申请/专利权人：马自达汽车株式会社

申请日：2016-03-16

公开（公告）日：2020-09-15

公开（公告）号：CN107429625B

主分类号：F02D41/34(20060101)

分类号：F02D41/34(20060101);F02D41/02(20060101);F02D45/00(20060101)

优先权：["20150323 JP 2015-059856"]

专利状态码：失效-未缴年费专利权终止

法律状态：2023.03.03#未缴年费专利权终止;2017.12.26#实质审查的生效;2017.12.01#公开

摘要：燃料喷射控制部发动机控制器100在压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间进行主喷射72，并且，在从进气冲程到压缩冲程前半期的期间进行燃料量比主喷射少的前段喷射71。燃料喷射控制部判断前段喷射所喷出的燃料在压缩冲程后半期是否发生部分氧化反应，并在判断出发生所述部分氧化反应时，进行中段喷射73。在部分氧化反应发生之前，燃料喷射控制部进行中段喷射，且保证该中段喷射所喷出的燃料在主喷射所喷出的燃料自点火以后自点火。

主权项：1.一种直喷发动机的燃料喷射控制装置，其包括发动机和燃料喷射控制部，其中，所述发动机包括燃烧室，所述燃烧室由气缸盖的顶部、设在气缸体上的气缸以及在所述气缸内往复运动的活塞划分出来，所述燃料喷射控制部构成为在所述燃烧室内具有为了喷射液体燃料而设的燃料喷射阀且在规定的时刻向所述燃烧室内喷射所述燃料，所述燃料喷射控制部在从压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间进行主喷射，并且，在从进气冲程到压缩冲程前半期的期间进行前段喷射，所述前段喷射所喷出的燃料量比所述主喷射少，所述燃料喷射控制部判断所述前段喷射所喷出的燃料在压缩冲程后半期是否发生部分氧化反应，并在判断出发生所述部分氧化反应的情况下，所述燃料喷射控制部在所述前段喷射与所述主喷射之间进行中段喷射，在所述压缩冲程后半期内所述部分氧化反应发生之前，所述燃料喷射控制部进行所述中段喷射，且保证所述中段喷射所喷出的燃料在所述主喷射所喷出的燃料自点火以后自点火。

全文数据：直喷发动机的燃料喷射控制装置技术领域[0001]本处所公开的技术涉及一种直喷发动机的燃料喷射控制装置。背景技术[0002]在专利文献1中记载了一种几何压缩比设在15以上的汽油发动机，其进行压燃点火燃烧。在该发动机的燃料喷射量增多的高负荷范围内，分进气冲程中和压缩冲程中这两次向气缸内喷射燃料，对压缩上止点附近且设在活塞顶面上的空腔内的混合气进行压燃点火，利用随燃烧产生的高温，在膨胀冲程中使凹部外侧的混合气点燃且燃烧。这样一来，在燃料喷射量增多的高负荷范围，也能够在不让燃烧噪声增大的情况下进行压燃点火燃烧。[0003]在专利文献2中记载了如下内容:一种具有外开阀式燃料喷射阀的直喷发动机，该燃料喷射阀设在气缸的中心轴上且将燃料以空心锥状喷出，所述直喷发动机通过在压缩冲程的后期向气缸内喷射燃料，而在燃烧室内形成混合气层和该混合气层周围的气体层。在专利文献2中记载的发动机中，混合气燃烧时，周围的气体层作为隔热层发挥作用，冷却损失就会降低。[0004]专利文献1:日本专利第5477246号公报[0005]专利文献2:日本公开专利公报特开2013—57266号公报发明内容[0006]—发明要解决的技术问题一[0007]正如专利文献2所述，在燃烧室内形成混合气层和在该混合气层周围形成气体层，就有利于降低冷却损失。然而，如果发动机进入高负荷的运转状态，则燃料喷射量就会增加，从而难以在混合气层周围形成气体层。[0008]在该情况下，如专利文献1所述，在从进气冲程到压缩冲程前半期这一较早的时期进行少量的前段喷射而形成所含燃料较少的气体层，在从压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间进行主喷射而在燃烧室的中央侧形成混合气层，其结果是，在发动机处于高负荷的运转状态下时，在混合气层周围形成的所含燃料较少的气体层就会作为隔热层发挥作用，并且，燃烧室的壁面附近的燃烧温度会降低，因此有利于降低冷却损失。[0009]然而，在压缩冲程中且气缸内的压力和温度随活塞上升而逐渐升高的环境中，在从进气冲程到压缩冲程前半期的期间内喷到气缸内的燃料也就是前段喷射所喷出的燃料有时会发生部分氧化反应。因为前段喷射所喷出的燃料引起部分氧化反应，所以在从压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间内喷到气缸内的燃料也就是主喷射所喷出的燃料在该喷射后与空气充分混合之前自点火，也就是说无法保证自点火前有足够的点火延迟时间，从而导致产生烟雾或者膨胀冲程中的燃烧期间变长，CO增多。[0010]本处所公开的技术正是鉴于上述问题而完成的。其目的在于:在直喷发动机中，在从压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间进行主喷射，保证该主喷射所喷出的燃料有足够的点火延迟时间，从而抑制废气排放性能恶化。其中，该直喷发动机是在燃料喷射量增多的高负荷范围进行分段喷射并利用自点火而使燃料燃烧的。[0011]—用以解决技术问题的技术方案一[0012]本处所公开的技术涉及一种直喷发动机的燃料喷射控制装置，该装置包括发动机和燃料喷射控制部，其中，所述发动机包括燃烧室，所述燃烧室由气缸盖的顶部、设在气缸体上的气缸以及在所述气缸内往复运动的活塞划分出来，所述燃料喷射控制部构成为在所述燃烧室内具有为了喷射液体燃料而设的燃料喷射阀且在规定的时刻向所述燃烧室内喷射所述燃料。[0013]所述燃料喷射控制部在从压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间进行主喷射，并且，在从进气冲程到压缩冲程前半期的期间进行前段喷射，所述前段喷射所喷出的燃料量比所述主喷射少，所述燃料喷射控制部判断所述前段喷射所喷出的燃料在压缩冲程后半期是否发生部分氧化反应，并在判断出发生所述部分氧化反应时，所述燃料喷射控制部在所述前段喷射与所述主喷射之间进行中段喷射，在所述压缩冲程后半期内所述部分氧化反应发生之前，所述燃料喷射控制部进行所述中段喷射，且保证所述中段喷射所喷出的燃料在所述主喷射所喷出的燃料自点火以后自点火。[0014]此处所说的“压缩冲程前半期”和“压缩冲程后半期”相当于将压缩冲程平均分为前半期和后半期这两等份时的前半期和后半期。“压缩冲程后期”相当于将压缩冲程平均分为初期、中期、后期这三等份时的后期。“膨胀冲程初期”相当于将膨胀冲程平均分为初期、中期、后期这三等份时的初期。[0015]根据该构成，燃料喷射控制部进行至少包括前段喷射和主喷射的分段喷射。这在燃料喷射量增多的高负荷范围是有利的。前段喷射是在从进气冲程到压缩冲程前半期的期间，通过向气缸内喷射燃料来进行的。因为燃料的喷射时刻相对较早，所以喷出的燃料就在燃烧室内扩散。前段喷射的喷射量相对较少，因此会形成相对较稀的混合气。[0016]主喷射是在从压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间，通过向气缸内喷射燃料来进行的。因为燃料的喷射时刻相对较晚，所以雾状燃料集中到燃烧室内的中央侧。主喷射的喷射量相对较多。这样，混合气点燃时，就会在燃烧室内形成混合气层，且在该混合气层周围形成所含燃料相对较少的气体层。在该状态下，例如如果混合气层自点火，则周围的气体层就会作为隔热层发挥作用，且燃烧室的壁面附近的燃烧温度会降低，从而能够降低冷却损失。[0017]压力和温度随压缩冲程的进行而逐渐升高，通过前段喷射喷到气缸内的燃料暴露于该压力和温度中，在压缩冲程后半期有时会发生部分氧化反应。此处，“部分氧化反应”指的是，燃料未达到热焰反应就发生氧化反应。通过部分氧化反应产生的热量尽管比完全氧化反应小，但仍会导致气缸内温度上升。因此，如果前段喷射所喷出的燃料发生部分氧化反应，则之后就无法保证主喷射所喷出的燃料在自点火前有足够的点火延迟时间。[0018]根据所述构成，燃料喷射控制部判断是否发生部分氧化反应，当判断出发生部分氧化反应时，燃料喷射控制部在前段喷射和主喷射之间进行中段喷射。中段喷射是在低温氧化反应发生前进行的。气缸内的温度因中段喷射喷到气缸内的燃料的汽化潜热而下降，因此，能够防止部分氧化反应发生。中段喷射的时刻优选在即将发生部分氧化反应发生之前。这样一来，中段喷射所发挥的使气缸内的温度随汽化潜热而下降的作用就能有效地抑制部分氧化反应发生。[0019]如果中段喷射的时刻过早，则不仅不能充分发挥抑制部分氧化反应发生的作用，而且中段喷射所喷出的燃料也可能发生部分氧化反应。因此，进行中段喷射的时刻要保证中段喷射所喷出的燃料在主喷射所喷出的燃料自点火以后自点火。这样一来，就能防止中段喷射所喷出的燃料发生部分氧化反应。[0020]这样，因为能防止在压缩冲程后半期发生部分氧化反应，所以能够保证主喷射喷到气缸内的燃料有充分的点火延迟时间，从而能够防止烟雾产生和CO增多。[0021]还可以是这样的：所述燃料喷射控制部根据所述气缸内的压力、所述气缸内的温度以及所述气缸内的氧浓度，判断是否发生所述部分氧化反应。根据上述参数，能够高精度地判断出是否发生部分氧化反应。其结果是，在要发生部分氧化反应时，通过进行中段喷射，就能够防止部分氧化反应发生。[0022]还可以是这样的:所述中段喷射的燃料量比所述主喷射的燃料量少。[0023]因为中段喷射的喷射时刻比主喷射早，所以在进行中段喷射时，气缸内的压力和温度还不够高。因此，如果中段喷射的喷射量增多，则喷到气缸内的雾状燃料就会飞散得过远，从而可能与燃烧室壁面接触。这不利于在混合气层周围形成气体层。因此，中段喷射的燃料量优选相对较少。减少中段喷射的燃料量，就保证主喷射的燃料量较多，有利于在整体的燃料喷射量增多的中高负荷范围，提高发动机扭矩。[0024]还可以是这样的：所述主喷射是进行多次燃料喷射的多段喷射，从所述中段喷射结束喷射到所述主喷射开始喷射的间隔比所述主喷射中第一次喷射和第二次喷射之间的间隔长。[0025]如果进行分段喷射，则先喷出的雾状燃料与后喷出的雾状燃料有时就会彼此重叠，产生局部过浓的混合气。此时，燃烧温度升高，废气排放性能也会下降。根据所述构成，使中段喷射与主喷射之间的喷射间隔足够长，就能防止中段喷射所喷出的雾状燃料与主喷射所喷出的雾状燃料互相重叠。这有利于降低燃烧温度而降低冷却损失，并且，有利于防止产生局部过浓的混合气，从而防止产生烟雾。[0026]一发明的效果一[0027]如上所述，根据所述直喷发动机的燃料喷射控制装置，前段喷射所喷出的燃料要发生部分氧化反应时，通过在前段喷射与主喷射之间进行中段喷射，而利用喷出的燃料的汽化潜热使气缸内的温度下降，由此能够防止部分氧化反应发生。其结果是，能够在保证主喷射所喷出的燃料有充分的点火延迟时间的基础上使燃料自点火，从而能够防止废气排放性能恶化。附图说明[0028]图1是不出直喷发动机构成的简图。[0029]图2是示出燃烧室构成的剖视图。[0030]图3不出外开阀式燃料喷射阀的升程与喷口的有效开口面积之间的关系。[0031]图4示出发动机热机时的运转曲线的一例。[0032]图5示出满负荷范围内的燃料喷射方式。[0033]图6的上部概念性地示出在满负荷范围内进行了前段喷射时燃烧室内的雾状燃料，图6的下部示出此时燃烧室内的温度分布情况。[0034]图7的上部概念性地示出在满负荷范围内在压缩上止点时燃烧室内的雾状燃料，图7的下部示出此时燃烧室内的温度分布情况。[0035]图8的上部概念性地示出在满负荷范围内主喷射结束后燃烧室内的雾状燃料，图8的下部示出此时燃烧室内的温度分布情况。[0036]图9示出中高负荷范围内的燃料喷射方式。[0037]图10概念性地示出中高负荷范围内在燃烧室内形成的混合气层。[0038]图11是进行中段喷射时和不进行中段喷射时的放热率差异的比较图。[0039]图12是进行中段喷射时和不进行中段喷射时的缸内平均温度的差异的比较图。具体实施方式[0040]下面根据附图对实施方式进行说明。以下说明仅为示例。[0041]发动机的整体构成）[0042]图1示出实施方式所涉及的发动机1的构成。发动机1的曲轴15经由变速器连结到驱动轮上，未图示。发动机1的输出传递到驱动轮，由此带动车辆行驶。此处，发动机1的燃料在本实施方式中为汽油，还可以是含生物乙醇等的汽油。本处所公开的技术能够广泛应用于下述发动机:在燃料喷射结束后燃料气化并进行点火的预混燃烧发动机中，使用各种液体燃料的发动机。[0043]发动机1包括气缸体12和装在气缸体12之上的气缸盖13,气缸体12内部形成有多个气缸11图1仅不出一个）。发动机1是多气缸发动机。在气缸体12和气缸盖13的内部形成有供冷却液流动的水套，省略图示。经由连杆14连结到曲轴15上的活塞16插在各气缸11内且可滑动。活塞16、气缸11和气缸盖13—起划分出燃烧室17。[0044]在本实施方式中，燃烧室17的顶部170气缸盖13的下表面）由进气侧斜面171和排气侧斜面172构成。进气侧斜面171上设有进气道18的开口部180且进气侧斜面171朝着气缸11中央倾斜上升，排气侧斜面172上设有排气道19的开口部190且排气侧斜面172朝着气缸11中央倾斜上升。燃烧室17是屋脊型燃烧室。需要说明的是，屋脊处的棱线可能与气缸11的轴心有交点，也可能没有交点。在图2中也示出，与顶部170的进气侧斜面171和排气侧斜面172相对应，活塞16的顶面160因分别在进气侧和排气侧朝着活塞16中央上升的斜面161、162的存在而呈三角屋顶状隆起。这样一来，该发动机1的几何压缩比就被设定为15以上的较高的压缩比。在活塞16的顶面160上形成有凹状空腔163。[0045]虽然图1中仅示出了一个进气道18,但每个气缸11的气缸盖13上都形成有两个进气道18。进气道18的开口部180沿发动机输出轴也就是曲轴15的方向设在气缸盖13的进气侧斜面171上，进气道18通过该开口部180与燃烧室17连通。同样，每个气缸11的气缸盖13上都形成有两个排气道19。排气道19的开口部190沿发动机输出轴的方向设在气缸盖13的排气侧斜面172上，排气道19通过该开口部190与燃烧室17连通。[0046]进气道18与进气通路181相连。在进气通路181的中途设有用来调节进气流量的节气门55。排气道19与排气通路191相连。在排气通路191上设有具有一个以上催化转化器的尾气净化系统。催化转化器中的催化剂包括三效催化剂。不过，催化转化器中的催化剂不限于三效催化剂。[0047]在气缸盖13上设有进气门21，进气门21能够将进气道18与燃烧室17隔断（也就是使燃烧室17封闭），进气门21由进气门驱动机构驱动。在气缸盖13上还设有排气门22,排气门22能够将排气道19与燃烧室17隔断，排气门22由排气门驱动机构驱动。进气门21在规定的时刻往复运动来打开和隔断进气道18,排气门22在规定的时刻往复运动来打开和隔断排气道19。由此对气缸11内进行换气。[0048]进气门驱动机构具有进气凸轮轴，进气凸轮轴由曲轴15驱动且与曲轴15相连，曲轴15旋转时进气凸轮轴与其同步进行旋转，省略图示。排气门驱动机构具有排气凸轮轴，排气凸轮轴由曲轴15驱动且与曲轴15相连，曲轴15旋转时排气凸轮轴与其同步进行旋转，省略图示。[0049]进气门驱动机构在本例中构成为至少包括可变配气相位机构VariableValveTiming:VVT23。其中，可变配气相位机构23为液压式或电动式且可在规定的角度范围内连续改变进气凸轮轴的相位。需要说明的是，还可以让进气门驱动机构既包括VVT23,又包括可改变气门升程的可变气门升程机构。[0050]排气门驱动机构在本例中至少包括VVT24。其中，VVT24为液压式或电动式且可在规定的角度范围内连续改变排气凸轮轴的相位。需要说明的是，还可以让排气门驱动机构既包括VVT24，又包括可改变气门升程的可变气门升程机构。[0051]可变气门升程机构还可以是可连续改变升程的CVVLContinuousVariableValveLift:连续可变气门升程）。需要说明的是，驱动进气门21的气门驱动机构和驱动排气门22的气门驱动机构可以是任意的气门驱动机构，例如可以采用液压式或电动式的驱动机构。[0052]如图2放大所示，在气缸盖13上装有燃料喷射阀6,燃料喷射阀6用于向燃烧室17内直接喷射燃料。燃料喷射阀6设在进气侧斜面171和排气侧斜面172相交的屋脊处棱线上。燃料喷射阀6的喷射轴心S沿着气缸11的轴线而设，喷射阀顶端位于燃烧室17内部。燃料喷射阀6的喷射轴心S可能与气缸11的轴线重合，也可能与气缸11的轴线错开。[0053]活塞16上的空腔163与燃料喷射阀6相向而设。燃料喷射阀6向该空腔163内喷射燃料。[0054]燃料喷射阀6在本处为外开阀式燃料喷射阀。如图3放大所不，外开阀式燃料喷射阀6的顶端部具有喷嘴60和外开阀62。其中，在喷嘴60上形成有喷射燃料的喷口61，外开阀62用于打开和关闭喷口61。[0055]喷嘴60构成为可供燃料在其内部流动的筒状。喷口61设在喷嘴60的顶端部，喷口61形成为越靠顶端侧直径越大的锥形。[0056]外开阀62具有阀体63和连接部64。其中，阀体63在喷嘴60的顶端处从喷嘴60向外侧露出，连接部64从阀体63经过喷嘴60内部与省略图示的压电元件相连。阀体63具有与锥形喷口61形状大致相同的底座部65。在阀体63的底座部65与连接部64之间存在缩径部66。如图3所示，缩径部66的倾斜度与底座部65不同，缩径部66从基端朝向顶端的倾斜度比底座部65的倾斜度小。[0057]如图3中的双点划线所示，底座部65与喷口61抵接时，喷口61变为封闭状态。压电元件因被施加电压而变形，外开阀62沿着喷射轴心S向外开启。随之，如图3中的实线所示，底座部65尚开喷口61，喷口61变为敞开状态。当喷口61为敞开状态时，燃料从喷口61喷出而呈相对于喷射轴心S倾斜的方向，并被喷向以喷射轴心S为中心的半径方向上延伸的方向。燃料被喷出时呈以喷射轴心S为中心的空心锥状。在停止对压电元件施加电压后，压电元件就会恢复原来的状态，外开阀62的底座部65就会与喷口61抵接，使喷口61再次变为封闭状ίέτO[0058]施加给压电元件的电压越大，外开阀62从喷口61封闭状态起所开启的升程就越大。由图3可以明确看出，升程越大，喷口61的开度即有效开口面积就越大。有效开口面积由喷口61和底座部65之间的距离而定。升程越大，从喷口61喷到燃烧室17内的雾状燃料的粒径就越大。相反，升程越小，从喷口61喷到燃烧室17内的雾状燃料的粒径就越小。当燃料通过喷口61时，会沿着缩径部66流动。因此，升程越大，缩径部66就离喷口61越远，燃料的喷射角（即，空心锥的锥角）也就越小，升程越小，缩径部66就离喷口61越近，燃料的喷射角（即，空心锥的锥角也越大。[0059]假设燃料压力不变，则有效开口面积越大，达到的喷射速度就越低。相反，虽然有效开口面积越小，喷射速度就越高，但如果有效开口面积过小，燃料所承受的来自于喷口壁面的摩擦阻力的影响就会变大，因此达到的喷射速度会下降。因此，存在一个升程使燃料的喷射速度达到最高，升程大于或小于该最高速度升程时，燃料的喷射速度都会下降。需要说明的是，该最高速度升程相对较小。[0060]如图2所示，在气缸盖13的顶部170上设有从顶部170的顶面凹陷而成的凹部173，燃料喷射阀6的顶端部收放在该凹部173内。凹部173的内周面倾斜，使得凹部173的直径朝向燃烧室17的深处逐渐扩大。通过将燃料喷射阀6的顶端部设在比气缸盖13的顶面更高的位置，既能够提高几何压缩比，又能够将活塞16到达上止点时活塞16的顶面160与燃料喷射阀6的顶端部之间的间隔尽可能地扩大。如后述，这有助于在混合气层周围形成隔热气体层。因为燃料喷射阀6的顶端部和凹部173的内周面之间的间隔变大，所以能够抑制从燃料喷射阀6喷出的雾状燃料因康达效应而附着到气缸盖13的顶面上。[0061]燃料供给系统57包括用于驱动外开阀62的电路和向燃料喷射阀6供给燃料的燃料供给系统。发动机控制器100通过在规定的时刻向电路输出喷射信号，而经由该电路使外开阀62工作，将所需数量的燃料喷射到气缸内。其中，该喷射信号具有与升程相应的电压。未输出喷射信号时也就是喷射信号的电压为〇时），喷口61被外开阀62堵住而变成封闭状态。就这样，利用来自于发动机控制器100的喷射信号，控制压电元件工作。如上述，发动机控制器100控制压电元件工作，并控制从燃料喷射阀6的喷口61喷射燃料的情况以及喷射燃料时的升程。压电元件的响应很迅速，例如能够在1〜2msec之间进行包括约20次喷射的多段喷射。不过，用于驱动外开阀62的单元不限于压电元件。[0062]在燃料供给系统中设有未图示的高压燃料栗和共轨CommonRail管。该高压燃料栗将经由低压燃料栗从燃料箱供来的燃料压送到共轨管，共轨管在规定的燃料压力下将该压送来的燃料蓄积起来。然后，随燃料喷射阀6工作也就是说，外开阀62开启），蓄积在共轨管中的燃料就从喷口61喷出来。燃料喷射控制部包括发动机控制器100和燃料喷射阀6。[0063]如图2概念性示出的那样，燃料喷射控制部构成为在燃烧室17内（也就是空腔163内）能够形成可燃混合气层与该混合气层周围的隔热气体层，详情后述。[0064]该发动机1构成为基本上在整个运转范围内都对气缸11内形成的混合气压燃点火也就是可控自燃ControlledAutoIgnition=CAI来使其燃烧。发动机1具有助燃系统56,助燃系统56用于在规定的环境下帮助点燃混合气。助燃系统56例如可以是设于燃烧室17内部的放电点火器dischargeplug。也就是说，将被控制的脉冲高电压施加到放电点火器的电极上，使得燃烧室17内产生超短脉冲放电，由此使燃烧室内发生流光放电，并在气缸内产生臭氧。臭氧能帮助CAI的进行。需要说明的是，助燃系统不限于产生臭氧的放电点火器，还可以是通过进行火花放电而赋予混合气能量，从而帮助进行CAI的火花塞。[0065]发动机1还具有EGR系统512，EGR系统512构成为将已燃气体再次引入气缸11内。EGR系统512包括外部EGR系统和内部EGR系统。外部EGR系统经由连接发动机1的排气通路191和进气通路181的EGR通路将已燃气体再次引入气缸11内，内部EGR系统使气缸11内的已燃气体中的一部分实质上留在气缸11内。[0066]发动机控制器100是以公知的微型计算机为基础的控制器，且具有中央处理器CPU、存储器和输入输出（IO总线。其中，该中央处理器用于执行程序，该存储器例如由RAM和ROM构成且用于存储程序和数据，该输入输出（IO总线用于输入和输出电信号。[0067]发动机控制器100至少接收以下各个信号：空气流量传感器51发出的与进气流量相关的信号、曲轴转角传感器52发出的曲轴转角脉冲信号、用于检测对加速踏板的踩踏量的油门开度传感器53发出的油门开度信号、车速传感器54发出的车速信号、液温传感器58发出的发动机1的冷却液的温度信号、进气温度传感器59发出的进气温度信号、进气压力传感器510发出的进气压力信号、线性氧传感器511发出的尾气中的氧浓度信号。发动机控制器100根据上述输入信号，计算发动机1的控制参数。控制参数例如有所需要的节气门开度信号、燃料喷射脉冲、助燃信号、气门相位角信号等。然后，发动机控制器100将上述信号输入节气门55准确来讲是驱动节气门55的节气门致动器）、VVT23、24、燃料供给系统57、助燃系统56和EGR系统512等。[0068]如上述，该发动机1的几何压缩比ε设在15以上。几何压缩比设在40以下即可，尤其优选为20以上35以下。因为发动机1构成为压缩比越高则膨胀比越高，所以发动机1在具有高压缩比的同时，还具有相对较高的膨胀比。较高的几何压缩比会使CAI燃烧稳定。[0069]由气缸11的内周面、活塞16的顶面160、气缸盖13的下表面顶部170、进气门21和排气门22各自的气门头顶面划分出燃烧室17。为了减少冷却损失，在上述划分面上设置绝热层，就能够做好燃烧室17的绝热。可以在所有上述划分面上设置绝热层，也可以在上述划分面中的一部分上设置绝热层。此外，虽然进气道18和排气道19的壁面中位于燃烧室17的顶部170—侧的开口附近的壁面不是直接划分出燃烧室17的壁面，但也可以在上述壁面上设置绝热层。[0070]为了抑制燃烧室17内燃烧气体的热量通过划分面释放出来，使上述绝热层的导热系数小于构成燃烧室17的金属母材。[0071]从减少冷却损失这一方面看，优选为绝热层的容积比热小于母材。也就是说，优选地，使绝热层的热容量较小，从而使燃烧室17的划分面的温度随燃烧室17内的气体温度变化而变化。[0072]所述绝热层例如通过等离子喷涂将ZrO2等陶瓷材料涂覆到母材上形成即可。该陶瓷材料中可以含有大量气孔。这样就能够使绝热层的导热系数和容积比热更小。[0073]在本实施方式中，除了所述燃烧室的绝热构造以外，在发动机1的温度达到规定温度以上即热机时，通过在燃烧室17内形成由气体层构成的隔热层，就能够大幅度地减少冷却损失。[0074]具体而言，为了在燃烧室17内的外周部形成包括新鲜空气的隔热气体层且在燃烧室17内的中心部形成混合气层，在压缩冲程以后从燃料喷射阀6的喷射顶端向空腔163喷射燃料，由此，如图2所示实现层化，S卩，在燃料喷射阀6附近且空腔163内的中心部形成混合气层，并且，在该混合气层周围形成包括新鲜空气的隔热气体层。此处所说的混合气层可以定义为由可燃混合气构成的层，可燃混合气可以是例如当量比在φ=0.1以上的混合气。从开始喷射燃料时起经过的时间越久，雾状燃料就会扩散得越广，因此，混合气层的大小为点燃时的大小。例如可以将燃料的燃烧质量百分比达到1%以上作为判断燃料已经点燃的条件。混合气在压缩上止点附近点燃。[0075]隔热气体层可以仅为新鲜空气，也可以在新鲜空气的基础上还包括已燃气体EGR气体）。需要说明的是，即使隔热气体层中混有少量燃料也没有问题，只要隔热气体层中的燃料比混合气层少从而保证隔热气体层能够发挥隔热层的作用即可。如后述，当发动机1的负荷变高而燃料喷射量增多时，隔热气体层变为含有少量燃料的层，但隔热气体层中的燃料比混合气层少。[0076]如图2所示，如果在已形成隔热气体层和混合气层的状态下，混合气进行CAI燃烧，则混合气层与燃烧室17的壁面之间的隔热气体层就能够抑制混合气层的火焰与燃烧室17的壁面接触，并且，该隔热气体层能够作为隔热层，抑制从燃烧室17内向燃烧室17的壁面传热。[0077]需要说明的是，仅凭降低冷却损失，降低的那部分冷却损失会被转化为排气损失而不太有助于提高指示热效率，但该发动机1会利用随高压缩比化而发生的高膨胀比化，将相当于降低的那部分冷却损失的燃烧气体的能量高效率地转化为机械功。即，发动机1采用既降低冷却损失又降低排气损失的构成，由此能够大幅度地提高指示热效率。[0078]为了在燃烧室17内形成上述混合气层和隔热气体层，喷射燃料的时刻优选为燃烧室17内气体流动较弱时。因此，进气道具有直线形状，保证燃烧室17内不产生或难以产生涡流，并且，进气道构成为使滚流也尽可能地较弱。[0079]控制燃料喷射的详细情况）[0080]图4示出发动机1的运转曲线的一例。该运转曲线在负荷方向上分为低中负荷范围Α、中高负荷范围B和满负荷范围C。低中负荷范围Α、中高负荷范围B和满负荷范围C主要是燃料喷射方式不同。[0081]低中负荷范围A是发动机1的负荷最低的区域。因为负荷低，所以燃料喷射量最少。如上述，在该低中负荷范围A内，在燃烧室17内形成混合气层和实质上不含燃料的隔热气体层之后，进行CAI燃烧。在压缩冲程期间的后半期，燃料喷射阀6向气缸11内喷射燃料，省略图示。燃料喷射可以是一次，也可以是多次。在气缸11内的压力和温度升高的压缩冲程期间内喷射燃料，就能抑制雾状燃料飞散得过远。这样一来，就能够在燃烧室17的中央侧形成混合气层，在该混合气层周围形成隔热气体层。混合气层在压缩上止点附近自点火。需要说明的是，在该低中负荷范围A内，利用EGR系统512将已燃气体的一部分引入气缸11内。[0082]满负荷范围C是发动机1的负荷最高的区域。因为负荷高，所以燃料喷射量最多。在满负荷范围C进行自点火时，燃烧时的压力急剧上升，导致燃烧噪声等级提高。于是，在满负荷范围C内，使点火时刻延迟到膨胀冲程的规定时刻，使燃烧室内的压力因活塞上下运动而升降的情况下的压力上升速率达到最大负值的时刻处于燃烧期间内。这样一来，就会降低燃烧时的压力上升速率，燃烧噪声等级下降。[0083]然而，气缸11内的温度随膨胀冲程的进行而下降，因此，如果使点火时刻延迟过多，则发动机可能失火missfire。尤其是因为该发动机1的几何压缩比较高，所以膨胀冲程中气缸11内的温度下降速率较快。因此，难以使点火时刻延迟到保证能让燃烧噪声等级充分下降的程度。[0084]于是，如图5所示，在满负荷范围C内，该发动机1进行前段喷射71和该前段喷射71之后的主喷射72这两次燃料喷射也就是分段喷射）。使前段喷射71喷到气缸11内的燃料发生部分氧化反应，由此，在压缩上止点以后也会维持气缸11内的温度，让主喷射72所喷出的燃料在该压缩上止点以后自点火。前段喷射71用于提高缸内温度，主喷射72用于在膨胀冲程中使燃料自点火燃烧。[0085]图5示出满负荷范围C内的燃料喷射方式。图6的上部概念性地示出在满负荷范围C内进行了前段喷射71时燃烧室内的雾状燃料，图6的下部示出此时燃烧室17内的温度分布情况。图7的上部概念性地示出在满负荷范围C内在压缩上止点时燃烧室17内的雾状燃料，图7的下部示出此时燃烧室17内的温度分布情况。图8的上部概念性地示出在满负荷范围内主喷射72结束后燃烧室17内的雾状燃料，图8的下部示出发生主燃烧时燃烧室17内的温度分布情况。[0086]在满负荷范围C内，发动机控制器100让EGR气体停止回流。在满负荷范围C内，需求负荷较高，就需要与之相应的空气量，因此，发动机控制器100让EGR气体停止回流。[0087]在满负荷范围C内，发动机控制器100将过剩空气系数λ控制在1以下。下面对满负荷范围内的燃料喷射方式进行详细说明。[0088]前段喷射71在压缩冲程中期以前进行。更具体而言，前段喷射71在压缩冲程中发动机1的进气门21关闭后进行。例如，执行前段喷射71的时刻要保证燃料喷射在压缩上止点前120〜90°结束。[0089]前段喷射71包括规定次数图5的示例中为2次的燃料喷射80、80。在燃料喷射80、80中，使燃料喷射阀6的升程比主喷射72大，并使燃料喷射间隔比主喷射72长。因为升程较大，所以前段喷射71所喷出的雾状燃料的粒径较大，动量也较大。[0090]因为两次喷射之间的间隔较长，所以燃料喷射阀6的喷射轴心S附近的负压较弱。也就是说，随燃料喷射阀6喷出燃料而在燃烧室17内形成喷雾流，喷雾流会卷入周围的空气或者含空气的气体而一起流动，然而，从燃料喷射阀6的顶端部喷出的雾状燃料呈空心锥状，空气难以流入该雾状燃料的内侧。当两次喷射之间的间隔较短时，就会抑制喷射轴心S附近的负压恢复，因此负压变强。另一方面，当两次喷射之间的间隔较长时，喷射轴心S附近的负压会恢复，因此负压变弱。[0091]前段喷射71所喷出的雾状燃料的粒径大且动量大，而负压又弱，因此该雾状燃料难以被该负压吸引。其结果是，如图6的上部所示，雾状燃料向以燃料喷射阀6的喷射轴心S为中心的径向外侧扩散的范围大，且飞散得相对较远。在该前段喷射71所喷出的雾状燃料发生部分氧化反应时，该雾状燃料已到达燃烧室17的径向（即气缸11的径向）周边部17b处。需要说明的是，如图6等所示，“气缸的径向周边部”是指，将气缸在最大直径的中心处进行二等分后的径向外侧区域。另一方面，“气缸的径向中央部”是指，将气缸在最大直径的中心处进行二等分后的径向内侧区域。换言之，执行前段喷射71的时刻要保证前段喷射71所喷出的雾状燃料在发生氧化反应时已到达径向周边部17b处。其结果是，前段喷射71所喷出的雾状燃料发生氧化反应时，处于燃烧室17的径向周边部17b处的燃料浓度比径向中央部17a处的燃料浓度浓的状态。[0092]此处，如上述，前段喷射71在进气门21关闭后进行，因此进气气流在一定程度上变弱，到达燃烧室17的径向周边部17b处的雾状燃料容易停留于此。[0093]前段喷射71的燃料量设为满足以下条件的量:基于该燃料量的空燃比保证燃料发生部分氧化反应。例如，保证燃料发生部分氧化反应的空燃比为过剩空气系数λ在8以上的空燃比。如果过剩空气系数λ在8以上，则燃料中的CO变化为CO2的反应被抑制。也就是说，虽然燃料发生氧化反应，但未达到热焰反应。[0094]另一方面，执行主喷射72的时刻要保证主喷射72在压缩上止点前开始，在压缩上止点后结束。具体而言，主喷射72的喷射时刻设为保证燃料在膨胀冲程的规定延迟时刻点燃。规定的延迟时刻是指，燃烧期间中与气缸11内的压力因活塞上下运动而升降的情况下的压力上升速率达到最大负值时重合的时刻。[0095]主喷射72包括规定次数（图5的示例中为6次的燃料喷射90、90。在燃料喷射90、90中，使燃料喷射阀6的升程比前段喷射71小，并使燃料喷射间隔比前段喷射71短。也就是说，主喷射72所喷出的雾状燃料的粒径较小，动量也较小。因为燃料喷射间隔较短，所以如上述，会抑制燃料喷射阀6的喷射轴心S附近的负压恢复。因此，喷射轴心S附近的负压变强。主喷射72所喷出的雾状燃料的粒径小且动量小，因此，会受到负压的强烈影响，向以喷射轴心S为中心的径向外侧扩散的范围小，飞散距离也相对较短。因此，如图7的上部所示，主喷射72所喷出的雾状燃料容易停留在燃烧室17的径向中央部17a处。其结果是，主喷射72所喷出的雾状燃料点燃时，处于燃烧室17的径向中央部17a处的燃料浓度比径向周边部17b处的燃料浓度浓的状态。[0096]主喷射72是用于产生主燃烧（1周期内产生热量最多的燃烧）的喷射，该主燃烧生成发动机扭矩。因此，主喷射72的燃料量设为与所需扭矩相匹配的量。例如，在主喷射72中，优选喷射的燃料量为前段喷射71的燃料量加上主喷射72的燃料量得到的总燃料量的34以上。[0097]下面说明上述前段喷射71和主喷射72所喷出的燃料的燃烧情况。[0098]如图6的上部所示，前段喷射71在压缩冲程中进行。如上述，前段喷射71所喷出的雾状燃料朝向燃烧室17的径向周边部17b飞散开。此时，如图6的下部所示，燃烧室17内的温度在径向上为均一的规定温度如1000K。[0099]然后，随压缩冲程的进行，包含前段喷射71所喷出的雾状燃料的混合气被压缩而升温。[0100]接着，在压缩上止点前的规定时刻开始进行主喷射72。如上述，主喷射72所喷出的雾状燃料向燃烧室17的径向中央部17a集中起来参照图7的上部）。[0101]此时，前段喷射71所喷出的雾状燃料停留在径向周边部17b处。压缩冲程使缸内温度上升，接着，该雾状燃料发生氧化反应。该氧化反应例如在压缩上止点附近发生。不过，因为该氧化反应是部分氧化反应，所以氧化反应引起的温度上升不是很大。该部分氧化反应主要在燃烧室17的径向周边部17b处发生。因此，如图7的下部所示，缸内温度在径向周边部17b处急剧上升。例如，径向周边部17b处的温度上升几百K。需要说明的是，图中的双点划线是执行了前段喷射71时的缸内温度。此时，径向周边部17b处的混合气因氧化反应而膨胀，因此，径向中央部17a处的混合气或空气被绝热压缩并由此升温。例如，径向中央部17a的温度上升几十K。[0102]需要说明的是，在满负荷量范围，EGR气体停止回流，因此，燃烧室17内的环境为前段喷射71所喷出的雾状燃料相对容易发生氧化反应的状态。[0103]另一方面，主喷射72在前段喷射71所喷出的雾状燃料发生氧化反应的过程中也继续进行，在压缩上止点后的规定时刻结束。如图8的上部所示，主喷射72所喷出的雾状燃料集中到燃烧室17的径向中央部17a处。径向中央部17a处的温度因上述径向周边部17b处的燃料发生部分氧化反应而升高，在进入膨胀冲程后的一段时间内，径向中央部17a处的温度都维持在能够让燃料自点火的温度。其结果是，主喷射72所喷出的雾状燃料在喷射结束后且经过规定的点火延迟时间之后自点火。这样一来，就会发生主燃烧，径向中央部17a处的温度急剧上升，如图8的下部所示。需要说明的是，图中的双点划线表示前段喷射71所喷出的燃料发生了氧化反应时的缸内温度。[0104]通常，在使主燃烧延迟的情况下，可延迟的时间是有限度的。也就是说，随进气冲程的进行，缸内温度随燃烧室17的容积增大而下降，因此，如果使主燃烧延迟过多就会失火。压缩比越高，进气冲程中的缸内温度的下降速率就越快。因此，压缩比越高，可延迟的时间就越短。但通过前段喷射71在压缩上止点以后也继续维持分布有主喷射72所喷出的雾状燃料的径向中央部17a处的温度，就能够扩大主燃烧可延迟的时间。[0105]不过，如果使压缩上止点以后的缸内温度过高，则主喷射72所喷出的燃料可能在与燃烧室17内的空气充分混合之前就局部点燃，而产生碳烟微粒soot。但是，使前段喷射71所喷出的雾状燃料发生氧化反应的位置与主喷射72所喷出的雾状燃料的分布位置不同，就能够抑制主喷射72所喷出的雾状燃料的分布位置处过度升温。其结果是，就能够抑制主喷射72所喷出的燃料局部点燃和产生碳烟微粒。[0106]这样，燃烧室内的压力因活塞上下运动而升降的情况下的压力上升速率达到最大负值的时刻就处于延迟的主燃烧的燃烧期间（燃料的燃烧质量百分比在10%以上90%以下的期间）内。或者，延迟的主燃烧的燃烧重心位于负压上升速率较大的期间（压缩上止点后10°〜20°内。也就是说，在本来压力上升速率较低的期间发生延迟自点火燃烧。因此，与通常的自点火燃烧中燃烧时的压力上升速率的最大值相比，延迟自点火燃烧中燃烧时的压力上升速率的最大值大大降低。其结果是，与通常的自点火燃烧的燃烧噪声NVH:噪声、振动与声振粗糙度等级相比，延迟自点火燃烧的燃烧噪声等级大大降低。[0107]需要说明的是，为了降低燃烧时的压力上升速率，也可以考虑增加EGR量，但如果增加EGR量，新鲜空气的量就会减少。其结果是，可能无法保证有足够的扭矩。尤其是，压力上升速率的大小所影响的是高负荷运转范围，在该范围要求有较大的扭矩。对此，根据上述构成就能够保证新鲜空气的量，从而能够产生足够的扭矩。[0108]回到图4的运转曲线，中高负荷范围B是发动机1的负荷在低中负荷范围A与满负荷范围C之间的区域。在中高负荷范围B，燃料喷射量比满负荷范围C少。在中高负荷范围B内进行自点火时，不需要像满负荷范围C一样，使点火时刻延迟到膨胀冲程的规定时刻。另一方面，在中高负荷范围B内，燃料喷射量比低中负荷范围A多。随之，中高负荷范围B也比低中负荷范围A容易产生烟雾，因此，有必要有效利用燃烧室内的空气，来防止燃料浓度变得过高。[0109]于是，在中高负荷范围B内，既在一定程度上维持了上述气体层所发挥的隔热作用，又让雾状燃料在燃烧室内分散得较广，由此防止产生烟雾。具体而言，如图9所示，进行前段喷射71和主喷射72这两次燃料喷射。图9示出中高负荷范围B内的燃料喷射方式。图10概念性地示出中高负荷范围B内在燃烧室17内形成的混合气层。[0110]在中高负荷范围B内，发动机控制器100通过EGR系统512使EGR气体从排气通路191向进气通路181回流。在该中高负荷范围B内，回流的EGR气体是被EGR冷却器冷却过的EGR气体。[0111]在中高负荷范围B内，发动机控制器100进行控制，通过使EGR气体回流而让过剩空气系数λ达到1λ〜1。将过剩空气系数λ调节到1，就能够让三效催化剂发挥对尾气的净化作用。下面对中高负荷范围B内的前段喷射71和主喷射72进行详细说明。[0112]中高负荷范围B内的前段喷射71在压缩冲程中期以前进行。更具体而言，前段喷射71在压缩冲程中发动机1的进气门21关闭后进行。例如，执行前段喷射71的时刻要保证燃料喷射在压缩上止点前120〜90°结束。还可以在从进气冲程到压缩冲程前半期的期间进行前段喷射71。[0113]前段喷射71是以相对较大的升程执行的。前段喷射71所喷出的雾状燃料的粒径较大，动量也较大。因此，前段喷射71所喷出的雾状燃料飞散得相对较远。[0114]因为前段喷射71在主喷射72之前进行，所以在执行主喷射72时，前段喷射71所喷出的雾状燃料到达燃烧室17的径向（即气缸11的径向）周边部17b处参照图10。在燃烧室17的径向周边部17b处，活塞16的周缘部与气缸11的顶部之间形成有极小的间隙（以下称之为“挤气区”）17c。至少在点火时，前段喷射71所喷出的雾状燃料已到达挤气区17c处。换言之，执行前段喷射71的时刻要保证前段喷射71所喷出的雾状燃料在点火时已到达挤气区17。处。[0115]此处，如上述，如果在进气门21关闭后进行前段喷射71，则吸气气流在一定程度上变弱，到达燃烧室17的径向周边部17b处的雾状燃料容易停留于此处。[0116]需要说明的是，前段喷射71的燃料量比主喷射72的燃料量少。[0117]执行主喷射72的时刻要保证其在前段喷射71之后，且在到达压缩上止点之前结束喷射。还可以在从压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间进行主喷射72。主喷射72是包括多次燃料喷射的多段喷射。[0118]具体而言，主喷射72包括第一喷射组8和第二喷射组9。第一喷射组8包括规定次数图9的示例中为2次的燃料喷射80、80。在燃料喷射80、80中，使燃料喷射阀6的升程比第二喷射组9大，并使燃料喷射间隔比第二喷射组9大。第二喷射组9包括规定次数图9的示例中为4次的燃料喷射90、90……。在燃料喷射90、90……中，使燃料喷射阀6的升程比第一喷射组8小，并使燃料喷射间隔比第一喷射组8小。第一喷射组8的升程与前段喷射71是同等程度。第二喷射组9的升程比前段喷射71小。需要说明的是，图9所示的燃料喷射80的升程与图5所不的燃料喷射80不一定相同。图9所不的燃料喷射90的升程与图5所不的燃料喷射90也不一定相同。[0119]如上述，第一喷射组8的雾状燃料的粒径较大且负压区较大，因此形成向前进方向飞散的距离相对较长且向径向扩散的雾状燃料。另一方面，第二喷射组9的雾状燃料的粒径较小且负压区较小，因此形成向前进方向飞散的距离相对较短且向径向扩散较小的雾状燃料。[0120]上述第一喷射组8和第二喷射组9所进行的燃料喷射的结果是，点火时压缩上止点后的规定时刻），雾状燃料呈一定程度上在燃烧室17的径向上分散较广的状态。[0121]具体而言，通过前段喷射71，在相对较早的时刻喷出粒径相对较大即动量较大的雾状燃料，由此，至少在进行主喷射72时的燃烧室17内，形成径向周边部17b处的燃料浓度比径向中央部17a处的燃料浓度浓的混合气。此时，与以多段喷射的方式进行前段喷射71的情况相比，以单段喷射的方式进行前段喷射71的情况下，雾状燃料容易飞散得较远。[0122]之后，通过主喷射72,在相对较晚的时刻在形成有较大的负压区的状态下喷出粒径相对较小即动量较小的雾状燃料，由此，至少在点火时的燃烧室17内，形成径向中央部17a处的燃料浓度比径向周边部17b处的燃料浓度浓的混合气。此时，第一喷射组8的燃料喷射阀6的升程相对较大且燃料喷射间隔相对较大，第二喷射组9的升程相对较小且喷射间隔相对较小，将第一喷射组8和第二喷射组9相结合，就能够形成向前进方向飞散的距离相对较长且向径向扩散较大的雾状燃料以及向前进方向飞散的距离较短且向径向扩散得较小的雾状燃料，从而能够让雾状燃料在燃烧室17的径向中央部17a处分散得较广。[0123]需要说明的是，仅与第二喷射组9所喷出的雾状燃料相比时，第一喷射组8所喷出的雾状燃料飞散的距离较长且向径向扩散，当与前段喷射71所喷出的雾状燃料相比时，第一喷射组8所喷出的雾状燃料飞散的距离较短且向径向扩散较小。[0124]像这样，前段喷射71使分布在燃烧室17的径向周边部17b处的雾状燃料比径向中央部17a处多，主喷射72使分布在燃烧室17的径向中央部17a处的雾状燃料比径向周边部17b处多。由上述前段喷射71和主喷射72形成点火时沿燃烧室17的径向分散得较广的混合气。也就是说，能防止形成局部燃料浓度较高的部分。[0125]前段喷射71和主喷射72结束后燃料点燃。也就是说，雾状燃料在沿燃烧室17的径向分散较广的混合气形成以后点燃。因此，能抑制产生烟雾。[0126]此时，虽然前段喷射71执行得相对较早，但因为前段喷射71的燃料量比主喷射72的燃料量少，没有那么多，因此能够抑制过早点燃。在该运转范围内，惰性气体即EGR气体存在于燃烧室17内，因此能抑制前段喷射71所喷出的雾状燃料过早点燃。[0127]中高负荷范围内的燃料喷射控制）[0128]如上述，在中高负荷范围B内，基本上进行前段喷射71和主喷射72这两次燃料喷射。此处，根据气缸11内的压力状态、气缸11内的温度状态以及气缸11内的氧浓度，有时前段喷射71喷到气缸11内的燃料会在压缩冲程的后半期发生部分氧化反应。当发生了部分氧化反应时，气缸11内的温度相应地升高，因此主喷射72所喷出的燃料就会在保证有足够的点火延迟时间之前自点火，导致产生烟雾，膨胀冲程中的燃烧期间变长，CO增多。[0129]图11示出中高负荷范围B内气缸11内的放热率变化情况之一例。图12示出中高负荷范围B内气缸11内的平均温度的变化情况之一例。图11和图12中的虚线表示进行前段喷射71和主喷射72这两次燃料喷射的情况，示出前段喷射71所喷出的燃料在压缩冲程的后半期发生部分氧化反应之例。如图11所示，随部分氧化反应的发生，会产生少量热量。如图12所示，气缸11内的温度也会上升。[0130]如果在上述状态下进行主喷射72,主喷射72所喷出的燃料就会在无法保证有足够的点火延迟时间的情况下在压缩上止点附近自点火。燃料与空气混合不充分，导致产生烟雾。因为燃料与空气混合不充分，所以燃烧后半期中也会继续产生热量，导致CO增多。[0131]于是，在该发动机1中，发动机控制器100判断在压缩冲程后半期是否发生部分氧化反应，当判断出发生部分氧化反应时，如图9假想示出的一样，在前段喷射71和主喷射72之间进行中段喷射73。利用中段喷射73喷到气缸11内的雾状燃料的汽化潜热，使气缸11内的温度下降，由此抑制部分氧化反应的发生。[0132]发动机控制器100能够通过下述方法判断压缩冲程后半期是否发生部分氧化反应。即，根据液温传感器58检测出的冷却液的液温和进气温度传感器59检测出的进气温度，推断气缸11内的温度状态，根据进气压力传感器510检测到的进气压力，推断气缸11内的压力状态，根据线性氧传感器511检测到的尾气中的氧浓度，推断气缸11内的氧浓度。还可以例如根据预设模型，利用上述各参数事先判断部分氧化反应是否发生。还可以根据尾气成分，事后判断是否发生了部分氧化反应。[0133]如图9中的虚线所示，中段喷射73在前段喷射71与主喷射72之间的规定期间内进行。中段喷射73是单段燃料喷射。中段喷射73在发生压缩冲程后半期的部分氧化反应之前进行。如上述，中段喷射73利用喷出的燃料的汽化潜热使气缸11内的温度下降，从而将部分氧化反应的发生防患于未然，因此中段喷射73优选在部分氧化反应即将发生之前进行。[0134]如果进行中段喷射73的时刻过早，就变成在发生部分氧化反应的时刻之前，利用汽化潜热使气缸11内的温度下降，这不仅让抑制发生部分氧化反应的作用无法充分发挥，而且中段喷射喷出的燃料也会因为暴露于气缸11内高温高压的环境中而可能在压缩冲程的后半期发生部分氧化反应。因此，进行中段喷射73的时刻，优选保证中段喷射73所喷出的燃料在主喷射72所喷出的燃料自点火以后自点火。[0135]这样，就保证中段喷射73与之后的主喷射72之间有较长的间隔。具体而言，从中段喷射73结束喷射到主喷射72开始喷射的间隔比作为多段喷射的主喷射72中第一次喷射和第二次喷射之间的间隔长。这样一来，就能防止中段喷射73所喷出的雾状燃料和主喷射72所喷出的雾状燃料互相重叠。这有利于降低燃烧温度而降低冷却损失，并且，有利于防止产生局部过浓的混合气，从而防止产生烟雾。[0136]中段喷射73的喷射量比主喷射72的喷射量少。因为中段喷射73的喷射时刻比主喷射72早，所以在进行中段喷射73时，气缸11内的压力和温度还不够高。因此，如果中段喷射73的喷射量增多，则喷到气缸11内的雾状燃料就会飞散得过远，从而可能与燃烧室17的壁面接触。这不利于在混合气层周围形成气体层。因此，中段喷射73的燃料量优选相对较少。减少中段喷射73的燃料量，就保证主喷射72的燃料量较多，有利于在中高负荷范围B内提高发动机扭矩。[0137]图11和图12中的实线示出在进行了前段喷射71、中段喷射73和主喷射72的情况下，放热率的变化情况和气缸11内平均温度的变化情况之例。如上述，如图12所示，在规定的时刻进行中段喷射73,就能够使气缸11内的温度下降，随之能够防止部分氧化反应的发生参照图11。主喷射72所喷出的燃料在保证有足够的点火延迟时间的情况下自点火。在图11中，实线所示的随自点火而产生的热量的峰比虚线所示的产生的热量的峰出现得晚。这样就能防止产生烟雾。在燃烧后半期燃烧会迅速结束。其结果是，能够抑制排出C0。这样，与在满负荷范围C积极利用部分氧化反应的情况相对，在中高负荷范围B防止部分氧化反应的发生。[0138]需要说明的是，在上述图5和图9的示例中，前段喷射71和主喷射72由包括多次燃料喷射的多段喷射构成，但还可以使燃料喷射阀6的升程在规定时间内保持规定升程不变，从而连续进行燃料喷射。在该情况下，能够形成与采用多段喷射时一样的雾状燃料。[0139]在上述示例中，采用了外开阀式燃料喷射阀作为燃料喷射阀6,但适用于本处所公开的技术的燃料喷射阀6不限于外开阀式燃料喷射阀。例如VCO无压力室:ValveCoveredOrifice喷油嘴类型的喷油器也能够通过对在喷口处发生的空化现象的程度进行调节，来变更喷口的有效开口面积。因此，与外开阀式燃料喷射阀同样，通过图5或图9所示的燃料喷射方式，既能够在空腔163内的中央部形成混合气层，在该混合气层外周形成隔热气体层，又能够抑制形成局部过浓的混合气。[0140]需要说明的是，在上述示例中，不仅采用了燃烧室和进气道的绝热构造，而且在燃烧室内形成隔热气体层，但本处所公开的技术也能够应用于不采用绝热构造的发动机。[0141]一符号说明一[0142]1发动机发动机）[0143]100发动机控制器燃料喷射控制部）[0144]11气缸[0145]12气缸体[0146]13气缸盖[0147]16活塞[0148]17燃烧室[0149]6燃料喷射阀

权利要求：1.一种直喷发动机的燃料喷射控制装置，其包括发动机和燃料喷射控制部，其中，所述发动机包括燃烧室，所述燃烧室由气缸盖的顶部、设在气缸体上的气缸以及在所述气缸内往复运动的活塞划分出来，所述燃料喷射控制部构成为在所述燃烧室内具有为了喷射液体燃料而设的燃料喷射阀且在规定的时刻向所述燃烧室内喷射所述燃料，所述燃料喷射控制部在从压缩冲程后期到膨胀冲程初期的期间进行主喷射，并且，在从进气冲程到压缩冲程前半期的期间进行前段喷射，所述前段喷射所喷出的燃料量比所述主喷射少，所述燃料喷射控制部判断所述前段喷射所喷出的燃料在压缩冲程后半期是否发生部分氧化反应，并在判断出发生所述部分氧化反应时，所述燃料喷射控制部在所述前段喷射与所述主喷射之间进行中段喷射，在所述压缩冲程后半期内所述部分氧化反应发生之前，所述燃料喷射控制部进行所述中段喷射，且保证所述中段喷射所喷出的燃料在所述主喷射所喷出的燃料自点火以后自点火。2.根据权利要求1所述的直喷发动机的燃料喷射控制装置，其中，所述燃料喷射控制部根据所述气缸内的压力、所述气缸内的温度以及所述气缸内的氧浓度，判断是否发生所述部分氧化反应。3.根据权利要求1或2所述的直喷发动机的燃料喷射控制装置，其中，所述中段喷射的燃料量比所述主喷射的燃料量少。4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的直喷发动机的燃料喷射控制装置，其中，所述主喷射是进行多次燃料喷射的多段喷射，从所述中段喷射结束喷射到所述主喷射开始喷射的间隔比所述主喷射中第一次喷射和第二次喷射之间的间隔长。

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