(57)【要約】【課題】部分圧縮着火燃焼時にＳＩノックおよびＣＩノックの双方を検知する。【解決手段】エンジンの制御装置は、気筒での燃焼により生じる騒音に関連するパラメータを検出する検出部と、混合気がＳＩ燃焼した領域の外側の未燃ガスが異常な局所自着火により急速燃焼するＳＩノックと相関のあるＳＩノック指標値と、ＳＩノックの発生時よりも周波数の低い騒音がＣＩ燃焼中に起きるＣＩノックと相関のあるＣＩノック指標値とを、前記検出部による検出値に基づいて特定する演算部とを備える。演算部は、ＳＩ燃焼が起きているＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼が起きているＣＩ燃焼期間の双方において検出部が検出した値に基づいてＳＩノック指標値を特定するとともに、少なくともＣＩ燃焼期間中に検出部が検出した値に基づいてＣＩノック指標値を特定する。【選択図】図１５
2019039380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内の混合気の一部を火花点火により強制的にＳＩ燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼が少なくとも一部の運転領域で実行されるエンジンの制御装置であって、
前記気筒での燃焼により生じる騒音に関連するパラメータを検出する検出部と、
混合気がＳＩ燃焼した領域の外側の未燃ガスが異常な局所自着火により急速燃焼するＳＩノックと相関のあるＳＩノック指標値と、前記ＳＩノックの発生時よりも周波数の低い騒音がＣＩ燃焼中に起きるＣＩノックと相関のあるＣＩノック指標値とを、前記検出部による検出値に基づいて特定する演算部とを備え、
前記演算部は、ＳＩ燃焼が起きているＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼が起きているＣＩ燃焼期間の双方において前記検出部が検出した値に基づいて前記ＳＩノック指標値を特定するとともに、少なくとも前記ＣＩ燃焼期間中に前記検出部が検出した値に基づいて前記ＣＩノック指標値を特定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
前記演算部は、前記ＳＩノック指標値として、前記ＳＩ燃焼期間および前記ＣＩ燃焼期間の双方において前記検出部が検出した値に基づいて所定の第１周波数成分の強度を特定するとともに、前記ＣＩノック指標値として、少なくとも前記ＣＩ燃焼期間中に前記検出部が検出した値に基づいて前記第１周波数成分よりも周波数の低い第２周波数成分の強度を特定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンの制御装置において、
前記演算部は、前記ＳＩ燃焼期間および前記ＣＩ燃焼期間の双方において前記検出部が検出した検出値の波形をフーリエ解析することにより前記第１周波数成分の強度を算出するとともに、少なくとも前記ＣＩ燃焼期間中に前記検出部が検出した検出値の波形をフーリエ解析することにより前記第２周波数成分の強度を算出する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジンの制御装置において、
前記演算部は、前記検出部が検出した検出値の波形に対し、前記火花点火に起因して生じる点火ノイズを除去するための窓関数を適用し、この窓関数適用後の波形をフーリエ解析する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
前記演算部は、前記ＳＩ燃焼期間および前記ＣＩ燃焼期間の各々の少なくとも一部と重複しかつ前記気筒への供給燃料の５０％質量分が燃焼した時点である燃焼重心を含む所定期間に亘って前記検出部が検出した値に基づいて前記ＳＩノック指標値を特定するとともに、前記所定期間の全部または一部であって前記ＣＩ燃焼期間の少なくとも一部と重複する期間に亘って前記検出部が検出した値に基づいて前記ＣＩノック指標値を特定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジンの制御装置において、
前記所定期間は、前記ＳＩ燃焼期間および前記ＣＩ燃焼期間の双方と重複する有限かつ一連の期間であり、
前記演算部は、前記所定期間に亘って前記検出部が検出した値に基づいて前記ＳＩノック指標値および前記ＣＩノック指標値の双方を特定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
前記演算部により特定された前記ＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値に基づいて少なくとも前記火花点火の時期を調整する燃焼制御部をさらに備えた、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内の混合気の一部を火花点火により強制的にＳＩ燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼を実行可能なエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気と混合されたガソリン燃料を十分に圧縮された気筒内で自着火により燃焼させるＨＣＣＩ燃焼が注目されているが、このＨＣＣＩ燃焼は、気温などの外部因子により混合気の着火時期（混合気が自着火する時期）が大きくずれるなどの問題があり、また、負荷が急変するような過渡運転時の制御が難しいという問題もあった。
【０００３】
そこで、混合気の全てを自着火により燃焼させるのではなく、混合気の一部については点火プラグを用いた火花点火により燃焼させることが提案されている。すなわち、火花点火をきっかけに混合気の一部を火炎伝播により強制的に燃焼（ＳＩ燃焼）させた後に、残りの混合気を自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）させるのである。以下では、このような燃焼のことを部分圧縮着火燃焼という。
【０００４】
ただし、部分圧縮着火燃焼では、気筒内でＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との双方が行われるので、それぞれの燃焼に起因したノッキング（不快な騒音または振動を生じさせる現象）が起きることが懸念される。すなわち、部分圧縮着火燃焼による運転中は、ＳＩ燃焼に起因したノッキングであるＳＩノックと、ＣＩ燃焼に起因したノッキングであるＣＩノックとがそれぞれ起きる可能性があり、これらＳＩ／ＣＩノックがともに起きないように燃焼を適切に制御する必要がある。
【０００５】
ここで、ノッキングを検出する技術の一例として、下記特許文献１のものが知られている。この特許文献１では、ノッキングによる振動が顕著になる特定の期間が含まれるようにノック検出ウィンドウが設定され、このノック検出ウィンドウ内に検出されたエンジンの振動データに基づいてノッキングの発生の有無が判定される。具体的には、上記ノック検出ウィンドウ内の振動データから所定のデジタル信号処理を経て特定周波数の振動レベルのピーク値が抽出され、抽出された当該ピーク値と所定の閾値（ノック判定閾値）とが比較されることによってノッキングの発生の有無が判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５８３９９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の技術は、通常の火花点火式エンジンを対象としたものであるため、監視の対象はＳＩノックだけでよく、これに加えてＣＩノックも監視することは不要であった。例えば、特許文献１には、振動データを分析するデジタル信号処理としてフィルタを用いるとともに、当該フィルタによって固有周波数（つまりＳＩノックに対応する周波数）の振動レベルを抽出する例が記載されているが、このような方法を部分圧縮着火燃焼が行われるエンジンに適用した場合には、ＳＩノックを監視することはできても、ＣＩノックを監視することはできない。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、部分圧縮着火燃焼時に懸念されるＳＩノックおよびＣＩノックの双方を確実に検知することが可能なエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するべく鋭意研究した結果、本願発明者は、ＳＩノックとＣＩノックでは騒音の周波数が異なることを見出した。具体的には、ＣＩノック発生時の騒音の方がＳＩノック発生時の騒音よりも周波数が低くなることを見出した。これは、ＳＩノックおよびＣＩノックの発生原因の相違からくるものであり、エンジンの材質や構造にかかわらず共通に見られる現象である。さらに、本願発明者は、ＣＩノックが起きるのはＣＩ燃焼の期間に限定されるものの、ＳＩノックについては、ＳＩ燃焼の期間だけでなくその後に続くＣＩ燃焼の期間でも起き得ることを突き止めた。そして、以上のような知見を前提に、下記の発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明は、気筒内の混合気の一部を火花点火により強制的にＳＩ燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼が少なくとも一部の運転領域で実行されるエンジンの制御装置であって、前記気筒での燃焼により生じる騒音に関連するパラメータを検出する検出部と、混合気がＳＩ燃焼した領域の外側の未燃ガスが異常な局所自着火により急速燃焼するＳＩノックと相関のあるＳＩノック指標値と、前記ＳＩノックの発生時よりも周波数の低い騒音がＣＩ燃焼中に起きるＣＩノックと相関のあるＣＩノック指標値とを、前記検出部による検出値に基づいて特定する演算部とを備え、前記演算部は、ＳＩ燃焼が起きているＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼が起きているＣＩ燃焼期間の双方において前記検出部が検出した値に基づいて前記ＳＩノック指標値を特定するとともに、少なくとも前記ＣＩ燃焼期間中に前記検出部が検出した値に基づいて前記ＣＩノック指標値を特定する、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
本発明によれば、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスした部分圧縮着火燃焼の実行時、つまり、ＳＩ燃焼に起因したＳＩノックとＣＩ燃焼に起因したＣＩノックとの双方が懸念される運転時に、ＳＩノックと相関のあるＳＩノック指標値とＣＩノックと相関のあるＣＩノック指標値とが、それぞれ検出部による検出値（騒音に関連するパラメータ）に基づいて特定されるので、これらＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値を用いた判定によりＳＩノックおよびＣＩノックの双方を確実に検知することができる。特に、本発明では、ＳＩノック指標値の特定にあたって、ＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼期間の双方での検出値が考慮されるので、ＳＩノックがＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼期間のいずれで起きたとしても、これを見逃すことがない。一方、ＣＩノック指標値を特定する際には少なくともＣＩ燃焼期間中の検出値が考慮されるが、ＣＩノックはＣＩ燃焼期間中にしか起きないので、仮にＣＩ燃焼期間中の検出値のみを考慮したとしても（ＳＩ燃焼期間中の検出値を無視したとしても）、やはりＣＩノックを見逃すことはない。このようにして、本発明によれば、部分圧縮着火燃焼の実行時にＳＩノックおよびＣＩノックの双方を見逃すことなく確実に検知することができる。
【００１２】
好ましくは、前記演算部は、前記ＳＩノック指標値として、前記ＳＩ燃焼期間および前記ＣＩ燃焼期間の双方において前記検出部が検出した値に基づいて所定の第１周波数成分の強度を特定するとともに、前記ＣＩノック指標値として、少なくとも前記ＣＩ燃焼期間中に前記検出部が検出した値に基づいて前記第１周波数成分よりも周波数の低い第２周波数成分の強度を特定する（請求項２）。
【００１３】
この構成によれば、発生原因の異なるＳＩノックおよびＣＩノックの程度を、各ノックに対応する異なる周波数成分の強度として精度よく捉えることができる。
【００１４】
前記構成において、より好ましくは、前記演算部は、前記ＳＩ燃焼期間および前記ＣＩ燃焼期間の双方において前記検出部が検出した検出値の波形をフーリエ解析することにより前記第１周波数成分の強度を算出するとともに、少なくとも前記ＣＩ燃焼期間中に前記検出部が検出した検出値の波形をフーリエ解析することにより前記第２周波数成分の強度を算出する（請求項３）。
【００１５】
この構成によれば、フーリエ解析を用いて精度よく前記各周波数成分の強度を算出することができる。
【００１６】
前記構成において、より好ましくは、前記演算部は、前記検出部が検出した検出値の波形に対し、前記火花点火に起因して生じる点火ノイズを除去するための窓関数を適用し、この窓関数適用後の波形をフーリエ解析する（請求項４）。
【００１７】
この構成によれば、点火ノイズによる余計な周波数成分が抽出されるのを回避できるので、前記各周波数成分の強度をより精度よく算出することができる。
【００１８】
好ましくは、前記演算部は、前記ＳＩ燃焼期間および前記ＣＩ燃焼期間の各々の少なくとも一部と重複しかつ前記気筒への供給燃料の５０％質量分が燃焼した時点である燃焼重心を含む所定期間に亘って前記検出部が検出した値に基づいて前記ＳＩノック指標値を特定するとともに、前記所定期間の全部または一部であって前記ＣＩ燃焼期間の少なくとも一部と重複する期間に亘って前記検出部が検出した値に基づいて前記ＣＩノック指標値を特定する（請求項５）。
【００１９】
この構成によれば、前段のＳＩ燃焼期間と後段のＣＩ燃焼期間との双方に跨る期間において検出部が検出した値に基づいてＳＩノック指標値を適正に算出できるとともに、少なくとも後段のＣＩ燃焼期間に重複する期間において検出部が検出した値に基づいてＣＩノック指標値を適正に算出することができる。
【００２０】
さらに、前記所定期間は、前記ＳＩ燃焼期間および前記ＣＩ燃焼期間の双方と重複する有限かつ一連の期間であってもよく、前記演算部は、前記所定期間に亘って前記検出部が検出した値に基づいて前記ＳＩノック指標値および前記ＣＩノック指標値の双方を特定するものであってもよい（請求項６）。
【００２１】
この構成によれば、ＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値の算出にかかる負担を軽減しつつ、ＳＩノックおよびＣＩノックをそれぞれ確実に検知することができる。
【００２２】
前記制御装置は、好ましくは、前記演算部により特定された前記ＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値に基づいて少なくとも前記火花点火の時期を調整する燃焼制御部をさらに備える（請求項７）。
【００２３】
この構成によれば、ＳＩノックおよびＣＩノックのいずれが発生した場合でも、点火時期の調整によってこれを直ちに収束させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、部分圧縮着火燃焼時に懸念されるＳＩノックおよびＣＩノックの双方を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。
【図２】エンジン本体の断面図とピストンの平面図とを併せて示した図である。
【図３】気筒およびその近傍の吸排気系の構造を示す概略平面図である。
【図４】エンジンの制御系統を示すブロック図である。
【図５】エンジンの運転領域を燃焼形態の相違により区分けしたマップ図である。
【図６】エンジンの各運転領域で行われる燃焼制御を概略的に説明するためのタイムチャートである。
【図７】ＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）時の熱発生率の波形を示すグラフである。
【図８】ＳＰＣＣＩ燃焼時に実行される制御の具体的手順を示すフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ７の制御の具体的手順を示すサブルーチンである。
【図１０】図８のステップＳ３において点火時期を決定する方法を説明するための図である。
【図１１】筒内圧センサにより検出された筒内圧力の波形を示すグラフである。
【図１２】図１１の圧力波形に対し適用される窓関数を示すグラフである。
【図１３】図１２の窓関数を適用した後に得られる筒内圧力の波形を示すグラフである。
【図１４】図１３の圧力波形をフーリエ解析した結果を示すグラフである。
【図１５】図１４の周波数スペクトルを１／３オクターブバンド化処理した結果を示すグラフである。
【図１６】ＳＩ率の種々の定義方法を説明するための図７相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（１）エンジンの全体構成
図１および図２は、本発明の制御装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された４サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するＥＧＲ装置５０を備えている。
【００２７】
エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。エンジン本体１は、典型的には複数の（例えば４つの）気筒を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、１つの気筒２のみに着目して説明を進める。
【００２８】
ピストン５の上方には燃焼室６が画成されており、この燃焼室６には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室６で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。なお、燃焼室６に噴射される燃料は、主成分としてガソリンを含有していればよく、例えばガソリンに加えてバイオエタノール等の副成分を含んでいてもよい。
【００２９】
ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。
【００３０】
気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、後述するＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）に好適な値として、１３以上３０以下に設定される。より詳しくは、気筒２の幾何学的圧縮比は、オクタン価が９１程度のガソリン燃料を使用するレギュラー仕様の場合に１４以上１７以下に設定し、オクタン価が９６程度のガソリン燃料を使用するハイオク仕様の場合に１５以上１８以下に設定するのが好ましい。
【００３１】
シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（クランク角）およびクランク軸７の回転速度（エンジン回転速度）を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。
【００３２】
シリンダヘッド４には、燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０を開閉する排気弁１２とが設けられている。なお、当実施形態のエンジンのバルブ形式は、図２に示すように、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式である。すなわち、吸気ポート９は、第１吸気ポート９Ａおよび第２吸気ポート９Ｂを有しており、排気ポート１０は、第１排気ポート１０Ａおよび第２排気ポート１０Ｂを有している。吸気弁１１は、第１吸気ポート９Ａおよび第２吸気ポート９Ｂをそれぞれ開閉するように合計２つ設けられ、排気弁１２は、第１排気ポート１０Ａおよび第２排気ポート１０Ｂをそれぞれ開閉するように合計２つ設けられている。
【００３３】
図３に示すように、第２吸気ポート９Ｂには開閉可能なスワール弁１８が設けられている。スワール弁１８は、第２吸気ポート９Ｂにのみ設けられており、第１吸気ポート９Ａには設けられていない。このようなスワール弁１８が閉方向に駆動されると、スワール弁１８が設けられていない第１吸気ポート９Ａから燃焼室６に流入する吸気の割合が増大するため、気筒軸線の回りを旋回する旋回流（スワール流）を強化することができる。逆に、スワール弁１８を開方向に駆動すれば当該旋回流を弱めることができる。
【００３４】
吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構１３，１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。
【００３５】
吸気弁１１用の動弁機構１３には、吸気弁１１の少なくとも開時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３ａが内蔵されている。同様に、排気弁１２用の動弁機構１４には、排気弁１２の少なくとも閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４ａが内蔵されている。これら吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａの制御により、当実施形態では、吸気弁１１および排気弁１２の双方が排気上死点を跨いで開弁するバルブオーバーラップ期間を調整することが可能であり、また、このバルブオーバーラップ期間の調整により、燃焼室６に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の量を調整することが可能である。なお、吸気ＶＶＴ１３ａ（排気ＶＶＴ１４ａ）は、吸気弁１１（排気弁１２）の開時期（閉時期）を固定したまま閉時期（開時期）のみを変更するタイプの可変機構であってもよいし、吸気弁１１（排気弁１２）の開時期および閉時期を同時に変更する位相式の可変機構であってもよい。
【００３６】
シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料（主にガソリン）を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５から燃焼室６に噴射された燃料と燃焼室６に導入された空気との混合気に点火する点火プラグ１６とが設けられている。シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６の圧力（以下、筒内圧力ともいう）を検出する筒内圧センサＳＮ２が設けられている。なお、筒内圧センサＳＮ２は請求項にいう「検出部」に相当する。
【００３７】
図２に示すように、ピストン５の冠面には、その中央部を含む比較的広い領域をシリンダヘッド４とは反対側（下方）に凹陥させたキャビティ２０が形成されている。キャビティ２０の中心部には、相対的に上方に隆起したほぼ円錐状の隆起部２０ａが形成されており、この隆起部２０ａを挟んだ径方向の両側がそれぞれ断面お椀状の凹部とされている。言い換えると、キャビティ２０は、隆起部２０ａを囲むように形成された平面視ドーナツ状の凹部である。また、ピストン５の冠面のうちキャビティ２０よりも径方向外側の領域は、円環状の平坦面からなるスキッシュ部２１とされている。
【００３８】
インジェクタ１５は、その先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のインジェクタであり、当該複数の噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能である（図２中のＦは各噴孔から噴射された燃料の噴霧を表している）。インジェクタ１５は、その先端部がピストン５の冠面の中心部（隆起部２０ａ）と対向するように設けられている。
【００３９】
点火プラグ１６は、インジェクタ１５に対し吸気側に幾分ずれた位置に配置されている。点火プラグ１６の先端部（電極部）は、キャビティ２０と平面視で重複する位置に設定されている。
【００４０】
図１に示すように、吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。
【００４１】
吸気通路３０には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁３２と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機３３と、過給機３３により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３５と、サージタンク３６とが設けられている。
【００４２】
吸気通路３０の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ３と、吸気の温度を検出する第１・第２吸気温センサＳＮ４，ＳＮ６と、吸気の圧力を検出する第１・第２吸気圧センサＳＮ５，ＳＮ７とが設けられている。エアフローセンサＳＮ３および第１吸気温センサＳＮ４は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の流量および温度を検出する。第１吸気圧センサＳＮ５は、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間（後述するＥＧＲ通路５１の接続口よりも下流側）の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の圧力を検出する。第２吸気温センサＳＮ６は、吸気通路３０における過給機３３とインタークーラ３５との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。第２吸気圧センサＳＮ７は、サージタンク３６に設けられ、当該サージタンク３６内の吸気の圧力を検出する。
【００４３】
過給機３３は、エンジン本体１と機械的に連係された機械式の過給機（スーパーチャージャ）である。過給機３３の具体的な形式は特に問わないが、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを過給機３３として用いることができる。
【００４４】
過給機３３とエンジン本体１との間には、締結と解放を電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ３４が介設されている。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１から過給機３３に駆動力が伝達されて、過給機３３による過給が行われる。一方、電磁クラッチ３４が解放されると、上記駆動力の伝達が遮断されて、過給機３３による過給が停止される。
【００４５】
吸気通路３０には、過給機３３をバイパスするためのバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８は、サージタンク３６と後述するＥＧＲ通路５１とを互いに接続している。バイパス通路３８には開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。
【００４６】
排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０および排気通路４０を通じて外部に排出される。
【００４７】
排気通路４０には触媒コンバータ４１が設けられている。触媒コンバータ４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４１ｂとが内蔵されている。なお、触媒コンバータ４１の下流側に、三元触媒やＮＯｘ触媒等の適宜の触媒を内蔵した別の触媒コンバータを追加してもよい。
【００４８】
ＥＧＲ装置５０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２およびＥＧＲ弁５３とを有している。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも下流側の部分と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（外部ＥＧＲガス）を熱交換により冷却する。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲクーラ５２よりも下流側（吸気通路３０に近い側）のＥＧＲ通路５１に開閉可能に設けられ、ＥＧＲ通路５１を流通する排気ガスの流量を調整する。
【００４９】
ＥＧＲ通路５１には、ＥＧＲ弁５３の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検出するための差圧センサＳＮ８が設けられている。
【００５０】
（２）制御系統
図４は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＥＣＵ１００は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。
【００５１】
ＥＣＵ１００には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ＥＣＵ１００は、上述したクランク角センサＳＮ１、筒内圧センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、第１・第２吸気温センサＳＮ４，ＳＮ６、第１・第２吸気圧センサＳＮ５，ＳＮ７、および差圧センサＳＮ８と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報（つまりクランク角、エンジン回転速度、筒内圧力、吸気流量、吸気温、吸気圧、ＥＧＲ弁５３の前後差圧等）がＥＣＵ１００に逐次入力されるようになっている。
【００５２】
また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサＳＮ９が設けられており、このアクセルセンサＳＮ９による検出信号もＥＣＵ１００に入力される。
【００５３】
ＥＣＵ１００は、上記各センサからの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００は、吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、およびＥＧＲ弁５３等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。
【００５４】
なお、上記のようなＥＣＵ１００は、請求項にいう「演算部」および「燃焼制御部」に相当する。
【００５５】
（３）運転状態に応じた制御
図５は、エンジンの回転速度／負荷に応じた制御の相違を説明するためのマップ図である。本図に示すように、エンジンの運転領域は、燃焼形態の相違によって４つの運転領域Ａ１〜Ａ４に大別される。それぞれ第１運転領域Ａ１、第２運転領域Ａ２、第３運転領域Ａ３、第４運転領域Ａ４とすると、第１運転領域Ａ１は、回転速度および負荷の双方が低い低速・低負荷の領域であり、第３運転領域Ａ３は、回転速度が低くかつ負荷が高い低速・高負荷の領域であり、第４運転領域Ａ４は、回転速度が高い高速領域であり、第２運転領域Ａ２は、第１、第３、第４運転領域Ａ１，Ａ３，Ａ４を除いた残余の領域（言い換えると低速・中負荷領域と中速領域とを合わせた領域）である。以下、各運転領域で選択される燃焼形態等について順に説明する。
【００５６】
（ａ）第１運転領域
低速・低負荷の第１運転領域Ａ１では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスした部分圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）が実行される。具体的に、第１運転領域Ａ１では、過給機３３による過給が停止された状態（自然吸気の状態）で、ＳＰＣＣＩ燃焼が実行される。なお、ＳＰＣＣＩ燃焼における「ＳＰＣＣＩ」とは、「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。
【００５７】
ここで、ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる形態のことであり、ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮により高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる形態のことである。そして、これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスしたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、当該ＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる、という燃焼形態のことである。
【００５８】
ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時の熱発生がＣＩ燃焼時の熱発生よりも穏やかになる。例えば、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われたときの熱発生率の波形は、後述する図６または図７に示すように、立ち上がりの傾きが相対的に小さくなる。また、燃焼室６における圧力変動（ｄｐ／ｄθ）も、ＳＩ燃焼時はＣＩ燃焼時よりも穏やかになる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼時の熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが小さい第１熱発生率部と、ＣＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが大きい第２熱発生部とが、この順に連続するように形成される。
【００５９】
ＳＩ燃焼によって、燃焼室６内の温度および圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自着火し、ＣＩ燃焼が開始される。後述する図６または図７に例示するように、この自着火のタイミング（つまりＣＩ燃焼が開始するタイミング）で、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。すなわち、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、ＣＩ燃焼が開始するタイミングで現れる変曲点（図７のＸ）を有している。
【００６０】
ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも熱発生が大きいため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン５の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、ＣＩ燃焼時のｄｐ／ｄθが過大になることが回避される。このように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるｄｐ／ｄθが過大になり難く、単純なＣＩ燃焼（全ての燃料をＣＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼騒音を抑制することができる。
【００６１】
ＣＩ燃焼の終了に伴いＳＰＣＣＩ燃焼も終了する。ＣＩ燃焼はＳＩ燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なＳＩ燃焼（全ての燃料をＳＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼終了時期を早めることができる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、ＳＰＣＣＩ燃焼では、単純なＳＩ燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。
【００６２】
上記のようなＳＰＣＣＩ燃焼を実現するため、第１運転領域Ａ１では、ＥＣＵ１００によってエンジンの各部が次のように制御される。
【００６３】
インジェクタ１５は、１サイクル中に噴射すべき燃料の全量または大半を圧縮行程中に噴射する。例えば、第１運転領域Ａ１に含まれる運転ポイントＰ１において、インジェクタ１５は、図６のチャート（ａ）に示すように、圧縮行程の中期から後期にかけた２回に分けて燃料を噴射する。
【００６４】
点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、上記運転ポイントＰ１において、点火プラグ１６は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼（ＳＩ燃焼）し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）する。
【００６５】
過給機３３はＯＦＦ状態とされる。すなわち、電磁クラッチ３４が解放されて過給機３３とエンジン本体１との連結が解除されるとともに、バイパス弁３９が全開とされることにより、過給機３３による過給が停止される。
【００６６】
吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａは、吸気弁１１および排気弁１２のバルブタイミングを内部ＥＧＲを行うためのタイミング、つまり、吸・排気弁１１，１２の双方が排気上死点を跨いで開弁されるバルブオーバーラップ期間が十分に形成されるようなタイミングに設定する。これにより、燃焼室６に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲが実現され、燃焼室６の温度（圧縮前の初期温度）が高められる。
【００６７】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００６８】
ＥＧＲ弁５３は、燃焼室６内の空気（新気）と燃料との重量比である空燃比（Ａ／Ｆ）が予め定められた目標空燃比となるように、その開度が制御される。具体的に、第１運転領域Ａ１での目標空燃比は、図５に示される負荷ラインＬよりも低負荷側で理論空燃比よりもリーン（λ＞１）に、負荷ラインＬよりも高負荷側で理論空燃比もしくはその近傍（λ≒１）に設定される。なお、λとは空気過剰率のことであり、空燃比が理論空燃比（１４．７）のときにλ＝１となり、理論空燃比よりもリーンなときにλ＞１となる。ＥＧＲ弁５３は、上述した目標空燃比に相当する空気（新気）量が燃焼室６に導入されるように、ＥＧＲ通路５１を通じて還流される排気ガス（外部ＥＧＲガス）の量を調整する。言い換えると、ＥＧＲ弁５３は、スロットル弁３２が全開の場合に燃焼室６に導入される全ガス量から、上記目標空燃比相当の空気量と、内部ＥＧＲにより燃焼室６に残留させられる既燃ガスの量とを除いた分のガスが、外部ＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路５１から燃焼室６に還流されるように、ＥＧＲ通路５１内の流量を調整する。第１運転領域Ａ１では、上記のように空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比もしくはこれよりリーンに設定される上に、燃焼室６にＥＧＲガス（外部ＥＧＲガスおよび内部ＥＧＲガス）が導入されるので、燃焼室６内の全ガスと燃料との重量比であるガス空燃比（Ｇ／Ｆ）は、第１運転領域Ａ１内のいずれにおいてもリーンとなる。
【００６９】
スワール弁１８は全閉もしくは全閉に近い低開度まで閉じられる。これにより、燃焼室６に導入される吸気は、その全部もしくは大部分が第１吸気ポート９Ａ（スワール弁１８が設けられていない側の吸気ポート）からの吸気となるので、燃焼室６内に強いスワール流が形成される。このスワール流は、吸気行程中に成長して、圧縮行程の途中まで残存する。このため、例えば上述した運転ポイントＰ１のように圧縮行程中に燃料を噴射した場合には、スワール流の作用によって燃料の成層化が実現される。すなわち、スワール流が存在する状況下で圧縮行程の中期以降に燃料が噴射されると、噴射された燃料は、スワール流が比較的弱い燃焼室６の中央部に集められる。これにより、燃焼室６の中央部の燃料濃度がその外側の領域（外周部）に比べて濃くなるという濃度差が生じ、燃料の成層化が実現される。例えば、燃焼室６の中央部の空燃比が２０以上３０以下に、燃焼室６の外周部の空燃比が３５以上に設定される。
【００７０】
（ｂ）第２運転領域
第２運転領域Ａ２（低速・中負荷領域と中速領域とを合わせた領域）では、過給機３３による過給を行いつつ混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される。具体的に、このような過給を伴ったＳＰＣＣＩ燃焼を実現するため、第２運転領域Ａ２では、ＥＣＵ１００によってエンジンの各部が次のように制御される。
【００７１】
インジェクタ１５は、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部を吸気行程中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に噴射する。例えば、第２運転領域Ａ２に含まれる運転ポイントＰ２において、インジェクタ１５は、図６のチャート（ｂ）に示すように、比較的多量の燃料を噴射する１回目の燃料噴射を吸気行程中に実行するとともに、当該１回目の燃料噴射よりも少量の燃料を噴射する２回目の燃料噴射を圧縮行程中に実行する。また、運転ポイントＰ２よりも高負荷かつ高回転側の運転ポイントＰ３において、インジェクタ１５は、図６のチャート（ｃ）に示すように、吸気行程から圧縮行程にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射する。
【００７２】
点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、点火プラグ１６は、上記運転ポイントＰ２では圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火し（図６のチャート（ｂ））、上記運転ポイントＰ３では圧縮上死点よりもやや遅角側のタイミングで混合気に点火する（図６のチャート（ｃ））。そして、この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼（ＳＩ燃焼）し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）する。
【００７３】
過給機３３はＯＮ状態とされる。すなわち、電磁クラッチ３４が締結されて過給機３３とエンジン本体１とが連結されることにより、過給機３３による過給が行われる。このとき、第２吸気圧センサＳＮ７により検出されるサージタンク３６内の圧力（過給圧）が、運転条件（回転速度／負荷）ごとに予め定められた目標圧力に一致するように、バイパス弁３９の開度が制御される。例えば、バイパス弁３９の開度が大きくなるほど、バイパス通路３８を通じて過給機３３の上流側に逆流する吸気の流量が多くなる結果、サージタンク３６に導入される吸気の圧力つまり過給圧が低くなる。バイパス弁３９は、このように吸気の逆流量を調整することにより、過給圧を目標圧力に制御する。
【００７４】
吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａは、第２運転領域Ａ２の低負荷側の一部においてのみ内部ＥＧＲが行われるように（言い換えると高負荷側では内部ＥＧＲが停止されるように）、吸気弁１１および排気弁１２のバルブタイミングを制御する。
【００７５】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００７６】
ＥＧＲ弁５３は、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が予め定められた目標空燃比となるように、その開度が制御される。具体的に、第２運転領域Ａ２での目標空燃比は、負荷ラインＬ（図５）よりも低負荷側でリーン（λ＞１）に、負荷ラインＬよりも高負荷側で理論空燃比もしくはその近傍（λ≒１）に設定される。ＥＧＲ弁５３は、この目標空燃比に相当する空気（新気）量が燃焼室６に導入されるように、ＥＧＲ通路５１を通じて還流される排気ガス（外部ＥＧＲガス）の量を調整する。例えば、排気ガスの還流量は、高負荷側ほど少なくなるように調整され、エンジンの最高負荷の近傍においてほぼゼロとされる。言い換えると、燃焼室６内のガス空燃比（Ｇ／Ｆ）は、エンジンの最高負荷の近傍を除いていずれもリーンとされる。
【００７７】
スワール弁１８は全閉とされるか、もしくは全閉／全開を除いた適宜の中間開度まで開かれる。具体的に、スワール弁１８は、第２運転領域Ａ２の低負荷側の一部で全閉とされ、残りの高負荷側の領域で中間開度とされる。なお、後者の領域におけるスワール弁１８の開度は、負荷が高いほど大きくされる。
【００７８】
（ｃ）第３運転領域
低速・高負荷の第３運転領域Ａ３では、過給機３３による過給を行いつつ混合気をＳＩ燃焼させる制御が実行される。具体的に、このような過給を伴ったＳＩ燃焼を実現するため、第３運転領域Ａ３では、ＥＣＵ１００によってエンジンの各部が次のように制御される。
【００７９】
インジェクタ１５は、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部を吸気行程中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に噴射する。例えば、第３運転領域Ａ３に含まれる運転ポイントＰ４において、インジェクタ１５は、図６のチャート（ｄ）に示すように、比較的多量の燃料を噴射する１回目の燃料噴射を吸気行程中に実行するとともに、当該１回目の燃料噴射よりも少量の燃料を噴射する２回目の燃料噴射を圧縮行程の後期（圧縮上死点の直前）に実行する。
【００８０】
点火プラグ１６は、例えば圧縮上死点から５〜２０°ＣＡ程度経過した比較的遅めのタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。なお、第３運転領域Ａ３での点火時期が上記のように遅角されるのは、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼を防止するためである。ただし、第３運転領域Ａ３では、２回目の燃料噴射が圧縮行程の後期（圧縮上死点の直前）というかなり遅めのタイミングに設定されるので、点火時期が上記のように遅角されたとしても、点火後の燃焼速度（火炎伝播速度）は比較的速いものになる。すなわち、２回目の燃料噴射から点火までの期間が十分に短いことから、点火時点における燃焼室６内の流動（乱流エネルギー）が比較的強くなり、当該流動を利用して点火後の燃焼速度を速めることができる。これにより、異常燃焼を防止しつつ熱効率を高く維持することができる。
【００８１】
過給機３３はＯＮ状態とされる。すなわち、電磁クラッチ３４が締結されて過給機３３とエンジン本体１とが連結されることにより、過給機３３による過給が行われる。またこのとき、サージタンク３６内の圧力（過給圧）が目標圧力に一致するようにバイパス弁３９の開度が制御される。
【００８２】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００８３】
ＥＧＲ弁５３は、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比もしくはこれよりややリッチとなるように、その開度が制御される。一方、燃焼室６内のガス空燃比（Ｇ／Ｆ）は、エンジンの最高負荷の近傍を除いていずれもリーンとされる。
【００８４】
スワール弁１８の開度は、所定の中間開度（例えば５０％）またはその近傍値に設定される。
【００８５】
（ｄ）第４運転領域
上記第１〜第３運転領域Ａ１〜Ａ３よりも高速側の第４運転領域Ａ４では、比較的オーソドックスなＳＩ燃焼が実行される。このＳＩ燃焼の実現のために、第４運転領域Ａ４では、ＥＣＵ１００によってエンジンの各部が次のように制御される。
【００８６】
インジェクタ１５は、少なくとも吸気行程と重複する所定の期間にわたって噴射を噴射する。例えば、第４運転領域Ａ４に含まれる運転ポイントＰ５において、インジェクタ１５は、図６のチャート（ｅ）に示すように、吸気行程から圧縮行程にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射する。なお、運転ポイントＰ５は、かなり高速かつ高負荷の条件であるため、１サイクル中に噴射すべき燃料の量がそもそも多い上に、所要量の燃料を噴射するのに要するクランク角期間が長期化する。運転ポイントＰ５における燃料の噴射期間が既述の他の運転ポイント（Ｐ１〜Ｐ４）のいずれよりも長いのはこのためである。
【００８７】
点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、上記運転ポイントＰ５において、点火プラグ１６は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。
【００８８】
過給機３３はＯＮ状態とされる。すなわち、電磁クラッチ３４が締結されて過給機３３とエンジン本体１とが連結されることにより、過給機３３による過給が行われる。またこのとき、サージタンク３６内の圧力（過給圧）が目標圧力に一致するようにバイパス弁３９の開度が制御される。
【００８９】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００９０】
ＥＧＲ弁５３は、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比もしくはこれよりややリッチとなるように、その開度が制御される。一方、燃焼室６内のガス空燃比（Ｇ／Ｆ）は、エンジンの最高負荷の近傍を除いていずれもリーンとされる。
【００９１】
スワール弁１８は全開とされる。これにより、第１吸気ポート９Ａだけでなく第２吸気ポート９Ｂが完全に開放されて、エンジンの充填効率が高められる。
【００９２】
（４）ＳＩ率について
上述したように、当実施形態では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスしたＳＰＣＣＩ燃焼が第１運転領域Ａ１および第２運転領域Ａ２において実行されるが、このＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との比率を運転条件に応じてコントロールすることが重要になる。
【００９３】
ここで、当実施形態では、上記比率として、ＳＰＣＣＩ燃焼（ＳＩ燃焼およびＣＩ燃焼）による全熱発生量に対するＳＩ燃焼による熱発生量の割合であるＳＩ率を用いる。図７は、このＳＩ率を説明するための図であり、ＳＰＣＣＩ燃焼が起きたときの熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）のクランク角による変化を示している。図７の波形における変曲点Ｘは、燃焼形態がＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わるときに現れる変曲点であり、この変曲点Ｘに対応するクランク角θｃｉを、ＣＩ燃焼の開始時期と定義することができる。そして、このθｃｉ（ＣＩ燃焼の開始時期）よりも進角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｑ１をＳＩ燃焼による熱発生量とし、θｃｉよりも遅角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｑ２をＣＩ燃焼による熱発生率とする。これにより、（ＳＩ燃焼による熱発生量）／（ＳＰＣＣＩ燃焼による熱発生量）で定義される上述したＳＩ率は、上記各面積Ｑ１，Ｑ２を用いて、Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）で表すことができる。つまり、当実施形態では、ＳＩ率＝Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）である。
【００９４】
ＣＩ燃焼の場合は混合気が自着火により同時多発的に燃焼するため、火炎伝播によるＳＩ燃焼と比べて熱発生率が高くなり易く、大きな騒音が発生し易い。このため、ＳＰＣＣＩ燃焼におけるＳＩ率（＝Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２））は、総じて、負荷が高いほど大きくすることが望ましい。これは、負荷が高い場合は低い場合に比べて、燃料の噴射量が多く燃焼室６内でのトータルの熱発生量が大きいため、ＳＩ率を小さくする（つまりＣＩ燃焼の割合を増やす）と大きな騒音が発生するからである。逆に、ＣＩ燃焼は熱効率の面では優れているため、騒音が問題にならない限り、できるだけ多くの燃料をＣＩ燃焼させるのが好ましい。このため、ＳＰＣＣＩ燃焼におけるＳＩ率は、総じて、負荷が低いほど小さくする（つまりＣＩ燃焼の割合を増やす）ことが望ましい。このような観点から、当実施形態では、負荷が高いほどＳＩ率が大きくなるように（言い換えると負荷が低いほどＳＩ率が小さくなるように）、目標とするＳＩ率（目標ＳＩ率）がエンジンの運転条件に応じて予め定められており、この目標ＳＩ率が実現されるように、点火時期、燃料の噴射量／噴射時期、および筒内状態量といった制御量の目標値がそれぞれ定められている。なお、ここでいう筒内状態量とは、例えば、燃焼室６内の温度やＥＧＲ率等である。ＥＧＲ率には、燃焼室６内の全ガスに対する外部ＥＧＲガス（ＥＧＲ通路５１を通じて燃焼室６に還流される排気ガス）の割合である外部ＥＧＲ率と、燃焼室６内の全ガスに対する内部ＥＧＲガス（燃焼室６に残留する既燃ガス）の割合である内部ＥＧＲ率とが含まれる。
【００９５】
例えば、点火時期が進角されるほど、多くの燃料がＳＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が高くなる。また、燃料の噴射時期が進角されるほど、多くの燃料がＣＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が低くなる。あるいは、燃焼室６の温度が高くなるほど、多くの燃料がＣＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が低くなる。
【００９６】
上記のような傾向に基づいて、当実施形態では、点火時期、燃料の噴射量／噴射時期、および筒内状態量（温度、ＥＧＲ率等）の各目標値が、上述した目標ＳＩ率を実現可能な組合せになるように運転条件ごとに予め定められている。ＳＰＣＣＩ燃焼による運転時（つまり第１・第２運転領域Ａ１，Ａ２での運転時）、ＥＣＵ１００は、これら制御量の目標値に基づいて、インジェクタ１５、点火プラグ１６、ＥＧＲ弁５３、吸・排気ＶＶＴ１３ａ，１４ａ等を制御する。例えば、点火時期の目標値に基づいて点火プラグ１６を制御するとともに、燃料の噴射量／噴射時期の目標値に基づいてインジェクタ１５を制御する。また、燃焼室６の温度およびＥＧＲ率の各目標値に基づいてＥＧＲ弁５３および吸・排気ＶＶＴ１３ａ，１４ａを制御し、ＥＧＲ通路５１を通じた排気ガス（外部ＥＧＲガス）の還流量や内部ＥＧＲによる既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の残留量を調整する。
【００９７】
（５）ノッキング回避制御
ここで、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスしたＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼およびＣＩ燃焼のそれぞれに起因したノッキングが起きる可能性がある。ＳＩ燃焼に起因したノッキングをＳＩノック、ＣＩ燃焼に起因したノッキングをＣＩノックとすると、ＳＩノックとは、混合気がＳＩ燃焼した領域の外側の未燃ガスが異常な局所自着火（正常なＣＩ燃焼とは明確に異なる局所自着火）により急速燃焼する現象のことであり、ＣＩノックとは、ＣＩ燃焼による圧力変動に起因してエンジンの主要部品（シリンダブロック／ヘッド、ピストン、クランクジャーナル部など）が共振する現象のことである。ＳＩノックは、局所自着火により燃焼室６内で気柱振動が起きることにより、約６．３ｋＨｚの周波数をもった大きな騒音として出現する。一方、ＣＩノックは、上記エンジンの主要部品の共振が起きることにより、約１〜４ｋＨｚの周波数（より厳密には当該範囲に含まれる複数の周波数）をもった大きな騒音として出現する。このように、ＳＩノックとＣＩノックとは、異なる原因に起因した異なる周波数の騒音として出現するものであり、ＣＩノック時の騒音の周波数の方が、ＳＩノック時の騒音の周波数よりも低くなる。
【００９８】
上記のようなＳＩノックおよびＣＩノックは、いずれも、車室内の乗員に耳障りな騒音として検知されるため、ＳＩノックとＣＩノックとが少なくとも継続的に起きないようにＳＰＣＣＩ燃焼を制御する必要がある。そこで、当実施形態では、ＳＩノックと相関のあるＳＩノック指標値と、ＣＩノックと相関のあるＣＩノック指標値とを、筒内圧センサＳＮ２の検出値に基づいて特定し、特定した各ノック指標値に基づいてＳＰＣＣＩ燃焼を制御する。なお、当実施形態において、ＳＩノック指標値とは、ＳＩノックの発生に伴い増大する６．３ｋＨｚ付近の騒音を代表する値であり、ＣＩノック指標値とは、ＣＩノックの発生に伴い増大する１〜４ｋＨｚ付近の騒音を代表する値である。これら各ノック指標値は、後で詳しく述べるように、筒内圧センサＳＮ２による検出波形をフーリエ変換することにより算出される。
【００９９】
図８は、ＳＰＣＣＩ燃焼時、つまり図５に示した第１運転領域Ａ１および第２運転領域Ａ２での運転時にＥＣＵ１００によって行われる制御の具体的手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転速度と、アクセルセンサＳＮ９の検出値（アクセル開度）やエアフローセンサＳＮ３の検出値（吸気流量）等から特定されるエンジン負荷とに基づいて、インジェクタ１５からの燃料の噴射量および噴射時期を決定する（ステップＳ１）。なお、上記（４）で説明したとおり、当実施形態では、エンジンの運転条件に応じて目標ＳＩ率が予め定められているとともに、この目標ＳＩ率を実現するための燃料の噴射量／噴射時期がエンジンの運転条件ごとに予め定められている。上記ステップＳ１で決定される燃料の噴射量／噴射時期は、この目標ＳＩ率を実現するための噴射量／噴射時期である。
【０１００】
次いで、ＥＣＵ１００は、クランク角センサＳＮ１の検出値に基づいて、予め定められた特定クランク角が到来したか否かを判定する（ステップＳ２）。この特定クランク角は、点火プラグ１６による点火時期を決定するタイミングとして予め定められたものであり、例えば圧縮上死点前６０°ＣＡ程度に定められている。
【０１０１】
上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて特定クランク角が到来したことが確認された場合、ＥＣＵ１００は、点火プラグによる点火時期を決定する（ステップＳ３）。ここで、当実施形態では、エンジンの運転条件ごとに、目標ＳＩ率と、当該目標ＳＩ率を実現するための点火時期の目標値が予め定められているので、この目標値を基準に点火時期を決定することができる。ただし、当該目標値は、目標通りの筒内状態量（温度、ＥＧＲ率等）が達成され、かつＳＩノックおよびＣＩノックの双方が起きていない状況下でしか採用することができない。言い換えると、筒内状態量やＳＩ／ＣＩノックの有無によっては、点火時期を目標値からずらす（補正する）必要がある。上記ステップＳ３では、このような観点から点火時期を補正する。
【０１０２】
図１０は、上記ステップＳ３での点火時期の決定方法を説明するための図である。本図に示すように、上記ステップＳ３では、第２吸気温センサＳＮ６、第２吸気圧センサＳＮ７、差圧センサＳＮ８等の検出値に基づいて、上記特定クランク角時点での筒内状態量（温度、ＥＧＲ率等）が予測される。そして、この予測された筒内状態量と、運転条件ごとに定められた筒内状態量の目標値とのずれ量が調べられ、このずれ量に基づいて、点火時期を目標値からどれだけ補正すべきかが決定される。以下では、このように点火時期の目標値と筒内状態量とに基づいて決定される点火時期を標準点火時期という。
【０１０３】
さらに、ＳＩノックおよびＣＩノックの少なくとも一方が起きている場合（つまり後述するステップＳ８〜Ｓ１０のいずれかでＹＥＳと判定された場合）は、点火時期を上記標準点火時期よりもリタード（遅角）させる必要がある。このときのリタード補正量としては、後述するステップＳ１１〜Ｓ１３で決定されるリタード補正量が採用される。そして、このリタード補正量の分だけ上記標準点火時期からリタードさせた時期が、最終的な点火時期として決定される。なお、ＳＩノックおよびＣＩノックの双方が起きていない場合は、標準点火時期がそのまま点火時期（最終点火時期）として採用される。
【０１０４】
以上のようにして点火時期が決定されると、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ１で決定された燃料の噴射量／噴射時期と、上記ステップＳ３で決定された点火時期と、上記特定クランク角時点での筒内状態量およびエンジン回転速度とに基づいて、１サイクル中に燃焼室６に噴射される燃料のうちその半分の質量に相当する燃料（５０％質量分）が燃焼した時点である燃焼重心を予測する（ステップＳ４）。このステップＳ４の予測処理は、予め用意された予測モデルに基づいて行われる。
【０１０５】
次いで、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ７で予測された燃焼重心を含む所定期間を、後述するステップＳ１０のＳＩ／ＣＩノック指標値算出のために筒内圧力を検出する期間として決定する（ステップＳ５）。この筒内圧力を検出する期間（以下、検出期間という）は、上記燃焼重心を含む有限かつ一連の期間となるように定められる。検出期間は、時間を基準に設定される期間であってもよいし、クランク角を基準に設定される期間であってもよい。クランク角を基準とする場合、例えば、燃焼重心から４０°ＣＡだけ進角したクランク角から４０°ＣＡだけ遅角したクランク角までの間を上記検出期間として決定することができる（後述する図１１参照）。
【０１０６】
上記のように燃焼重心を含むように決定された検出期間は、前段のＳＩ燃焼が起きている期間（以下、これをＳＩ燃焼期間という）と、後段のＣＩ燃焼が起きている期間（以下、これをＣＩ燃焼期間という）との双方に跨る期間となる。言い換えると、当実施形態における検出期間は、ＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼期間の各々の少なくとも一部と重複しかつ燃焼重心を含む有限かつ一連の期間とされる。
【０１０７】
次いで、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ３で決定された点火時期にて点火プラグ１６に点火を行わせ、この点火をきっかけに混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる（ステップＳ６）。
【０１０８】
次いで、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ５で決定された検出期間中に筒内圧センサＳＮ２により検出された筒内圧力の波形に基づいて、ＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値をそれぞれ算出する（ステップＳ７）。
【０１０９】
図９は、ＳＩ／ＣＩノック指標値を算出する上記ステップＳ７の制御の具体的手順を示すサブルーチンである。このサブルーチンに示す制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、上記検出期間中に筒内圧センサＳＮ２により検出された筒内圧力の波形を読み込む（ステップＳ２１）。
【０１１０】
図１１は、上記ステップＳ２１で読み込まれた筒内圧力の波形の一例を示すグラフである。なお、グラフの横軸に表示されるクランク角は、圧縮上死点を０°ＣＡとした場合のクランク角（ｄｅｇ．ＡＴＤＣ）である。この例において、燃焼重心はＡＴＤＣ２０°ＣＡ付近と予測されており、この燃焼重心の前後の４０°ＣＡを合わせた期間（ＡＴＤＣ−２０°ＣＡからＡＴＤＣ６０°ＣＡまでの期間）が検出期間とされている。このような範囲に検出期間が設定された場合、ＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼期間の全部または大部分が検出期間に含まれることになる（図１１の場合はＳＩ／ＣＩ燃焼期間の全部が検出期間に含まれている）。なお、この図１１のグラフにおいて圧縮上死点の少し手前に現れているノイズ波形は、点火プラグ１６による点火に起因して生じた点火ノイズである。
【０１１１】
次いで、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ２１で読み込まれた筒内圧力の波形に対し所定の窓関数を適用し、点火ノイズを除去する（ステップＳ２２）。
【０１１２】
図１２は、上記ステップＳ２２で用いられる窓関数（以下、点火ノイズ除去窓関数という）を示すグラフである。この図１２のグラフでは、点火ノイズ除去窓関数を実線で示す一方、フーリエ解析において一般的に用いられる窓関数（いわゆるハニング窓関数）を一点鎖線で示している。両者の比較から明らかなように、点火ノイズ除去窓関数は、ハニング窓関数と異なり、点火時期の前後の所定期間に亘って関数値がゼロとなるように改変されている。このような点火ノイズ除去窓関数を図１１の圧力波形に適用することにより、図１３において実線で示すように、点火ノイズが除去された圧力波形が得られることになる。なお、図１３の一点鎖線の波形は、上述したハニング窓関数を適用した場合の圧力波形であり、この場合は点火ノイズが残っていることが分かる。
【０１１３】
次いで、ＥＣＵ１００は、図１３に実線で示した圧力波形、つまり筒内圧力の検出波形に点火ノイズ除去窓関数を適用して得られた波形をフーリエ解析し、周波数成分ごとの振幅を求める（ステップＳ２３）。図１４は、このフーリエ解析により得られた周波数スペクトルを示すグラフである。このグラフに示すように、上記ステップＳ２３による解析結果、つまり点火ノイズ除去関数の適用後の波形をフーリエ解析して得られるスペクトル（実線）は、ハニング窓関数を適用した場合のスペクトル（破線）と比較して、各周波数成分の振幅が大きく異なっていることが分かる。すなわち、点火ノイズ除去関数を適用してからフーリエ解析する当実施形態の方法によれば、点火ノイズに起因した余計な周波数成分が混じることがなく、筒内圧力の波形における本来の周波数成分を正確に抽出できている。
【０１１４】
次いで、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ２３によるフーリエ解析の結果（周波数スペクトル）を１／３オクターブバンド化処理する（ステップＳ２４）。１／３オクターブバンド化処理とは、周波数スペクトルの各オクターブ領域（ある周波数からその２倍の周波数までの領域）をそれぞれ３分割し、各分割帯域の筒内圧レベル（ＣＰＬ）を算出する処理のことである。これにより、例えば図１５に示すように、‥‥１ｋＨｚ、１．２５ｋＨｚ、１．６ｋＨｚ、２ｋＨｚ、２．５ｋＨｚ、３．１５ｋＨｚ、４ｋＨｚ、５ｋＨｚ、６．３ｋＨｚ、８．０ｋＨｚ‥‥をそれぞれ中心周波数とする各帯域の筒内圧レベルが特定されることになる。
【０１１５】
次いで、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ２４による１／３オクターブバンド化処理の結果（図１５）に基づいて、ＳＩノック指標値とＣＩノック指標値とをそれぞれ算出する（ステップＳ２５，Ｓ２６）。具体的に、ＥＣＵ１００は、図１５において「◆」のプロットで示す筒内圧レベル、つまり、６．３ｋＨｚを中心周波数とする帯域の筒内圧レベルを、ＳＩノック指標値として算出する（ステップＳ２５）。また、ＥＣＵ１００は、図１５において「◇」のプロットで示す筒内圧レベル、つまり、１ｋＨｚ、１．２５ｋＨｚ、１．６ｋＨｚ、２ｋＨｚ、２．５ｋＨｚ、３．１５ｋＨｚ、４ｋＨｚをそれぞれ中心周波数とする各帯域の筒内圧レベルの平均値を、ＣＩノック指標値として算出する（ステップＳ２６）。上述したとおり、ＳＩノックが発生すると６．３ｋＨｚ付近の騒音が増大し、ＣＩノックが発生すると１〜４ｋＨｚ付近の騒音が増大することから、６．３ｋＨｚ帯域の筒内圧レベルはＳＩノックの発生時に特に高くなり、１〜４ｋＨｚ（１ｋＨｚ、１．２５ｋＨｚ、‥‥４ｋＨｚ）帯域の筒内圧レベルの平均値はＣＩノックの発生時に特に高くなるはずである。そこで、当実施形態では、前者をＳＩノック指標値として算出し、後者をＣＩノック指標値として算出するようにしている。
【０１１６】
図８に戻って、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ２５で算出されたＳＩノック指標値が予め定められた閾値αよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで用いられる閾値αは、ＳＩノックの有無を判定するための閾値であり、ＳＩノック指標値が当該閾値αより大きければＳＩノックが発生しており、閾値α以下であればＳＩノックが発生していないということになる。閾値αは、エンジンの運転条件（回転速度／負荷）に応じて可変とされ、エンジン回転速度および負荷のいずれが高くなっても大きくなるように予め設定されている。すなわち、閾値αは、エンジン回転速度および負荷がともに低い低回転・低負荷の条件のときが最も小さく、エンジン回転速度および負荷がともに高い高回転・高負荷の条件のときが最も大きくなるように設定されている。これは、低回転・低負荷条件であるほど小さな騒音でも感知され易い（逆に言えば高回転・高負荷条件であるほど大きな騒音でも感知され難い）からである。
【０１１７】
上記ステップＳ８でＹＥＳと判定されてＳＩノックが発生していること（ＳＩノック指標値＞α）が確認された場合、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ２６で算出されたＣＩノック指標値が予め定められた閾値βよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで用いられる閾値βは、ＣＩノックの有無を判定するための閾値であり、ＣＩノック指標値が当該閾値βより大きければＣＩノックが発生しており、閾値β以下であればＣＩノックが発生していないということになる。閾値βは、上述した閾値αと同様、エンジン回転速度および負荷のいずれが高くなっても大きくなるように予め設定されている。
【０１１８】
上記ステップＳ９でＮＯと判定されてＣＩノックが発生していないこと（ＣＩノック指標値≦β）が確認された場合、つまり、ＣＩノックは発生していないがＳＩノックが発生していることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ＳＩノックを回避するために必要な点火時期のリタード補正量を決定する（ステップＳ１１）。具体的に、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ２５で算出されたＳＩノック指標値と上述した閾値αとの差分（ＳＩノック指標値−α）を求め、当該差分に比例するように（差分が大きいほど大きくなるように）リタード補正量を決定する。これは、ＳＩノック指標値と閾値αとの差分が大きいほど（つまりＳＩノックの程度が強いほど）、ＳＩノックを回避するために大幅な点火リタードが必要になるからである。
【０１１９】
一方、上記ステップＳ９でＹＥＳと判定されてＣＩノックが発生していること（ＣＩノック指標値＞β）が確認された場合、つまり、ＳＩノックとＣＩノックとの双方が発生していることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、これらＳＩ／ＣＩノックの双方を回避するために必要な点火時期のリタード補正量を決定する（ステップＳ１２）。具体的に、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ２５で算出されたＳＩノック指標値と上述した閾値αとの差分（ＳＩノック指標値−α）を求めるとともに、上記ステップＳ２６で算出されたＣＩノック指標値と上述した閾値βとの差分（ＣＩノック指標値−β）を求め、求めた各差分に基づいてリタード補正量を決定する。例えば、ＳＩノック指標値と閾値αとの差分に比例する第１のリタード補正量を求めるとともに、ＣＩノック指標値と閾値βとの差分に比例する第２のリタード補正量を求め、これら２つの補正量のうちの大きい方を最終的なリタード補正量として決定する。
【０１２０】
次に、上記ステップＳ８でＮＯと判定された場合、つまりＳＩノックが発生していない場合の制御について説明する。この場合、ＥＣＵ１００は、ＣＩノックの有無を確認するべく、ＣＩノック指標値が閾値βよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【０１２１】
上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されてＣＩノックが発生していること（ＣＩノック指標値＞β）が確認された場合、つまり、ＳＩノックは発生していないがＣＩノックが発生していることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ＣＩノックを回避するために必要な点火時期のリタード補正量を決定する（ステップＳ１３）。このときのリタード補正量は、ＣＩノック指標値と閾値βとの差分（ＣＩノック指標値−β）に比例するように決定される。
【０１２２】
一方、上記ステップＳ１０でＮＯと判定されてＣＩノックが発生していないこと（ＣＩノック指標値≦β）が確認された場合、つまり、ＳＩノックおよびＣＩノックが両方とも発生していないことが確認された場合、ＥＣＵ１００は、現在採用されている点火時期が上述した標準点火時期よりもリタードされているか否か、つまりノック回避のために点火時期をリタードする制御が現在継続中であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【０１２３】
上記ステップＳ１４でＹＥＳと判定されて点火リタード中であることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、点火時期が標準点火時期に近づくようにリタード補正量を減少させる（ステップＳ１５）。このとき、リタード補正量を一気にゼロまで減少させる（つまり直ちに点火時期を標準点火時期に戻す）ことも考えられるが、減少後に再びＳＩノックまたはＣＩノックが発生するのを回避するために、複数回に分けて徐々にリタード補正量を減少させることが好ましい。
【０１２４】
上述したステップＳ１１〜Ｓ１５のいずれかの制御の後、ＥＣＵ１００は、上記検出期間中の筒内圧力の波形に基づいて燃焼重心を算出するとともに、算出した燃焼重心に基づいて燃焼重心の予測モデルを修正する（ステップＳ１６）。すなわち、ＥＣＵ１００は、上記検出期間中に筒内圧センサＳＮ２により検出された筒内圧力の波形に基づいて、燃焼に伴う発生熱量（熱発生量）をクランク角ごとに予測するとともに、このクランク角ごとの熱発生量のデータに基づいて、燃料の５０％質量分が燃焼した時点である燃焼重心を算出する。そして、この算出した燃焼重心と上記ステップＳ４で予測された燃焼重心とのずれ量に基づいて、燃焼重心を予測するための予測モデルを修正する。この予測モデルの修正は、次回以降に同様の条件下で燃焼重心を予測するときの精度向上（予測値と実際値とのずれ量の抑制）につながる。
【０１２５】
（６）作用効果
以上説明したように、当実施形態では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスしたＳＰＣＣＩ燃焼の実行時、つまり、ＳＩ燃焼に起因したＳＩノックとＣＩ燃焼に起因したＣＩノックとの双方が懸念される運転時に、ＳＩ燃焼領域の外側の未燃ガスが異常な局所自着火により急速燃焼する（それにより６．３ｋＨｚ付近の騒音が発生する）ＳＩノックと相関のあるＳＩノック指標値と、ＣＩ燃焼に起因してエンジン部品が共振する（それにより１〜４ｋＨｚ付近の騒音が発生する）ＣＩノックと相関のあるＣＩノック指標値とが、ＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼期間の双方に跨る所定の検出期間（図１１）に亘って筒内圧センサＳＮ２が検出した筒内圧力に基づき特定されるので、これらＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値を用いた判定によりＳＩノックおよびＣＩノックの双方を確実に検知することができる。そして、ＳＩノックおよびＣＩノックの少なくとも一方が検知された場合には、検知されたノックを収束させるべく必要な措置を採る（上記実施形態では点火時期をリタードする）ことにより、ＳＩノックおよびＣＩノックの継続的な発生を回避することができ、エンジンの静粛性を確保することができる。
【０１２６】
また、上記実施形態では、上記検出期間中に検出された筒内圧力の波形がフーリエ解析されて、ＳＩノックと相関する周波数成分の強度、つまり６．３ｋＨｚを中心周波数とする帯域の筒内圧レベルが、ＳＩノック指標値として算出されるとともに、ＣＩノックと相関する周波数成分の強度、つまり１〜４ｋＨｚを中心周波数とする複数の帯域の筒内圧レベルの平均値がＣＩノック指標値として算出されるので、発生原因の異なるＳＩノックおよびＣＩノックの程度を、各ノックに対応する異なる周波数成分の強度として精度よく捉えることができる。
【０１２７】
また、上記実施形態では、上記検出期間中における筒内圧力の検出波形（図１１）に対し点火ノイズを除去するための窓関数（点火ノイズ除去窓関数）が適用され、この窓関数適用後の波形がフーリエ解析されるので、点火ノイズによる余計な周波数成分が抽出されるのを回避でき、上述した各周波数成分の強度を精度よく算出することができる。
【０１２８】
また、上記実施形態では、気筒への供給燃料の５０％質量分が燃焼した時点である燃焼重心を少なくとも含む有限かつ一連の期間となるように上記検出期間が定められ、この検出期間中に筒内圧センサＳＮ２が検出した筒内圧力に基づいてＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値が特定されるので、前段のＳＩ燃焼期間と後段のＣＩ燃焼期間との双方に跨る期間における検出圧力に基づきＳＩ／ＣＩノック指標値をそれぞれ適正に算出することができる。また、ＳＩノックおよびＣＩノックと関係のない期間（燃焼以外の期間）中に検出された筒内圧力をＳＩ／ＣＩノック指標値算出のための分析対象から除外できるので、ＳＩ／ＣＩノック指標値の算出に要する負担を軽減することができる。
【０１２９】
（７）変形例
上記実施形態では、筒内圧センサＳＮ２（検出部）により検出された筒内圧力に基づいてＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値を特定したが、これらＳＩ／ＣＩノック指標値を特定するために検出が必要なパラメータは、燃焼に伴い生じる騒音に関連するパラメータであればよく、筒内圧力はその一例に過ぎない。例えば、エンジン本体１の振動（振動加速度）や、エンジン本体１から発せられる騒音そのものを上記パラメータとして検出してもよい。すなわち、本発明における検出部としては、筒内圧センサ以外にも、エンジン本体の振動を検出する振動センサや、騒音を検出する騒音センサ等を用いることができる。
【０１３０】
上記実施形態では、燃焼重心を挟んだ有限かつ一連の期間を検出期間として設定し、この検出期間中に検出された筒内圧力のデータに基づいてＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値の双方を算出したが、各ノック指標値の算出にあたって互いに異なる期間のデータを用いるようにしてもよい。例えば、ＣＩノックはＣＩ燃焼期間中にしか起きないので、ＣＩノック指標値の算出にあたっては、ＣＩ燃焼期間中の筒内圧力のデータのみを考慮し、ＳＩ燃焼期間中に検出された筒内圧力のデータは無視してもよい。すなわち、ＣＩノック指標値の算出のために必要な筒内圧力のデータは、少なくともＣＩ燃焼期間と重複する期間中のデータであればよく、ＳＩ燃焼期間中の検出データは必須ではない。一方、ＳＩノックはＳＩ燃焼期間だけでなくＣＩ燃焼期間でも起きる可能性があるので、ＳＩノック指標値の算出にあたっては、ＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼期間の双方と重複する期間におけるデータが必要である。ただし、両期間の双方に跨る一連の期間である必要はなく、ＳＩ燃焼期間およびＣＩ燃焼期間の各々の少なくとも一部と重複する互いに分離された期間であってもよい。
【０１３１】
上記実施形態では、筒内圧力の検出波形をフーリエ解析することで得られた１ｋＨｚ、１．２５ｋＨｚ、１．６ｋＨｚ、２ｋＨｚ、２．５ｋＨｚ、３．１５ｋＨｚ、４ｋＨｚの各帯域の筒内圧レベルの平均値をＣＩノック指標値として算出したが、これに代えて、各帯域の筒内圧レベルの最大値をＣＩノック指標値として算出してもよい。また、ＣＩノックはエンジン部品との共振現象であり、その共振周波数はおのずといくつかの周波数に限られることから、各共振周波数に最も近い限られた帯域の筒内圧レベルのみを用いてＣＩノック指標値を算出してもよい。言い換えると、上記各帯域のうち共振周波数から遠い一部の帯域の筒内圧レベルについては無視してもよい。
【０１３２】
上記実施形態では、エンジン本体１により機械的に駆動される過給機３３を吸気通路３０に設けたが、このような機械式の過給機３３（スーパーチャージャ）に代えて、電気モータで駆動される電動過給機や、排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機を設けてもよい。
【０１３３】
上記実施形態では、円錐状の隆起部２０ａを囲むような平面視ドーナツ状のキャビティ２０をピストン５の冠面に設けたが、キャビティ２０のうち点火プラグ１６と対向する部分の凹部、つまり隆起部２０ａよりも吸気側に位置する部分の凹部を、これとは反対側（排気側）の凹部よりも小さくなるように形成してもよい。このようにすれば、インジェクタ１５から圧縮行程の後期に燃料を噴射したときに、燃料の噴霧をより迅速に点火プラグ１６の電極の近傍に移動させることができる。
【０１３４】
上記実施形態では、燃焼室６に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲを行う際に、排気上死点を跨いで吸・排気弁１１，１２の双方が開弁するバルブオーバーラップ期間が形成されるように吸・排気ＶＶＴ１３ａ，１４ａを制御したが、これとは逆に、排気上死点を跨いで吸・排気弁１１，１２の双方が閉弁するいわゆるネガティブオーバーラップ期間を形成することで内部ＥＧＲを行うことも可能である。
【０１３５】
上記実施形態では、運転条件ごとに定められた目標ＳＩ率が実現されるように点火時期等の制御目標値を予め定めておき、ノッキングが検出された場合（ＳＩ／ＣＩノック指標値が閾値α，βを超えた場合）には点火時期を補正するというように、ＳＩ／ＣＩノック指標値に基づいたフィードバック制御を行うようにしたが、このような制御に加えて、さらにＳＩ率に基づいたフィードバック制御を行ってもよい。すなわち、筒内圧センサＳＮ２による検出波形等から各回の燃焼（ＳＰＣＣＩ燃焼）におけるＳＩ率を都度算出し、算出したＳＩ率が目標ＳＩ率と一致しない場合には、そのずれ量が小さくなる方向に点火時期や燃料の噴射量／噴射時期等を補正するようにしてもよい。
【０１３６】
また、上記のように各回の燃焼のＳＩ率を算出する場合、このＳＩ率を算出する具体的な方法は種々考えられる。
【０１３７】
例えば、筒内圧センサＳＮ２による検出波形から各クランク角時点での熱発生率を算出し、算出した熱発生率のデータ（波形）に基づいて、図７に示した面積Ｑ１，Ｑ２をそれぞれ算出してもよい。この場合、既に説明したとおり、ＳＩ率＝Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）として算出することができるが、これに代えて、ＳＩ率＝Ｑ１／Ｑ２としてもよい。
【０１３８】
もしくは、図１６に示すΔθ１、Δθ２を用いてＳＩ率を算出してもよい。すなわち、ＳＩ燃焼のクランク角期間（変曲点Ｘよりも進角側のクランク角期間）をΔθ１、ＣＩ燃焼のクランク角期間（変曲点Ｘよりも遅角側のクランク角期間）をΔθ２としたときに、ＳＩ率＝Δθ１／（Δθ１＋Δθ２）、もしくはＳＩ率＝Δθ１／Δθ２としてもよい。
【０１３９】
あるいは、ＳＩ燃焼の熱発生率のピークをΔＨ１、ＣＩ燃焼の熱発生率のピークをΔＨ２としたときに、ＳＩ率＝ΔＨ１／（ΔＨ１＋ΔＨ２）、もしくはＳＩ率＝ΔＨ１／ΔＨ２としてもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１  エンジン本体
２  気筒
１６  点火プラグ
１００  ＥＣＵ（演算部、燃焼制御部）
ＳＮ２  筒内圧センサ（検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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