(57)【要約】【課題】筒内圧をより適切に補正することができるエンジンの信号処理装置を提供する。【解決手段】気筒３内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧検出手段ＳＮ２と、吸気通路３０内の圧力である吸気圧を検出する吸気圧検出手段ＳＮ６とを設ける。そして、補正手段１２２によって、吸気下死点付近に設定された基準期間中に前記吸気圧検出手段ＳＮ６により検出された吸気圧に基づいて、前記筒内圧検出手段ＳＮ２により検出された筒内圧を補正する。【選択図】図９
2019039382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒内に導入される吸気が流通する吸気通路とを備えるエンジンに設けられる信号処理装置であって、
前記気筒内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記吸気通路内の圧力である吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
吸気下死点付近に設定された基準期間中に前記吸気圧検出手段により検出された吸気圧に基づいて、前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧を補正する補正手段とを備えることを特徴とするエンジンの信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの信号処理装置であって、
前記エンジン本体は複数の前記気筒を有し、
前記吸気通路は前記各気筒と連通しており、
前記補正手段は、前記基準期間中に前記吸気圧検出手段により検出された複数の吸気圧の平均値を算出し、当該平均値を用いて前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧を補正することを特徴とするエンジンの信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの信号処理装置であって、
前記基準期間は、前記気筒と連通する吸気ポートを開閉する吸気弁の閉弁時期よりも早い期間に設定されていることを特徴とするエンジンの信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジンの信号処理装置であって、
前記補正手段は、前記吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側の時期であるときは、前記基準期間を吸気下死点よりも早い期間に設定することを特徴とするエンジンの信号処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの信号処理装置であって、
前記補正手段により補正された後の前記筒内圧に基づいて前記気筒内の熱発生量を推定するとともに、１燃焼サイクルにおいて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時期を推定する燃焼重心時期推定手段を備えることを特徴とするエンジンの信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒内に導入される吸気が流通する吸気通路とをＦ備えるエンジンに設けられる信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段をエンジン本体に設けて、筒内圧検出手段で検出された筒内圧をエンジン本体の各部の制御に用いることが検討されている。例えば、筒内圧を用いて気筒内の熱発生率や熱発生量を算出して点火時期等を制御することが行われている。
【０００３】
ここで、熱発生率等を算出するために筒内圧の絶対値が必要になる場合がある。そのため、筒内圧検出手段で検出される圧力が絶対値でない場合（圧力に比例した信号等である場合）、あるいは、検出された圧力が実際の圧力からずれているおそれがある場合には、検出された圧力を補正する必要がある。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、気筒内のガスの比熱比と、２つの異なるクランク角度における筒内容積および筒内圧検出手段で検出された筒内圧と、気筒内のガスの比熱比とを、ポアソンの関係式に当てはめることで、筒内圧検出手段で検出された筒内圧を補正する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１４１９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の装置では、筒内圧の補正に、気筒内のガスの比熱比の誤差や筒内容積の誤差が含まれる。そのため、補正精度が十分に高くないという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、筒内圧をより適切に補正することができるエンジンの信号処理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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒内に導入される吸気が流通する吸気通路とを備えるエンジンに設けられる信号処理装置であって、前記気筒内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記吸気通路内の圧力である吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、吸気下死点付近に設定された基準期間中に前記吸気圧検出手段により検出された吸気圧に基づいて、前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧を補正する補正手段とを備えることを特徴とするエンジンの信号処理装置を提供する。
【０００９】
この装置によれば、吸気圧検出手段で検出された吸気圧を用いるという簡単な構成で、筒内圧をより適切に補正して精度よく筒内圧を得ることができる。具体的には、吸気下死点付近に設定された基準期間では、吸気通路内の圧力と気筒内の圧力つまり筒内圧とがほぼ同じとなる。従って、この基準期間の吸気通路内の圧力を用いて筒内圧検出手段によって検出された筒内圧を補正することで、検出された筒内圧を実際の値により近い値に容易に補正することができる。
【００１０】
前記構成において、前記エンジン本体は複数の前記気筒を有し、前記吸気通路は前記各気筒と連通しており、前記補正手段は、前記基準期間中に前記吸気圧検出手段により検出された複数の吸気圧の平均値を算出し、当該平均値を用いて前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧を補正するのが好ましい（請求項２）。
【００１１】
この構成によれば、吸気通路が複数の気筒と連通する多気筒エンジンにおいても精度よく筒内圧検出手段により検出された筒内圧の補正を行うことができる。つまり、吸気通路が複数の気筒と連通している場合には、吸気通路内の圧力つまり吸気圧が脈動して筒内圧と吸気圧との間でずれが生じるおそれがあるが、この構成によれば吸気圧の平均値を用いて筒内圧の補正が行われるので、前記ずれを小さく抑えて筒内圧をより適切に補正することができる。
【００１２】
前記構成において、前記基準期間は、前記気筒と連通する吸気ポートを開閉する吸気弁の閉弁時期よりも早い期間に設定されているのが好ましい（請求項３）。
【００１３】
この構成によれば、吸気弁が閉弁する前であって吸気圧と筒内圧との差がより確実に小さくなる時期の吸気圧を用いて筒内圧検出された筒内圧の補正が行われるので、この補正をより適切に行うことができる。
【００１４】
前記構成において、前記補正手段は、前記吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側の時期であるときは、前記基準期間を吸気下死点よりも早い期間に設定するのが好ましい（請求項４）。
【００１５】
この構成では、吸気弁が吸気下死点よりも遅角側で閉弁する場合であって吸気通路に気筒内から吸気が吹き返される場合は、吸気下死点よりも前の吸気圧であって吸気通路への吸気の吹き返しがない期間の吸気圧を用いて筒内圧検出手段で検出された筒内圧の補正が行われることになる。従って、吸気の吹き返しによって筒内圧とのずれが大きい状態にある吸気圧によって前記補正が行われるのを防止することができ、筒内圧の補正をより適切に行うことができる。
【００１６】
前記のように、本発明では筒内圧をより精度よく得ることができるため、この筒内圧を用いて気筒内の熱発生量および燃焼重心時期を精度よく推定することができる。従って、本発明を、前記補正手段により補正された後の前記筒内圧に基づいて前記気筒内の熱発生量を推定するとともに、１燃焼サイクルにおいて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時期を推定する燃焼重心時期推定手段を備えるものに適用すれば効果的である（請求項５）。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明のエンジンの信号処理装置によれば、簡単な構成で筒内圧をより適切に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの信号処理装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】エンジン本体周辺の概略構成図である。
【図３】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示した図である。
【図６】各運転領域における燃料噴射時期、点火時期、燃焼波形を例示した図である。
【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】筒内圧センサの信号処理を説明するための図である。
【図９】変換処理の手順を示したフローチャートである。
【図１０】吸気圧および筒内圧の波形を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンの信号処理装置について説明する。
【００２０】
（１）エンジンの全体構成
図１〜図３は、本発明の信号処理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。
【００２１】
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にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。図２に示すように、エンジン本体１は、多気筒型のものであり、図例では一列に並ぶ４つの気筒を有している。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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に場合に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。
【００２５】
シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（クランク角度）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。
【００２６】
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。
【００２７】
図２および図３に示すように、本実施形態のエンジンのバルブ形式は、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。
【００２８】
そして、第２吸気ポート９Ｂには開閉可能なスワール弁１８が設けられており、このスワール弁１８の開閉によって気筒２内のスワール流（気筒２の軸線の回りを旋回する旋回流）の強度を変更できるようになっている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図３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。
【００３２】
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。
【００３３】
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３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。
【００３４】
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。
【００３５】
図１に示すように、シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６（気筒２）内の圧力である筒内圧を検出するための筒内圧センサ（筒内圧検出手段）ＳＮ２が設けられている。本実施形態では、各気筒２にそれぞれ１本ずつ筒内圧センサＳＮ２が設けられている。
【００３６】
筒内圧センサＳＮ２は燃焼室６の天井面から燃焼室６内を臨むようにシリンダヘッド４に取り付けられている。また、筒内圧センサＳＮ２は、その先端部がピストン５の冠面の中心付近と対向するように配置されている。
【００３７】
筒内圧センサＳＮ２は、燃焼室６内の圧力に応じた電圧を出力する。例えば、筒内圧センサＳＮ２は、その先端部に形成された燃焼室６と連通する通路と、この通路の終端に設けられて前記通路内の圧力に応じて変位するダイアフラムと、このダイアフラムに取付けられた圧電素子とを有する。このような筒内圧センサＳＮ２では、燃焼室６内およびこれと連通する前記通路内の圧力に応じてダイアフラムが変位し、このダイアフラムの変位量に応じた電圧つまり燃焼室６内の圧力である筒内圧に応じた電圧を圧電素子が出力する。
【００３８】
このように筒内圧センサＳＮ２は電圧を出力するものであり、筒内圧センサＳＮ２から出力された電圧は後述するＥＣＵ１００の圧力変換部（補正手段）１０２によって圧力に変換される。
【００３９】
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。
【００４０】
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、吸気を過給する過給機３３と、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。図２に示すように、吸気通路３０はサージタンク３６から下流側において４本の通路に分岐しており、各分岐通路がそれぞれ各気筒２の２本の吸気ポート９と連通している。
【００４１】
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，ＳＮ５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２吸気温センサＳＮ５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。
【００４２】
また、吸気通路３０には、吸気通路内の圧力であって気筒２に導入される吸気の圧力である吸気圧を検出する吸気圧センサ（吸気圧検出手段）ＳＮ６が設けられている。吸気圧センサＳＮ６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、前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）３１ｂ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ＳＮ７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、各種センサの検出信号が入力されるＩ／Ｆ回路１１０（図８参照）と、エンジンを統括的に制御するためのマイクロコンピューター１２０（図８参照）とを含む。
【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、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，ＳＮ５、吸気圧センサＳＮ６、および差圧センサＳＮ７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がＥＣＵ１００に逐次入力される。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（図示省略）の開度を検出するアクセルセンサＳＮ８が設けられており、このアクセルセンサＳＮ８による検出信号もＥＣＵ１００に入力される。
【００５２】
ＥＣＵ１００のマイクロコンピューター１２０は、前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、前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。
【００５３】
（３）燃焼制御
（３−１）基本制御
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。
【００５４】
（ａ）第１運転領域
低速・低負荷の第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、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。なお、ＳＰＣＣＩ燃焼における「ＳＰＣＣＩ」とは、「Ｓｐａｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ」の略である。
【００５５】
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。
【００５６】
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（つまりｄＰ／ｄθ：Ｐは筒内圧  θはクランク角度）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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
前記のような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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、前記運転ポイント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（図６のチャート（ａ））。
【００６３】
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。
【００６４】
吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａは、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。
【００６５】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００６６】
ＥＧＲ弁５３は、基本的に、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。そして、ＥＧＲ弁５３の基本的な開度はこの空燃比が実現される開度に設定される。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。第１運転領域Ａ１では、前記のように空燃比（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。
【００６７】
スワール弁１８は、燃焼室６内に強いスワール流が形成されるように、全閉もしくは全閉に近い低開度まで閉じられる。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、例えば前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、噴射された燃料をスワール流が比較的弱い燃焼室６の中央部に集めることができ、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。
【００６８】
（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燃焼させるべく、次のような制御が実行される。
【００６９】
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。
【００７０】
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、前記運転ポイント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））、前記運転ポイント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））。
【００７１】
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ＳＮ６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。
【００７２】
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。
【００７３】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００７４】
ＥＧＲ弁５３は、基本的に、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が予め定められた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。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。
【００７５】
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。
【００７６】
（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燃焼させるべく、次のような制御が実行される。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
過給機３３はＯＮ状態とされる。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。
【００８０】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（ｄ）第４運転領域
前記第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燃焼が実現されるように、次のような制御が行われる。
【００８４】
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。
【００８５】
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、前記運転ポイント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（図８のチャート（ｅ））。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。
【００８６】
過給機３３はＯＮ状態とされる。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。
【００８７】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
（３−２）ＳＩ率
前述したように、本実施形態では、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。
【００９１】
ここで、当実施形態では、前記比率として、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）のクランク角度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度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）で定義される前述したＳＩ率は、前記各面積Ｑ１，Ｑ２を用いて、ＳＩ率＝Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）で表すことができる。
【００９２】
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、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、点火タイミング、燃料の噴射量／噴射タイミング、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。
【００９３】
例えば、点火タイミングが進角されるほど、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、燃料噴射タイミングが進角されるほど、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。
【００９４】
前記のような傾向に基づいて、当実施形態では、点火タイミング、燃料の噴射量／噴射タイミング、および筒内状態量（温度、ＥＧＲ率等）の目標値が、前述した目標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従って、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、点火タイミングの目標値に従って点火プラグ１６を制御するとともに、燃料の噴射量／噴射タイミングの目標値に従ってインジェクタ１５を制御する。また、燃焼室６の温度およびＥＧＲ率の各目標値に従って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。すなわち、点火プラグ、インジェクタ１５、ＥＧＲ弁５３および吸・排気ＶＶＴ１３ａ，１４ａは、（３−１）で説明した基本制御に従って制御されつつ、さらに、詳細に前記目標ＳＩ率が実現されるように制御される。
【００９５】
（４）筒内圧センサの信号処理
（４−１）圧力変換処理
図８は、筒内圧センサの信号処理を説明するための図である。図８に示すように、ＥＣＵ１００のＩ／Ｆ回路１１０には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１１が設けられている。また、ＥＣＵ１００のマイクロコンピュータ１２０には、Ａ／Ｄ変換器１２１が設けられているとともに、機能的に圧力変換部（補正手段）１２２と、燃焼重心時期算出部（燃焼重心時期推定手段）１２３とが設けられている。
【００９６】
筒内圧センサＳＮ２の信号はまずＩ／Ｆ回路１１０のローパスフィルタ１１１に入力される。ローパスフィルタ１１１は、所定の周波数以下の波形のみを出力するフィルタであり、ローパスフィルタ１１１を通過することで筒内圧センサＳＮ２の信号から高周波の電気的なノイズ（いわゆるホワイトノイズ）が除去される。ローパスフィルタ１１１から出力された筒内圧センサＳＮ２の信号はＡ／Ｄ変換器１２１に入力されてＡ／Ｄ変換器１２１においてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された筒内圧センサＳＮ２の信号は、圧力変換部１２２に入力される。
【００９７】
圧力変換部１２２は、筒内圧センサＳＮ２の信号を圧力に変換する部分である。つまり、前記のように、筒内圧センサＳＮ２から出力される信号は筒内圧に対応した電圧信号であり、圧力変換部１２２にてこの電圧信号が圧力に変換される。
【００９８】
ここで、筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）と圧力との関係は、圧力＝筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）×比例係数＋オフセット量とで表すことができる。そして、この比例係数は予め決まっている。一方、オフセット量はある程度は決まっているが、正確な値は筒内圧センサＳＮ２毎に異なる。そこで、本実施形態では、このオフセット量を吸気圧センサＳＮ６の値を用いて算出して、筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）を圧力に変換する。つまり、筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）に比例係数をかけた値を、吸気圧センサＳＮ６の値を用いて実際の圧力に補正する。
【００９９】
本実施形態では、電圧から圧力への変換処理（以下、単に変換処理という）は各筒内圧センサＳＮ２についてそれぞれ個別に行われる。また、この変換処理は、１燃焼サイクル毎に行われる。具体的には、各筒内圧センサＳＮ２の出力値（デジタル処理された後の出力値）が、それぞれ個別に所定の期間にわたってＥＣＵ１００の記憶部（不図示）に記憶されるようになっており、各筒内圧センサＳＮ２の１燃焼サイクル分の出力値に対してそれぞれ前記変換処理が行われる。
【０１００】
前記変換処理の手順を図９のフローチャートを用いて説明する。
【０１０１】
まず、ステップＳ１で、圧力変換部１２２は吸気弁１１が閉弁した時期である吸気閉弁時期ＩＶＣを読み込む。詳細には、変換処理の対象となる筒内圧センサＳＮ２が設けられた気筒２の吸気閉弁時期ＩＶＣ、且つ、変換処理の対象となる燃焼サイクルにおける吸気閉弁時期ＩＶＣを読み込む。
【０１０２】
次に、ステップＳ２にて、圧力変換部１２２は、吸気閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点よりも遅角側の時期であるか否かを判定する。
【０１０３】
ステップＳ２の判定がＮＯであって吸気閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点あるいはこれよりも進角側の時期のときは、圧力変換部１２２は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、圧力変換部１２２は、吸気閉弁時期ＩＶＣよりも所定のクランク角度前の時期から吸気閉弁時期ＩＶＣまでの期間を平均処理期間（基準期間）として設定する。
【０１０４】
一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳであって吸気閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点よりも遅角側の時期のときは、圧力変換部１２２は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、圧力変換部１２２は、吸気下死点よりも所定のクランク角度前の時期から吸気下死点までの期間を平均処理期間（基準期間）として設定する。
【０１０５】
ステップＳ３またはステップＳ４の後は、ステップＳ５に進む。
【０１０６】
ステップＳ５において、圧力変換部１２２は、ステップＳ３またはステップＳ４で設定された平均処理期間中に吸気圧センサＳＮ６で検出された複数の吸気圧を読み込むとともに、この平均処理期間中に筒内圧センサＳＮ２から出力された複数の電圧値を記憶部から読み込む。なお、記憶部には、少なくとも平均処理期間を含む所定の期間にわたって吸気圧センサＳＮ６からの出力値が記憶されている。
【０１０７】
平均処理期間は例えば１２°ＣＡ（クランク角度）に設定され、前記記憶部には、例えば３°ＣＡ刻みで筒内圧センサＳＮ２の出力が記憶されている。これに伴い、ステップＳ２では、例えば、４個の筒内圧センサＳＮ２の出力（電圧値）が読み込まれる。
【０１０８】
次に、ステップＳ６にて、圧力変換部１２２は、ステップＳ５で読み込んだ複数の吸気圧の平均値Ｐｉｍ＿ａｖｅつまり平均処理期間における吸気圧の平均値Ｐｉｍ＿ａｖｅを算出する。
【０１０９】
また、ステップＳ７にて、圧力変換部１２２は、ステップＳ５で読み込んだ複数の筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）の平均値Ｖｃｐｓ＿ａｖｅつまり平均処理期間における筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）の平均値Ｖｃｐｓ＿ａｖｅを算出する。
【０１１０】
次に、ステップＳ８にて、圧力変換部１２２は、ステップＳ７にて算出した筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）の平均値Ｖｃｐｓ＿ａｖｅに、前記比例係数Ｋをかけた値をオフセット補正前筒内圧として算出する。つまり、ステップＳ８では、オフセット補正前筒内圧をＰｃｐｓ＿ｏｆとして、これを、Ｐｃｐｓ＿ｏｆ＝Ｋ×Ｖｃｐｓ＿ａｖｅにより算出する。
【０１１１】
次に、ステップＳ９にて、圧力変換部１２２は、ステップＳ６で算出した吸気圧の平均値Ｐｉｍ＿ａｖｅからステップＳ８で算出したオフセット補正前筒内圧Ｐｃｐｓ＿ｏｆを引いた値をオフセット量として算出する。つまり、オフセット量をＯＦＦＳＥＴとして、これを、ＯＦＦＳＥＴ＝Ｐｉｍ＿ａｖｅ−Ｐｃｐｓ＿ｏｆにより算出する。
【０１１２】
次に、ステップＳ１０にて、圧力変換部１２２は、記憶部に記憶されている筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）を、それぞれ比例係数Ｋとオフセット量ＯＦＦＳＥＴとを用いて圧力に変換する。具体的には、筒内圧をＰｃｐｓとして、これをＰｃｐｓ＝Ｋ×（筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値））＋ＯＦＦＳＥＴにより算出する。
【０１１３】
このように、本実施形態では、まず、電圧で出力された筒内圧センサＳＮ２の検出値が図１０の破線に示すようなオフセット補正前筒内圧に変換される。そして、平均処理期間における筒内圧の平均値と吸気圧の平均値とが一致するようにオフセット補正前筒内圧が補正され、これにより、筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）が図１０実線に示すような筒内圧（圧力）に変換される。
【０１１４】
（４−２）燃焼パラメータ算出
（ａ）熱発生量
前記のようにして求められた筒内圧センサで検出された筒内圧の利用方法は特に限定されないが、本実施形態では、燃焼重心時期算出部１２３において、熱発生量および燃焼に関わるパラメータである燃焼重心時期が検出された筒内圧を用いて算出される。燃焼重心時期は、熱発生量（１燃焼サイクル中に燃焼によって燃焼室６内で発生した熱量）が、１燃焼サイクル中に燃焼室６内で発生する総熱発生量の５０％の量に達する時期である。
【０１１５】
具体的には、燃焼重心時期算出部１２３は、まず、クランク角度θにおける熱発生率（熱の発生速度）△Ｑ（θ）を、筒内圧センサＳＮ２で検出された筒内圧Ｐ（圧力）を用いて下記の式（１）より算出する。本実施形態では、前記のように、ＥＣＵ１００の記憶部に３°ＣＡ刻みで筒内圧センサＳＮ２の出力が記憶されており、ここでは、３°ＣＡ刻みで３°ＣＡあたりの熱発生率が算出される。
【０１１６】
【数１】
2019039382.tif 000003
【０１１７】
式（１）におけるκは燃焼室６内のガスの比熱比であり予め設定された値が用いられる。Ｖ（θ）は、クランク角度θにおける燃焼室６の容積である。ＥＣＵ１００には各クランク角度に対する燃焼室６の容積がマップで記憶されており、このマップからクランク角度θに対応する燃焼室６の容積Ｖ（θ）が抽出されて式（１）に用いられる。△Ｖ（θ）は、クランク角度θにおける燃焼室６の容積Ｖの変化速度であり、ここでは、クランク角度θにおける燃焼室６の容積Ｖから、クランク角度θよりも３°ＣＡ前の燃焼室６の容積Ｖを引いた値が用いられる。つまり、△Ｖ（θ）には、△Ｖ（θ）＝Ｖ（θ）−Ｖ（θ−３°ＣＡ）により算出された値が用いられる。
【０１１８】
また、Ｐ（θ）は、クランク角度θにおける筒内圧Ｐ（筒内圧センサＳＮ２から求められたクランク角度θにおける筒内圧（圧力））である。△Ｐ（θ）は、クランク角度θにおける筒内圧Ｐの変化速度であり、ここでは、クランク角度θにおける筒内圧Ｐから、クランク角度θよりも３°ＣＡ前の筒内圧Ｐを引いた値が用いられる。つまり、△Ｐ（θ）には、△Ｐ（θ）＝Ｐ（θ）−Ｐ（θ−３°ＣＡ）により算出された値が用いられる。
【０１１９】
次に、燃焼重心時期算出部１２３は、算出した熱発生率を積算していき、各クランク角度θにおける熱発生量Ｑ（θ）を算出する。具体的には、次の式（２）によって熱発生量Ｑ（θ）を算出する。
【０１２０】
【数２】
2019039382.tif 000004
【０１２１】
なお、本実施形態では、△θは前記のように３°ＣＡに設定されている。また、本実施形態では、燃焼が生じている期間を含むように設定された所定の期間の熱発生率と熱発生量とのみを算出する。そして、この期間の開始時期θ＿ｓにおける熱発生量Ｑ（θ＿ｓ）、つまり、積算値の基準となる熱発生量の初期値Ｑ（θ＿ｓ）は、この開始時期θ＿ｓにおける筒内圧Ｐ（筒内圧センサＳＮ２から求められた開始時期θ＿ｓにおける筒内圧（圧力））と基準圧との差から算出される。基準圧は、燃焼が生じないときの開始時期θ＿ｓにおける筒内圧、つまり、モータリング時の開始時期θ＿ｓにおける筒内圧である。この基準圧は、実験等により求められてＥＣＵ１００に記憶されている。具体的には、複数のエンジン回転数と複数のエンジン負荷とについてそれぞれ基準圧がＥＣＵ１００にマップ等で記憶されており、ＥＣＵ１００は、現在の（算出しようとしている熱発生量Ｑ（θ）が生じたときの）エンジン回転数とエンジン負荷とに応じた基準圧を抽出して、式（２）の演算に用いる。
【０１２２】
次に、燃焼重心時期算出部１２３は、算出された熱発生量Ｑ（θ）から最大値と最小値とを抽出するとともに、これらの平均値つまり最大値と最小値との合計の半分の値を求める。そして、各クランク角度θにおける熱発生量Ｑ（θ）からこの平均値に最も近い値となるときのクランク角度θを抽出し、このクランク角度θを燃焼重心時期として決定する。
【０１２３】
このようにして算出された燃焼重心時期は、点火タイミングの制御等に用いられる。具体的には、前記で説明したように、本実施形態では、（３−１）で説明した基本制御に従って各部が制御され、さらに、（３−２）で説明した前記目標ＳＩ率が実現されるように各部が制御されることで、基本的には、各領域で適切にＳＰＣＣＩ燃焼あるいはＳＩ燃焼が実現され、且つ、ＳＰＣＣＩ燃焼が実施される領域において目標ＳＩ率が実現されるが、本実施形態では、これに加えて、前記のようにして燃焼重心時期算出部１２３で算出された燃焼重心時期が所定の範囲におさまるように点火タイミングを補正する。
【０１２４】
（５）作用等
以上のように、本実施形態では、吸気下死点付近に設定された平均処理期間に吸気圧センサＳＮ６で検出された吸気圧に基づいて、筒内圧センサＳＮ２の出力電圧に比例係数Ｋをかけることで算出した筒内圧、つまり、前記オフセット補正前筒内圧を補正して最終的な筒内圧を算出している。従って、筒内圧センサＳＮ２で検出された筒内圧を実際の値により近い筒内圧に容易に補正することができる。
【０１２５】
具体的には、吸気下死点付近では、気筒２内の圧力と吸気通路３０内の圧力とはほぼ同じとなっている。そのため、前記のように、吸気圧センサＳＮ６で検出されたこの吸気下死点付近の吸気通路３０内の圧力を用いて筒内圧センサＳＮ２の検出値を補正すれば、実際の圧力により確実に近づけることができる。
【０１２６】
特に、本実施形態では、吸気通路３０が複数の気筒２と連通しているエンジンにおいて、前記平均処理期間中に吸気圧センサＳＮ６により検出された複数の吸気圧の平均値を用いて筒内圧を補正している。そのため、吸気圧の脈動によって前記補正が適切に行われなくなるのを防止することができる。具体的には、吸気通路３０が複数の気筒２と連通していると、吸気通路３０内の圧力つまり吸気圧が脈動する、吸気下死点付近であっても、タイミングによっては気筒２内の圧力と吸気圧とがずれるおそれがある。これに対して、前記のように吸気圧の平均値を補正に用いれば、このずれを小さく抑えて筒内圧をより適切に補正することができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、吸気閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点よりも遅角側の時期である場合は、吸気下死点よりも所定のクランク角度前の時期から吸気下死点までの期間を平均処理期間として設定し、吸気下死点までに吸気圧センサＳＮ６で検出された吸気圧に基づいて筒内圧を補正している。そのため、筒内圧をより適切に補正することができる。
【０１２８】
具体的には、吸気下死点後に吸気弁１１がまだ開いていると、気筒２内から吸気通路３０内へ吸気が吹き返し、吸気通路３０内の圧力と気筒２内の圧力とにずれが生じる場合がある。詳細には、吸気通路３０内の圧力が気筒２内の圧力よりも高くなるおそれがある。そのため、前記ずれがある状態で吸気圧を用いて筒内圧を補正すると筒内圧も実際の値からずれてしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、前記のように、吸気閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点よりも遅角側の時期であって吸気の吹き返しがある場合には、吸気下死点よりも所定のクランク角度前の時期から吸気下死点までの期間であって吸気の吹き返しが生じない期間を平均処理期間として設定し、この期間の吸気圧を用いて筒内圧を補正している。従って、補正を行う平均処理期間中の筒内圧と吸気圧とのずれを小さく抑えて筒内圧を精度よく補正できる。
【０１２９】
また、吸気閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点あるいは吸気下死点よりも進角側の時期である場合は、吸気閉弁時期ＩＶＣよりも所定のクランク角度前の時期から吸気閉弁時期ＩＶＣまでの期間を平均処理期間として設定している。そのため、筒内圧をより適切に補正することができる。つまり、吸気弁１１が閉弁した後では、気筒２内の圧力と吸気通路３０内の圧力とが大きくずれるおそれがある。これに対して、本実施形態では、吸気閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点あるいは吸気下死点よりも進角側の時期である場合は、吸気閉弁時期ＩＶＣよりも所定のクランク角度前の時期から吸気閉弁時期ＩＶＣまでの期間であって吸気弁１１が閉弁する前の期間を平均処理期間として設定し、この期間の吸気圧を用いて筒内圧を補正している。そのため、前記ずれを小さく抑えて筒内圧を精度よく補正できる。
【０１３０】
そして、本実施形態によれば、前記のように筒内圧を精度よく補正して実際の筒内圧に近い値を得ることができるため、燃焼重心時期をより精度よく算出することができる。そして、この燃焼重心時期を適切な時期に制御することで燃焼室６内での混合気の燃焼状態を適切にすることができる。特に、本実施形態のように、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うエンジンに用いれば、燃焼重心時期の調整の制御性が向上する、また、エンジンの運転状態に応じてＳＩ率をより適切に調整することが可能となるため、ＳＰＣＣＩ燃焼における燃費効果や、燃焼騒音抑制効果をより一層高めることができる。
【０１３１】
（６）変形例
前記実施形態では、燃焼重心時期が所定の範囲におさまるように点火タイミングを補正した場合について説明したが、この制御は省略してもよい。
【０１３２】
また、燃焼重心時期の利用方法は前記に限らない。例えば、筒内圧センサＳＮ２の信号を用いて燃焼騒音を推定する際に、この推定を行う期間を燃焼重心時期を基準として設定するようにしてもよい。
【０１３３】
また、前記実施形態では、筒内圧センサＳＮ２の検出値を変換することで得られた筒内圧（圧力）を、燃焼重心時期および燃焼騒音指標を求めるのに用いた場合について説明したが、筒内圧（圧力）の利用方法はこれに限らない。
【０１３４】
例えば、熱発生率を用いてＳＩ燃焼やＣＩ燃焼の着火時期を算出し、この着火時期を用いて点火タイミング等を補正するようにしたエンジンにおいて、熱発生率および着火時期の算出に筒内圧の絶対圧を利用してもよい。また、筒内圧が所定値以下に収まるように構成されたエンジンにおいて、筒内圧センサＳＮ２から求められた筒内圧の絶対圧を用いて、この絶対圧が所定値以下になるように燃料噴射量や点火タイミング等を制御するようにしてもよい。
【０１３５】
また、エンジン本体の気筒の数は前記に限らない。
【符号の説明】
【０１３６】
１  エンジン本体
２  気筒
６  燃焼室
１１  吸気弁
１２２  圧力変換部（補正手段）
１２３  燃焼重心時期算出部（燃焼重心時期推定手段）
ＳＮ２  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
ＳＮ６  吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
【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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