来自所述加速操作检测器的检测信号，基于当前时刻的加速开度设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环中的所述发动机的目标负荷，
所述控制器通过基于所设定的所述目标负荷从火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧中事先选择从当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧，从而设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧转变，该火焰传播燃烧使用所述火花塞对气缸内的燃料强制点火，该压缩自点火燃烧不使用所述火花塞而使所述气缸内的燃料压缩自点火。
根据该构成，控制器事先设定从当前循环到未来的特定循环之间的燃烧的转变，因此，在从当前循环到特定循环之间的各循环中，适当地进行燃烧。即使在过渡时选择性地进行火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧的情况下，也使燃烧稳定。
发明的效果
如上所述，根据在此公开的技术，由于事先设定从当前循环到特定循环的燃烧转变，因此即使在过渡时选择性地进行火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧的情况下，也使燃烧稳定。
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结构的俯视图，下图是上图的II-II剖视图。
图3是发动机系统的框图。
图4是例示发动机的运转涉及的映射图的图。
图5是表示过渡时的发动机负荷的变化的图。
图6是表示各燃烧方式的进气阀和排气阀的开闭动作、燃料喷射正时以及点火正时的图。
图7是说明在压缩行程的末期将燃料喷射到气缸内的状态的图。
图8是表示发动机的燃烧控制中的ECU的处理动作的流程图。
图9是表示设定燃烧模式时的ECU的处理动作的流程图。
图10的上图是表示加速开度与伴随着加速操作的加速度的关系的图，图10的下图是表示伴随着加速操作的目标IMEP的图。
图11是表示进气系统和排气系统的控制涉及的ECU的处理动作的流程图。
图12是说明进气S-VT和排气S-VT的目标操作轨道的设定的概念图。
图13是表示进气系统和排气系统的控制中的目标动作、指示值以及实际动作的关系的时序图，(a)表示用以往的控制方法进行控制的情况，(b)表示用本实施方式中的控制方法进行控制的情况。
图14是表示控制喷射和点火时的ECU的处理动作的流程图。
图15是表示ECU的功能块的图。
符号说明
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(可变气门机构)
232 进气CVVL(可变气门机构)
241 排气S-VT(可变气门机构)
242 排气VVL(可变气门机构)
251 第一火花塞
252 第二火花塞
43 节流阀
54 EGR阀
6 喷射器
E 发动机系统
SW5 缸内压力传感器
SW7 加速开度传感器(加速操作检测器)
具体实施方式
以下，参照附图说明发动机的控制方法及发动机系统的实施方式。在此说明的发动机系统是例示。
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结构的图。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器的框图。
发动机系统E搭载于四轮的汽车。发动机系统E具备发动机1和控制发动机1的控制器。控制器是后述的ECU(Engine Control Unit：发动机控制单元)10。
发动机1具有气缸11。在气缸11中，进气行程、压缩行程、膨胀行程以及排气行程重复。发动机1是四冲程的发动机。通过发动机1运转而汽车行驶。发动机1的燃料在该结构例中为汽油。发动机1也可以构成为，在至少一部分的运转区域中混合气体通过自点火而燃烧。
(发动机的结构)
发动机1具备气缸体12和气缸盖13。气缸盖13载放在气缸体12的上方。在气缸体12形成有多个气缸11。发动机1是具有四个气缸11的多缸发动机。作为一例，发动机1的第一气缸、第二气缸、第三气缸以及第四气缸这四个气缸排列成一列。四个气缸11按照第一气缸、第三气缸、第四气缸、第二气缸的顺序进行燃烧。另外，在图1中，仅示出一个气缸11。
在各气缸11内插有活塞3。活塞3经由连杆14与曲柄轴15连结。活塞3、气缸11以及气缸盖13形成燃烧室17。如图2所示，在活塞3的上表面形成有空腔31。空腔31位于活塞3的上表面的中央部。
为了提高发动机理论热效率的目的，系统E的几何压缩比被设定得较高。具体而言，发动机系统E的几何压缩比被设定为15以上、例如20以下。如后文所述，在该发动机系统E中，在一部分的运转区域中混合气体进行压缩点火燃烧。相对较高的几何压缩比使压缩点火燃烧稳定。
在气缸盖13针对每个气缸11形成有进气端口18。进气端口18与气缸11内连通。
在进气端口18配设有进气阀21。进气阀21对进气端口18进行开闭。进气阀21是提升阀。气门机构具有进气凸轮轴，并且与进气阀21机械连接。气门机构在规定的时刻对进气阀21进行开闭。气门机构是阀正时和/或阀升程为可变的可变气门机构。如图3所示，气门机构具有进气S-VT(Sequential-Valve Timing)231。进气S-VT231在规定的角度范围内连续地变更进气凸轮轴相对于曲柄轴15的旋转相位。进气阀21的开阀期间不发生变化。进气S-VT231是可变相位机构。进气S-VT231是电动式或油压式。
气门装置还具有进气CVVL(Continuously Variable Valve Lift：连续可变阀升程)232。进气CVVL232能够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结构。作为一例，如日本特开2007-85241号公报所记载的，进气CVVL232能够构成为具备连杆机构、控制臂以及步进电机。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而往复摆动运动。控制臂将连杆机构的杠杆比设定为可变。当连杆机构的杠杆比变化时，则压下进气阀21的凸轮的摆动量变化。步进电机通过电驱动控制臂来变更凸轮的摆动量，由此变更进气阀21的升程量。
在气缸盖13针对每个气缸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对排气端口19进行开闭。排气阀22是提升阀。气门机构具有排气凸轮轴，并且与排气阀22机械连接。气门机构在规定的时刻对排气阀22进行开闭。气门机构是阀正时和/或阀升程为可变的可变气门机构。如图3所示，气门机构具有排气S-VT241。排气S-VT241在规定的角度范围内连续地变更排气凸轮轴相对于曲柄轴15的旋转相位。排气阀22的开阀期间不发生变化。排气S-VT241是可变相位机构。排气S-VT241是电动式或油压式。
气门装置还具有排气VVL(Variable Valve Lift：可变阀升程)242。虽然省略图示，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结构。作为一例，如日本特开2018-168796公报所记载的，排气VVL242具有第一凸轮、第二凸轮以及切换第一凸轮和第二凸轮的切换机构。第一凸轮构成为在排气行程中对排气阀22进行开闭。第二凸轮构成为在排气行程中对排气阀22进行开闭，并且在进气行程中再次对排气阀22进行开闭。另外，第二凸轮也可以构成为，在排气行程中，在打开排气阀22之后将排气阀22的开阀维持到进气行程。排气VVL242通过利用第一凸轮和第二凸轮中的一方对排气阀22进行开闭，能够变更排气阀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和排气阀22的开闭来调节到气缸11内的空气的导入量和已燃气体的导入量(内部EGR的量)。
在气缸盖13针对每个气缸11安装有喷射器6。喷射器6将燃料直接喷射到气缸11中。
喷射器66将燃料直接喷射到气缸11中。虽然省略详细图示，但喷射器6是具有多个喷口的多喷口型。如图2的双点划线所示，喷射器6以从气缸11的中央部朝向周边部放射状地扩展的方式喷射燃料。如图2的下图所示，喷射器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，喷射器6在图例中具有在周向上等角度地配置的十个喷口，但喷口的数量及配置没有特别限制。
燃料供给系统61与喷射器6连接。燃料供给系统61具备燃料箱63和燃料供给路62，该备燃料箱63构成为贮存燃料，该燃料供给路62将燃料箱63与喷射器6相互连结。在燃料供给路62设置有燃料泵65和共轨64。燃料泵65向共轨64压送燃料。共轨64以高燃料压力存储从燃料泵65压送的燃料。当喷射器6开阀时，存储于共轨64的燃料从喷射器6的喷口喷射到气缸11中。另外，燃料供给系统61的结构不限定于上述的结构。
在气缸盖13针对每个气缸11安装有第一火花塞251和第二火花塞252。第一火花塞251和第二火花塞252分别对气缸11中的混合气体强制点火。另外，火花塞也可以是一个。第一火花塞251相比于气缸11的中心轴X配置于进气侧，第二火花塞252相比于中心轴X配置于排气侧。第一火花塞251和第二火花塞252相对配置。
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的进气端口18连通。导入气缸11的空气在进气通路40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过滤空气。在进气通路40的下游端附近配设有稳压箱42。稳压箱42的下游的进气通路40构成针对每个气缸11分支的独立进气通路。独立进气通路的下游端与各气缸11的进气端口18连接。
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通过调节阀的开度而调节到气缸11中的空气的导入量。
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是供从气缸11排出的排出气体流动的通路。虽然省略详细图示，但排气通路50的上游部分构成针对每个气缸11分支的独立排气通路。独立排气通路的上游端与各气缸11的排气端口19连接。
在排气通路50配设有具有多个催化剂转换器的排出气体净化系统。上游的催化剂转换器例如具有三元催化剂511和GPF(Gasoline Particulate Filter：汽油颗粒过滤器)512。下游的催化剂转换器具有三元催化剂513。另外，排出气体净化系统不限定于图例的结构。例如，可以省略GPF。另外，催化剂转换器也不限定于具有三元催化剂的部件。更进一步地，三元催化剂和GPF的排列顺序可以适当变更。
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是用于使排出气体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中的上游的催化剂转换器与下游的催化剂转换器之间。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冷却排出气体。在EGR通路52还配设有EGR阀54。EGR阀54对在EGR通路52流动的排出气体的流量进行调节。当调节EGR阀54的开度时，外部EGR气体的回流量被调节。
如图3所示，发动机系统E具备用于使发动机1运转的ECU(Engine Control Unit：发动机控制单元)10。ECU10是以周知的微型计算机为基础的控制器。ECU10具备：中央运算处理装置(Central Processing Unit：CPU)101，该中央运算处理装置101执行程序；存储器102，该存储器102例如由RAM(Random Access Memory：随机访问存储器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)构成，存储程序和数据；以及I/F电路103，该I/F电路103输入输出电信号。ECU10是控制器的一例。
如图1和图3所示，各种传感器SW1～SW13与ECU10电连接。传感器SW1～SW13向ECU10输出信号。传感器包括以下传感器。
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，并且测量在进气通路40流动的空气的流量。
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，并且测量在进气通路40流动的空气的温度。
进气压力传感器SW3：安装于稳压箱42，并且测量导入气缸11的空气的压力。
缸内压力传感器SW4：与各气缸11对应地安装于气缸盖13，并且测量各气缸11内的压力。
水温传感器SW5：安装于发动机1，并且测量冷却水的温度。
曲柄角传感器SW6：安装于发动机1，并且测量曲柄轴15的旋转角。
加速开度传感器SW7：安装于加速踏板机构，并且测量与加速踏板的操作量对应的加速开度。
进气凸轮角传感器SW8：安装于发动机1，并且测量进气凸轮轴的旋转角。
排气凸轮角传感器SW9：安装于发动机1，并且测量排气凸轮轴的旋转角。
进气凸轮升程传感器SW10：安装于发动机1，并且测量进气阀21的升程量。
线性O2传感器SW11：安装于排气通路50，并且测量排出气体中的氧浓度。
燃料压力传感器SW12：安装于共轨64，并且测量通过喷射器6向气缸11内喷射的燃料的压力。
档位传感器SW13：安装于未图示的变速器、换挡杆，并测量当前的档位。
ECU10基于这些传感器SW1～SW13的信号判断发动机1的运转状态，并且根据预先设定的控制逻辑运算各器件的控制量。控制逻辑储存于存储器102。控制逻辑包括使用储存于存储器102的映射图来计算目标量和/或控制量。
ECU10将与计算出的控制量有关的电信号向喷射器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以及EGR阀54输出。
(发动机的运转控制映射图)
图4例示发动机1的控制涉及的底图。底图存储于ECU10的存储器102。底图包括第一底图401和第二底图402。ECU10将根据发动机1的冷却水温度的高低、档位等从两种底图中选择的映射图用于发动机1的控制。第一底图401是发动机1的所谓的冷态时的底图。第二底图402是发动机1的热态时的底图。
如下所述，第二底图402是设定了压缩自点火燃烧的映射图。在水温为规定温度以上的情况下，ECU10能够选择第二底图402。在水温小于规定温度的情况下，ECU10不能选择第二底图402。这是因为当水温低时，压缩自点火燃烧不稳定。另外，在变速机的档位为高速档的情况下，ECU10能够选择第二底图402。在变速机的档位为低速档的情况下，ECU10不能选择第二底图402。因为压缩自点火燃烧的燃烧声音相对较高，所以仅在变速机的档位为高速档且车速相对较高的情况下执行压缩自点火燃烧。
另外，在图4的上图和下图中，纵轴严格来说是图示平均有效压力(IMEP:Indicated Mean Effective Pressure)，但图示平均有效压力是将基于燃烧的气体压力平均化后的压力，相当于发动机负荷，因此没有特别的问题。
第一底图401和第二底图402由发动机1的负荷和转速限定。第一底图401相对于负荷的高低和转速的高低大致分为第一区域、第二区域以及第三区域这三个区域。更详细而言，第一区域在负荷方向上包含从包括怠速运转的低负荷区域到中负荷区域，在旋转方向上相当于扩展到从低旋转区域到高旋转区域的整体的低中负荷区域411。第二区域是第一区域内的区域，在负荷方向上包含中负荷区域，在旋转方向上相当于作为中旋转区域的中负荷中旋转区域412。第三区域在负荷方向上包含包括最大负荷的高负荷区域，在旋转方向上相当于扩展到从低旋转区域到高旋转区域的整体的高负荷区域413。
第二底图402相对于负荷的高低和转速的高低大致分为第一区域和第二区域这两个区域。更详细而言，第一区域在负荷方向上包含低负荷区域，在旋转方向上相当于从低旋转区域扩展到中旋转区域的低负荷低中旋转区域421。第二区域在负荷方向上包含中负荷区域，在旋转方向上相当于从低旋转区域扩展到中旋转区域的中负荷低中旋转区域422。如图4的上图的虚线所示，第二底图402的低负荷低中旋转区域421与第一底图401的低中负荷区域411重叠，第二底图402的中负荷低中旋转区域422与第一底图401的低中负荷区域411和中负荷中旋转区域412重叠。
在此，低负荷区域、中负荷区域以及高负荷区域可以分别作为将发动机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。
另外，低旋转区域、中旋转区域以及高旋转区域可以分别作为将发动机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、中旋转区域和高旋转区域时的低旋转区域、中旋转区域以及高旋转区域。
(发动机的燃烧方式)
接着，对各区域的发动机1的运转进行详细说明。ECU10根据对发动机1的要求负荷、发动机1的转速、冷却水的水温以及档位等变更进气阀21和排气阀22的开闭动作、燃料的喷射正时以及点火的有无。首先，ECU10根据目标转矩设定目标IMEP(或要求负荷)。然后，ECU10将目标IMEP和发动机1的转速套用于第一底图401或第二底图402，决定燃烧方式。然后，根据所决定的燃烧方式，通过变更进气阀21和排气阀22的开闭动作、燃料的喷射正时以及点火的有无而改变气缸11内的混合气体的燃烧方式。
如图4所示，该发动机1将燃烧方式变更为HCCI燃烧、MPCI燃烧、SPCCI燃烧、第一SI燃烧以及第二SI燃烧。HCCI(Homogeneous Charged Compression Ignition：均匀预混合压缩点火)燃烧和MPCI燃烧包含于压缩自点火燃烧(CI燃烧)。第一SI燃烧和第二SI燃烧包含于火焰传播燃烧(SI燃烧)。SPCCI燃烧包含于部分压缩点火燃烧，并且在广义上包含于火焰传播燃烧(SI燃烧)。
图5表示加速时等过渡时的要求负荷的变化。图5中所示的白圈501～505对应于图4的白圈501～505。在此，假设发动机1的转速为恒定，水温为能够选择HCCI燃烧和MPCI燃烧的温度，档位为能够选择HCCI燃烧和MPCI燃烧的档位。
在白圈501时，作为要求负荷是能够进行第一SI燃烧的负荷。此时，ECU10选择第一SI燃烧。接着，在白圈502时，作为要求负荷是能够进行第一SI燃烧和HCCI燃烧双方的负荷。在此，如上所述，能够选择第二底图402。在此时，ECU10选择HCCI燃烧。在要求负荷变高而为白圈503时，ECU10选择MPCI燃烧。在要求负荷进一步变高而成为白圈504，而且无法选择MPCI燃烧时，ECU10选择SPCCI燃烧。然后，在要求负荷为白圈505时，ECU10选择第二SI燃烧。
另外，详细情况后述，但在本实施方式中，为了使基于由加速开度传感器SW7检测到的加速开度设定的目标转矩以从当前时刻起到规定的延迟时间td后的特定循环实现，ECU10基于该目标转矩分别设定从当前循环到特定循环的燃烧方式。
图6例示了与各燃烧方式对应的、进气阀21和排气阀22的开闭动作、燃料的喷射正时和点火正时、以及由于混合气体燃烧而在气缸11内产生的热产生率的波形。曲柄角从图6的左方向右方行进。以下，以发动机1的热态时为例对各燃烧方式进行说明。
(HCCI燃烧)
在发动机1的运转状态处于第二底图402的第一区域即低负荷低中旋转区域421的情况下，ECU10使气缸11内的混合气体压缩点火燃烧。更具体而言，在发动机1的运转状态处于低负荷低中旋转区域421的情况下，排气VVL242使排气阀22开闭两次。即，排气VVL242进行第一凸轮与第二凸轮的切换。排气阀22在排气行程中开阀，并且在进气行程中闭阀。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使进气阀21的开闭时期为延迟角。进气CVVL232将进气阀21的升程量设定为较小。进气阀21的闭时期为最延迟角。
通过该进气阀21和排气阀22的开闭方式，相对少量的空气和大量的已燃气体被导入气缸11内。已燃气体基本上是残留于气缸11内的内部EGR气体。被大量导入到气缸11内的内部EGR气体使缸内温度升高。
喷射器6在进气行程的期间内将燃料喷射到气缸11内。喷射的燃料由于进气流动而扩散，并在气缸11内形成均匀的混合气体。如图例所示，喷射器6可以进行批量喷射。喷射器6也可以进行分割喷射。通过HCCI燃烧，在气缸11内形成A/F比理论空燃比稀薄且G/F比理论空燃比稀薄的混合气体。
在发动机1的运转状态处于低负荷低中旋转区域421的情况下，第一火花塞251和第二火花塞252都不进行点火。气缸11内的混合气体在压缩上止点的附近进行压缩点火。由于发动机1的负荷较低，燃料量较少，因此通过使燃料变稀薄而抑制异常燃烧，并且实现压缩点火燃烧，更准确的说，实现HCCI燃烧。另外，通过大量导入内部EGR气体，提高缸内温度，从而HCCI燃烧的稳定性提高，发动机1的热效率也提高。
(MPCI燃烧)
在发动机1的运转状态处于第二底图的第二区域即中负荷低中旋转区域422的情况下，ECU10使气缸11内的混合气体压缩点火燃烧。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使排气阀22开闭两次。内部EGR气体导入气缸11内。进气CVVL232将进气阀21的升程量设定为比低负荷低中旋转区域421的升程量大。进气阀21的闭时期与低负荷低中旋转区域421的闭时期大致相同。进气阀21的开时期相比于低负荷低中旋转区域421的开时期为提前角。通过该进气阀21和排气阀22的开闭方式，与低负荷低中旋转区域421相比，导入气缸11内的空气量增加，已燃气体的导入量减少。
喷射器6在进气行程的期间内和压缩行程的期间内分别将燃料喷射到气缸11内。喷射器6进行分割喷射。通过MPCI燃烧，也在气缸11内形成A/F比理论空燃比稀薄且G/F比理论空燃比稀薄的混合气体。
在中负荷低中旋转区域422中，ECU10分开使用挤压喷射和触发喷射这两种喷射方式。挤压喷射是喷射器6在进气行程期间内和压缩行程的中期喷射燃料的喷射方式。触发喷射是喷射器6在进气行程期间内和压缩行程的末期喷射燃料的喷射方式。另外，压缩行程的中期和末期分别是将压缩行程三等分为初期、中期、末期的情况下的中期和末期。
挤压喷射是使压缩点火燃烧变缓慢的喷射方式。在进气行程期间内喷射的燃料由于进气流动而扩散到气缸11内。在气缸11内形成均匀的混合气体。如图2的下图所例示的，在压缩行程的中期喷射的燃料到达空腔31外的挤压区域171。由于挤压区域171接近气缸套，所以原本是温度较低的区域，而且，由于燃料的喷雾气化时的潜热而温度进一步降低。气缸11内的温度局部地降低，并且在气缸11内的整体燃料变得不均匀。其结果是，例如在缸内温度较高的情况下，抑制异常燃烧的产生，并且混合气体在期望的时刻进行压缩点火。挤压喷射能够进行相对缓慢的压缩点火燃烧。
在挤压喷射中，压缩行程中的燃料的喷射量比进气行程中的燃料的喷射量多。由于向空腔31外的广阔的区域喷射燃料，因此，即使燃料的量较多也能够抑制烟的产生。燃料的量越多，温度越低。压缩行程中的燃料的喷射量只要被设定为能够实现所要求的温度降低的量即可。
触发喷射是促进压缩点火燃烧的喷射方式。在进气行程期间内喷射的燃料由于进气流动而扩散到气缸11内。在气缸11内形成均匀的混合气体。如图7所例示的那样，在压缩行程的末期喷射的燃料由于气缸11内的高压力而难以扩散而停留于空腔31中的区域。另外，空腔31中的区域是指在气缸11的径向上与空腔31的外周缘相比位于径向内方的区域。从活塞3的顶面凹陷的空腔31的内部也包含于空腔31中的区域。气缸11内的燃料是不均匀的。另外，气缸11的中央部从气缸套远离，因此是温度高的区域。在温度高的区域形成有燃料较浓的混合气体块，因此，促进了混合气体的压缩点火。其结果是，在压缩行程喷射后混合气体迅速地压缩点火，能够促进压缩点火燃烧。触发喷射提高燃烧稳定性。
挤压喷射和触发喷射都使气缸11内的混合气体变得不均匀。在这一点上与形成均匀的混合气体的HCCI燃烧不同。挤压喷射和触发喷射都能够通过形成不均匀的混合气体来控制压缩点火的正时。
由于该燃烧方式是喷射器进行多次燃料喷射，因此，有时也将该燃烧方式称为MPCI(Multiple Premixed fuel injection Compression Ignition：多级预混合燃料喷射压缩点火)燃烧。
(SPCCI燃烧)
在发动机1的运转状态处于第一底图401的第二区域、更详细而言是中负荷中旋转区域412的情况下，ECU10使气缸11内的混合气体的一部分进行火焰传播燃烧，使剩余部分压缩点火燃烧。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使排气阀22开闭两次。内部EGR气体导入气缸11内。进气CVVL232将进气阀21的升程量设定为比低负荷低中旋转区域421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的开时期相比于低负荷低中旋转区域421的开时期为提前角。通过该进气阀21和排气阀22的开闭方式，导入气缸11内的空气量增加，已燃气体的导入量减少。
喷射器6在进气行程和压缩行程的期间内将燃料喷射到气缸11内。喷射器6进行分割喷射。另外，喷射器6也可以在发动机1的运转状态为例如中负荷中旋转区域412中的高负荷的情况下，仅在压缩行程的期间喷射燃料。较晚的燃料喷射有利于抑制异常燃烧。在气缸11内形成A/F为理论空燃比且G/F比理论空燃比稀薄的混合气体。
第一火花塞251和/或第二火花塞252都在压缩上止点的附近对混合气体点火。在第一火花塞251和/或第二火花塞252进行点火后的压缩上止点附近，混合气体开始火焰传播燃烧。由于火焰传播燃烧的发热，气缸11中的温度变高，并且，由于火焰传播，气缸11中的压力上升。由此，未燃混合气体在例如压缩上止点之后自点火，并开始压缩点火燃烧。在开始压缩点火燃烧后，火焰传播燃烧和压缩点火燃烧并行地进行。如图6所例示的那样，热产生率的波形有时为两个峰。
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中的温度的波动。能够通过ECU10调节点火正时来调节火焰传播燃烧的发热量。混合气体在目标正时自点火。SPCCI燃烧是通过ECU10调节点火正时来调节压缩点火的时刻。SPCCI燃烧方式的点火控制压缩点火。
(第一SI燃烧)
在发动机1的运转状态处于第一底图401的第一区域即低中负荷区域411的情况下，ECU10使气缸11内的混合气体火焰传播燃烧。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和排气阀22都在进气上止点的附近开阀。排气VVL242使排气阀22开闭一次。通过该进气阀21和排气阀22的开闭方式，空气和已燃气体被导入气缸11内。已燃气体基本上是残留在气缸11内的内部EGR气体。
喷射器6在进气行程的期间内将燃料喷射到气缸11内。如图例所示，喷射器6也可以进行批量喷射。喷射到气缸11内的燃料由于进气流动而扩散。气缸11内的空气相对于燃料的质量比例A/F是理论空燃比。另一方面，混合气体的G/F比理论空燃比稀薄。
第一火花塞251和第二火花塞252都在压缩上止点的附近对混合气体点火。第一火花塞251和第二火花塞252可以同时点火，也可以错开时刻地点火。
在第一火花塞251和第二火花塞252点火后，混合气体进行火焰传播燃烧。发动机1能够一边确保燃烧稳定性且抑制失火，一边进行运转。
(第二SI燃烧)
在发动机1的运转状态处于第一底图401的第三区域即高负荷区域413的情况下，ECU10使气缸11内的混合气体火焰传播燃烧。更具体而言，在发动机1的运转状态处于高负荷区域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和排气阀22都在进气上止点的附近开阀。排气VVL242使排气阀22开闭一次。通过该进气阀21和排气阀22的开闭方式，相对大量的空气和相对少量的已燃气体被导入气缸11内。已燃气体基本是残留在气缸11内的内部EGR气体。
高负荷区域413是负荷高的区域，因此，容易产生早燃或爆燃这样的异常燃烧。喷射器6在压缩行程的期间内将燃料喷射到气缸11内。将燃料喷射到气缸11内的时刻延迟到即将点火之前，抑制了异常燃烧的产生。如图例所示，喷射器6可以进行批量喷射。在气缸11内形成A/F为理论空燃比，且G/F比理论空燃比稀薄的混合气体。
在压缩行程期间喷射到气缸11内的燃料由于该喷射的流动而扩散。为了使混合气体急速燃烧而实现抑制异常燃烧的产生和提高燃烧稳定性，优选燃料的喷射压力较高。在压缩上止点附近，在压力较高的气缸11内，高喷射压力生成强流动。强流动促进火焰传播。
第一火花塞251和第二火花塞252都在压缩上止点的附近对混合气体点火。第一火花塞251和第二火花塞252可以同时点火，也可以错开时刻地点火。在负荷较高的高负荷区域413中，第一火花塞251和第二火花塞252对应于为延迟角的燃料的喷射正时，以比压缩上止点靠后的正时进行点火。在第一火花塞251和第二火花塞252点火后，混合气体进行火焰传播燃烧。两点点火实现快速燃烧。在容易产生异常燃烧的高负荷的运转状态下，发动机1能够一边确保燃烧稳定性且抑制异常燃烧，一边进行运转。
(发动机的燃烧控制)
如上所述，由于HCCI燃烧、MPCI燃烧是压缩点火燃烧，因此缸内状态量对燃烧有很大的影响。因此，如图5中所示那样地，在过渡时等随着火焰传播燃烧与压缩自点火燃烧的切换而缸内状态量发生较大变化时，有不能适当地形成作为目标的缸内状态量(缸内温度、EGR率等)而燃烧稳定性降低的担忧。尤其是，由于进气系统、排气系统的器件的响应延迟比较大，因此，因为该响应延迟的原因，有时没有满足作为目标的缸内状态量。于是，在本实施方式中，对喷射器6、火花塞25、进气侧气门装置(进气S-VT231、进气CVVL232)以及排气侧气门装置(排气S-VT241、排气VVL242)进行控制，以使基于由加速开度传感器SW7检测到的加速开度设定的目标转矩在经过规定期间后实现。
图15例示了发动机1的控制所涉及的ECU10的功能块。ECU10具有目标转矩设定块B1、燃烧方式设定块B2、状态量控制块B3、状态量推测块B4、点火/喷射控制块B5以及反馈块B6。
目标转矩设定块B1是基于驾驶者的加速操作设定发动机1的目标转矩的块。目标转矩设定块B1至少被输入关于加速开度的信号、关于车速的信号、关于档位的信号以及关于发动机1的转矩要求的各种信号(例如空调用压缩机的接通信号等)。详细情况后述，目标转矩设定块B1基于当前时刻的驾驶者的加速操作设定规定的延迟时间之后的目标转矩。因此，目标转矩设定块B1随着时间经过随时更新从当前时刻到规定的未来时刻之间的目标转矩的转变。
燃烧方式设定块B2基于所设定的目标转矩选择未来的循环中的燃烧方式，并且根据所选择的各循环的燃烧方式设定目标IMEP。燃烧方式设定块B2至少被输入关于发动机转速的信号、关于水温的信号以及关于档位的信号。这些信号主要被利用于燃烧方式的选择。如上所述，由于设定了从当前时刻到规定的未来时刻之间的目标转矩的转变，因此燃烧方式设定块B2设定从当前时刻到规定的未来时刻之间的燃烧方式的转变以及目标IMEP的转变。
状态量控制块B3基于所设定的燃烧方式的转变以及目标IMEP的转变进行各气缸11的状态量的调整。状态量控制块B3至少被输入关于缸内压力传感器SW4测量出的缸内压力的信号、关于车速的信号以及关于档位的信号。状态量控制块B3基于目标IMEP的转变确定实现该目标IMEP的气缸11内的状态量，并且确定实现该状态量的状态量调整器件的控制量。状态量调整器件至少包括进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、排气VVL242、节流阀43、EGR阀54。考虑到调整状态量需要时间，状态量控制块B3预先对状态量调整器件输出控制信号。如上所述，由于设定了从当前时刻到规定的未来时刻之间的目标转矩的转变，因此，ECU10能够利用延迟时间事先输出控制信号。
在此，目标转矩设定块B1、燃烧方式设定块B2以及状态量控制块B3的控制对于发动机1的全部的气缸11是通用的，并且以规定时间周期来进行。这是因为，驾驶者的加速操作是时间基准，并且进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241以及排气VVL242不能针对每个气缸11进行控制，而是对于全部的气缸11的通用的器件。
状态量推测块B4和点火/喷射控制块B5在经过了上述的规定的延迟时间的时刻执行控制。状态量推测块B4和点火/喷射控制块B5以循环周期(即，将进气行程、压缩行程、膨胀行程、排气行程作为一个循环的周期)针对每个气缸11进行控制。
状态量推测块B4推测该气缸11的进气阀21为关闭的时刻的气缸11内的状态量。状态量推测块B4被输入进气凸轮角传感器SW8、排气凸轮角传感器SW9及进气凸轮升程传感器SW10的测量信号以及在进气行程中进行燃料喷射的情况下关于该燃料喷射量的信号。另外，状态量推测块B4至少被输入关于发动机转速的信号。状态量推测块B4基于这些信号推测气缸11内的状态量。具体而言，状态量推测块B4推测例如进气阀21在闭阀正时的气缸11内的温度TIVC、气缸11内的氧浓度、EGR率、燃料浓度以及填充效率。
通过状态量推测块B4推测状态量，ECU10能够判断燃烧方式设定块B2事先设定的目标IMEP和燃烧方式是否与实际的气缸11的状态量对应。在对应的情况下，通过在气缸11内产生燃烧而达成目标IMEP。在不对应的情况下，则可能无法达成目标IMEP。
点火/喷射控制块B5在状态量的推测之后向喷射器6输出喷射控制信号，并且向第一火花塞251和/或第二火花塞252输出点火控制信号。点火/喷射控制块B5基于状态量推测块B4推测出的状态量推测气缸11内的燃烧，并且判断推测出的燃烧与目标燃烧的偏差。在推测出的燃烧与目标燃烧之间没有偏差的情况下，点火/喷射控制块B5使喷射器6以预先设定的正时将预先设定的量的燃料向气缸11内喷射，并且以预先设定的正时使第一火花塞251和/或第二火花塞252点火。在推测出的燃烧与目标燃烧之间有偏差的情况下，点火/喷射控制块B5调整燃料的喷射正时和/或喷射量，并且调整点火正时(参照图6的双向箭头)。通过这样，即使目标IMEP和燃烧方式不与实际的气缸11的状态量对应，也能够使混合气体的点火正时(包括强制点火和压缩自点火双方)成为适当的正时，达成目标IMEP。
反馈块B6被输入关于缸内压力传感器SW4测量出的缸内压力的信号以及关于线性O2传感器SW11测量出的排出气体中的氧浓度的信号。反馈块B6基于这些测量信号判断气缸11内的燃烧，并且判断预定的燃烧与实际燃烧的偏差。在有偏差的情况下，反馈块B6向控制块输出反馈信号。控制块具体是状态量控制块B3和点火/喷射控制块B5。收到反馈信号的状态量控制块B3和点火/喷射控制块B5进行控制信号的修正以消除偏差。
以下，参照各流程图进一步详细说明ECU10所执行的燃烧控制。
图8的流程图是ECU10所执行的燃烧控制的流程图。
首先，在步骤S1中，ECU10获取各种传感器信息。
接着，在步骤S2中，ECU10设定从当前循环起经过规定期间后的特定循环中的目标转矩，从而设定与该目标转矩对应的目标IMEP和燃烧方式。ECU10针对每个气缸11设定燃烧方式。后述步骤S2的详细内容。
然后，在步骤S3中，ECU10设定缸内状态量，该缸内状态量用于利用按照所设定的燃烧方式进行的燃烧来满足目标IMEP，并且ECU10分别控制进气气门机构(进气S-VT231、进气CVVL232)和排气气门机构(排气S-VT241、排气VVL242)，以使特定循环中的缸内状态量成为所设定的缸内状态量。另外，当所设定的燃烧方式是进行进气行程喷射的燃烧方式时，ECU10控制喷射器6。另外，ECU10控制节流阀43和EGR阀54，以使特定循环中的缸内状态量成为所设定的缸内状态量。后述步骤S3的详细内容。
接着，在步骤S4中，ECU10判定是否成为特定循环。在成为特定循环的“是”时，ECU10进入步骤S5。另一方面，在为特定循环之前的“否”时，ECU10重复步骤S4的判定直到成为特定循环。
在上述步骤S5中，ECU10推测特定循环中的进气阀23闭阀时的气缸11内的缸内状态量。后述步骤S5的详细内容。
接着，在步骤S6中，ECU10控制由喷射器6进行的燃料喷射和由火花塞25进行的点火的至少一方。ECU10在燃烧方式为HCCI燃烧、MPCI燃烧时不进行火花塞25的控制而仅进行喷射器6的控制。ECU10在燃烧方式为SPCCI燃烧、第一SI燃烧以及第二SI燃烧时进行喷射器6的控制和火花塞25的控制这双方。后述步骤S6的详细内容。
然后，在步骤S7中，ECU10进行反馈。尤其是，ECU10基于预定的燃烧与实际燃烧的差异进行针对进气气门机构、排气气门机构、第一火花塞251、第二火花塞252以及喷射器6的控制的反馈。
在步骤S7之后，流程返回。
(燃烧方式的设定)
图9是表示设定燃烧方式时(即上述步骤S2)的ECU10的处理动作的流程图。
首先，在步骤S21中，ECU10将加速开度传感器SW7的检测结果转换为在经过第一规定时间后应当实现的车辆的目标加速度。
接着，在步骤S22中，ECU10根据目标加速度设定目标转矩。
然后，在步骤S23中，ECU10根据目标转矩设定目标IMEP。
接着，在步骤S24中，ECU10根据水温等的传感器值和目标IMEP设定燃烧方式。
在步骤S24之后，流程返回，转移至上述步骤S3。
图10表示根据加速开度传感器SW7的结果设定目标IMEP的概念。在图10中，横轴是时间，上图和下图的时间轴相同。
如图10所示，在踩下加速踏板时，加速开度上升(参照符号1001)。此时，ECU10计算在经过第一规定时间t1后应当实现的车辆的加速度(参照符号1002)。
该第一规定时间t1被设定为从驾驶者踩下加速踏板起足以调整姿势以准备车辆的加速的时间。第一规定时间t1例如是200毫秒。通过延迟车辆行为对加速操作的响应，从而驾驶性提高。
接着，ECU10计算从经过第一规定时间t1时起到第二规定时间t2之前应当输出的发动机1的目标转矩，并将该目标转矩转换为目标IMEP，以实现计算出的加速度。第二规定时间t2相当于由发动机1输出的动力传递至变速器、差动装置、驱动轴等而传递至驱动轮的时间。第二规定时间t2例如是50毫秒。
该第一规定时间t1与第二规定时间t2的差分(这里是150毫秒)相当于上述规定的延迟时间td。由此，设定在从当前时刻起经过规定的延迟时间td后的特定循环中应当实现的目标IMEP。由于加速开度的变化相对于时间是连续的，并且目标IMEP被设定为与每时每刻的加速开度对应，因此，计算表示目标IMEP的时间变化的目标IMEP轨道。然后，基于该目标IMEP轨道、冷却水的水温以及档位等，按照图4的底图401、402设定特定循环中的燃烧方式。另外，特定循环是各气缸11的从当前的循环起分别经过规定期间后的各循环。即，特定循环针对各气缸11存在。
ECU10根据目标IMEP、冷却水的水温以及档位等决定采用第一底图401和第二底图402中的哪一个。ECU10基本上采用第一底图401，在满足全部规定的条件时优先采用第二底图402。规定的条件例如是：(1)处于冷却水的水温在规定温度以上的热态状态；(2)档位在规定的段数以上；(3)目标IMEP的斜率(参照图5或图10的下图)小于规定的斜率等。
设定燃烧方式时所利用的冷却水的水温、档位采用在当前时刻检测到的冷却水的水温和档位。如所例示的那样，规定的延迟时间td不到1秒，因此，基本上在延迟时间td经过之前冷却水的水温和档位没有变化。因此，在设定特定循环中的燃烧方式时，即使利用当前时刻检测到的冷却水的水温和档位也不会有问题。
另外，进行压缩自点火燃烧的第二底图402的范围相对狭窄，另一方面，当目标IMEP的斜率为规定斜率以上时，发动机1的燃烧方式从火焰传播燃烧切换为压缩自点火燃烧，之后立即从压缩自点火燃烧切换为火焰传播燃烧。即，压缩自点火燃烧的持续时间相对较短。通过在一定程度的长时间持续进行压缩自点火燃烧，从而有助于提高发动机1的燃料消耗性能。因此，在目标IMEP的斜率为规定的斜率以上的情况下，通过不采用第二底图402来避免压缩自点火燃烧。在目标IMEP的斜率小于规定的斜率的情况下，由于预计到燃料消耗性能提高，因此，通过采用第二底图402来进行压缩自点火燃烧。
这样，如图10的下图所示，ECU10将各气缸11分配到目标IMEP轨道，并且分别设定各气缸11的燃烧方式。ECU10针对每个循环设定燃烧方式，因此针对每个气缸11设定燃烧方式。在本实施方式中，如上所述，按照第一气缸、第三气缸、第四气缸、第二气缸的顺序进行燃烧，因此，ECU10在将燃烧的顺序设定为上述的顺序之后，分别设定各气缸11的燃烧方式。由此，预先设定从当前循环到特定循环之间的燃烧转变。
(进气系统和排气系统的控制)
图11是表示控制进气气门机构和排气气门机构时(即上述步骤S3)的ECU10的处理动作的流程图。
首先，在步骤S31中，ECU10推测当前循环中的缸内状态量。ECU10推测进气阀21闭阀时的缸内状态量。该缸内状态量是与CI燃烧的点火时期相关的状态量，是缸内压力、缸内温度、氧浓度等。ECU10基于凸轮轴的实际的动作使用模型推测内部EGR率。ECU10根据内部EGR率、同一气缸11的之前的循环的排气温度以及空气的温度推测缸内温度以及氧浓度。ECU10还在进气阀21闭阀时通过缸内压力传感器SW4检测缸内压力。ECU10针对每个气缸11分别推测缸内状态量。
接着，在步骤S32中，ECU10根据所设定的目标燃烧方式、目标IMEP以及推测的当前循环的缸内状态量计算特定循环中的目标缸内状态量，并将其设定为目标缸内状态量。更具体而言，ECU10根据目标IMEP计算目标点火时期。接着，ECU10针对每个气缸11计算用于根据目标燃烧方式实现目标点火时期的、尤其是缸内温度和氧浓度。
然后，在步骤S33中，ECU10针对每个气缸设定用于到达目标缸内状态量的目标内部EGR率。ECU10使用燃烧模型计算内部EGR率、缸内状态量以及燃烧状态(热产生率等)的关系，设定能够满足目标缸内状态量和目标点火时期的目标内部EGR率。ECU10至少在SI燃烧与CI燃烧使用不同的燃烧模型。ECU10也可以使用每个燃烧方式不同的燃烧模型。在该步骤S33中，设定从当前循环到特定循环的、气缸11内的状态量的转变即目标内部EGR率的转变。
接着，在步骤S34中，ECU10基于目标内部EGR率针对每个气缸11设定进气气门机构和排气气门机构的目标操作量。进气气门机构是进气S-VT231和进气CVVL232，排气气门机构是排气S-VT241和排气VVL242。ECU10计算进气阀21和排气阀22的动作与内部EGR率的关系，针对每个气缸设定能够满足目标内部EGR率的进气气门机构和排气气门机构的目标操作量。
然后，在步骤S35中，ECU10设定进气气门机构和排气气门机构的目标操作轨道。进气气门机构和排气气门机构是操作凸轮轴的机构，因此，如果操作进气气门机构和排气气门机构，则全部气缸的进气阀21和排气阀22的动作被变更。因此，进气气门机构和排气气门机构难以进行细致的控制。于是，ECU10尽可能地实现每个气缸11的进气气门机构和排气气门机构的目标操作量，并且设定进气气门机构和排气气门机构的操作连续的目标操作轨道。
具体而言，图12表示目标操作轨道的设定。在图12中，表示进气S-VT231和排气S-VT241的情况。ECU10针对每个气缸，按照时间顺序排列进气气门机构和排气气门机构各自的目标操作量。接着，ECU10将各目标操作量整合为一个，将全部气缸11的进气气门机构和排气气门机构的各目标操作量按时间顺序排列。然后，ECU10计算能够达成各目标操作量的连续的轨道。在此计算出的轨道成为目标操作轨道。
接着，在步骤S36中，ECU10在规定的时刻向进气气门机构和排气气门机构输出电信号。状态量的调整包括对状态量进行调整的器件的响应延迟以及从器件作出响应起到空气或EGR气体向气缸11内的导入量实际产生变化为止的延迟。ECU10设定在当前循环之后的循环的目标缸内状态量，并且事先设定用于实现该目标缸内状态量的目标操作量。由此，ECU10能够以考虑到包含进气气门机构和排气气门机构的状态量调整器件的延迟的正时来输出控制信号。
更详细而言，ECU10使用器件模型推测进气气门机构和排气气门机构针对电信号的动作，生成并输出表示使该推测出的动作与目标操作轨道的偏差最小化的指示值的电信号。在步骤S36之后，流程返回，进入上述步骤S4。
这样，通过优化电信号，ECU10能够考虑分别向进气气门机构和排气气门机构输出电信号的时刻与由于该电信号而进气气门机构和排气气门机构实际动作的时刻的偏差，向进气气门机构和排气气门机构分别输出电信号。具体而言，ECU10能够在比使进气气门机构和排气气门机构实际动作的时刻更早的时期向进气气门机构和排气气门机分别输出电信号。
图13表示向进气S-VT231输出表示指示值的电信号的时刻、进气S-VT231的目标操作轨道以及表示进气S-VT231的实际动作的实际动作轨道。(a)表示如以往的控制那样的、在与进气S-VT231的目标操作轨道大致相同的时刻输出电信号的情况。如图13的(a)所示，可知在该控制下实际动作轨道相对于目标操作轨道延迟。这是因为进气S-VT231存在响应延迟。另一方面，在本申请的控制下，电信号比目标操作轨道的正时提前输出。另外，输出的控制量(即指示值)的斜率比目标动作的斜率大。由此，即使进气S-VT231存在响应延迟，也能够使实际动作轨道与目标操作轨道大致一致。另外，为了抑制实际动作超出规定，控制量暂时下降。这样，通过使目标操作轨道与实际动作轨道的正时大致一致，能够在特定循环中高精度地形成作为目标的缸内状态量。
另外，在上述的步骤S3中，ECU10还控制节流阀43和EGR阀54，以使特定循环中的缸内状态量成为目标缸内状态量。节流阀43和EGR阀54与进气气门机构和排气气门机构相比响应性较高，因此，不需要在比实际动作的正时早的时期输出电信号。
(缸内状态量的推测)
在由于时间的经过而循环成为特定循环时，ECU10推测特定循环中的进气阀21闭阀时的缸内状态量。在特定循环中的排气阀22闭阀后且进气阀21闭阀前，ECU10基于在该特定循环中测量出的传感器值推测上述缸内状态量(参照图6)。ECU10基于凸轮轴的实际的动作推测内部EGR率。ECU10根据内部EGR率、同一气缸11的之前的循环的排气温度以及新气的温度推测缸内温度和氧浓度。ECU10还在进气阀21闭阀时通过缸内压力传感器SW4检测缸内压力。通过推测缸内状态量，ECU10能够掌握在特定循环之前设定的目标缸内状态量与特定循环中的缸内状态量的偏差。
(喷射/点火控制)
ECU10基于推测出的实际的缸内状态量控制由喷射器6进行的燃料喷射和由第一火花塞251、第二火花塞252进行的点火。
图14表示设定进气系统时(即上述步骤S6)的ECU10的处理动作的流程图。
在步骤S61中，ECU10将推测出的实际缸内状态量(进气阀21在闭阀正时的气缸11内的温度TIVC、气缸11内的氧浓度、EGR率、燃料浓度以及填充效率等)作为参数，根据燃烧模型推测燃烧。这里所用的燃烧模型与在设定目标内部EGR率时使用的燃烧模型相同。
接着，在步骤S62中，ECU10计算在上述步骤S61中推测出的燃烧与作为目标的燃烧的偏差。ECU10例如计算热产生率的变化的偏差。该燃烧的偏差是因为目标缸内状态量与实际的缸内状态量的偏差而产生的，可以说，对燃烧的偏差进行比较等于对目标缸内状态量与实际的缸内状态量的偏差进行比较。
然后，在步骤S63中，ECU10修正燃料的喷射量的比例、燃料的喷射正时以及点火正时中的至少一个，以补偿在上述步骤S62中计算出的燃烧状态的偏差。这些在设定燃烧方式的阶段被暂时设定。然后，在该步骤S63中，被修正而作为最终的燃料的喷射量的比例、燃料的喷射正时以及点火正时。例如，在进行SI燃烧的情况下，在导入空气比目标多，推测为燃烧比目标急剧时，使第一火花塞251、第二火花塞252的点火为延迟角。另外，在进行MPCI燃烧的情况下，在推测为燃烧比目标急剧时，使挤压喷射的压缩行程中的喷射正时为延迟角，或者增加挤压喷射的压缩行程中的喷射的比例，使燃烧缓慢。另外，燃料的总喷射量在设定目标IMEP和燃烧方式的时刻被设定为与目标IMEP和燃烧方式对应的总喷射量。
由于状态量的推测在进气阀21的闭阀前进行，因此，在推测后ECU10能够进行燃料喷射的修正。如图6所例示的那样，在推测状态量之后分别进行HCCI燃烧的进气行程喷射、MPCI燃烧的进气行程喷射。ECU10能够修正这些进气行程喷射的喷射量。
然后，在步骤S64中，ECU10考虑上述步骤S63的修正内容，向喷射器6和第一火花塞251、第二火花塞252输出电信号。在步骤S64之后，流程返回。
这样，即使实际的缸内状态量偏离目标缸内状态量，通过喷射器6和第一火花塞251、第二火花塞252进行修正，能够成为目标燃烧状态。由此，即使在缸内状态量发生变化的过渡时，也能够稳定地进行缸内状态量对点火有较大帮助的HCCI燃烧、MPCI燃烧。
因此，在本实施方式中，
发动机系统E搭载于车辆，并且具备具有喷射器6、第一火花塞251、第二火花塞252以及状态量调整器件(进气S-VT231、进气CVVL232、排气S-VT241、排气VVL242、节流阀43、EGR阀54)的发动机1，该发动机系统E还具备：加速开度传感器SW7以及ECU10，该ECU10基于来自加速开度传感器SW7的检测信号分别向喷射器6、第一火花塞251、第二火花塞252、状态量调整器件输出控制信号。
发动机1选择性地执行SI燃烧和CI燃烧，该SI燃烧使用第一火花塞251和/或第二火花塞252对从喷射器6喷射到气缸11内的燃料强制点火，该CI燃烧不使用第一火花塞251和第二火花塞252而使从喷射器6喷射到气缸11内的燃料压缩自点火，
ECU10执行如下燃烧控制：控制喷射器6、第一火花塞251、第二火花塞252以及状态量调整器件，以使得在相对于当前循环为规定的延迟时间之后的特定循环中输出基于由加速开度传感器SW7检测到的当前时刻的加速开度而设定的目标转矩，
ECU10还在燃烧控制中执行以下处理：
接收来自加速开度传感器SW7的检测信号，并基于当前时刻的加速开度，设定特定循环中的发动机的目标负荷(步骤S21、S22、S23)；以及
通过基于所设定的目标负荷而从SI燃烧和CI燃烧中事先选择从当前循环到特定循环之间的燃烧，从而设定从当前循环到特定循环之间的燃烧转变(步骤S24)。
由此，由于到在当前循环之后的循环的燃烧被预先设定，因此，ECU10能够事先开始通过状态量调整器件调整气缸11内的状态量，以实现该燃烧。其结果是，到达特定循环时的气缸11内的状态量成为与所选择的燃烧对应的状态量，或者接近与所选择的燃烧对应的状态量。ECU10能够在特定循环中通过控制喷射器6、第一火花塞251和/或第二火花塞252来实现所选择的燃烧。即使在发动机1的目标负荷每时每刻发生变化的过渡时，各循环中的气缸11内的状态量也成为目标的状态量。即使在过渡时中选择性地进行SI燃烧和CI燃烧的情况下，也使燃烧稳定。
另外，在本实施方式中，ECU10基于每个规定的时间周期的加速开度设定特定循环中的目标转矩，ECU10还基于目标转矩对从当前循环到特定循环之间的每个循环设定目标负荷，并选择SI燃烧或CI燃烧(步骤S24、图10)。由此，发动机1能够与目标负荷的变化对应地进行运转。
另外，在本实施方式中，ECU10针对每个气缸进行事先的燃烧选择(步骤S24、图10)。由此，在具有多个气缸11的气缸发动机中，在目标负荷对于每个气缸发生变化的过渡时，优化各气缸的燃烧。
另外，在本实施方式中，ECU10设定从当前循环到特定循环之间的目标负荷的转变，并基于所设定的目标负荷的转变和燃烧转变设定从当前循环到特定循环之间的气缸11内的状态量的转变(步骤S32)。由此，在过渡时，SI燃烧和CI燃烧稳定地进行。
另外，在本实施方式中，发动机系统E还具备检测气缸11内的压力的缸内压力传感器SW4，ECU10考虑缸内压力传感器SW4的检测结果而设定气缸11内的状态量的转变(步骤S31、S32)。由于能够根据缸内压力传感器SW4的检测结果推测当前循环中的气缸11内的状态量，因此，ECU10能够根据当前循环的状态量设定当前循环之后的特定循环中的气缸11内的状态量。
另外，在本实施方式中，发动机1选择性地执行SPCCI燃烧，该SPCCI燃烧使用第一火花塞251和/或第二火花塞252对从喷射器6喷射到气缸11内喷射的燃料的一部分强制点火，并且使未燃燃料压缩自点火(图4、图6)、
ECU10通过基于所设定的目标负荷从SI燃烧、CI燃烧以及SPCCI燃烧中事先选择从当前循环到特定循环之间的燃烧，从而设定从当前循环到特定循环之间的燃烧转变(图5)。
通过发动机1切换SI燃烧、CI燃烧以及SPCCI燃烧，从而发动机1的燃料消耗性能提高，并且排气性能提高。另外，ECU10通过从SI燃烧、CI燃烧以及SPCCI燃烧中事先选择从当前循环到特定循环之间的燃烧，由此，能够适当地执行各循环的燃烧。
(其他实施方式)
在此公开的技术不限于上述的实施方式，能够在不脱离请求保护的范围的主旨的范围内作代替。
在此公开的技术不限定于对上述的发动机1的应用，能够应用于各种结构的发动机1。
另外，在上述的各流程图中，步骤的顺序没有限定，也可以替换步骤的顺序，或将多个步骤并列执行。另外，也可以省略一部分的步骤，或追加新的步骤。
上述的实施方式仅是例示，并且不是限定性地解释本发明的范围。本发明的范围由请求保护的范围定义，属于请求保护的范围的等同范围的变形、变更全部在本发明的范围内。
产业上的可利用性
在此公开的技术作为搭载于车辆且具有喷射器、火花塞以及状态量调整器件的发动机的控制方法、或者作为发动机系统是有用的。

Claims (11)

1.一种发动机系统，该发动机系统搭载于车辆，且具备具有喷射器、火花塞以及状态量调整器件的发动机，其特征在于，还具备：
加速操作检测器，该加速操作检测器检测所述车辆的加速踏板的操作；以及
控制器，该控制器基于来自所述加速操作检测器的检测信号，分别向所述喷射器、所述火花塞、所述状态量调整器件输出控制信号，
所述发动机选择性地执行火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧，该火焰传播燃烧使用所述火花塞对从所述喷射器喷射到气缸内的燃料强制点火，该压缩自点火燃烧不使用所述火花塞而使从所述喷射器喷射到所述气缸内的燃料压缩自点火，
所述控制器执行如下燃烧控制：控制所述喷射器、所述火花塞以及所述状态量调整器件，以使得在相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的循环中输出基于由所述加速操作检测器检测到的当前时刻的加速开度而设定的目标转矩，
所述控制器还在所述燃烧控制中执行以下处理：
接收来自所述加速操作检测器的检测信号，并基于当前时刻的加速开度，设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环中的所述发动机的目标负荷；以及
通过基于所设定的所述目标负荷而从所述火焰传播燃烧和所述压缩自点火燃烧中事先选择从当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧，从而设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧转变。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制器基于每个规定的时间周期的所述加速开度设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环中的目标转矩，
所述控制器还基于所述目标转矩对从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的每个循环设定所述目标负荷，并且选择所述火焰传播燃烧或所述压缩自点火燃烧。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，
所述发动机具有多个气缸，
所述控制器针对每个气缸选择燃烧。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制器设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的所述目标负荷的转变，并基于所设定的所述目标负荷的转变和所述燃烧转变设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的所述气缸内的状态量的转变。
5.根据权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，
还具备检测所述气缸内的压力的缸内压力检测器，
所述控制器考虑所述缸内压力检测器的检测结果而设定所述气缸内的状态量的转变。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的发动机系统，其特征在于，
所述发动机还选择性地执行部分压缩点火燃烧，该部分压缩点火燃烧使用所述火花塞对从所述喷射器喷射到所述气缸内的燃料的一部分强制点火，并且使未燃燃料压缩自点火，
所述控制器通过基于所设定的所述目标负荷从所述火焰传播燃烧、所述压缩自点火燃烧以及所述部分压缩点火燃烧中事先选择从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧，从而设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧转变。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的发动机系统，其特征在于，
所述规定的延迟时间是在驾驶者进行加速操作与响应于该加速操作而使所述发动机的转矩变化之间设置的时间。
8.根据权利要求7所述的发动机系统，其特征在于，
所述规定的延迟时间是150毫秒。
9.一种发动机的控制方法，其特征在于，
接收到来自加速操作检测器的检测信号的控制器基于当前时刻的加速开度，设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的循环中的发动机的目标转矩，
所述控制器执行如下燃烧控制：控制喷射器、火花塞以及状态量调整器件，以在相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环中输出所述目标转矩，
在所述燃烧控制中，
所述控制器接收来自所述加速操作检测器的检测信号，基于当前时刻的加速开度设定相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环中的所述发动机的目标负荷，
所述控制器通过基于所设定的所述目标负荷从火焰传播燃烧和压缩自点火燃烧中事先选择从当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧，从而设定从所述当前循环到相对于当前时刻为规定的延迟时间之后的所述循环之间的燃烧转变，该火焰传播燃烧使用所述火花塞对气缸内的燃料强制点火，该压缩自点火燃烧不使用所述火花塞而使所述气缸内的燃料压缩自点火。
10.根据权利要求9所述的发动机的控制方法，其特征在于，
所述规定的延迟时间是在驾驶者进行加速操作与响应于该加速操作而使所述发动机的转矩变化之间设置的时间。
11.根据权利要求10所述的发动机的控制方法，其特征在于，
所述规定的延迟时间是150毫秒。
CN202210993162.4A 2021-10-01 2022-08-18 发动机系统及发动机的控制方法 Pending CN115929493A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021162578A JP2023053506A (ja) 2021-10-01 2021-10-01 エンジンシステム、及び、エンジンの制御方法
JP2021-162578 2021-10-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115929493A true CN115929493A (zh) 2023-04-07

Family

ID=83319021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210993162.4A Pending CN115929493A (zh) 2021-10-01 2022-08-18 发动机系统及发动机的控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11639699B2 (zh)
EP (1) EP4170150A1 (zh)
JP (1) JP2023053506A (zh)
CN (1) CN115929493A (zh)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3321999B2 (ja) 1994-06-20 2002-09-09 株式会社村田製作所 グリーンシートの乾燥装置
WO1998009064A1 (fr) * 1996-08-28 1998-03-05 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Dispositif de regulation de carburant pour moteur a combustion interne du type a injection dans les cylindres
JP4792454B2 (ja) * 2007-12-20 2011-10-12 本田技研工業株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
US8955492B2 (en) * 2010-05-24 2015-02-17 GM Global Technology Operations LLC Control strategy for transitions between homogeneous-charge compression-ignition and spark-ignition combustion modes
WO2012120598A1 (ja) * 2011-03-04 2012-09-13 トヨタ自動車株式会社 多種燃料内燃機関の燃料供給制御システム
JP5423717B2 (ja) * 2011-03-31 2014-02-19 マツダ株式会社 火花点火式ガソリンエンジン
JP6011582B2 (ja) * 2014-06-23 2016-10-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2018096585A1 (ja) 2016-11-22 2018-05-31 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの制御装置
US10697391B2 (en) * 2017-05-19 2020-06-30 Mazda Motor Corporation Control system of compression-ignition engine
JP6555312B2 (ja) * 2017-09-27 2019-08-07 マツダ株式会社 過給機付きエンジン
JP2022175421A (ja) * 2021-05-13 2022-11-25 マツダ株式会社 エンジンシステム

Also Published As

Publication number Publication date
US11639699B2 (en) 2023-05-02
JP2023053506A (ja) 2023-04-13
EP4170150A1 (en) 2023-04-26
US20230105260A1 (en) 2023-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7438045B2 (en) Method of operating an internal combustion engine
US6101998A (en) Control apparatus for an in-cylinder injection spark-ignition internal combustion engine
US7845335B2 (en) Operating strategy for HCCI combustion during engine warm-up
WO2009134854A2 (en) Extension of the application of multiple injection hcci combustion strategy from idle to medium load
CN101218423A (zh) 在燃料直喷发动机受控自动点火与火花点火模式之间转换的方法
JP4062870B2 (ja) 内燃機関の燃焼制御装置
US6918371B2 (en) Fuel injection control device
CN114483353B (zh) 发动机系统
CN114483351B (zh) 发动机系统
CN114483352B (zh) 发动机系统
CN115929493A (zh) 发动机系统及发动机的控制方法
US11635040B1 (en) Engine controlling method and engine system
US11802518B2 (en) Engine system and engine controlling method
US20230103525A1 (en) Engine system and engine controlling method
JP7435414B2 (ja) エンジンシステム
JP7415885B2 (ja) エンジンの制御方法、及び、エンジンシステム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination