本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的控制裝置。

背景技術：

在內(nèi)燃機中，越提高壓縮比，則熱效率越提高，越使混合氣體的空燃比稀薄，則燃料經(jīng)濟性越提高。在該情況下，在利用火花塞使一部分的混合氣體著火、并通過著火火焰的火焰?zhèn)鞑ナ故Ｓ嗟幕旌蠚怏w燃燒的以往的火花點火燃燒內(nèi)燃機中，當提高壓縮比時，會產(chǎn)生爆震，因此不能提高壓縮比，另外，當使混合氣體的空燃比稀薄時，著火火焰會變得不傳播，因此也不能使混合氣體的空燃比稀薄。與此相對，自著火(自燃著火)燃燒即使在提高壓縮比時也能夠進行，而且即使在使混合氣體的空燃比稀薄時也能夠進行，因此，當進行自著火燃燒時，能夠使熱效率提高，并且能夠使燃料經(jīng)濟性提高。

另外，在該自著火燃燒中，分散于燃燒室內(nèi)的燃料在燃燒室內(nèi)同時在多點被燃燒。這樣，當所分散的燃料同時在多點被燃燒時，在整體上燃燒溫度會變低，因此可抑制nox的產(chǎn)生，而且，由于在燃料的周圍存在充足的氧，因此也可抑制未燃hc的產(chǎn)生。像這樣，自著火燃燒具有許多優(yōu)點，因此至今備受關注，公知有很多構成為進行自著火燃燒的內(nèi)燃機(例如參照專利文獻1)。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-153562號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

雖然自著火燃燒像這樣具有許多的優(yōu)點，但是如上所述，在自著火燃燒中，分散于燃燒室內(nèi)的燃料在燃燒室內(nèi)同時在多點燃燒，因此，當向燃燒室內(nèi)供給的燃料量變多時，燃燒壓力會急劇地增大，其結(jié)果，會發(fā)生產(chǎn)生燃燒噪聲這樣的問題。

用于解決問題的技術方案

為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明，提供一種內(nèi)燃機的控制裝置，具備：燃料噴射閥，其配置于燃燒室內(nèi)，噴射包括汽油的燃料；火花塞，其配置于燃燒室內(nèi)，對來自燃料噴射閥的噴射燃料進行點火；以及電子控制單元，其對來自燃料噴射閥的燃料噴射作用和基于火花塞的點火作用進行控制，該控制裝置構成為使從燃料噴射閥噴射到燃燒室內(nèi)的主燃料自著火，其中，在主燃料的噴射后、發(fā)生主燃料的自著火之前的壓縮行程中，依次從燃料噴射閥噴射第1輔助燃料和第2輔助燃料，通過電子控制單元對第1輔助燃料的噴射正時、火花塞的點火正時以及第2輔助燃料的噴射正時進行控制，由此，通過基于火花塞的點火作用使第1輔助燃料進行火焰?zhèn)鞑ト紵沟?輔助燃料向火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域內(nèi)噴射，在發(fā)生主燃料的自著火之前，使第2輔助燃料進行擴散燃燒。

發(fā)明的效果

通過抑制應進行自著火的主燃料的量，使應在燃燒室內(nèi)燃燒的燃料的一部分在主燃料自著火之前進行擴散燃燒，從而可阻止急劇的燃燒壓力的上升。由此，能夠減少自著火燃燒時的燃燒噪聲。

附圖說明

圖1是將汽油作為燃料的內(nèi)燃機的整體圖。

圖2是內(nèi)燃機主體的剖視圖。

圖3是圖2所示的燃燒室的上壁面的仰視圖。

圖4是汽缸蓋的長度方向端部的俯視圖。

圖5a和圖5b分別是表示圖4中的a-a剖面和b-b剖面的圖。

圖6是排氣門用可變氣門正時機構的剖視圖。

圖7a和圖7b是表示排氣門提升和進氣門提升的變化的圖。

圖8是表示自著火區(qū)域rr的圖。

圖9a和圖9b是用于說明在進行了自著火燃燒時的放熱率和燃燒噪聲的圖。

圖10是表示本發(fā)明的噴射控制和通過該噴射控制進行了自著火燃燒時的放熱率的圖。

圖11是用于說明本發(fā)明的自著火燃燒的圖。

圖12是用于說明進行了本發(fā)明的自著火燃燒時的噴射正時的圖。

圖13是表示第2輔助燃料ai2的噴射量qa2的映射的圖。

圖14a、圖14b以及圖14c是表示壓縮開始的燃燒室內(nèi)的進氣溫度的一例的圖。

圖15a和圖15b分別是表示主燃料mi的噴射正時的代表性例子和主燃料mi的噴射正時w的映射的圖。

圖16a、圖16b以及圖16c分別是表示第1輔助燃料噴射ai1的噴射正時w1的映射、第2輔助燃料噴射ai2的噴射正時w2的映射以及點火正時ig的映射的圖。

圖17a、圖17b以及圖17c是用于說明難以發(fā)生自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的燃料噴射控制的圖。

圖18是用于進行內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)控制的流程圖。

圖19是用于進行內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)控制的流程圖。

附圖標記說明

2燃燒室

3燃料噴射閥

4穩(wěn)壓罐

6排氣歧管

8排氣渦輪增壓器

12中間冷卻器

30電子控制單元

53進氣門

56排氣門

59火花塞

80、81可變氣門正時機構

具體實施方式

在圖1中示出將汽油作為燃料的內(nèi)燃機的整體圖。參照圖1，1表示內(nèi)燃機主體，2表示各汽缸的燃燒室，3表示用于向各燃燒室2內(nèi)分別噴射由汽油構成的燃料的電子控制式燃料噴射閥，4表示穩(wěn)壓罐(surgetank)，5表示進氣支管，6表示排氣歧管。穩(wěn)壓罐4經(jīng)由進氣管道7連結(jié)于排氣渦輪增壓器8的壓縮機8a的出口，壓縮機8a的入口經(jīng)由吸入空氣量檢測器9連結(jié)于空氣過濾器10。在進氣管道7內(nèi)配置由致動器11a驅(qū)動的節(jié)氣門11，在進氣管道7周圍配置用于冷卻在進氣管道7內(nèi)流動的吸入空氣的中間冷卻器12。如圖1所示，該中間冷卻器12具備中間冷卻器用散熱器13、和用于使在散熱器13中冷卻后的冷卻水在中間冷卻器12中循環(huán)的電動式冷卻水泵14。

另一方面，排氣歧管6連結(jié)于排氣渦輪增壓器8的排氣渦輪8b的入口，排氣渦輪8b的出口經(jīng)由排氣管15連結(jié)于排氣凈化用催化劑轉(zhuǎn)換器16。排氣歧管5和穩(wěn)壓罐4經(jīng)由排氣再循環(huán)(以下，稱為egr)通路17互相連結(jié)，在egr通路17內(nèi)配置電子控制式egr控制閥18。在egr通路17的周圍配置用于冷卻在egr通路17內(nèi)流動的egr氣體的egr冷卻器19。在圖1所示的實施例中，內(nèi)燃機冷卻水被導入到egr冷卻器19內(nèi)，由內(nèi)燃機冷卻水冷卻egr氣體。另外，各燃料噴射閥3經(jīng)由燃料供給管20連結(jié)于燃料分配管21，該燃料分配管21經(jīng)由高壓燃料泵22和低壓燃料泵23連結(jié)于燃料箱24。此外，圖1所示的內(nèi)燃機具有14以上的高壓縮比。

吸入空氣經(jīng)由吸入空氣量檢測器9、壓縮機8a、中間冷卻器12以及進氣管道7向穩(wěn)壓罐4內(nèi)供給，供給到穩(wěn)壓罐4內(nèi)的吸入空氣經(jīng)由進氣支管5向各燃燒室2內(nèi)供給。另外，經(jīng)由egr通路17內(nèi)向穩(wěn)壓罐4內(nèi)供給egr氣體，該egr氣體也與吸入空氣一起經(jīng)由進氣支管5向各燃燒室2內(nèi)供給。另一方面，儲存于燃料箱24內(nèi)的燃料即汽油通過低壓燃料泵23和高壓燃料泵22向燃料分配管21內(nèi)供給，供給到燃料分配管21內(nèi)的燃料經(jīng)由各燃料供給管20從燃料噴射閥3向各燃燒室2噴射。從各燃燒室2排出的排氣經(jīng)由排氣歧管6、排氣渦輪8b、排氣管15以及排氣凈化用催化劑轉(zhuǎn)換器16排出到外部空氣中。

電子控制單元30包括數(shù)字計算機，具備由雙向總線31互相連接的rom(只讀存儲器)32、ram(隨機讀取存儲器)33、cpu(微處理器)34、輸入端口35以及輸出端口36。在穩(wěn)壓罐4內(nèi)配置用于檢測吸入空氣溫度的溫度傳感器25和用于檢測進氣壓力的壓力傳感器26，該溫度傳感器25、壓力傳感器26以及吸入空氣量檢測器8的輸出信號分別經(jīng)由對應的ad變換器37向輸入端口35輸入。另外，在加速器踏板40連接有產(chǎn)生與加速器踏板40的踩踏量成比例的輸出電壓的負載傳感器41，負載傳感器41的輸出電壓經(jīng)由對應的ad變換器37向輸入端口35輸入。而且，在輸入端口35連接有曲軸每轉(zhuǎn)動例如30°就產(chǎn)生輸出脈沖的曲軸角傳感器42。另一方面，輸出端口36經(jīng)由對應的驅(qū)動電路38連接于燃料噴射閥3、節(jié)氣門驅(qū)動用致動器11a、冷卻水泵14、egr控制閥18、高壓燃料泵22以及低壓燃料泵23。

圖2示出了圖1所示的內(nèi)燃機主體1的剖視圖，圖3示出了圖2所示的燃燒室2的上壁面的仰視圖。此外，在圖2和圖3中，51表示汽缸體，52表示安裝在汽缸體51上的汽缸蓋，53表示在汽缸體51內(nèi)進行往復運動的活塞，54表示一對進氣門，55表示進氣口，56表示一對排氣門，57表示排氣口。如圖3所示，燃料噴射閥3配置于燃燒室2的上壁面2a的中央，如f所示，從燃料噴射閥3向形成于活塞53的頂面上的空腔58內(nèi)的周邊部噴射燃料。另外，在燃燒室2的上壁面2a上與燃料噴射閥3相鄰地配置有火花塞59。

另一方面，如圖2所示，對于各進氣門54，設置有氣門挺桿60、具備輥61的搖臂62以及進氣門用凸輪軸63。氣門挺桿60在汽缸蓋52內(nèi)可滑動地被支撐，并且就位(就座)于進氣門54的上端部上，在氣門挺桿60內(nèi)配置有對氣門挺桿60向上方施力的壓縮彈簧64。搖臂62的一端被固定支撐體65支撐，搖臂62的另一端就位于氣門挺桿60的上壁面上。當凸輪軸63轉(zhuǎn)動而由在凸輪軸63上形成的凸輪63a向下方壓下輥61時，搖臂62以固定支撐體65為中心逆時針轉(zhuǎn)動，由此進氣門54被打開。

同樣地，對于各排氣門56，設置有氣門挺桿66、具備輥67的搖臂68a以及排氣門用凸輪軸69。氣門挺桿66在汽缸蓋52內(nèi)可滑動地被支撐，并且就位于排氣門56的上端部上，在氣門挺桿66內(nèi)配置有對氣門挺桿66向上方施力的壓縮彈簧70。搖臂68a的一端被支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a的可動桿72的頂端部支撐，搖臂68a的另一端就位于氣門挺桿66的上壁面上。在支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a的可動桿72被保持在圖2所示的突出位置時，當凸輪軸69轉(zhuǎn)動而由在凸輪軸69上形成的凸輪69a向下方壓下輥67時，搖臂68a以可動桿72的頂端部為中心順時針轉(zhuǎn)動，由此排氣門56被打開。

圖4示出了汽缸蓋52的長度方向端部的俯視圖，圖5a示出了圖4中的a-a剖面，圖5b示出了圖4中的b-b剖面。如圖4所示，進氣門用凸輪軸63的端部連結(jié)于能夠使進氣門54的打開正時變化的可變氣門正時機構80，排氣門用凸輪軸69的端部連結(jié)于能夠使排氣門56的打開正時變化的可變氣門正時機構81。另一方面，如圖4所示，對于各進氣門54的氣門挺桿60，分別設置有一個搖臂62和一個凸輪63a，與此相對，對于各排氣門56的氣門挺桿66，分別設置有一對搖臂68a、68b、一對凸輪69a、69b以及一對支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a、71b。

支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a和支撐位置調(diào)節(jié)裝置71b具有相同的構造，接著，參照圖5a和圖5b對這些支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a、71b的構造進行說明。如圖5a和圖5b所示，支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a、71b具備：在支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a、71b內(nèi)連結(jié)于可動桿72且在可動桿72的軸線方向上可移動的活塞73；對活塞73向下方施力的壓縮彈簧74；以及由活塞73劃分出的油壓室75，經(jīng)由形成于汽缸蓋52內(nèi)的油壓通路76向油壓室75內(nèi)供給工作油。

圖5a示出了向支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a的油壓室75內(nèi)供給了工作油之時，圖5b示出了從支撐位置調(diào)節(jié)裝置71b的油壓室75排出了工作油之時。如圖5a所示，當向支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a的油壓室75內(nèi)供給了工作油時，活塞73上升，可動桿72被保持于突出位置。此時，若凸輪軸69轉(zhuǎn)動，則由形成于凸輪軸69上的凸輪69a向下方壓下輥67，由此排氣門56被打開。另一方面，如圖5b所示，當支撐位置調(diào)節(jié)裝置71b的油壓室75內(nèi)的工作油被排出了時，活塞73下降，可動桿72被保持于后退位置。此時，即使凸輪軸69轉(zhuǎn)動，形成于凸輪軸69上的凸輪69b也不與輥67卡合，因此，此時不進行通過凸輪69b實現(xiàn)的排氣門56的打開動作。

如圖5a所示，形成于凸輪軸69上的凸輪69a僅具有一個凸輪凸角，與此相對，如圖5b所示，形成于凸輪軸69上的凸輪69b具有由凸輪凸角c1和比凸輪凸角c1小的凸輪凸角c2構成的兩個凸輪凸角。圖5a所示的凸輪69a的凸輪凸角以在排氣行程中使排氣門56打開的方式形成，圖5b所示的凸輪69b的大的一方的凸輪凸角c1也以在排氣行程中使排氣門56打開的方式形成。與此相對，圖5b所示的凸輪69b的小的一方的凸輪凸角c2以在進氣行程中使排氣門56打開的方式形成。因此，當如圖5a所示那樣向支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a的油壓室75內(nèi)供給工作油，并如圖5b所示那樣支撐位置調(diào)節(jié)裝置71b的油壓室75內(nèi)的工作油被排出時，排氣門56在排氣行程中被打開，與此相對，當支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a的油壓室75內(nèi)的工作油被排出，并向支撐位置調(diào)節(jié)裝置71b的油壓室75內(nèi)供給工作油時，排氣門56在排氣行程中打開后，在進氣行程中再次打開。

這樣，通過控制向支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a、71b的工作油的供給和從支撐位置調(diào)節(jié)裝置71a、71b的工作油的排出，能夠?qū)⑴艢忾T56的打開作用切換到排氣行程中的一次打開、或者在排氣行程中和進氣行程中分別打開的二次打開。此外，用于這樣將排氣門56的打開作用切換到排氣行程中的一次打開、或者在排氣行程中和進氣行程中分別打開的二次打開的圖4、圖5a以及圖5b所示的氣門機構僅示出了代表性的一例，也可以代替圖4、圖5a以及圖5b所示的氣門機構，使用能夠?qū)⑴艢忾T56的打開作用切換到排氣行程中的一次打開、或者在排氣行程中和進氣行程中分別打開的二次打開的其他各種氣門機構。

圖6示出了能夠使排氣門56的打開正時變化的圖4所示的可變氣門正時機構81的剖視圖。此外，能夠使進氣門54的打開正時變化的圖4所示的可變氣門正時機構80也具有與可變氣門正時機構81同樣的構造。參照圖6，該可變氣門正時機構81具備：通過內(nèi)燃機的曲軸經(jīng)由同步帶向箭頭方向被帶動轉(zhuǎn)動的同步帶輪82；與同步帶輪82一起轉(zhuǎn)動的圓筒狀殼體83；與排氣門用凸輪軸69一起轉(zhuǎn)動且相對于圓筒狀殼體83可相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸84；從圓筒狀殼體83的內(nèi)周面延伸到轉(zhuǎn)動軸84的外周面為止的多個分隔壁85；以及在各分隔壁85之間從轉(zhuǎn)動軸84的外周面延伸到圓筒狀殼體83的內(nèi)周面為止的葉片86，在各葉片86的兩側(cè)分別形成有提前用油壓室87和延遲用油壓室88。

從工作油供給泵89向各油壓室87、88的工作油的供給控制和從各油壓室87、88的工作油的排出控制通過工作油供給排出控制閥90來進行。在應使排氣門用凸輪軸69的凸輪的相位提前時，通過工作油供給排出控制閥90向提前用油壓室87供給工作油，并且排出延遲用油壓室88內(nèi)的工作油。此時，轉(zhuǎn)動軸84相對于圓筒狀殼體83向箭頭方向被相對轉(zhuǎn)動。與此相對，在應使排氣門用凸輪軸69的凸輪的相位延遲時，通過工作油供給排出控制閥90向延遲用油壓室88供給工作油，并且排出提前用油壓室87內(nèi)的工作油。此時，轉(zhuǎn)動軸84相對于圓筒狀殼體72向與箭頭相反的方向被相對轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動軸84相對于圓筒狀殼體83正在被相對轉(zhuǎn)動時，若向各油壓室87、88的工作油的供給作用和從各油壓室87、88的工作油的排出作用被停止，則轉(zhuǎn)動軸84的相對轉(zhuǎn)動動作被停止，轉(zhuǎn)動軸84被保持于此時的相對轉(zhuǎn)動位置。因此，通過可變氣門正時機構81能夠使排氣門用凸輪軸69的凸輪的相位提前所期望的量，且能夠使其延遲所期望的量。

圖7a和圖7b的實線示出了由圖5b所示的具有兩個凸輪凸角c1、c2的凸輪69b進行排氣門56的打開作用時的排氣門提升的變化。如前述那樣，凸輪凸角c2比凸輪凸角c1小，因此，如圖7a和圖7b所示，基于凸輪凸角c2的排氣門提升量和排氣門56的打開期間分別比基于凸輪凸角c1的排氣門提升量和排氣門56的打開期間小。圖7a和圖7b的虛線示出了進氣門提升的變化。圖7a示出了由可變氣門正時機構81使排氣門用凸輪軸69的凸輪的相位最大程度提前之時，此時，排氣門56在排氣行程中被持續(xù)打開后，在進氣上止點tdc附近暫時被關閉，然后立即打開，在進氣門53打開著的進氣行程的前半程持續(xù)被打開。另一方面，圖7b示出了由可變氣門正時機構81使排氣門用凸輪軸69的凸輪的相位最大程度延遲之時。此時，基于凸輪凸角c1、c2的排氣門56的打開正時均延遲。

如圖7a所示，在排氣門用凸輪軸69的凸輪的相位最大程度提前了時，在進氣門提升量小時進行基于凸輪凸角c2的排氣門56的打開作用，因此，此時大量的排氣從排氣口57內(nèi)返回燃燒室2內(nèi)，因此，此時燃燒室2內(nèi)的吸入空氣溫度增大并且燃燒室2內(nèi)的吸入空氣中的殘留氣體量增大。另一方面，如圖7b所示，當排氣門用凸輪軸69的凸輪的相位最大程度延遲了時，在大量的吸入空氣流入到燃燒室2后，進行基于凸輪凸角c2的排氣門56的打開作用。因此，此時從排氣口57內(nèi)返回燃燒室2內(nèi)的排氣量變少，因此，此時燃燒室2內(nèi)的吸入空氣溫度的增大作用變?nèi)?，燃燒?內(nèi)的吸入空氣中的殘留氣體量的增大作用也變?nèi)?。這樣，通過由可變氣門正時機構81改變排氣門用凸輪軸69的凸輪的相位，能夠控制燃燒室2內(nèi)的吸入空氣溫度的增大作用和燃燒室2內(nèi)的吸入空氣中的殘留氣體量的增大作用。此外，圖6所示的可變氣門正時機構81表示一例，可以使用其他各種形式的可變氣門正時機構。

如前述那樣，在自著火燃燒中，分散于燃燒室2內(nèi)的燃料在燃燒室2內(nèi)同時在多點被燃燒。在使用該自著火燃燒來運轉(zhuǎn)內(nèi)燃機的情況下，為了得到充足的內(nèi)燃機輸出轉(zhuǎn)矩，需要在壓縮上止點后內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩成為最大的最佳自著火正時使自著火發(fā)生。在該情況下，并不是在任何的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下都能夠在壓縮上止點后在內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩成為最大的最佳自著火正時使自著火發(fā)生，能夠在壓縮上止點后在內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩成為最大的最佳自著火正時使自著火發(fā)生的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是有限的。該能夠在壓縮上止點后在內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩成為最大的最佳自著火正時使自著火發(fā)生的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)作為圖8中用實線rr圍成的自著火區(qū)域而示出。此外，在圖8中，縱軸表示內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr，橫軸表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n。

即，直到在燃燒室2內(nèi)混合氣體進行自著火為止需要反應時間，當內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速高時，不能確保混合氣體進行自著火所需要的反應時間。因此，在圖8中，當內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速比自著火區(qū)域rr高時發(fā)生不著火，不能進行自著火運轉(zhuǎn)。另一方面，當內(nèi)燃機負載變高，內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩超過自著火區(qū)域rr時，發(fā)生過早著火，產(chǎn)生爆震，因此變得無法進行良好的自著火運轉(zhuǎn)。因此，如由圖8的自著火區(qū)域rr所示，能夠進行自著火運轉(zhuǎn)是在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速比較低、且內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩比較低之時。在本發(fā)明的實施例中，在自著火區(qū)域rr以外的內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)區(qū)域中進行以下火花點火燃燒：使用火花塞59使一部分的混合氣體著火，通過著火火焰的火焰?zhèn)鞑ナ故Ｓ嗟幕旌蠚怏w燃燒。

另外，概括地講，當燃燒室2內(nèi)的混合氣體的溫度沒有超過900k時，不發(fā)生自著火燃燒。因此，在圖8的自著火區(qū)域rr內(nèi)，在壓縮開始的混合氣體的壓力以及溫度低的內(nèi)燃機低負載運轉(zhuǎn)時，為了使燃燒室2內(nèi)的混合氣體的溫度超過900k，抑制基于中間冷卻器12的吸入空氣的冷卻作用，如圖7a、7b所示，通過二次打開排氣門56，使混合氣體的溫度上升。例如，在自著火區(qū)域rr內(nèi)的內(nèi)燃機低負載運轉(zhuǎn)時，通過停止向中間冷卻器12的冷卻水的循環(huán)來提高向燃燒室2內(nèi)吸入的吸入空氣的溫度，通過如圖7a所示那樣二次打開排氣門56，大量的排氣返回燃燒室2內(nèi)，由此使混合氣體的溫度上升。與此相對，在圖8的自著火區(qū)域rr內(nèi)，在內(nèi)燃機負載高的區(qū)域中，因渦輪增壓器8而吸入空氣壓力和吸入空氣溫度變得過高，因此，此時增強基于中間冷卻器12的吸入空氣的冷卻作用，使排氣門56如圖5a所示在排氣行程中進行一次打開，由此可抑制混合氣體的溫度上升。這樣，在本發(fā)明的實施例中，根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來控制吸入空氣溫度，控制返回到燃燒室2內(nèi)的排氣量，由此進行自著火燃燒。

如上所述，在自著火區(qū)域rr內(nèi)，能夠在內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩成為最大的最佳自著火正時使自著火發(fā)生。在該情況下，在自著火區(qū)域rr內(nèi)，在向燃燒室2內(nèi)噴射的燃料噴射量少、內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩低時，放熱率低。此時，放熱率不會急劇地增大，因此燃燒壓力不會急劇地增大，因此不會產(chǎn)生大的燃燒噪聲。與此相對，在自著火區(qū)域rr內(nèi)，當向燃燒室2內(nèi)噴射的燃料噴射量變多、內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高時，放熱率變高。此時，如圖9a所示，放熱率急劇地增大，因此燃燒壓力急劇地增大，其結(jié)果，產(chǎn)生大的燃燒噪聲。

圖9b示出了在自著火區(qū)域rr內(nèi)正進行自著火燃燒時的向燃燒室2內(nèi)噴射的燃料噴射量q與燃燒噪聲的關系。如圖9b所示，在自著火區(qū)域rr內(nèi)正進行自著火燃燒時，隨著向燃燒室2內(nèi)噴射的燃料噴射量變多，燃燒噪聲變大。另一方面，在圖9b中，燃燒噪聲d0示出了能夠容許的燃燒噪聲的界限。因此，需要使得燃燒噪聲不超過該容許界限燃燒噪聲d0。另外，圖9b中的噴射量q0示出了燃燒噪聲為容許界限燃燒噪聲d0時的向燃燒室2內(nèi)噴射的燃料噴射量q。因此，為了使燃燒噪聲不超過該容許界限燃燒噪聲d0，需要使得燃料噴射量q不超過噴射量q0。圖8的點劃線x示出了燃燒噪聲成為容許界限燃燒噪聲d0的邊界，在內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩比該邊界x高的自著火區(qū)域rr內(nèi)產(chǎn)生大的燃燒噪聲。

因此，在本發(fā)明的實施例中，當燃料噴射量q超過噴射量q0時，將用于進行自著火燃燒的主燃料mi的噴射量抑制為噴射量q0，如圖10所示，除了主燃料mi，還使第1輔助燃料ai1和第2輔助燃料ai2從燃料噴射閥3依次噴射，此時，通過基于火花塞59的點火作用使第1輔助燃料ai1進行火焰?zhèn)鞑ト紵?，接著使?輔助燃料ai2向火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域內(nèi)噴射，在主燃料mi的自著火發(fā)生前，使第2輔助燃料ai2進行擴散燃燒，由此阻止產(chǎn)生大的燃燒噪聲。接著，參照圖11對該情況進行說明。

圖11以圖解的方式示出了燃燒室2內(nèi)的第1輔助燃料ai1的火焰?zhèn)鞑ト紵?、?輔助燃料ai2的擴散燃燒以及主燃料mi的自著火燃燒。圖11的(a)示出了噴射第1輔助燃料ai1之前的情形。此時，主燃料mi的噴射已經(jīng)完成，雖然沒有圖示，但是在燃燒室2內(nèi)，所噴射的燃料的混合氣體擴散。此外，在圖11的(a)中，s表示在燃燒室2內(nèi)產(chǎn)生的渦流。另一方面，圖11的(b)示出了從燃料噴射閥3噴射了第1輔助燃料ai1之時。此時，從燃料噴射閥3向燃燒室2內(nèi)放射狀地噴射燃料，如圖11的(b)所示，在該燃料噴霧f的飛行區(qū)域內(nèi)配置有火花塞59。

在噴射第1輔助燃料ai1時，如圖10所示，進行基于火花塞59的點火作用，由此，第1輔助燃料ai1的一部分如圖11的(c)所示，進行火焰?zhèn)鞑ト紵４送?，在圖11的(c)中，w表示由第1輔助燃料ai1生成的混合氣體，x表示正在進行火焰?zhèn)鞑ト紵幕鹧鎮(zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域。從圖11的(c)可知，在噴射第1輔助燃料ai1時，由第1輔助燃料ai1生成的混合氣體的一部分通過火焰?zhèn)鞑ザ紵?/p>

接著，如圖11的(d)所示，從燃料噴射閥3向火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域x內(nèi)噴射第2輔助燃料ai2。在向火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域x內(nèi)噴射燃料時，噴射燃料與空氣混合并擴散，并且因火焰而著火從而燃燒。這樣噴射的燃料在火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域x內(nèi)因火焰而著火從而燃燒時的燃燒稱為擴散燃燒。在圖11的(e)中，y表示正進行該擴散燃燒的區(qū)域。當進行第2輔助燃料ai2的擴散燃燒時，此后，如在圖11的(f)中由z所示，混合氣體在多個部位同時地進行自著火，進行主燃料mi的自著火燃燒。

如前述那樣，在燃料噴射量q超過噴射量q0時，若使全部燃料自著火，則燃燒噪聲會變大。在該情況下，只要能夠僅使噴射量q0的燃料進行自著火燃燒、使剩余的燃料(q-q0)穩(wěn)定地燃燒，就能夠?qū)⑷紵肼曇种茷榈汀ｊP于火焰?zhèn)鞑ト紵?，因點火的不規(guī)則而火焰的產(chǎn)生不規(guī)則，并且因燃料噴霧的不規(guī)則而火焰的傳播的方式不規(guī)則，因此混合氣體的燃燒比例變化，無法得到穩(wěn)定的燃燒。與此相對，擴散燃燒通過向火焰內(nèi)噴射燃料來進行，這樣，在向火焰內(nèi)噴射燃料時，噴射燃料因火焰而切實地著火，因此擴散燃燒與火焰?zhèn)鞑ト紵啾认喈敺€(wěn)定。另外，該擴散燃燒通過所噴射的燃料依次燃燒來進行，因此燃燒變得穩(wěn)定。因此，在僅使噴射量q0的燃料進行自著火燃燒、使剩余的燃料(q-q0)的大部分進行擴散燃燒時，能夠?qū)⑷紵肼曇种茷榈汀?/p>

因此，在本發(fā)明中，使一部分的燃料進行擴散燃燒。在圖10中示出了通過基于火花塞59的點火作用使第1輔助燃料ai1進行火焰?zhèn)鞑ト紵?，使?輔助燃料ai2向火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域內(nèi)噴射，在主燃料mi的自著火發(fā)生之前，使第2輔助燃料ai2進行了擴散燃燒時的放熱率。此外，圖10示出了將與圖9a所示的情況的燃料噴射量相同的量的燃料分為主燃料mi、第1輔助燃料ai1以及第2輔助燃料ai2這三份進行了噴射的情況。圖9a與圖10進行比較，在如圖10所示那樣除了主燃料mi之外還噴射了第1輔助燃料ai1和第2輔助燃料ai2的情況下，與如圖9a所示那樣僅進行一次燃料噴射的情況相比，放熱率的峰值變小并且放熱率的變化變緩。其結(jié)果，可抑制燃燒壓力的急劇的上升，因此可抑制燃燒噪聲的產(chǎn)生。

此外，在圖10中，主燃料mi的自著火燃燒以第2輔助燃料ai2的擴散燃燒為觸發(fā)點而開始。在該情況下，作為觸發(fā)點的擴散燃燒如上述那樣穩(wěn)定進行，因此，通過進行擴散燃燒，能夠使主燃料mi的自著火燃燒穩(wěn)定地發(fā)生。另外，在進行擴散燃燒時產(chǎn)生煤煙。但是，繼擴散燃燒之后進行主燃料mi的自著火燃燒，該自著火燃燒在存在充足的氧的情況下進行，因此，在進行擴散燃燒時所產(chǎn)生的煤煙在進行自著火燃燒期間被再氧化。因此，即使進行擴散燃燒也能夠抑制煤煙產(chǎn)生。

因此，在本發(fā)明中，內(nèi)燃機的控制裝置具備：燃料噴射閥3，其配置于燃燒室2內(nèi)，噴射包括汽油的燃料；火花塞59，其配置于燃燒室2內(nèi)，對來自燃料噴射閥3的噴射燃料進行點火；以及電子控制單元30，其對來自燃料噴射閥3的燃料噴射作用和基于火花塞59的點火作用進行控制，該控制裝置構成為使從燃料噴射閥3噴射到燃燒室2內(nèi)的主燃料mi自著火，其中，在主燃料mi噴射后、發(fā)生主燃料mi的自著火之前的壓縮行程中，依次從燃料噴射閥3噴射第1輔助燃料ai1和第2輔助燃料ai2，通過電子控制單元30對第1輔助燃料ai1的噴射正時、火花塞59的點火正時以及第2輔助燃料ai2的噴射正時進行控制，由此，通過基于火花塞59的點火作用使第1輔助燃料ai1進行火焰?zhèn)鞑ト紵沟?輔助燃料ai2向火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域內(nèi)噴射，在發(fā)生主燃料mi的自著火之前，使第2輔助燃料ai2進行擴散燃燒。

接著，參照圖12，對根據(jù)內(nèi)燃機負載而設定的、即根據(jù)內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而設定的最佳的主燃料mi的噴射正時及噴射量、第1輔助燃料ai1的噴射正時及噴射量、第2輔助燃料ai2的噴射正時及噴射量、以及火花塞59的點火正時進行說明。在圖12中，橫軸表示曲軸角，隨著內(nèi)燃機負載變高，即隨著內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高，從(a)所示的噴射正時以及噴射量向(f)所示的噴射正時以及噴射量變化。此外，圖12示出了內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為某恒定轉(zhuǎn)速時的噴射正時以及噴射量的變化。

圖12的(a)和(b)示出了在圖8中，內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比邊界x低之時，即在圖9b中，燃料噴射量q比噴射量q0少之時。在該情況下，僅噴射主燃料mi，隨著內(nèi)燃機負載變高，即，隨著內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高，主燃料mi的噴射時間，即噴射量增大，主燃料mi的噴射正時提前。此外，在圖12的(a)和(b)所示的情況下，也可以噴射第1輔助燃料ai1并由火花塞59進行點火，將由此產(chǎn)生的火焰?zhèn)鞑ト紵鳛榛鸱N，使主燃料mi的自著火燃燒開始。

另一方面，圖12的(c)至(f)示出了在圖8中，內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比邊界x高之時，即在圖9b中，燃料噴射量q比噴射量q0多之時。此時，在主燃料mi噴射后，噴射第1輔助燃料ai1和第2輔助燃料ai2。在該情況下，如圖12的(c)至(f)所示，即使內(nèi)燃機負載變高，即，即使內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高，主燃料mi的噴射時間即噴射量也被保持為恒定值，主燃料mi的噴射正時也被保持為恒定值。

另一方面，如圖12的(c)至(e)所示，第2輔助燃料ai2的噴射時間即噴射量隨著內(nèi)燃機負載變高，即，隨著內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高而逐漸增大。在該情況下，如圖12的(c)至(e)所示，即使內(nèi)燃機負載變高，即，即使內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變高，第2輔助燃料ai2的噴射結(jié)束正時也被保持為相對于壓縮上止點tdc提前一定曲軸角的恒定值，第2輔助燃料ai2的噴射開始正時即噴射正時隨著內(nèi)燃機負載變高，即，隨著內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高而提前。此外，主燃料mi的自著火燃燒的開始正時受到第2輔助燃料ai2的噴射結(jié)束正時的大幅影響。因此，將第2輔助燃料ai2的噴射結(jié)束正時保持為恒定值以使得主燃料mi的自著火燃燒的開始正時恒定。

另一方面，如圖12的(c)至(e)所示，即使內(nèi)燃機負載變高，即，即使內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高，第1輔助燃料ai1的噴射量也被保持為恒定值。因此，在燃料噴射量q增大了時，第2輔助燃料ai2的噴射量增大，即，進行擴散燃燒的燃料量增大。該擴散燃燒如前述那樣穩(wěn)定地進行，因此，像這樣，在內(nèi)燃機負載變高了時，即內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高了時，通過使進行擴散燃燒的燃料量增大，從而即使內(nèi)燃機負載變高，即內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高，也能夠確保穩(wěn)定的燃燒。

另一方面，火花塞59的點火作用在第1輔助燃料ai1的噴射期間或噴射結(jié)束后進行，因火花塞59的點火作用而產(chǎn)生的第1輔助燃料ai1的火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域隨著時間經(jīng)過而逐漸擴大。另一方面，為了確保穩(wěn)定的、良好的擴散燃燒，需要在火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域成為了某一定以上的大小時，開始第2輔助燃料ai2的噴射作用。在該情況下，火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域成為某一定以上的大小需要一定時間。因此，在本發(fā)明的實施例中，在比第2輔助燃料ai2的噴射開始正時提前一定時間噴射第1輔助燃料ai1。

另外，圖12如前述那樣，示出了內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為某恒定轉(zhuǎn)速時的噴射正時以及噴射量。因此，在圖12所示的例中，在比第2輔助燃料ai2的噴射開始正時提前一定曲軸角時進行第1輔助燃料ai1的噴射作用。即，在本發(fā)明的實施例中，如圖12的(c)至(e)所示，第1輔助燃料ai1的噴射正時隨著內(nèi)燃機負載變高，即隨著內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高而提前，火花塞59的點火正時也隨著內(nèi)燃機負載變高，即隨著內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變高而提前。

另一方面，當?shù)?輔助燃料ai2的噴射量增大時，擴散燃燒時的煤煙的產(chǎn)生量增大，當煤煙的產(chǎn)生量超過某限度時，大量的煤煙沒有被再氧化而被從燃燒室2排出。因此，第2輔助燃料ai2的噴射量存在根據(jù)煤煙的產(chǎn)生量設定的界限量。圖12的(e)示出了第2輔助燃料ai2的噴射量達到該界限量之時，不優(yōu)選超過該界限量地使第2輔助燃料ai2的噴射量增大。因此，在本發(fā)明的實施例中，在內(nèi)燃機負載進一步增大了時，即內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩進一步增大了時，如圖12的(f)所示，不增大第2輔助燃料ai2的噴射量而是將其維持為該界限量，并使第1輔助燃料ai1的噴射量增大。

此外，如圖12的(f)所示，在不增大第2輔助燃料ai2的噴射量而增大了第1輔助燃料ai1的噴射量時，與圖12的(e)的情況相比，第1輔助燃料ai1的噴射結(jié)束正時和火花塞59的點火正時不變化，第1輔助燃料ai1的噴射開始正時，即噴射正時提前。當像這樣第1輔助燃料ai1的噴射開始正時提前時，在前半程所噴射的第1輔助燃料ai1在燃燒室2內(nèi)的周邊擴散，由在后半程所噴射的第1輔助燃料ai1生成火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域。因此，此時在第2輔助燃料的噴射開始時的火焰?zhèn)鞑ト紵齾^(qū)域的大小與圖12的(e)中的情況大致相同，因此，可進行抑制了煤煙的產(chǎn)生的良好的擴散燃燒。另一方面，在前半程所噴射的第1輔助燃料ai1在主燃料mi進行自著火燃燒時燃燒。此外，第2輔助燃料ai2的噴射量作為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n的函數(shù)以如圖13所示的映射的形式預先儲存于rom32內(nèi)。

對以上的說明進行總結(jié)，在本發(fā)明的實施例中，在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，預先設定有進行自著火燃燒的自著火燃燒區(qū)域rr，在自著火燃燒區(qū)域rr內(nèi)內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr超過了預先設定的邊界x時，依次進行主燃料mi的燃料噴射、第1輔助燃料ai1的燃料噴射以及第2輔助燃料ai2的燃料噴射，在自著火燃燒區(qū)域rr內(nèi)內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比預先設定的邊界x低時，僅進行主燃料mi的燃料噴射，或者僅進行主燃料mi的燃料噴射和第1輔助燃料ai1的燃料噴射。

另外，如圖12的(c)至(e)所示，在本發(fā)明的實施例中，在依次進行主燃料mi的燃料噴射、第1輔助燃料ai1的燃料噴射以及第2輔助燃料ai2的燃料噴射時，隨著內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr變高，使第2輔助燃料ai2的噴射量增大，使第2輔助燃料ai2的噴射正時、第1輔助燃料ai1的噴射正時以及點火正時提前。而且，在第2輔助燃料ai2的噴射量增大而達到預先設定的界限量后，在內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr進一步增大了時，如圖12的(f)所示，使第1輔助燃料ai1的噴射量增大并且使第1輔助燃料ai1的噴射正時提前。

如前述那樣，概括地說，當燃燒室2內(nèi)的混合氣體的溫度沒有超過900k時不發(fā)生自著火燃燒。因此，在圖8的自著火區(qū)域rr內(nèi)，在壓縮開始的混合氣體的壓力以及溫度低的內(nèi)燃機低負載運轉(zhuǎn)時，需要提高壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度以使得燃燒室2內(nèi)的混合氣體的溫度超過900k。圖14a示出了在自著火區(qū)域rr內(nèi)使自著火燃燒產(chǎn)生所需要的壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度的一例。如圖14a所示，使得內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr越低則壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度越高，并且壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n變高而提高。

在該情況下，如前述那樣，壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度能夠通過使基于冷卻水泵14的向中間冷卻器12的冷卻水的循環(huán)量變化來進行控制，而且，壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度能夠通過如圖7a所示那樣使排氣門56二次打開并且利用基于可變氣門正時機構81的工作油供給排出控制閥90的工作油供給排出控制使排氣門56的打開正時變化來進行控制。在本發(fā)明的實施例中，得到壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的最佳的進氣溫度所需要的冷卻水泵14的驅(qū)動電力ei作為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n的函數(shù)以如圖14b所示的映射的形式預先儲存于rom32內(nèi)，得到壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的最佳的進氣溫度所需要的工作油供給排出控制閥90的驅(qū)動電力iθ作為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n的函數(shù)以如圖14c所示的映射的形式預先儲存于rom32內(nèi)。

另一方面，圖15a示出了主燃料mi的噴射正時的代表性的例子。此外，在圖15a中，自著火區(qū)域rr內(nèi)所示的實線表示等噴射正時(由比壓縮上止點滯后(atdc)的曲軸角表示)。即，主燃料mi的噴射量越增大則主燃料mi的噴射期間越長，因此，主燃料mi的噴射量越增大則主燃料mi的噴射正時越提前。另一方面，自著火反應需要時間，因此內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n越高則主燃料mi的噴射正時越提前。因此，如圖15a所示，在產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比邊界x低的自著火區(qū)域rr內(nèi)，主燃料mi的噴射量越增大，即內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr越高，則主燃料mi的噴射正時越提前，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n越高則主燃料mi的噴射正時越提前。在本發(fā)明的實施例中，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比邊界x低的自著火區(qū)域rr內(nèi)的主燃料mi的噴射正時w作為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n的函數(shù)以如圖15b所示的映射的形式預先儲存于rom32內(nèi)。

另一方面，在本發(fā)明的實施例中，在產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比邊界x高的自著火區(qū)域rr內(nèi)，在要求噴射量增大了時，在將主燃料mi的噴射量保持為恒定量的狀態(tài)下增大第2輔助燃料ai2的噴射量。這樣，在產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比邊界x高的自著火區(qū)域rr內(nèi)，即使要求噴射量增大，主燃料mi的噴射量也保持為恒定量，因此主燃料mi的噴射正時如圖15a所示，即使內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr變高也沒有提前，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n變得越高則主燃料mi的噴射正時越提前。此外，主燃料mi也可以在進氣行程中進行。

另外，在本發(fā)明的實施例中，第1輔助燃料ai1的最佳的噴射正時w1作為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr與內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n的函數(shù)以如圖16a所示的映射的形式預先儲存于rom32內(nèi)，第2輔助燃料ai2的最佳的噴射正時w2作為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n的函數(shù)以如圖16b所示的映射的形式預先儲存于rom32內(nèi)。而且，火花塞59的最佳的點火正時作為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速n的函數(shù)以圖16c所示的映射的形式預先儲存于rom32內(nèi)。

另外，在本發(fā)明的實施例中，如前述那樣，將用于得到在壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的使自著火燃燒發(fā)生所需要的進氣溫度的冷卻水泵14的驅(qū)動電力ei和工作油供給排出控制閥90的驅(qū)動電力iθ預先儲存，因此，只要將冷卻水泵14的驅(qū)動電力ei和工作油供給排出控制閥90的驅(qū)動電力iθ分別控制為預先儲存的驅(qū)動電力，就能夠使壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度成為使自著火燃燒發(fā)生所需要的進氣溫度。然而，即使像這樣控制驅(qū)動電力，也存在例如因周圍環(huán)境的急劇的變化而進氣溫度比使自著火燃燒發(fā)生所需要的溫度低、成為主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況。

在成為了像這樣主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，當加強第2輔助燃料ai2的擴散燃燒時，混合氣體的溫度會上升，其結(jié)果，主燃料mi變得容易自著火。因此，在本發(fā)明的實施例中，在成為了主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，如圖17a所示，使第2輔助燃料ai2的噴射開始正時提前△θa，由此，使第2輔助燃料ai2的噴射量增大從而使較強的擴散燃燒發(fā)生。此外，此時如圖17a中虛線所示使主燃料mi的噴射量減少以使得燃料噴射量q的總量不發(fā)生變化。

另外，在本發(fā)明的實施例中，是否處于主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，根據(jù)進行主燃料mi的自著火燃燒時的著火延遲時間來判斷。在該情況下，在本發(fā)明的實施例中，使用以下所示的livengood-wu的積分式來預測進行主燃料mi的自著火燃燒時的著火延遲時間。

數(shù)學式1

上述(1)和(2)被稱為livengood-wu的積分式，該livengood-wu的積分式與實驗值一致的程度高。此外，在上式(1)中，τ表示直到自著火為止的著火延遲時間，a表示頻度因子，p表示壓力(n為正)，e表示活化能，r表示一般氣體常數(shù)，t表示溫度。上式(1)的左邊表示壓力p、溫度t下的著火延遲時間的倒數(shù)(1/τ)。

即，當溫度t變高時，反應速度(右邊的阿倫尼烏斯公式)變快，因此著火延遲時間τ變短，當壓力p變高時，燃料密度變高，因此著火延遲時間τ變短。因此，成為上式(1)那樣的關系。另一方面，若著火延遲時間為τ的狀態(tài)持續(xù)了dt時間，則在該dt時間中經(jīng)過了到自著火為止的時間τ中的dt/τ％。因此，在著火延遲時間為τ1的狀態(tài)持續(xù)了dt時間，著火延遲時間為τ2的狀態(tài)持續(xù)了dt時間，之后同樣地，著火延遲時間為τn的狀態(tài)持續(xù)了dt時間的情況下，當dt/τ1、dt/τ2、…dtn/τ…之和成為100％，即成為1時，發(fā)生自著火。因此，如上式(2)所示，在對壓力p、溫度t下的著火延遲時間的倒數(shù)(1/τ)進行了時間積分時，積分值成為1的時間te為著火延遲時間τ。

上式(3)作為表示也考慮了壓力p、溫度t之外的實際上帶來影響的其他因子的情況下的著火延遲時間的倒數(shù)(1/τ)的式子，示出了常用的公式。此外，在上式(3)中，φ表示當量比，on表示辛烷值，res表示殘留氣體比例(％)，a’、α、β、γ、δ表示同定常數(shù)(a’、α、β、δ>0，γ<0)，關于其他的符號，與上式(1)同樣。此外，以下如上式(4)所示那樣用σ(1/τ)表示上式(3)的時間積分值。從上式(3)可知，壓力p越高則著火延遲時間τ越短，溫度t越高則著火延遲時間τ越短，當量比φ越大則著火延遲時間τ越短，殘留氣體比例res越高則著火延遲時間τ越短，辛烷值on越低則著火延遲時間τ越短。

圖17b示出了算出的σ(1/τ)的變化的一例。此外，在圖17b中，橫軸表示曲軸角，tgi表示最佳的自著火正時，即目標自著火正時。如上所述，在σ(1/τ)成為了1時發(fā)生自著火燃燒，圖17b示出了相對于目標自著火正時tgi，自著火正時延遲了α的情況。在本發(fā)明的實施例中，在自著火正時相對于目標自著火正時tgi延遲了的情況下，增大第2輔助燃料ai2的噴射量以使得自著火正時成為目標自著火正時tgi。在該情況下，在本發(fā)明的實施例中，使用對第2輔助燃料ai2的噴射量的修正系數(shù)k來控制第2輔助燃料ai2的噴射量，在本發(fā)明的實施例中，如圖17c所示，該延遲量α越增大，則使對第2輔助燃料ai2的噴射量的修正系數(shù)k的值越增大。圖17c所示的關系被預先儲存。

使用了livengood-wu的積分式的著火延遲時間的算出通過電子控制單元30來進行。因此，在本發(fā)明的實施例中，通過電子控制單元30來對是否處于主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行判別，在判別為處于主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，增大第2輔助燃料ai2的噴射量。此外，在本發(fā)明的實施例中，具體而言，通過電子控制單元30來對主燃料mi的自著火正時進行預測，在預測到的主燃料mi的自著火正時相對于目標自著火正時tgi延遲了預先設定的曲軸角以上時，判別為處于主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

圖18和圖19表示內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)控制例程。該例程通過每隔一定時間的插入來執(zhí)行。

參照圖18，首先在步驟100中，讀取基于負載傳感器41的輸出信號算出的內(nèi)燃機的要求轉(zhuǎn)矩。接著，在步驟101中，基于要求轉(zhuǎn)矩來算出從燃料噴射閥3的燃料噴射量q。燃料噴射量q隨著要求轉(zhuǎn)矩變高而增大。接著，在步驟102中，對內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于圖8和圖15a所示的自著火區(qū)域rr內(nèi)進行判別。在判別為內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)不處于圖8和圖15a所示的自著火區(qū)域rr內(nèi)時，進入步驟103，利用火花塞59進行使混合氣體著火的火花點火燃燒。

即，在步驟103中，將節(jié)氣門11的開度、基于冷卻水泵14的向中間冷卻器12的冷卻水的循環(huán)量以及基于可變氣門正時機構81的排氣門56的打開正時控制為適合于基于火花塞59的火花點火燃燒的值。接著，在步驟104中，以在步驟101中算出的燃料噴射量q來進行來自燃料噴射閥3的燃料的噴射控制。接著，在步驟105中，進行基于火花塞59的混合氣體的點火控制。

另一方面，在步驟102中判別為內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)處于圖8和圖15a所示的自著火區(qū)域rr內(nèi)時，進入步驟106，進行自著火燃燒。即，在步驟106中，對節(jié)氣門11的開度進行控制以使得空燃比成為與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應的預先設定的稀空燃比。接著，在步驟107中，對內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr是否比圖8和圖15a所示的邊界x高進行判別。在判別為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比圖8和圖15a所示的邊界x低時，進入步驟108，僅進行主燃料mi的噴射。

即，為了使壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度成為圖14a所示的進氣溫度，在步驟108中，以根據(jù)圖14b所示的映射算出的驅(qū)動電力ei來驅(qū)動冷卻水泵14，在步驟109中，以根據(jù)圖14c所示的映射算出的驅(qū)動電力iθ來驅(qū)動工作油供給排出控制閥90。接著，在步驟110中，根據(jù)圖15b所示的映射算出主燃料mi的噴射正時w。接著，在步驟111中，以在步驟101中算出的燃料噴射量q和在步驟110中算出的噴射正時w來進行來自燃料噴射閥3的主燃料mi的噴射控制。

另一方面，在步驟107中判別為內(nèi)燃機的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩tr比圖8和圖15a所示的邊界x高時，進入步驟112，進行主燃料mi、第1輔助燃料ai1以及第2輔助燃料ai2的噴射。即，在步驟112中，以根據(jù)圖14b所示的映射算出的驅(qū)動電力ei來驅(qū)動冷卻水泵14以使得壓縮開始的燃燒室2內(nèi)的進氣溫度成為圖14a所示的進氣溫度，在步驟113中，以根據(jù)圖14c所示的映射算出的驅(qū)動電力iθ來驅(qū)動工作油供給排出控制閥90。

接著，在步驟114中，讀取由溫度傳感器25檢測到的進氣溫度和由壓力傳感器26檢測到的進氣壓力。接著，在步驟115中，基于檢測到的這些進氣溫度和進氣壓力，使用livengood-wu的積分式來預測進行主燃料mi的自著火燃燒時的著火延遲時間，算出自著火正時相對于目標自著火正時tgi的延遲量α。接著，在圖19所示的步驟116中，對是否處于主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行判別。在該情況下，是否處于主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)根據(jù)進行主燃料mi的自著火燃燒時的著火延遲時間來判斷。具體而言，在本發(fā)明的實施例中，如前述那樣，在預測到的主燃料mi的自著火正時相對于目標自著火正時tgi延遲了預先設定的曲軸角以上時，即，在延遲量α超過預先設定的一定量時，判別為處于難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

在步驟116中判別為沒有處于主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，進入步驟117，算出主燃料mi的噴射量。在圖19所示的例子中，此時，使主燃料mi的噴射量成為圖9b所示的噴射量q0。接著，在步驟118中，根據(jù)圖15b所示的映射算出主燃料mi的噴射正時w。接著，在步驟119中，根據(jù)圖13所示的映射算出第2輔助燃料ai2的噴射量qa2。接著，在步驟120中，根據(jù)圖16b所示的映射算出第2輔助燃料ai2的噴射正時w2。

接著，在步驟121中，從在步驟101中算出的燃料噴射量q中減去第2輔助燃料ai2的噴射量qa2，由此算出第1輔助燃料ai1的噴射量qa1(＝q-qa2)。接著，在步驟122中，根據(jù)圖16a所示的映射算出第1輔助燃料ai1的噴射正時w1。接著，在步驟123中，進行主燃料mi、第1輔助燃料ai1以及第2輔助燃料ai2的噴射控制。接著，在步驟124中，根據(jù)圖16c所示的映射算出火花塞59的點火正時。接著，在步驟125中，進行基于火花塞59的點火控制。

另一方面，在步驟116中判別為處于主燃料mi難以自著火的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，進入步驟120，基于在步驟115中算出的延遲量α，根據(jù)圖17c所示的關系算出修正系數(shù)k的值。接著，在步驟127中，根據(jù)圖13所示的映射算出第2輔助燃料ai2的噴射量qa2。接著，在步驟128中，將修正系數(shù)k與在步驟127中算出的第2輔助燃料ai2的噴射量qa2相乘，由此算出第2輔助燃料ai2的最終的噴射量qa2。接著，在步驟129中，基于該第2輔助燃料ai2的最終的噴射量qa2，算出圖17a所示的提前量△θa。

接著，在步驟130中，根據(jù)圖16b所示的映射算出第2輔助燃料ai2的噴射正時w2。接著，在步驟131中，將在步驟129中算出的提前量△θa與在步驟130中算出的第2輔助燃料ai2的噴射正時w2相加，由此算出第2輔助燃料ai2的最終的噴射正時w2。接著，在步驟132中，從噴射量q0中減去第2輔助燃料ai2的噴射量qa2的增大部分(根據(jù)圖13所示的映射算出的第2輔助燃料ai2的噴射量qa2·(k-1))，由此算出主燃料mi的噴射量mi。接著，在步驟133中，根據(jù)圖15b所示的映射算出主燃料mi的噴射正時w。接著，進入步驟121。