火花点火式汽油发动机的控制装置的制作方法

专利名称：火花点火式汽油发动机的控制装置的制作方法
技术领域：
在此公开的技术涉及火花点火式汽油发动机的控制装置。
背景技术：
在提高火花点火式汽油发动机的理论热效率上，提高其几何压缩比是有效的方法。例如在专利文献I中就记载了将几 何压缩比设定为14以上的高压缩比的火花点火式直喷发动机。又，例如专利文献2中所述，作为能够使改进排气排放与提高热效率两者同时实现的技术，已知有使稀混合气体压缩点火的燃烧方式。在进行这样的压缩点火燃烧的发动机中提高几何压缩比，由于分别提高了压缩端压力及压缩端温度，因此有利于压缩点火燃烧的稳定化。专利文献I :日本特开2007 - 292050号公报；
专利文献2 :日本特开2007 - 154859号公报。但是，专利文献I所述的高压缩比的火花点火式汽油发动机，虽然有利于提高热效率，但另一面，发动机的运行状态，特别是在低速区域而且处于中 高负荷区域时，存在容易导致过早着火和爆震(spark knock，火花爆燃)之类的异常燃烧的问题。又，进行压缩点火燃烧的发动机，在低负荷侧的运行区域，即使是有可能发生压缩点火燃烧，也随着发动机负荷的增大，压缩点火燃烧变成压力上升激烈的过早着火的燃烧。因此，会导致燃烧噪声的增大和爆震等异常燃烧的发生，同时将导致因高燃烧温度而造成的未经处理的NOx (Raw NOx)的增多。因此，也像上述专利文献2上记载的那样，即使是进行压缩点火燃烧的发动机，在高负荷侧的运行区域，通常也不进行压缩点火燃烧，而是进行通过火花塞驱动的火花点火燃烧。但是，以压缩点火燃烧的稳定化为目标，将几何压缩比设定得比较高的发动机，在进行火花点火燃烧的高负荷侧的运行区域，与专利文献I的发动机一样会有导致异常燃烧的问题。

发明内容
在此公开的技术，是鉴于这样的存在问题而做出的，其目的在于，在设定为例如14以上的较高的几何压缩比的高压缩比火花点火式汽油发动机中，避免在高负荷区域发生异常燃烧。过早着火和爆震这样的异常燃烧，是在压缩行程中随着未燃混合气体被压缩而发生的自己着火的反应、以及在混合气体的燃烧中，由于已燃部分的膨胀，随着混合气体的未燃部分被压缩而发生的自己着火的反应。在进气行程中喷射燃料的现有发动机，从燃料开始喷射到燃烧结束为止的时间，即、未燃混合气体的可能反应时间较长，是导致这些异常燃烧的主要原因之一。未燃混合气体的可能反应时间由燃料喷射阀喷射燃料的期间，即喷射期间、从燃料喷射完后到在火花塞周围形成可燃混合气体为止的混合气体形成期间、以及对火花塞周围的可燃混合气体点火使其开始燃烧后到该燃烧结束为止的燃烧期间这三段期间构成。本申请的发明人对能够分别使这三段期间缩短的对策进行了研究，结果发现，在压缩上死点附近的正时，用比较高的燃料压力向汽缸内喷射燃料，可分别使喷射期间、混合气体形成期间及燃烧期间缩短，从而完成了在此公开的技术。具体地说，在此公开的火花点火式汽油发动机的控制装置，具备形成为具有几何压缩比设定为14以上的汽缸，而且供给有至少含有汽油的燃料的发动机主体；形成为至少包含向所述汽缸内喷射所述燃料的缸内喷射阀的燃料喷射机构；形成为能够对所述汽缸内的混合气体点火的火花塞；形成为能够改变所述缸内喷射阀喷射的燃料压力的燃压可变机构；以及形成为通过至少控制所述燃料喷射机构、所述火花塞及所述燃压可变机构，使所述发动机主体运行的控制器。而且所述控制器在所述发动机主体的运行状态处于低速区域时，在高负荷区域，驱动所述燃压可变机构，使所述燃料压力比低负荷区域的燃料压力高；在所述高负荷区域，在从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟(retard)期间内的正时，驱动所述燃料喷射机构，实施至少包含通过所述缸内喷射阀对所述汽缸内进行燃料喷射的动作；在所述高负荷区域，驱动所述火花塞，在所述延迟期间内的所述燃料喷射后的正时进行点火。所述控制器又在所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的中速区域时，驱动所述燃料喷射机构，除了实施所述延迟期间内的燃料喷射外，还实施进气行程中的燃料喷射。还可以，上述控制器使所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的中速域时的进气行程中的燃料喷射量与所述延迟期间内的燃料喷射量之比，比所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的低速区域时的所述比大。在这里，也可以将发动机主体的几何压缩比设定于14以上，例如20以下。又，也可以将「低负荷区域」及「高负荷区域」分别作为将发动机主体的运行区域区分为负荷高低不同的两个区域的情况下的低负荷侧区域和高负荷侧区域。也可以将「低速区域」及「中速区域」分别作为将发动机主体的运行区域区分为低速、中速、高速三个区域的情况下的低速区域及中速区域。也可以将「压缩行程后期」作为将压缩行程区分为初期、中期、后期三个期间的情况下的后期，同样，也可以将「膨胀行程初期」作为将膨胀行程区分为初期、中期、后期三个期间的情况下的初期。发动机主体的运行区域处于低速区域内的高负荷区域时，相对于曲轴角的变化的实际时间变长，而且汽缸内的压力及温度升高，因此容易发生过早着火和爆震之类的异常燃烧。上述结构的发动机主体，由于是高压缩比，发动机主体的运行区域处于低速区域内的高负荷区域时，特别容易发生异常燃烧。这样的低速区域内的高负荷区域中，上述结构的发动机的控制装置中，控制器使燃料压力高于低负荷区域的燃料压力。高燃料压力使每单位时间喷射的燃料量相对较多。 因此，在以相同的燃料喷射量进行比较的情况下，相比于低燃料压力，高燃料压力使向汽缸内喷射燃料的期间缩短、也就是使喷射期间缩短。又，高燃料压力有利于向汽缸内喷射的燃料喷雾微粒化，同时使燃料喷雾的飞行距离更长。因此，高燃料压力将缩短燃料喷射结束后在火花塞周围形成可燃混合气体的期间(混合气体形成期间)。
混合气体形成期间终结的正时与设定于压缩上死点附近的点火正时实质上相同，因此上述喷射期间的缩短以及混合气体形成期间的缩短使得将燃料的喷射正时(更正确地说，喷射开始正时)定为较迟的正时成为可能。因此，上述结构的情况下，在压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内的正时执行高燃料压力下的燃料喷射随着在高燃料压力下向汽缸内喷射燃料，该汽缸内的湍流加强，汽缸内的湍流能量增大。该较大的湍流能量与将燃料喷射的正时设定为较迟的正时相结合，有利于缩短燃烧期间。也就是说，即使是以高燃料压力向汽缸内喷射燃料，如果该喷射正时与现有的一样处于进气行程中，则会因到点火正时为止的时间长、进气行程后的压缩行程中汽缸内被压缩，导致湍流衰减，燃烧期间内汽缸内的湍流能量变得比较低。汽缸内的湍流能量较高有利于缩短燃烧期间，因此即使是以高燃料压力对汽缸内喷射燃料，由于喷射正时在进气行程中，因此对燃烧期间的缩短没有起到太大的作用。相反，如上所述构成，在延迟期间内的比较迟的正时而且以较高的燃料压力对汽缸内喷射燃料，则能够一边抑制汽缸内的湍流的衰减，一边开始燃烧，因此燃烧期间内的汽缸内的湍流能量高。这种情况能够缩短燃烧期间。这样以较高的燃料压力而且在比较迟的正时的延迟期间内对汽缸内进行燃料喷射，能够缩短喷射期间，缩短混合气体形成期间，缩短燃烧期间。其结果是，未燃混合气体的可能反应时间与现有的相比大大缩短，因此能够有效避免过早着火和爆震等异常燃烧。而且，上述结构由于在对汽缸内进行燃料喷射的形式上下了功夫，而避免了异常燃烧，因此不必为了避免异常燃烧的目的而使点火正时滞后，或可以减小其滞后量。这种情况，能够使点火正时尽可能地提前，因此上述结构有利于避免异常燃烧，同时有利于提高热效率和提高转矩，换句话说有利于改善油耗。如上所述，发动机主体的运行状态处于高负荷区域内的低速区域时，以较高的燃料压力，而且在比较迟的正时的延迟期间内，对汽缸内喷射燃料，能够避免异常燃烧。而在发动机主体的运行状态处于高负荷区域内的中速区域时，发动机转速相对较高，因此相对于曲轴角的变化的实际时间短，异常燃烧不容易发生，同时汽缸内的流动增强，特别有利于缩短混合气体形成期间及缩短燃烧期间。因此在延迟期间内即使不对汽缸内喷射大量燃料，也能够避免异常燃烧。因此，如上所述构成的发动机的控制装置，在发动机主体的运行状态处于高负荷区域内的中速区域时，在延迟期间内减少喷射的燃料喷射量，将该份额的燃料在进气行程中喷射。也就是说，(处于高负荷区域内的低速区域时进气行程中的燃料喷射如果没有执行)追加执行进气行程中的燃料喷射，或(处于高负荷区域内的低速区域时进气行程中的燃料喷射如果正在执行)增加进气行程中的燃料喷射的燃料喷射量。进气行程中的燃料喷射利用进气的冷却效果提高了进气充填效率，因此有利于提高转矩。从而，能够既避免异常燃烧又能增大转矩。上述燃料喷射机构还包含对上述发动机主体的进气道内喷射燃料的进气道喷射阀，上述进气行程中的燃料喷射也可以由上述进气道喷射阀进行。如上所述，发动机主体的运行状态处于高负荷区域内时，缸内喷射阀喷射的燃料压力设定得比低负荷区域的燃料压力高。因此，缸内喷射阀在进气行程中以相对较高的燃料压力将燃料直接向汽缸内喷射的情况下，燃料大量附着于汽缸壁面等地方，可能引起油被稀释等问题。因此，进气行程中通过进气道喷射阀对进气道内喷射燃料。借助于此，能够避免上述油被稀释等问题的发生于未然。还有，进气道喷射阀喷射的燃料压力只要设定得比上述缸内喷射阀喷射的燃料压力低即可。上述控制器也可以在上述发动机主体的运行状态处于上述高负荷区域时使上述发动机主体以空燃比λ = I运行。以理论空燃比进行的运行，与以稀运行相比，缩短了燃烧期间。从而，发动机主体的运行状态处于高负荷区域时，未燃混合气的可能反应时间变短，有利于避免异常燃烧。又，使发动机主体以理论空燃比运行，可利用三元催化器。因此以λ = I运行，有利于发动机主体的运行状态处于高负荷区域时的排放性能的提高。也可以所述燃压可变机构在所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的至少所述低速区域时，将所述燃料压力设定于40MPa以上。40MPa以上的燃料压力有效地全部实现了上述喷射期间的缩短、混合气体形成期间的缩短、以及燃烧期间的缩短。其结果是，发动机主体的运行状态处于高负荷区域内的至少上述低速区域时，异常燃烧得以避免。而且，燃料压力的最大值根据燃料的特性设定即可。例如也可以将燃料压力的最大值设定为120MPa左右，但是并不限于此。也可以，所述缸内喷射阀具有多个喷口，而且形成为能够使从这些喷口喷射的燃料喷雾在所述汽缸内呈放射状扩散。具有多个喷口的缸内喷射阀有利于提高汽缸内的湍流能量。从而，具有多个喷口的缸内喷射阀对燃烧期间的缩短是有效的。也可以，上述缸内喷射阀配置于由上述汽缸、插入该汽缸内的活塞、及汽缸盖区隔的燃烧室的顶壁部的中央部分，上述活塞的顶面上具有腔(cavity)，上述腔形成为能够将上述延迟期间内喷射的燃料喷雾收入其内部。配置于顶壁部的中央部分的缸内喷射阀与形成于活塞的顶面的腔的组合使混合气体形成期间更加缩短，同时使燃烧期间更加缩短，因此有利于避免异常燃烧。也可以，上述火花点火式汽油发动机的控制装置还具备使上述发动机主体的排气侧的已燃气体的一部分流回进气侧的EGR通道，上述控制器在上述发动机主体的运行状态处于至少除全开负荷外的上述高负荷区域内的至少低速区域时，通过上述EGR通道使排气回流。也就是说，也可以在发动机主体的运行状态处于至少除全开负荷外的上述高负荷区域内的至少低速区域时，利用外部EGR将EGR气体引入汽缸内。这样能够避免异常燃烧，同时又抑制未经处理的NOx的生成。又由于泵损耗和冷却损耗减小，因此也有利于改善油 耗。也可以，上述控制器在上述发动机主体的运行状态处于上述高负荷区域内的上述低速区域时，驱动上述缸内喷射阀，以在上述延迟期间内进行多次燃料喷射。分次执行的多次燃料喷射中，相对较早的正时执行的燃料喷射能够确保较长的混合气体形成期间，因此有利于燃料的气化雾化。由于这样充分地确保了混合气体形成期间，在相对较迟的正时执行的燃料喷射可以在更加滞后的正时执行。这样有利于提高汽缸内的湍流能量，能够进一步 缩短燃烧期间。也可以，所述控制器在所述发动机主体的运行状态处于所述低负荷区域内的所述低速区域时，驱动所述燃料喷射机构，以在所述延迟期间内的比燃料喷射时间提前的正时喷射燃料，同时使所述发动机主体的已燃气体的一部分存在于所述汽缸内，以此将所述汽缸内的混合气体压缩使其着火。发动机主体的运行状态处于低负荷区域内的低速区域时进行压缩点火燃烧有利于改善排气排放并提高热效率。特别是该发动机主体，由于是几何压缩比为14以上的高压缩比发动机，可以使压缩点火燃烧稳定。也可以，设有改变排气门的工作状态的可变机构(VVL)，上述控制器通过在排气行程和进气行程中两次开启排气门，将已燃气体引入汽缸内。另外，利用简单构成的实施内部EGR控制，对EGR量进行控制，可以调整压缩端温度。也可以，上述控制器计算出爆震变量，根据爆震变量计算上述高负荷区域的燃料压力。计算出发生异常燃烧的容易程度，根据其调整燃料压力，可以避免发生异常燃烧。也可以，上述控制器计算出爆震变量，根据爆震变量计算上述延迟期间内的燃料喷射比例。计算出发生异常燃烧的容易程度，根据其调整燃料喷射比例，可以避免发生异常燃烧。也可以，上述控制器计算出爆震变量，根据爆震变量计算上述延迟期间内的喷射正时的滞后量。计算出发生异常燃烧的容易程度，根据其调整喷射正时，能够避免发生异常燃烧。也可以，上述控制器根据由加速器(accelerator)开度、发动机转速、充填量、发动机水温、进气温度计算出的判定变量，判定上述延迟期间内的燃料喷射模式的转移。计算混合气体在压缩上死点附近是否进行压缩点火，对燃料喷射模式的转移进行判定，这样能够避免熄火或过早着火。也可以，上述火花塞配置为从发动机的排气侧向斜下方延伸地贯通汽缸盖内，火花塞的前端在配置于燃烧室中央部分的直喷喷射器的前端近旁，面对燃烧室内配置。能够缩短从直喷喷射器喷射出燃料后，燃料喷雾到达火花塞周围的时间。如上所述，这种火花点火式汽油发动机的控制装置，在发动机主体的运行状态处于低速区域内的高负荷区域时，以较高的燃料压力，在压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内的正时进行燃料喷射，进行火花点火燃烧。借助于此，分别缩短喷射期间、混合气体形成期间、以及燃烧期间，因此能够有效地避免异常燃烧。其结果是，能够实现点火正时的提前化，有利于改善油耗。又，发动机主体的运行状态处于高负荷区域内的中速区域时，进一步执行进气行程中的燃料喷射，或增加进气行程中的燃料喷射的燃料喷射量，由于进气的冷却效果，进气充填效率得到提高，因此有利于增大转矩。


图I是表示火花点火式汽油发动机的结构的概略 图2是涉及火花点火式汽油发动机的控制的框图；图3是放大地表示燃烧室的剖视 图4是例示发动机的运行区域的示 图5是高压延迟喷射的SI燃烧状态与现有的SI燃烧状态的比较 图6是表示在未燃混合气体的可能反应时间与燃烧结束时期中的未燃混合气体反应进行度的关系中，高压延迟喷射的SI燃烧与现有的SI燃烧的不同的示图(上段示图)，以及表示燃料压力与和未燃混合气体的可能反应时间有关的各参数的关系的示图(中段及下段各示图)；
图7是表示在点火正时与燃烧结束时期中的未燃混合气体反应进行度的关系中，高压延迟喷射的SI燃烧与现有的SI燃烧之间的不同的示图；
图8是表示在点火正时与热效率及转矩的关系中，高压延迟喷射的SI燃烧与现有的SI燃烧之间的不同的示 图9是表示高压延迟喷射的SI燃烧与Cl燃烧的(a)热释放率(dQ/d Θ )的不同、(b)缸内压力上升率(dP/d Θ )的不同的示 图10是表示相对于发动机负荷的不同，进气门及排气门的动作的不同与点火正时及喷射正时的不同的时序 图11是分别表示在低负荷区域中通过进气门的控制进行内部EGR量的控制，而在高负荷区域中进行进气的节流控制的情况下的(a)混合气体充填量、(b)节气门开度、(c) EGR阀开度、Cd)排气门二度开启的关闭正时、Ce)进气门的开启正时、Cf)进气门的关闭正时、(g)进气门的升程量的变化的一个例子的示 图12是在低负荷区域中通过节气门的控制进行内部EGR量的控制，而在高负荷区域中进行进气的节流控制的情况下的图11的对应 图13是在低负荷区域中通过进气门的控制进行内部EGR量的控制，而在高负荷区域中利用外部EGR的情况下的图11的对应 图14是在低负荷区域中通过节气门的控制进行内部EGR量的控制，而在高负荷区域中利用外部EGR的情况下的图11的对应 图15是分别表示在低负荷区域中进行内部EGR量的控制，而在高负荷区域中进行进气的节流的情况下的(a)混合气体充填量、(b) G/F、(C)喷射正时、Cd)燃料压力、(e)喷射脉冲宽度、(f)点火正时的变化的一个例子的示 图16是在低负荷区域中进行内部EGR量的控制，而在高负荷区域中利用外部EGR的情况下的图15的对应 图17是PCM执行的发动机控制的流程 图18是在图17的流程中包含的步骤中计算出的参数的特性图。符号说明
I发动机(发动机主体)；
10PCM (控制器)；
12汽缸盖；
14活塞；
141 腔；
18汽缸；19燃烧室；
21进气门；
22排气门；
25火花塞；
50EGR通道；
62高压燃料供给系统(燃压可变机构)；
67直喷喷射器(缸内喷射阀、燃料喷射机构)；
68进气道喷射器(进气道喷射阀、燃料喷射机构)。
具体实施例方式下面根据附图对火花点火式汽油发动机的控制装置的实施形态进行说明。以下的优选实施形态的说明是例示。图1、2表示发动机(发动机主体)I的大概结构。该发动机I是在车辆上搭载的，同时供给有至少包含汽油的燃料的火花点火式汽油发动机。发动机I具有设有多个汽缸18 (只图示出一个)的汽缸体11、配设于该汽缸体11上的汽缸盖12、以及配设于汽缸体11的下侧，用于贮存润滑油的油底壳13。在各汽缸18内可往复运动地插入通过连杆142与曲轴15连接的活塞14。在活塞14的顶面，如图3的放大表示所示，形成凹角形状的腔141。腔141位于活塞14压缩上死点附近时，与下述直喷喷射器67相对。汽缸盖12、汽缸18、具有腔141的活塞14区隔成燃烧室19。又，燃烧室19的形状不限于图示的形状。例如腔141的形状、活塞14的顶面形状、及燃烧室19的顶壁部的形状等可以适当改变。该发动机I以提高理论热效率、实现下述压缩点火燃烧的稳定化等为目的，设定14以上的比较高的几何压缩比。又，几何压缩比适当设定于14以上20以下范围即可。在汽缸盖12上，对于每一汽缸18形成进气道16及排气道17，同时在这些进气道16及排气道17上分别配设用于开闭靠燃烧室19侧的开口的进气门21及排气门22。在分别驱动进气门21及排气门22的气门机构内，在排气侧设置将排气门22的工作模式在通常模式与特殊模式之间切换的，例如液压驱动式的可变机构(参照图2。以下称为VVL (可变气门升程))71。VVL 71由具有一个凸轮尖的第I凸轮和具有两个凸轮尖的第2凸轮的凸轮轮廓不同的两种凸轮、以及选择性地将该第I凸轮及第2凸轮中的任意一方的凸轮的工作状态向排气门传递的空动机构(lost motion)构成，其详细结构图示省略。将第I凸轮的工作状态向排气门22传递时，排气门22在排气行程中以只开启一次的通常模式工作(参照图10(c)、(d))，而将第2凸轮的工作状态向排气门22传递时，排气门22在排气行程中开启，同时在进气行程中也开启，以所谓排气二度开启的特殊模式工作(参照图10(a)、(b))。VVL 71的通常模式和特殊模式根据发动机的运行状态切换。具体地说，特殊模式在涉及内部EGR的控制时使用。又，作为能够切换这样的通常模式与特殊模式的结构，也可以采用通过电磁执行器驱动排气门22的电磁驱动式气门机构。又，内部EGR的执行不只是通过排气二度开启而实现的。例如也可以通过二度开启进气门21的进气二度开启进行 内部EGR控制，也可以设置在排气行程乃至进气行程中将进气门21及排气门22两者都关闭的负重叠期间，使已燃气体残留在汽缸18内以进行内部EGR控制。相对于具备VVL 71的排气侧的气门机构，如图2所示，在进气侧设置能够改变进气凸轮轴相对于曲轴15的旋转相位的位相可变机构(以下称为VVT (可变气门正时))72、以及能够连续改变进气门21的升程量的升程量可变机构(以下称为CVVL(连续可变气门升程))73。VVT 72只要适当采用液压式、电磁式或机械式的公知的结构即可，其详细结构的图示省略。又，CVVL 73也可以适当采用公知的各种结构，其详细结构的图示省略。如图10
(a) 10 (d)所示，通过VVT 72及CVVL 73能够分别改变进气门21的开启正时和关闭正时及升程量。在汽缸盖12上，对于每一汽缸18还分别安装有向汽缸18内直接喷射燃料的直喷喷射器67、以及向进气道16内喷 射燃料的进气道喷射器68。该直喷喷射器67构成缸内喷射阀，进气道喷射器68构成进气道喷射阀。又，由直喷喷射器67及进气道喷射器68之一或两者构成燃料喷射机构。如图3的放大表示所示，直喷喷射器67其喷口从燃烧室19的顶壁部的中央部分面对该燃烧室19内配设。直喷喷射器67在与发动机I的运行状态相应的喷射正时将与发动机I的运行状态相应的量的燃料向燃烧室19内直接喷射。在该例中，直喷喷射器67是具有多个喷口的多喷口型喷射器(详细图示省略)。借助于此，直喷喷射器67以使燃料喷雾呈放射状扩散的方式进行燃料喷射。如图3的箭头所示，在活塞14位于压缩上死点附近的正时，从燃烧室19的中央部分以放射状扩散方式喷射的燃料喷雾，通过沿着形成于活塞顶面上的腔141的壁面流动，到达下述火花塞25的周围。也可以换句话说，腔141形成为能够将活塞14位于压缩上死点附近的正时喷射的燃料喷雾收入其内部。该多喷口型喷射器67与腔141的组合，形成为有利于缩短燃料喷射后至燃料喷雾到达火花塞25的周围的时间，及缩短燃烧期间。又，直喷喷射器67不限于多喷口型喷射器，也可以采用外开启(外開弁)型喷射器作为直喷喷射器。进气道喷射器68，如图I所示，面对进气道16乃至与进气道16连通的独立通道配置，并向进气道16内喷射燃料。可以对一个汽缸18设置一个进气道喷射器68，如果对一个汽缸18设置两个进气道16，则也可以在两个进气道16上分别设置进气道喷射器68。进气道喷射器68的形式不限定于特定形式，可适当采用各种形式的喷射器。图外的燃料箱与直喷喷射器67之间通过高压燃料供给路径相互连接。在该高压燃料供给路径上设有包含高压燃料泵63和共轨(common rail) 64，并向直喷喷射器67供给具有相对较高的燃料压力的燃料的高压燃料供给系统62。高压燃料泵63将燃料从燃料箱向共轨64压送，共轨64以较高的燃料压力贮存被压送的燃料。通过开启直喷喷射器67，将共轨64中贮存的燃料从直喷喷射器67的喷口喷射出。在这里，高压燃料泵63是活塞式泵(未图示)，由例如曲轴与凸轮轴之间的正时皮带(timing belt)连接，以此通过发动机I驱动。包含该由发动机驱动的泵构成的高压燃料供给系统62，能够将具有40MPa以上的高燃料压力的燃料供给至直喷喷射器67。供给至直喷喷射器67的燃料的压力，如下所述，根据发动机I的运行状态改变。又，高压燃料供给系统62不限于此。又，高压燃料供给系统62构成燃压可变机构。同样，图外的燃料箱与进气道喷射器68之间通过低压燃料供给路径相互连接。在该低压燃料供给路径上设有向进气道喷射器68供给具有相对较低的燃料压力的燃料的低压燃料供给系统66。低压燃料供给系统66具备电动或发动机驱动的低压燃料泵和调节器(详细图示省略)，形成为能够将具有规定压力的燃料供给至各进气道喷射器68。进气道喷射器68为了向进气道喷射燃料，将低压燃料供给系统66供给的燃料的压力设定为比高压燃料供给系统62供给的燃料的压力低的压力。在汽缸盖12上还安装有对燃烧室19内的混合气体进行点火的火花塞25。火花塞25配置为从发动机I的排气侧向斜下方延伸地贯通汽缸盖12内。如图3所示，火花塞25的前端配置为，在配置于燃烧室19的中央部分的直喷喷射器67的前端近旁面对燃烧室19内。在发动机I的一个侧面上，连接有与各汽缸18的进气道16连通的进气通道30。另一方面，在发动机I的另一侧面上，连接有将来自各汽缸18的燃烧室19的已燃气体(排气)排出的排气通道40。在进气通道30的上游端部，配设对吸入空气进行过滤的空气滤清器31。又，在进气通道30的下游端近旁，配设稳压箱(surge tank)33。该稳压箱33下游侧的进气通道30形成分叉到各汽缸18的独立通道，这些独立通道的下游端分别连接于各汽缸18的进气道16。进气通道30上的空气滤清器31与稳压箱33之间，配设对空气进行冷却或加热的水冷式中间冷却器/加热器(intercooler/warmer) 34、以及调节各汽缸18的吸入空气量的节气门36。进气通道30上还连接有绕过中间冷却器/加热器34的中间冷却器旁通通道35，在该中间冷却器旁通通道35上配设用于对通过该通道35的空气流量进行调整的中间冷却器旁通阀351。通过对中间冷却器旁通阀351的开度进行调整，调整中间冷却器旁通通道35的通过流量与中间冷却器/加热器34的通过流量之比，从而调整引入汽缸18内的新气体的温度。排气通道40的上游侧部分，由具备向各汽缸18分叉以连接于排气道17的外侧端的独立通道和将该各独立通道集合起来的集合部的排气歧管构成。在该排气通道40的排气歧管的下游侧，分别连接有直接催化器(直3f ” P卜)41和脚下催化器>夕''一 7〃卜々Y夕U 7卜)42，作为对排气中的有害成分进行净化的排气净化装置。直接催化器41及脚下催化器42分别由筒状壳体和配置于该壳体内的流路上的例如三元催化器构成。在进气通道30中的稳压箱33与节气门36之间的部分和在排气通道40中的直接催化器41的上游侧的部分中间连接使排气的一部分向进气通道30回流用的EGR通道50。该EGR通道50包含配设有通过发动机冷却水对排气进行冷却用的EGR冷却器52的主通道51和绕过EGR冷却器52的EGR冷却器旁通通道53。在主通道51上配设有用于调整排气向进气通道30的回流量的EGR阀511，在EGR冷却器旁通通道53上配设有用于调整流通EGR冷却器旁通通道53的排气的流量的EGR冷却器旁通阀531。以此构成的发动机I动过动力系控制模块(powertrain · control · module)(以下称为PCM) 10进行控制。PCM 10由具有CPU、存储器、计数器定时器群、接口、以及连接这些单元的通道(path)的微处理器构成。该PCM 10构成控制器。如图1、2所示，各种传感器SWl SW16的检测信号输入到PCM 10。该各种传感器包含下面的传感器。即，在空气滤清器31的下游侧，检测新气体的流量的空气流量传感器SWl及检测新气体的温度的进气温度传感器SW2、配置于中间冷却器/加热器34的下游侦牝检测通过中间冷却器/加热器34后的新气体的温度的第2进气温度传感器SW3、配置 于EGR通道50中与进气通道30的连接部的近旁处，检测外部EGR气体的温度的EGR气体温度传感器SW4、安装于进气道16，检测即将流入汽缸18内的进气的温度的进气道温度传感器SW5、安装于汽缸盖12，检测汽缸18内的压力的缸内压传感器SW6、配置于排气通道40中与EGR通道50的连接部的近旁处，分别检测排气温度及排气压力的排气温度传感器SW7及排气压力传感器SW8、配置于直接催化器41的上游侧，检测排气中的氧浓度的线性O 2传感器SW9、配置于直接催化器41与脚下催化器42之间，检测排气中的氧浓度的λ O2传感器SWlO、检测发动机冷却水的温度的水温传感器SWl I、检测曲轴15的旋转角的曲轴角传感器SW12、检测与车辆的加速器踏板(未图示)的操作量对应的加速器开度的加速器开度传感器SW13、进气侧及排气侧的凸轮角传感器SW14，Sff 15,以及安装于高压燃料供给系统62的共轨64上，检测供给至直喷喷射器67的燃料压力的燃压传感器SW16。PCM 10基于这些传感器的检测信号进行各种运算，以判定发动机I和车辆的状态，以其为依据对直喷喷射器67、进气道喷射器68、火花塞25、进气门侧的VVT 72及CVVL73、排气门侧的VVL 71、高压燃料供给系统62、以及各种阀(节气门36、中间冷却器旁通阀351、EGR阀511、以及EGR冷却器旁通阀531)的执行器输出控制信号。这样，PCM 10使发动机I运行。图4表示发动机I的运行区域的一个例子。该发动机I以改善油耗和改善排气排放为目的，在发动机负荷相对较低的低负荷区域，不通过火花塞25进行点火，而是通过压缩自己着火燃烧，从而进行压缩点火燃烧。但是，随着发动机I的负荷的增大，在压缩点火燃烧的情况下，过于激烈的燃烧引起例如燃烧噪声等问题。因此，该发动机I在发动机负荷相对较高的高负荷区域，停止压缩点火燃烧，切换到利用火花塞25的火花点火燃烧。又，随着发动机I的转速变大，反应时间变得不足，压缩点火难以实现，或不进行压缩点火。因此，该发动机I即使是在相对较低的负荷区域内，在高速区域中也进行火花点火燃烧。从而，该发动机I形成为根据发动机I的运行状态，在进行压缩点火燃烧的Cl (compressionignition)模式与进行火花点火燃烧的SI (spark ignition)模式之间切换,Cl模式与SI模式的燃烧模式切换的界线，在图4所示的发动机转速与发动机负荷的映射(map)中被设定于右下方。但是模式切换的界线不限定于图例。详细情况将在下面叙述，Cl模式基本上是在例如进气行程乃至压缩行程中比较早的正时，由直喷喷射器67向汽缸18内喷射燃料，形成比较均匀的稀混合气体，同时将该混合气体在压缩上死点附近压缩使其自己着火。而SI模式则基本上是在例如进气行程乃至压缩行程中，由直喷喷射器67向汽缸18内喷射燃料，形成均匀的乃至成层化的混合气体，同时在压缩上死点附近进行点火，以使该混合气体着火。在SI模式的情况下，又以理论空燃比(λ = I)使发动机I运行。这是由于能够利用三元催化器，这有利于排放性能的提高。该发动机I的几何学压缩比如上所述，设定于14以上(例如18)。高压缩比由于提 高了压缩端温度及压缩端压力，因此在Cl模式的情况下，有利于压缩点火燃烧的稳定化。另一方面，该高压缩比发动机I在高负荷区域切换到SI模式，因此特别是在低速区域内，发动机负荷越高越容易发生过早着火和爆震那样的异常燃烧之类的不正常情况(参照图4的空心箭头)。因此该发动机I在发动机的运行状态处于低速区域内的高负荷区域时，实施使燃料的喷射形式与以往大不相同的SI燃烧，以此避免异常燃烧。具体地说，这种燃料的喷射形式与以往相比，以大大高压化的燃料压力，在从压缩行程后期到膨胀行程初期的大幅度滞后期间(以下，该期间称为延迟期间)内，通过直喷喷射器67对汽缸18内进行燃料喷射。这种特征的燃料喷射在下面称为「高压延迟喷射」。图5是利用上述高压延迟喷射的SI燃烧(实线)与进气行程中进行燃料喷射的现有SI燃烧(虚线)中的热释放率(上图)及未燃混合气体的反应进行度(下图)的不同的比较图。图5的横轴表示曲轴角。作为该比较的前提，发动机I的运行状态都是低速区域内的高负荷区域，高压延迟喷射的SI燃烧与现有SI燃烧的情况下，喷射的燃料量相同。首先，在现有SI燃烧的情况下，进气行程中对汽缸18内喷射规定量的燃料(上图的虚线)。在汽缸18内，该燃料喷射后，活塞14来到压缩上死点之前的时间里，形成比较均 匀的混合气体。然后，在这个例子中，在压缩上死点以后的，以白圆点表示的规定正时进行点火，以此开始燃烧。燃烧开始后，如图5的上图的虚线所示，经过热释放率的峰值，燃烧结束。在这里，从燃料喷射开始到燃烧结束的时间相当于未燃混合气体的可能反应时间(以下有时候简称“可能反应时间”)，如图5的下图的虚线所示，在这段时间未燃混合气体的反应逐渐进行。该图中的点线表示到未燃混合气体着火的反应程度、即着火阈值，现有SI燃烧，可能反应时间非常长，其间未燃混合气体的反应继续进行，因此在点火前后未燃混合气体的反应程度超过着火阈值，引起过早着火或爆震这样的异常燃烧。而高压延迟喷射以谋求缩短可能反应时间，以此避免异常燃烧为目的。也就是说，可能反应时间也如图5所示，是直喷喷射器67喷射燃料的期间((I)喷射期间)、喷射结束后到在火花塞25周围形成可燃混合气体为止的期间((2)混合气体形成期间)、通过点火开始到燃烧结束为止的期间((3)燃烧期间)相加的时间、也就是(I)+ (2)+ (3)。高压延迟喷射分别使喷射期间、混合气体形成期间、以及燃烧期间缩短，以此缩短可能反应时间。对此将依序进行说明。首先，较高的燃料压力使每单位时间从直喷喷射器67喷射的燃料量相对增多。因此如图6的中段的(I)图中所示，燃料喷射量为一定的情况下，燃料压力与燃料的喷射期间的关系大概是燃料压力越低则喷射期间越长，燃料压力越高则喷射期间越短。从而，燃料压力设定得比以往高得多的高压延迟喷射缩短了喷射期间。又，较高的燃料压力有利于向汽缸18内喷射的燃料喷雾的微粒化，同时使燃料喷雾的飞行距离更长。因此如图6的下段的(A)图所示，燃料压力与燃料蒸发时间的关系大概是燃料压力越低则燃料蒸发时间越长，燃料压力越高则燃料蒸发时间越短。又如图6的下段的(B)图所示，燃料压力与燃料喷雾到达火花塞25周围为止的时间的关系大概是燃料压力越低则到达的时间越长，燃料压力越高则到达的时间越短。还有，燃料喷雾到达火花塞25周围为止的时间，可以根据从直喷喷射器67的前端到火花塞25的喷雾飞行距离和与燃料压力成正比的燃料喷射速度计算。混合气体形成期间是燃料蒸发时间与燃料喷雾到达火花塞25周围的时间之和((A)+ (B))的时间，因此如图6的中段的(2)图所示，燃料压力越高则混合气体形成期间越短。从而，燃料压力设定得大大高于以往的高压延迟喷射，由于燃料蒸发时间及燃料喷雾到达火花塞25周围的时间分别缩短，结果缩短了混合气体形成期间。而如该图中白色圆圈所示，现有的以较低的燃料压力进行的进气行程喷射，混合气体形成期间大幅度延长。还有，如上所述多喷口型的喷射器67与腔141的组合缩短了燃料喷射后，燃料喷雾到达火花塞25周围为止的时间，结果对混合气体形成期间的缩短是有效的。这样缩短喷射期间及混合气体形成期间，可以使燃料喷射正时，更准确地说，喷射开始正时为比较迟的正时。因此，在高压延迟喷射的情况下，如图5的上图所示，在从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内进行燃料喷射。随着以较高的燃料压力向汽缸18内喷射燃料，该汽缸内的湍流加强，汽缸18内的湍流能量增大，该较高的湍流能量与燃料喷射正时设定为比较迟的正时，都有利于缩短燃烧期间。也就是说，如图6的下段的(D)图所示，在延迟期间内进行燃料喷射的情况下，燃料压力与燃烧期间内的湍流能量的关系大概为，燃料压力越低则湍流能量越低，燃料压力越高则湍流能量越高。还有，该图的虚线所示的是在进气行程中进行燃料喷射的情况下的例子。即使是以高燃料压力对汽缸18内喷射燃料，其喷射正时处于进气行程中的情况下，由于到点火正时为止的时间长和进气行程后的压缩行程中汽缸18内被压缩，因此汽缸18内的湍流发生衰减。其结果是，在进气行程中进行燃料喷射的情况下，不管燃料压力的高低如何，燃烧期间内的湍流能量都比较低。如图6的下段的(C)图所示，燃烧期间内的湍流能量与燃烧期间的关系大概为，湍流能量越低则燃烧期间越长，湍流能量越高则燃烧期间越短。从而，根据图6的(C)、(D)图，燃料压力与燃烧期间的关系，如图6的中段的(3)图所示，燃料压力越低则燃烧期间越长，燃料压力越高则燃烧期间越短。也就是说，高压延迟喷射缩短了燃烧期间。相比之下，如该图中白圆圈所示，现有的以较低的燃料压力进行的进气行程喷射，其燃烧期间较长。还有，多喷口型的喷射器67有利于汽缸18内的湍流能量的提高，对燃烧期间的缩短是有效的，同时借助于该多喷口型的喷射器67与腔141的组合，将燃料喷雾收入腔141内，对燃烧期间的缩短也是有效的。根据图6的(3)图所示的燃料压力与燃烧期间的关系，换句话说，根据该曲线的形状，通过将燃料压力设定为例如40MPa以上，能够有效地缩短燃烧期间。又，40MPa以上的燃料压力能够有效地分别将喷射期间和混合气体形成期间缩短。还有，燃料压力可根据至少含有汽油的所使用的燃料的特性适当设定。其上限值也可以是例如120MPa。这样进行高压延迟喷射，分别缩短了喷射期间、混合气体形成期间、以及燃烧期间，其结果如图5所示，从燃料的喷射开始正时SOI到燃烧结束时期Θ ^^的未燃混合气体的可能反应时间，与现有的在进气行程中进行燃料喷射的情况相比，可大幅度缩短。缩短该可能反应时间的结果是，如图6的上段的图所示，现有的以较低燃料压力进行的进气行程喷射的情况下，如白圆圈所示，燃烧结束时的未燃混合气体的反应进行度超过着火阈值，发生异常燃烧时，高压延迟喷射如黑圆圈所示，燃烧结束时的未燃混合气体的反应的进行受到抑制，能够避免异常燃烧。又，图6的上图的白色圆圈和黑色圆圈，将点火正时设定为相同的正时。高压延迟喷射通过在向汽缸18内进行燃料喷射的形式上下功夫，避免异常燃烧。与此不同，以避免异常燃烧为目的使点火正时滞后是已知的技术。点火正时的滞后化，通过抑制未燃混合气体的温度及压力的上升，抑制其反应的进行。图7表示点火正时与燃烧结束时期的未燃混合气体的反应进行度之间的关系。该图中的虚线表示现有的进行进气行程喷射的SI燃烧的情况，实线表示进行高压延迟喷射的SI燃烧的情况。如上所述，点火正时 的滞后化抑制了未燃混合气体的反应的进行，因此实线和虚线如右下方所示。又，高压延迟喷射如上所述通过燃料喷射抑制未燃混合气体的反应的进行，因此在用相同的点火正时进行比较的情况下，现有的进行进气行程喷射的SI燃烧与进行高压延迟喷射的SI燃烧相比，未燃混合气体的反应不得不进行 。也就是说，虚线处于实线上方。因此，进行现有的进气行程喷射的情况(白圆圈)下，如果不使点火正时比进行高压延迟喷射的情况(黑圆圈)滞后，则未燃混合气体的反应进行度超过着火阈值。这种情况换句话说，在高压延迟喷射的情况下，可使点火正时比现有的进行进气行程喷射的情况提前。又，图8表示点火正时与热效率及转矩之间的关系。热效率及转矩为最大时的点火正时是压缩上死点附近，点火正时越是滞后，热效率及转矩越是下降。如上所述，进行进气行程喷射的情况下，如白色圆圈所示，必须使点火正时延迟，而在进行高压延迟喷射的情况下，如黑色圆圈所示，通过使点火正时提前，能够靠近压缩上死点，因此能够提高热效率及转矩。也就是说，高压延迟喷射不仅能够避免异常燃烧，而且与能够避免异常燃烧的作用相应地，可将点火正时提前，有利于改善油耗。在这里，参照图9对高压延迟喷射的SI燃烧的特征进行简单说明。图9 (a)是表示热释放率(dQ/d Θ )的变化与曲轴角的关系的示图；图9 (b)是表示缸内压力上升率(dP/d Θ )的变化与曲轴角的关系的示图。该图中的实线表示进行高压延迟喷射的SI燃烧的情况，该图中的虚线表示进行压缩点火燃烧(Cl燃烧)的情况。还有，发动机I的运行状态处于低速区域内的高负荷区域。首先，Cl燃烧，如图9 (a)所示，燃烧激烈，燃烧期间极短。又，如图9 (b)所示，缸内压力的峰值过高，超过允许值，发生燃烧噪声的问题。也就是说，该情况表示发动机I的运行状态处于低速区域内的高负荷区域时，不能够进行Cl燃烧。而高压延迟喷射的SI燃烧，如图9 Ca)所示，能够确保较大的热释放率和适当的燃烧期间，得到充分的转矩，另一方面，如图9 (b)所示，缸内压力的峰值变得比允许值低，能够避免发生燃烧噪声。也就是说，发动机I的运行状态处于低速区域内的高负荷区域时，高压延迟喷射的SI燃烧极其有效。下面参照图10对与发动机I的运行状态对应的进气门21及排气门22的工作状态、以及燃料喷射正时及点火正时的控制例进行说明。在这里，图10 (a)、(b)、(c)、(d)分别为发动机I的运行状态基本上处于低速区域内，以(a) <(b) <(c) <(d)的顺序，发动机负荷逐步变大。(a)、(b)是与Cl模式对应的低负荷区域，(C)是与SI模式对应的高负荷区域。(d)是与SI模式对应的全开负荷区域。还有，(d)的发动机I的运行区域，也与处于高负荷区域内的中速区域的情况对应。首先，图10 (a)表示发动机I的运行状态处于低速区域内的低负荷区域时。该运行区域是Cl模式，因此，通过VVL 71的控制，实施在进气行程中开启排气门22的排气二度开启(参照该图的E X 2的实线。又,实线表示排气门22的升程曲线(lift curve);虚线表示进气门21的升程曲线)，以此将内部EGR气体导入汽缸18内。内部EGR气体的导入提高了压缩端温度，使压缩点火燃烧稳定化。燃料喷射的正时设定于进气行程中，直喷喷射器67对汽缸18内喷射燃料，以此在汽缸18内形成均匀的稀混合气体。又，燃料喷射量根据发动机I的负荷设定。图10 (b)也表示发动机I的运行状态处于低速区域内的低负荷区域时。但是，图
10(b)与图10 (a)相比发动机负荷较大。该运行区域也是Cl模式，因此与上面所述相同，通过VVL 71的控制，实施排气二度开启，将内部EGR气体导入汽缸18内。但是，随着发动机负荷的上升，汽缸18内的温度自然升高，因此从避免过早着火考虑，使内部EGR量降低。也可以像图10的例示那样，通过CVVL 73的控制，对进气门21的升程量进行调整，以此调整内部EGR量。还可以通过调整节气门36的开度，调整内部EGR量(图10中未图示)。又，燃料喷射的正时设定于进气行程乃至压缩行程中的合适的正时。在该正时从直喷喷射器67对汽缸18内喷射燃料，以在汽缸18内形成均匀乃至成层化的稀混合气体。燃料喷射量根据发动机I的负荷设定这一点与图10 Ca)相同。又，在图10 (a)、(b)中表示出将进气行程中的排气门22的开启期间设定于该进气行程的前半行程的例子。排气门22的开启期间也可以设定于进气行程的后半行程。又，也可以形成为在开启期间设定于进气行程的前半行程的情况下，从设置于排气上死点之前的排气行程开始到进气行程的前半行程将排气门22保持于开启状态。
图10 (C)表示发动机I的运行状态处于低速区域内的高负荷区域时。该运行区域是SI模式，在该运行区域中，中止排气门22的二度开启。又，在SI模式中，对充填量进行调整，使空燃比λ =1。也可以通过将节气门36全开，另一方面，通过VVT 72及CVVL73的控制，将进气门21的关闭正时设定于进气下死点以下，延迟关闭进气门21，而进行充填量的调整。这有利于减小泵的损耗。也可以通过将节气门36全开，另一方面利用EGR阀511的开度调整，对引入汽缸18内的新气体量与外部EGR气体量进行调整，而进行充填量的调整。这不但能够减小泵的损耗，同时对减小冷却损耗也是有效的。又，外部EGR气体的导入对避免异常燃烧有作用，同时也有利于抑制未经处理的NOx的生成。而且，作为充填量的调整，也可以将进气门21的延迟关闭控制与外部EGR的控制组合。特别是，在高负荷区域内的低负荷侧，为了抑制EGR率过高的情况，也可以将外部EGR引入汽缸18内，同时利用进气门21的延迟关闭控制，对充填量进行调整。又，燃料喷射的形式是上述高压延迟喷射。从而，在从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内，以较高的燃料压力，由直喷喷射器67将燃料直接向汽缸18内喷射。高压延迟喷射可以由一次喷射构成(也就是说，一下子喷射)，但是也可以像图10 (c)所示那样，形成能够在延迟期间内进行第I次喷射和其后的第2次喷射这样的两次喷射(也就是说，分次喷射)。第I次喷射能够确保相对较长的混合气体形成期间，因此有利于燃料的气化雾化。通过第I次喷射确保充分的混合气体形成期间，相应地可以将第2次喷射的喷射正时设定为延迟更多的正时。这种情况有利于提高汽缸内的湍流能量，有利于缩短燃烧期间。在进行分次喷射的情况下，第2次喷射的燃料喷射量最好设定为比第I次喷射的燃料喷射量大。这样有利于充分提高汽缸18内的湍流能量，有利于缩短燃烧期间，从而有利于避免异常燃烧。还有，这样的分次喷射，在高负荷区域内只在燃料喷射量多的相对高负荷侧进行，在燃料喷射量比较少的高负荷区域内的低负荷侧则也可以进行一下子喷射。又，分次喷射的次数不限于两次，也可以设定为三次或更多次。这样，在SI模式的情况下，在燃料喷射结束后的压缩上死点附近，通过火花塞25进行点火。图10 Cd)表示发动机I的运行状态处于低速区域内的全开负荷区域时。该运行区域与图10 (C)—样，是SI模式，中止排气门22的二度开启。又，由于是全开负荷区域，通过关闭EGR阀511，也中止外部EGR。燃料喷射的形式，基本上是高压延迟喷射，如图所示，由第I次喷射和第2次喷射，即在延迟期间内对汽缸18内的两次喷射构成。又，高压延迟喷射也可以是一下子喷射。又，在该全开负荷区域，以提高进气充填效率为目的，有时候追加在进气行程中的喷射。该进气行程喷射利用伴随燃料喷射发生的进气的冷却效果提高进气充填效率，有利于提高转矩。从而，发动机I的运行状态处于低速区域内的全开负荷区域时，执行进气行程喷射和第I次及第2次喷射的三次燃料喷射，或执行进气行程喷射与一下子喷射的两次燃料喷射。
在这里，如上所述，通过直喷喷射器67对汽缸18内直接喷射燃料的高压延迟喷射，其燃料压力极高。因此，以那样的高燃料压力在进气行程中对汽缸18内直接喷射燃料时，会在汽缸18内的壁面上附着大量燃料，可能引起油的稀释等问题。因此，该进气行程喷射不采用直喷喷射器67，而是通过用相对降低的燃料压力喷射燃料的进气道喷射器68，向进气道16内喷射燃料。这样能够避免上述油稀释等问题。又，如上所述，图10 (d)也对应于发动机I的运行区域处于高负荷区域内的中速区域的情况。发动机I的运行状态处于中速区域时，汽缸18内的流动比低速区域强，同时相对于曲轴角的变化的实际时间短，因此有利于避免异常燃烧。因此，即使是从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内进行的高压延迟喷射的喷射量减少，也能够避免异常燃烧。因此，发动机I的运行状态处于高负荷区域内的中速区域时，减少高压延迟喷射的燃料喷射量，将相应的喷射量分配给进气行程中喷射的进气行程喷射。通过这样做，与上面所述一样，进气充填效率得到提高，结果有利于提高转矩。从而，发动机I的运行状态处于高负荷区域内的中速区域时，能够兼顾避免异常燃烧和提高转矩两者。还有，将发动机I的运行状态处于低速区域内的高负荷区域(正确地说是全开负荷区域)时与处于高负荷区域内的中速区域时进行比较的情况下，换句话说，在高负荷区域内，将低速区域与中速区域加以比较时，进气行程喷射的燃料喷射量，有时候在中速区域时比在低速区域时增加。也就是说，发动机I的运行状态处于低速区域内的高负荷时，有时候也在供气行程中追加喷射。在这种情况下，与低速区域内的高负荷时相比，中速区域内的高负荷时，进气行程中的燃料喷射量较多。更准确地说，与低速区域内的高负荷时相比，中速区域内的高负荷时，进气行程中的燃料喷射量与延迟期间内的燃料喷射量之比较大。又，这一点即使是处于低速区域内的高负荷时不进行进气行程中的燃料喷射的情况下，如果考虑进气行程中的燃料喷射量为O也适合。也就是说，在低速区域内的高负荷时进气行程中的燃料喷射量为O以上的情况下，可以说，与低速区域内的高负荷时相比，中速域内的高负荷时的进气行程中的燃料喷射量与延迟期间内的燃料喷射量之比较大。图11 图14表示相对于低速区域内的负荷的变动的发动机I的各参数，S卩，(b)节气门36的开度、(c) EGR阀511的开度、(d)排气门22的二度开启的关闭正时、(e)进气门21的开启正时、(f)进气门21的关闭正时、以及(g)进气门的升程量的各控制例。图11(a)表示汽缸18内的状态。该图横轴为转矩(即、发动机负荷)、纵轴为汽缸内的混合气体充填量，表示汽缸内的混合气体的构成。如上所述，负荷相对较低的图的左侧的区域为Cl模式，负荷比规定负荷高的图的右侧的区域为SI模式。不管是Cl模式还是SI模式，燃料量(总燃料量)随着负荷的增大而增加。对该燃料量，设定实现理论空燃比(λ =
I)用的新气体量，该新气体量相对于负荷的增大，随着燃料量的增加而增加。在Cl模式中，如上所述，内部EGR气体被引入汽缸18内，因此充填量的余下的份额，由内部EGR气体与剩余的新气体构成。从而，在Cl模式中成为稀混合气体。另一方面，在SI模式中，按照λ = I的要求使发动机I运行，同时中止内部EGR气体的导入。作为控制例之一，图11中，在SI模式中减少向汽缸18内的充填量，在图11中特别是在SI模式中，通过调整进气门21的关闭正时，对充填量进行控制。如图11 (b)所示，不管发动机I的负荷的高低如何，节气门36设定为全开，如图11图(C)所示，不管发动机I的负荷高低如何，EGR阀511设定为全闭，从而使得汽缸18内的状态为图11 (a)所示的状态。该控制有利于减小泵损耗。图11 (d)表示排气门22 二度开启时的关闭正时。在Cl模式中，如上所述，为了将内部EGR气体引入汽缸18内，将该关闭正时设定为排气上死点和进气下死点之间的规定正时。另一方面，在SI模式中,将该关闭正时设定于排气上死点。也就是说,在SI模式中，排气的二度开启被中止，结果内部EGR的控制中止。这样，在Cl模式中，相对于设定于规定的关闭正时的排气门22的二度开启，如图
11(e)所示,发动机I的负荷越高,则进气门21的开启正时越是提前，向排气上死点靠近。从而，发动机I的负荷越低，被引入汽缸18内的内部EGR气体越是增加，反之，发动机I的负荷越高，则被引入汽缸18内的内部EGR气体越是减少。发动机I的负荷越低，则由于大量的内部EGR气体，导致汽缸18内的压缩端温度升高，因此有利于实现稳定的压缩点火燃烧。另一方面，发动机I的负荷越高，则对内部EGR气体加以抑制，抑制了汽缸18内的压缩端温度的上升，因此有利于抑制过早着火。又，在SI模式中，进气门21的开启正时比排气上死点进一步提前，该提前量随着发动机负荷的增大而增大。另一方面，如图11 (f)所示，进气门21的关闭正时在Cl模式中确定在进气下死点。另一方面，在SI模式中，进气门21的关闭正时比进气下死点延迟。该延迟量设定为随着发动机负荷的增大而逐步变小，以在发动机I的负荷为相对较低的负荷时变大，在相对较高的负荷时变小。这样，在SI模式的情况下，通过进气门21的延迟关闭控制，使充填量减少。又，也可以取代进气门21的延迟关闭控制，通过在SI模式中调整节气门36的开度减少充填量。而且如图11 (g)所示，进气门21的升程量在Cl模式中伴随发动机负荷的增大，从最小升程量逐步变大，而在SI模式中不管发动机负荷的高低如何，以最大升程量设定为
一定值。图12表示不同于图11所示的另一控制例，图11与图12的Cl模式下的节气门36的开度(b)、进气门21的开启正时(e)、进气门21的升程量(g)的控制互不相同。也就是说，图12所示的控制中，首先，如图12 (b)所示，在Cl模式中收缩节气门36，节气门36的开度控制为随着发动机负荷的增大逐步变大，以在Cl模式的低负荷侧变小，在高负荷侧变大。另一方面，在SI模式中，节气门36全开。又如图12 (e)所示，进气门21的开启正时，在Cl模式中，不管发动机负荷的高低 如何，是在排气上死点，即为一定值的正时，同时如图12 (g)所示，进气门21的升程量，在Cl模式中，不管发动机负荷的高低如何，均为规定的升程量，为一定值。利用这样的节气门36的控制与进气门21的控制的组合，在Cl模式中，相应于节气门36的开度，调整被引入汽缸18内的内部EGR气体量。从而，从图11 (a)与图12 (a)的比较可知，在图12所示的控制例中，汽缸18内充填的混合气体的构成与图11所示的控制例相同。图13表示不同于图11(及图12)的另一控制例，图11与图13的SI模式中的EGR阀511的开度(C)、进气门21的开启正时(e)、进气门21的关闭正时(f)的控制互不相同。也就是说，图11 (及图12)中，如该图(a)所示，在SI模式中，通过调整进气门21的关闭正时，减少对汽缸18内的充填量，而图13的控制例中，如该图13 (a)所示，在SI模式中，将外部EGR气体弓I入汽缸18内。首先，如图13 (C)所示，EGR阀511在Cl模式中保持关闭不变，而在SI模式中开启。EGR阀511的开度在SI模式中随着发动机负荷的增大逐步减小，越是低负荷就越大，越是高负荷就越小。更正确地说，在Cl模式与SI模式的切换中全开，在全开负荷中全闭。从而，在该控制例中，在SI模式中，在全开负荷时不将外部EGR气体引入汽缸18内。又如图13 (e)所示，进气门21的开启正时在SI模式中是排气上死点，是一定值的正时。如图13 (f)所示，进气门21的关闭正时在SI模式中是进气下死点，是一定值的正时。从而，在SI模式中，节气门36全开，是一定值(图13 (b))，进气门21的开启正时及关闭正时是一定值，同时升程量为最大，是一定值(图13 (g))。从这种情况出发，通过EGR阀511的开度调整，调整向汽缸18内导入的新气体量与外部EGR气体量的比例。这样的控制有利于减小泵损耗。又，在SI模式中，将外部EGR气体引入汽缸18内有利于减小冷却损耗、避免异常燃烧、以及抑制未经处理的NOx。图14所示的控制例，对Cl模式采用图12所示的控制例，对SI模式采用图13所示的控制例，是将两个控制例加以组合的例子。接着，图15表示相对于低速区域内的负荷的变动的发动机I的各控制参数，SP，
(b)G/F、(C)喷射正时、Cd)燃料压力、(e)燃料喷射脉冲宽度(也就是喷射期间)、以及(f)点火正时的变化。首先，在图11和图12的控制例的情况下，汽缸内的混合气体的状态形成图15(a)所示的构成。因此，G/F如图15 (b)所示，在Cl模式的情况下，随着燃料量的增大，从稀状态逐步接近理论空燃比。另一方面，在SI模式的情况下，如上所述，由于使充填量降低，G/F按照理论空燃比为一定值(G/F = 14. 7)。如图15 (C)所示，燃料喷射正时在Cl模式中，作为一个例子，设定在排气上死点与进气下死点之间的进气行程中。燃料喷射正时也可以根据发动机I的负荷变更。而在SI模式中，燃料喷射正时设定在从压缩行程后半行程到膨胀行程初期的延迟期间。也就是说，是高压延迟喷射。又，在SI模式中，随着发动机负荷的增大，该喷射正时逐步向滞后侧变更。这时因为随着发动机负荷的增大，汽缸18内压力及温度升高，容易发生异常燃烧，为了有效地避免这种情况的发生，有必要将喷射正时设定在滞后侧。在这里，图15 (c)的实线表示高压延迟喷射为一次燃料喷射的一下子喷射的情况下的燃料喷射正时的一个例子。而图15 (c)的点划线表示高压延迟喷射分为第I次喷射和第2次喷射两次燃料喷射的情况下第I次喷射及第2次喷射各自的燃料喷射正时的一个例子。这种情况下，分次喷射的第2次喷射比一下子喷射的情况在更加滞后侧实施，因此更有利于避免异常燃烧。如上所述，这是因为在比较早的时期实施第I次喷射确保燃料的气化雾化时间；第2次喷射的燃料喷射量相对较少，因此需要的气化雾化时间短。而且如图15 (C)的点线所示，在全开负荷区域，总燃料喷射量多，因此也可以以提高进气充填效率为目的，将燃料喷射量增量份额用在进气行程喷射中。 图15(d)表示向直喷喷射器67供给的燃料压力的变化，在Cl模式的情况下，最小燃料压力设定为一定值。而在SI模式的情况下,设定为比该最小燃料压力高的燃料压力，同时设定为随着发动机负荷的增大，增大燃料压力。这是因为随着发动机负荷的增大，异常燃烧容易发生，因此要求进一步缩短喷射期间、使喷射正时进一步滞后化。图15 (e)表示与实施一下子喷射的情况下的喷射期间相当的喷射脉冲的宽度(喷射器的开启期间)的变化，在Cl模式中，随着燃料喷射量的增大，脉冲宽度也变大，在SI模式中同样随着燃料喷射量的增大脉冲宽度也增大。但是，如该图(d)所示，在SI模式的情况下，与Cl模式相比将燃料压力的设定大幅度提高，因此SI模式的燃料喷射量尽管比Cl模式的燃料喷射量多，但是其脉冲宽度被设定得比Cl模式的脉冲宽度短。这有利于缩短未燃混合气体的可能反应时间，有利于避免异常燃烧。又，图15(f)表示点火正时的变化，在SI模式的情况下，燃料喷射正时随着发动机负荷的增大而滞后，随之点火正时也在发动机负荷增大的同时滞后。这有利于避免异常燃烧。又，在Cl模式的情况下虽然基本上不实行点火，但是为了避免火花塞25冒烟的目的， 如该图的点划线所示，也可以在例如排气上死点附近点火。图16不同于图15，表示在图13和图14的控制例的情况下的(b)G/F、(C)喷射正时、(d)燃料压力、(e)燃料喷射脉冲宽度、以及(f)点火正时的变化。还有，图15与图16相比，(C)、(e)、(f)图相同。汽缸18内的混合气体的状态，形成如图16 (a)所示的构成，在SI模式中，将外部EGR气体导入汽缸18内，因此如图16 (b)所示，G/F从Cl模式到SI模式不会不连续地随着发动机负荷的增大而逐步减少。这样，由于在SI模式中引入外部EGR气体，特别是发动机I的运行状态处于中负荷区域时，有燃烧缓慢，燃烧期间长之虞。因此以缩短燃烧期间为目的，这一控制例如图16 (d)所示，与图15 (d)相比(参照该图的点划线)，将燃料压力设定得更高。下面参照图17所示的流程图对发动机I的控制进行更详细的说明。该流程图是执行PCM 10的发动机I的控制流程。按照该流程图对发动机I进行控制，相对于负荷的变动(但是通常运行领域)发动机I的状态可能变成图11 16所示的状态。又，图17所示的流程不限于步骤的执行顺序，图17所示的流程中的步骤的顺序只是例示。从而，可以适当变换步骤的顺序，或将多个步骤同时并列执行。又，对于图17所示的流程，其步骤也可适当省略，或追加别的步骤。首先，在步骤SA1，累计AWS执行时间，在接着的步骤SA2，判断读入的AWS执行时间是否在规定值以上。AWS (加速预热系统；accelerated warm-up system)是发动机I启动时提高排放气体的温度，提早使催化器41、42活性化，促进排放气体净化的系统。AWS只在发动机I启动后执行预定的规定时间。从而，在步骤SA2被判定为否时(S卩、非规定值以上时)，转移到步骤SA3，采用AWS模式。在AWS模式中，基本上执行在使吸入空气量增加的同时使火花塞25的点火正时大幅度延迟的SI燃烧。另一方面，在步骤SA2判定为是时(也就是规定值以上时)，转移到步骤SA4。也就是，AffS结束，发动机I转移到通常的运行模式。在步骤SA4，PCM 10首先读入加速器开度及发动机转速，在接着的步骤SA5，PCM10根据空气流量传感器(AFS) Sffl检测出的进气流量和缸内压传感器(CPS) SW6检测出的缸内压力，计算充填量。PCM 10又在步骤SA6分别读入发动机水温及引入汽缸18内的进气的温度。然后根据加速器开度、发动机转速、充填量、发动机水温、及进气温度，计算Cl判定变量Y。
Cl判定变量Y是根据加速器开度的函数i (加速器开度)、发动机转速的函数j(l/转速)、充填量的函数k (充填量)、发动机水温的函数I (发动机水温)、以及进气温度的函数m (进气温度)的各函数，利用例如下式计算出的变量
Cl判定变量Y
=i (加速器开度)+ j (I/转速)+ k (充填量)+ I (发动机水温)+ m (进气温度)；该Cl判定变量Y是作为混合气体是否在压缩上死点附近进行压缩点火的指标的变量。换句话说，Cl判定变量Y是判断应该使发动机I以Cl模式运行，还是应该使其以SI模式运行的变量。例如图18 (a)所示，Cl判定变量Y比第I阈值小时，想要以Cl模式运行时熄火的可能性大，因此可判定应该以SI模式运行，反之Cl判定变量Y在第2阈值以上时，想要以Cl模式运行时过早着火可能性大，因此可判定应该以SI模式运行。而在Cl判定变量Y在第I阈值以上、未满第2阈值时，在压缩上死点附近的适当的正时，混合气体压缩点火，因此可判定应该以Cl模式运行。返回图17的流程，在步骤SA7，根据步骤SA6计算出的Cl判定变量Y，判断是否应该用Cl模式运行，当该判定为是时，转移到步骤SA8，使发动机I的运行模式为Cl模式。另一方面，该判定为否时，转移到步骤SA13，使发动机I的运行模式为SI模式。在Cl模式的步骤SA9，从预先设定且存储于PCM 10中的特性图读入Cl模式用的燃料压力(目标压力)。特性图如图18 (b)中的一例所示，作为关于发动机转速的一次函数设定，发动机转速越高，则目标压力设定得越高。Cl模式用的燃料压力，其上限为规定值(FP1)。在接着的步骤SAlO中，对高压燃料供给系统62进行控制，使燃料压力为目标压力，在步骤SAll，进行充填量控制。充填量控制根据参照图11 图14进行的说明，至少包含通过对VVL 71的控制进行的排气二度开启的控制，以此将内部EGR气体引入汽缸18内。然后在步骤SA12，另将设定的规定量的燃料通过直喷喷射器67，在进气行程乃至压缩行程中的规定的正时直接向汽缸18内喷射。相对该Cl模式，在SI模式中的步骤SA14，首先从预先设定且存储于PCM 10中的特性图读入总喷射量(这意味着每I周期(cycle)喷射的燃料喷射量的总量)。总喷射量的特性图，如图18 (c)中的一例所示，作为加速器开度的函数设定，设定为加速器开度越大则总喷射量越大。在接着的步骤SA15，根据发动机转速、进气压力、进气温度、以及总喷射量计算爆震变量X。爆震变量X是根据发动机转速的函数a (I/发动机转速)、进气压力的函数b (进气压力)、进气温度的函数c (进气温度)、以及总喷射量的函数d (总喷射量)的各函数，利用例如下式计算出的变量
爆震变量X
=a (I/发动机转速)+ b (进气压力)+ c (进气温度)+ d (总喷射量)；
发动机转速、进气压力、进气温度、以及总喷射量分别是与爆震及过早着火的发生相关的参数，爆震变量X是异常燃烧容易发生程度的指标。也就是说，爆震变量X越大则异常燃烧越是容易发生，反之爆震变量X越小则异常燃烧越是不容易发生。例如发动机I的转速越高则与发动机转速的倒数有关的爆震变量X越小。又，总喷射量越大，换句话说发动机负荷越高，则爆震变量X越大。
在步骤SA16，从预先设定而且存储于PCM 10中的特性图读入SI模式用的燃料压力(目标压力)。特性图如图18 (d)中的一例所示，与Cl燃烧用的燃料压力(图18 (b))不同，作为对于爆震变量与发动机转速的函数g (爆震变量、发动机转速)的一次函数设定。例如爆震变量X越大则目标压力设定得越高。如上所述，这有利于避免异常燃烧。还有，SI模式用的燃料压力的下限值设定为比Cl燃烧用的燃料压力的上限值FPl高的压力(FP2)。这样，SI模式用的燃料压力必定比Cl模式用的燃料压力高。
在步骤SA17，根据图18 (e)、(f)分别例示的特性图，分别设定延迟喷射比例R及延迟喷射滞后量T。延迟喷射比例R是设定总喷射量中，延迟期间内喷射的燃料喷射量与进气行程喷射的比例用的变量。爆震变量X越大则将延迟喷射比例R设定得越大。在这里，如下所述，高压延迟喷射的燃料喷射量根据「总喷射量X延迟喷射比例」计算，进气行程喷射的燃料喷射量根据「总喷射量X (I —延迟喷射比例)」计算。据此，爆震变量X越大则高压延迟喷射的燃料喷射量增加，另一方面，使进气行程喷射减少喷射量。又，延迟喷射比例是比O (zero)大而且在I以下的变量。延迟喷射比例为I时，总喷射量全部利用高压延迟喷射方式喷射，不进行进气行程喷射。在这里，如图18 (e)所示，如果爆震变量X在规定值以上，则延迟喷射比例R为1，因此进气行程喷射量为0，不进行进气行程喷射。又，发动机转速越高则爆震变量X越小，因此在发动机I的中速区域，延迟喷射比例比I小。结果如上所述，在发动机I的中速区域，执行进气行程喷射(参照图10 (d))。如图18(f)所示，爆震变量X越大则将延迟喷射滞后量T设定得越大。其换言之，爆震变量X越大则高压延迟喷射的喷射正时越是设定在滞后侧。如上所述，总喷射量(发动机负荷)与爆震变量X成正比，因此随着发动机负荷的增大，高压延迟喷射的喷射正时设定在滞后侧。随着燃料喷射正时的滞后化，点火正时也随着发动机负荷的增大设定在滞后侧。这样做有利于避免异常燃烧。在步骤SA18，根据读入的延迟喷射比例，由以下各式计算出燃料喷射量。进气行程喷射量=总喷射量X (I —延迟喷射比例R);
高压延迟喷射量=总喷射量X延迟喷射比例R ；
在步骤SA19，如图18 (g)的例示所示，从预先设定而且存储于PCM 10中的点火映射图读入点火正时。该点火映射图是根据发动机转速与加速器开度设定点火正时(IG)用的映射图，发动机转速越低而且加速器开度越大，换句话说，越往图的左上方，则点火正时越是设定在滞后侧，发动机转速越高而且加速器开度越小，换句话说，越是往图的右下方，点火正时越是设定在提前侧(IGl < IG2 < IG3)。又，在这里设定的点火正时，设定于比上述燃料喷射正时靠后的正时。这样分别设定目标燃料压力、高压延迟喷射的燃料喷射量、以及燃料喷射正时，实施进气行程喷射的情况下分别设定其燃料喷射量和燃料喷射正时、以及点火正时后的步骤SA20中，首先，控制高压燃料供给系统62，使燃料压力为目标压力，在其后的步骤SA21，执行充填量控制。充填量控制，如图11 图14所示，在以空燃比λ = I运行的SI模式中，根据设定的总喷射量，为使空燃比λ = I而进行控制，执行对引入汽缸18内的进气的节流控制、向汽缸18内导入外部EGR气体的控制、或将这两者加以组合的控制。在步骤SA22，在设定的喷射正时以所设定的燃料喷射量进行进气行程喷射。在这一步骤，如上所述，利用进气道喷射器68向进气道16内喷射燃料。但是在进气行程喷射的燃料喷射量设定为O的情况下，实质上省略步骤SA22。在步骤SA23，在设定的喷射正时以所设定的燃料喷射量进行高压延迟喷射。从而，该喷射正时是在从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内，通过直喷喷射器67对汽缸18内直接喷射燃料。还有，该高压延迟喷射，如上所述，有时候根据例如燃料喷射量，在延迟期间内实施包含第I次喷射及第2次喷射的两次燃料喷射的分次喷射。然后在步骤SA24，在设定的点火正时通过火花塞25进行点火。还有，在上述结构中，发动机I的运行状态处于低速区域内的低负荷区域时，采用进行压缩点火燃烧的Cl模式，而发动机I的运 行状态处于低速区域内的低负荷区域时，也可以采用通过火花点火使成层化的稀混合气体燃烧的运行模式。又，在上述结构中，从例如图11等可清楚了解到，使Cl模式与SI模式的切换与排气门22的二度开启控制的执行、中止一致。换句话说，发动机I的运行状态处于低速区域内的低负荷乃至中负荷区域，进行压缩点火燃烧时，一定要把内部EGR气体导入汽缸18内。相反，在发动机I的运行状态处于低速区域内的中负荷区域时，中止排气门22的二度开启控制，使内部EGR停止，另一方面，也可以实施Cl模式。也就是说，发动机I的运行区域处于低速区域内的中负荷区域时，也可以不将内部EGR气体导入汽缸18内，而实施压缩点火燃烧。这种情况换句话说，就是在低速区域内，从避免汽缸18内的温度过高，或确保必要量的新气体的考虑出发，也可以在规定负荷(中负荷)停止内部EGR，另一方面，进行压缩点火燃烧的Cl模式也可以扩大到比其更高负荷的一侧。还可以省略进气道喷射器68及低压燃料供给系统66，由直喷喷射器67进行进气行程喷射。
权利要求
1.ー种火花点火式汽油发动机的控制装置，具备 形成为具有几何压缩比设定为14以上的汽缸，而且供给有至少包含汽油的燃料的发动机主体、 形成为至少包含向所述汽缸内喷射所述燃料的缸内喷射阀的燃料喷射机构、 形成为能够对所述汽缸内的混合气体点火的火花塞、 形成为能够改变所述缸内喷射阀喷射的燃料压カ的燃压可变机构、以及形成为通过至少控制所述燃料喷射机构、所述火花塞及所述燃压可变机构，使所述发动机主体运行的控制器， 所述控制器在所述发动机主体的运行状态处于低速区域吋，在高负荷区域，驱动所述燃压可变机构，使所述燃料压カ比低负荷区域的燃料压カ高，在所述高负荷区域，在从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内的正时，驱动所述燃料喷射机构，实施至少包含通过所述缸内喷射阀对所述汽缸内进行燃料喷射的动作，在所述高负荷区域，驱动所述火花塞，以在所述延迟期间内的所述燃料喷射后的正时进行点火， 所述控制器又在所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的中速区域吋，驱动所述燃料喷射机构，除了实施所述延迟期间内的燃料喷射外，还实施进气行程中的燃料喷射。
2.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述控制器使所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的中速域时的进气行程中的燃料喷射量与所述延迟期间内的燃料喷射量之比，比所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的低速区域时的所述比大。
3.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述燃料喷射机构还包含向所述发动机主体的进气道内喷射燃料的进气道喷射阀，所述进气行程中的燃料喷射由所述进气道喷射阀进行。
4.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在于，所述控制器在所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域时，使所述发动机主体以空燃比入=I运行。
5.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在于，所述燃压可变机构在所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的至少所述低速区域吋，将所述燃料压カ设定于40MPa以上。
6.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在于，所述缸内喷射阀具有多个喷ロ，而且形成为能够使从这些喷ロ喷射的燃料喷雾在所述汽缸内呈放射状扩散。
7.根据权利要求6所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述缸内喷射阀配置于由所述汽缸、插入该汽缸内的活塞、及汽缸盖区隔的燃烧室的顶壁部的中央部分， 所述活塞的顶面上具有腔， 所述腔形成为能够将所述延迟期间内喷射的燃料喷雾收入其内部。
8.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干，还具备使所述发动机主体的排气侧的已燃气体的一部分流回进气侧的EGR通道， 所述控制器在所述发动机主体的运行状态处于至少除全开负荷外的所述高负荷区域内的至少低速区域时，通过所述EGR通道使排气回流。
9.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在于，所述控制器在所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的所述低速区域时驱动所述缸内喷射阀，以在所述延迟期间内进行多次燃料喷射。
10.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述控制器在所述发动机主体的运行状态处于所述低负荷区域内的所述低速区域吋，驱动所述燃料喷射机构，以在所述延迟期间内的比燃料喷射时期提前的正时喷射燃料，同时使所述发动机主体的已燃气体的一部分存在于所述汽缸内，以此将所述汽缸内的混合气 体压缩使其自己着火。
11.根据权利要求10所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干，设有改变排气门的工作状态的可变机构，所述控制器通过在排气行程和进气行程中两次开启排气门，将已燃气体引入汽缸内。
12.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述控制器计算出爆震变量，根据爆震变量计算所述高负荷区域的燃料压力。
13.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述控制器计算出爆震变量，根据爆震变量计算所述延迟期间内的燃料喷射比例。
14.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述控制器计算出爆震变量，根据爆震变量计算所述延迟期间内的喷射正时的滞后量。
15.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述控制器根据由加速器开度、发动机转速、充填量、发动机水温、进气温度计算出的判定变量，判定在所述延迟期间内的燃料喷射模式的转移。
16.根据权利要求I所述的火花点火式汽油发动机的控制装置，其特征在干， 所述火花塞配置为从发动机的排气侧向斜下方延伸地贯通汽缸盖内，火花塞的前端在配置于燃烧室中央部分的直喷喷射器的前端近旁，面对燃烧室内配置。
17.—种火花点火式汽油发动机的控制方法， 所述发动机具备 形成为具有几何压缩比设定为14以上的汽缸，而且供给有至少包含汽油的燃料的发动机主体、 形成为至少包含向所述汽缸内喷射所述燃料的缸内喷射阀的燃料喷射机构、 形成为能够对所述汽缸内的混合气体点火的火花塞、以及 形成为能够改变所述缸内喷射阀喷射的燃料压カ的燃压可变机构， 所述发动机的控制方法形成为能够通过对所述发动机中的至少所述燃料喷射机构、所述火花塞、及所述燃压可变机构进行控制，使所述发动机主体运行，该方法包括 在所述发动机主体的运行状态处于低速区域吋， 在高负荷区域，驱动所述燃压可变机构，使所述燃料压カ比低负荷区域的燃料压カ高的步骤、在所述高负荷区域，在从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内的正时，驱动所述燃料喷射机构，实施至少包含通过所述缸内喷射阀对所述汽缸内进行燃料喷射的步骤、在所述高负荷区域，驱动所述火花塞，在所述延迟期间内的所述燃料喷射后的正时进行点火的步骤、 在所述发动机主体的运行状态处于所述高负荷区域内的中速区域吋，驱动所述燃料喷射机构，除了实施所述延迟期间内的燃料喷射外，还实施进气行程中的燃料喷射的步骤。
全文摘要
本发明涉及火花点火式汽油发动机的控制装置。本发明几何压缩比设定较高的高压缩比火花点火式汽油发动机(1)能避免高负荷区域发生的异常燃烧。控制器(PCM10)在发动机主体运行状态处于低速区域时，在高负荷区域驱动燃压可变机构(高压燃料供给系统(62))，使燃料压力比低负荷区域的高；在高负荷区域驱动缸内喷射阀(直喷喷射器(67))，使其至少包含在从压缩行程后期到膨胀行程初期的延迟期间内的正时进行的燃料喷射。控制器(10)在高负荷区域驱动火花塞(25)，以在延迟期间内的燃料喷射后的正时进行点火。控制器(10)在发动机主体运行状态处于高负荷区域内的中速区域时，除实施所述延迟期间内的燃料喷射外，还实施进气行程中的燃料喷射。
文档编号F02D41/02GK102650239SQ20121003868
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月21日 优先权日2011年2月24日
发明者养祖隆, 大场秀儿, 太田统之, 山川正尚, 岩井浩平, 栗田宽之, 渡边一丰, 渡边直哉, 长津和弘, 长野高皓 申请人:马自达汽车株式会社