(57)【要約】【課題】車室内の乗員が実際に感知する燃焼騒音を考慮して部分圧縮着火燃焼を適切に制御する。【解決手段】本発明の制御装置は、気筒内の混合気の一部を火花点火により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可能な圧縮着火式エンジンに適用される。この制御装置は、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、部分圧縮着火燃焼の実行中に、検出部による検出値から特定される燃焼騒音指標値と、当該燃焼騒音指標値の上限として予め定められた基準値とに基づいて、気筒での燃焼を制御する燃焼制御部とを備える。前記基準値は、車速が高いときは低いときに比べて大きい値に設定される。【選択図】図１１
2019085983.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車載用の圧縮着火式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、
前記部分圧縮着火燃焼の実行中に、前記検出部による検出値から特定される燃焼騒音指標値と、当該燃焼騒音指標値の上限として予め定められた基準値とに基づいて、前記気筒での燃焼を制御する燃焼制御部とを備え、
前記基準値は、車速が高いときは低いときに比べて大きい値に設定される、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記基準値は、エンジン負荷を一定にしたまま車速を変化させたときの前記基準値の変化率が、車速が所定値未満の低車速域では所定値以上の高車速域に比べて大きくなるように設定されている、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
エンジン負荷が一定の低負荷であるときの前記基準値を規定する第１の特性と、エンジン負荷が一定の高負荷であるときの前記基準値を規定する第２の特性とが予め用意され、
少なくとも前記第１の特性は、前記基準値の車速に対する変化率が前記低車速域では前記高車速域に比べて大きくなるように設定されている、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、現在のエンジン負荷が前記低負荷および前記高負荷のいずれにも該当しない場合には、前記第１および第２の特性に規定された基準値を用いた補間処理により、現在のエンジン負荷に適合する前記基準値を特定する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、目標とするＣＩ燃焼の開始時期である目標θｃｉを、前記燃焼騒音指標値が前記基準値を超えないような時期に決定し、決定した目標θｃｉが実現されるように前記気筒での燃焼を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記検出部は、前記気筒内の圧力を前記パラメータとして検出する筒内圧センサである、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項７】
気筒内の混合気の一部を火花点火により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車載用の圧縮着火式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、
前記部分圧縮着火燃焼の実行中に、前記検出部による検出値から特定される燃焼騒音指標値と、当該燃焼騒音指標値の上限として予め定められた基準値とに基づいて、前記気筒での燃焼を制御する燃焼制御部とを備え、
前記基準値は、エンジン回転速度が高いときは低いときに比べて大きい値に設定される、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項８】
気筒内の混合気の一部を火花点火により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車載用の圧縮着火式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、
前記部分圧縮着火燃焼の実行中に、前記検出部による検出値から特定される燃焼騒音指標値と、当該燃焼騒音指標値の上限として予め定められた基準値とに基づいて、前記気筒での燃焼を制御する燃焼制御部とを備え、
前記基準値は、エンジン負荷が高いときは低いときに比べて大きい値に設定される、ことを特徴とする圧縮着火式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車載用の圧縮着火式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。ＨＣＣＩ燃焼は、混合気が同時多発的に燃焼する形態であるため、通常のガソリンエンジンにおいて採用されるＳＩ燃焼（火花点火燃焼）に比べて、混合気の燃焼速度が速く、熱効率の面で非常に有利だと言われている。しかしながら、ＨＣＣＩ燃焼は、気温などの外部因子により混合気の燃焼開始時期（混合気が自着火する時期）が大きく変動す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】
上記部分圧縮着火燃焼に類似したコンセプトを採用したエンジンの一例として、下記特許文献１のものが知られている。この特許文献１のエンジンは、補助燃料噴射によって点火プラグ（点火栓）周りに形成された成層混合気を火花点火により火炎伝播燃焼させるとともに、当該燃焼（火炎）の作用により高温化された気筒内に主燃料噴射を行い、この主燃料噴射により噴射された燃料を自着火により燃焼させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０８７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、部分圧縮着火燃焼を採用したエンジンでは、混合気の燃焼速度が速い（よって圧力上昇率が大きくなり易い）ＣＩ燃焼が部分的にでも行われるため、例えばＳＩ燃焼（火花点火燃焼）のみを行う通常のガソリンエンジンと比べて、燃焼騒音が大きくなり易いという問題がある。このため、部分圧縮着火燃焼の実行中は、燃焼騒音が過大にならないように（つまりＣＩ燃焼の割合が大きくなり過ぎないように）、燃焼に関わる所定の制御量を調整することが望ましい。しかしながら、制御量を調整する基準となる燃焼騒音指標値の上限をエンジンもしくは車両の状態にかかわらず一律に設定した場合には、乗員が実際に感知する燃焼騒音と乖離した制御量の調整が行われて、無駄にＣＩ燃焼の割合が減らされたり、必要なときにＣＩ燃焼の割合が減らされずに乗員に耳障りな燃焼騒音が伝達される、といった事態が生じるおそれがある。
【０００７】
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、車室内の乗員が実際に感知する燃焼騒音を考慮して燃焼を適切に制御することが可能な圧縮着火式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】
【０００８】
前記課題を解決するためのものとして、本願の第１の発明は、気筒内の混合気の一部を火花点火により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車載用の圧縮着火式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、前記部分圧縮着火燃焼の実行中に、前記検出部による検出値から特定される燃焼騒音指標値と、当該燃焼騒音指標値の上限として予め定められた基準値とに基づいて、前記気筒での燃焼を制御する燃焼制御部とを備え、前記基準値は、車速が高いときは低いときに比べて大きい値に設定される、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
車速が高いときは低いときに比べて、車両の走行およびエンジンの回転に伴って車室内に伝達される音（以下、背景音という）が大きくなり、この背景音に他の音が紛れて感知され難くなるので、仮にエンジンの燃焼騒音が同一のレベルにあるとすると、実際に乗員に感知される燃焼騒音のレベルは、車速が高いときの方が小さくなる。この点を考慮して、前記第１の発明では、車速が高いときは低いときに比べて燃焼騒音指標値の基準値が大きい値に設定され、この基準値に基づいて燃焼が制御されるので、実際に乗員が感知する燃焼騒音を過不足ないレベルに抑えながら、ＣＩ燃焼の割合を可及的に高めることができる。
【００１０】
例えば、車速にかかわらず前記基準値を一律に設定した場合には、背景音が小さくなる低車速時においても乗員に燃焼騒音が感知され難くするために、基準値を十分に小さい値に設定する必要がある。ただしこのようにすると、常に小さい基準値に基づいて燃焼が制御される結果、場合によってはＣＩ燃焼の割合が大幅に減らされることになり、燃費向上効果が減殺されてしまう。これに対し、前記第１の発明のように、車速が高いときは低いときに比べて基準値を大きくした場合には、燃焼騒音を必要以上に抑えるためにＣＩ燃焼の割合が過剰に減らされることがないので、乗員の快適性を適正に確保しつつ、ＣＩ燃焼の割合をできるだけ高めて燃費性能を効果的に向上させることができる。
【００１１】
好ましくは、前記基準値は、エンジン負荷を一定にしたまま車速を変化させたときの前記基準値の変化率が、車速が所定値未満の低車速域では所定値以上の高車速域に比べて大きくなるように設定される（請求項２）。
【００１２】
この構成によれば、車室内に伝達されるエンジン音（エンジンの機械音、燃焼音、排気音等が複合された音）が車速に対し非線形的に変化するという特性、つまりエンジン音の変化率（車速の上昇に応じたエンジン音の増大率）が高車速域よりも低車速域で大きくなるという特性を考慮した適切な基準値を設定することができ、この基準値を用いて燃焼騒音を過不足ないレベルに抑えることができる。
【００１３】
より具体的な態様として、エンジン負荷が一定の低負荷であるときの前記基準値を規定する第１の特性と、エンジン負荷が一定の高負荷であるときの前記基準値を規定する第２の特性とが予め用意され、少なくとも前記第１の特性は、前記基準値の車速に対する変化率が前記低車速域では前記高車速域に比べて大きくなるように設定されることが好ましい（請求項３）。
【００１４】
上述したエンジン音の非線形特性は、エンジン負荷が低いときに明確に出現する。このため、少なくとも低負荷用の第１の特性を前記のような傾向に（低車速域の方が高車速域よりも基準値の変化率が大きくなるように）設定した前記構成によれば、低負荷かつ低車速の条件でのエンジン音の変化率を適切に反映した基準値を設定することができる。
【００１５】
前記構成において、より好ましくは、前記燃焼制御部は、現在のエンジン負荷が前記低負荷および前記高負荷のいずれにも該当しない場合には、前記第１および第２の特性に規定された基準値を用いた補間処理により、現在のエンジン負荷に適合する前記基準値を特定する（請求項４）。
【００１６】
この構成によれば、あらゆる負荷条件に対応する多数の基準値の特性を予め記憶させる必要がないので、記憶すべきデータ量がむやみに増大するのを回避しつつ、種々の負荷条件での基準値を補間処理によって適正に決定することができる。
【００１７】
好ましくは、前記燃焼制御部は、目標とするＣＩ燃焼の開始時期である目標θｃｉを、前記燃焼騒音指標値が前記基準値を超えないような時期に決定し、決定した目標θｃｉが実現されるように前記気筒での燃焼を制御する（請求項５）。
【００１８】
この構成によれば、燃焼騒音指標値に対する影響力が大きい目標θｃｉを調整することにより、燃焼騒音を適度に抑制しつつＣＩ燃焼の割合を可及的に高めることができる。
【００１９】
好ましくは、前記検出部は、前記気筒内の圧力を前記パラメータとして検出する筒内圧センサである（請求項６）。
【００２０】
この構成によれば、筒内圧センサの検出値を用いて前記燃焼騒音指標値を適正に算出することができる。
【００２１】
本願の第２の発明は、気筒内の混合気の一部を火花点火により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車載用の圧縮着火式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、前記部分圧縮着火燃焼の実行中に、前記検出部による検出値から特定される燃焼騒音指標値と、当該燃焼騒音指標値の上限として予め定められた基準値とに基づいて、前記気筒での燃焼を制御する燃焼制御部とを備え、前記基準値は、エンジン回転速度が高いときは低いときに比べて大きい値に設定される、ことを特徴とするものである（請求項７）。
【００２２】
また、本願の第３の発明は、気筒内の混合気の一部を火花点火により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車載用の圧縮着火式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、前記部分圧縮着火燃焼の実行中に、前記検出部による検出値から特定される燃焼騒音指標値と、当該燃焼騒音指標値の上限として予め定められた基準値とに基づいて、前記気筒での燃焼を制御する燃焼制御部とを備え、前記基準値は、エンジン負荷が高いときは低いときに比べて大きい値に設定される、ことを特徴とするものである（請求項８）。
【００２３】
車室内に伝達される背景音は、エンジン回転速度が高いときは低いときに比べて大きくなり、また、エンジン負荷が高いときは低いときに比べて大きくなる。前記第２または第３の発明によれば、エンジン回転速度またはエンジン負荷が高いときは低いときに比べて燃焼騒音指標値の基準値が大きい値に設定されるので、前記第１の発明と同様に、実際に乗員が感知する燃焼騒音を過不足ないレベルに抑えながら、ＣＩ燃焼の割合を可及的に高めることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明の圧縮着火式エンジンの制御装置によれば、車室内の乗員が実際に感知する燃焼騒音を考慮して燃焼を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる圧縮着火式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詳細を示すフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ４の制御の詳細を示すサブルーチンである。
【図１０】図８のステップＳ１０の制御の詳細を示すサブルーチンである。
【図１１】燃焼騒音指標値の基準値を決定する際に使用されるマップである。
【図１２】ＣＩ燃焼の開始時期（θｃｉ）と上記燃焼騒音指標値との関係を規定したマップである。
【図１３】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】車室内に伝達される背景音が条件により変化することを説明するためのグラフであり、（ａ）は車両の走行音と車速との関係を、（ｂ）はエンジン音とエンジン回転速度との関係をそれぞれ示している。
【図１７】上記実施形態の変形例を説明するための図１１相当図である。
【図１８】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圧縮着火式エンジン（以下、単にエンジンという）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、つまり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スワール流を弱めることができる。なお、当実施形態の吸気ポート９はタンブル流（縦渦）を形成可能なタンブルポートである。このため、スワール弁１８の閉時に形成されるスワール流は、タンブル流とミックスされた斜めスワール流となる。
【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）の閉時期（開時期）を固定したまま開時期（閉時期）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と、車両の走行速度（以下、車速という）を検出する車速センサＳＮ１０とが設けられており、これらアクセルセンサＳＮ９および車速センサＳＮ１０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、スワール弁１８、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「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。ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６を用いた火花点火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。なお、「ＳＰＣＣＩ」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。
【００５７】
ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼時の熱発生よりもＣＩ燃焼時の熱発生の方が急峻になるという性質がある。例えば、ＳＰＣＣＩ燃焼による熱発生率の波形は、後述する図６または図７に示すように、ＳＩ燃焼に対応する燃焼初期の立ち上がりの傾きが、その後のＣＩ燃焼に対応して生じる立ち上がりの傾きよりも小さくなる。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。また、このような熱発生率の傾向に対応して、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時に生じる燃焼室６内の圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）がＣＩ燃焼時のそれよりも小さくなる。
【００５８】
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。
【００５９】
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燃焼よりも混合気の燃焼速度が速いため、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。
【００６０】
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。
【００６１】
上記ＳＰＣＣＩ燃焼の具体的形態として、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）で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される。このような自然吸気下での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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００６７】
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が全開の状態で燃焼室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。
【００６８】
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のように圧縮行程の中期以降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。
【００６９】
（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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
（ｃ）第３運転領域
低速・高負荷の第３運転領域Ａ３では、燃料の少なくとも一部を圧縮行程の後期に噴射しつつ混合気をＳＩ燃焼させる制御が実行される。具体的に、このようなリタード噴射を伴う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。
【００７８】
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の後期に噴射する。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。
【００７９】
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。
【００８０】
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、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。
【００８１】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
（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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
過給機３３はＯＮ状態とされ、過給機３３による過給が行われる。このときの過給圧は、バイパス弁３９によって調整される。
【００８８】
スロットル弁３２は全開とされる。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
（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。
【００９２】
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Ｒ１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Ｒ２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Ｒ１，Ｒ２を用いて、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）で表すことができる。つまり、当実施形態では、ＳＩ率＝Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）である。
【００９３】
ＳＩ率は、１サイクル中に燃焼室６に噴射される燃料の半分の質量（５０％質量分）が燃焼した時期である燃焼重心と相関がある。例えば、ＳＩ率が小さいほど、混合気が自着火により同時多発的に燃焼するＣＩ燃焼の割合が増えるので、平均的な燃焼速度が速くなり、燃焼重心が進角して圧縮上死点に近づく。このことは、熱効率の向上につながる一方で、燃焼騒音の増大を招くことになる。逆に、ＳＩ率が高い（ＣＩ燃焼の割合が小さい）ほど、平均的な燃焼速度が遅くなるので、燃焼重心が遅角して圧縮上死点から遠ざかる。このことは、燃焼騒音の抑制につながる一方で、熱効率の低下を招くことになる。当実施形態では、このようなＳＩ率と燃焼重心との相関性を考慮して、燃焼騒音を許容レベル以下に抑えつつ高い熱効率が得られる最適な燃焼重心が目標燃焼重心として予め定められるとともに、この目標燃焼重心に対応する最適なＳＩ率が目標ＳＩ率として予め定められている。
【００９４】
ここで、目標燃焼重心は、エンジンの運転条件（回転速度／負荷）に応じて変化する。例えば、熱発生量の多い高負荷条件のときは、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（言い換えると燃焼騒音が大きくなり易い）ため、熱発生量の少ない低負荷条件のときと比べて、燃焼騒音を抑えるべく燃焼重心を圧縮上死点から大きく遅角させる必要がある。逆に、低負荷条件のときは、高負荷条件のときに比べて、熱発生量が小さく燃焼騒音が大きくなり難いので、熱効率を高めるべく燃焼重心を進角側に設定することが望ましい。このことから、目標燃焼重心は、総じて、負荷が高いほど遅角側に（言い換えると負荷が低いほど進角側に）設定される。また、単位時間あたりのクランク角の進行量がエンジン回転速度に応じて変化することから、騒音および熱効率を考慮した最適な燃焼重心は回転速度によっても変化する。このため、目標燃焼重心は、負荷だけでなく回転速度によっても可変的に設定される。
【００９５】
このように、ＳＰＣＣＩ燃焼における目標燃焼重心は、エンジンの回転速度および負荷に応じて変化するので、これに合わせて、目標ＳＩ率も回転速度および負荷に応じて可変的に設定される。例えば、上述したように、目標燃焼重心は負荷が高いほど遅角側に存在するので、これに合わせて、目標ＳＩ率は負荷が高いほど大きくなるように（言い換えると負荷が高いほどＣＩ燃焼の割合が減少するように）設定される。
【００９６】
そして、当実施形態では、上記のように設定される目標燃焼重心および目標ＳＩ率が実現されるように、点火プラグ１６による点火時期、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、それぞれ運転条件（回転速度／負荷）に応じて予め定められている。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。
【００９７】
例えば、点火プラグ１６による点火時期（火花点火の時期）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。さらに、ＳＩ率の変化は燃焼重心の変化を伴うので、これらの各制御量（点火時期、噴射時期、筒内温度等）の変化は、燃焼重心を調整する要素となる。
【００９８】
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、上述した目標燃焼重心および目標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、これら制御量の各目標値に基づいて、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。
【００９９】
なお、目標燃焼重心および目標ＳＩ率がエンジンの運転条件ごとに予め定められている当実施形態では、これら目標燃焼重心および目標ＳＩ率に適合する燃焼が行われた場合のＣＩ燃焼の開始時期θｃｉもおのずと定まっていることになる。以下の説明では、このように目標燃焼重心および目標ＳＩ率に基づき定まっているＣＩ燃焼の開始時期を標準θｃｉと称する。この標準θｃｉは、後述するフローチャート（図８のステップＳ４）において目標θｃｉを決定するときの基準となる。
【０１００】
（５）燃焼騒音指標値に基づいたＳＰＣＣＩ燃焼時の制御
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り、これらのノッキングはそれぞれ燃焼騒音が増大する原因となる。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。
【０１０１】
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ノックとがともに抑制されるようにＳＰＣＣＩ燃焼を制御する必要がある。ただし、本願発明者の知見によれば、ＣＩノックに起因した騒音が許容レベル以下に収まるようにＳＰＣＣＩ燃焼を制御すれば、ＳＩノックに起因した騒音も自ずと許容レベル以下に収まることが分かっている。そこで、当実施形態では、ＣＩノックに起因して生じる騒音（約１〜４ｋＨｚの周波数の騒音）のレベルを燃焼騒音指標値として検出し、この燃焼騒音指標値に基づいてＳＰＣＣＩ燃焼を制御する。燃焼騒音指標値は、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。
【０１０２】
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詳細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、ステップＳ１において、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。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ごとに目標燃焼重心および目標ＳＩ率が予め定められているとともに、これら目標燃焼重心および目標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、これら目標燃焼重心および目標ＳＩ率を実現するための噴射量／噴射時期である。
【０１０３】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２に移行して、現時点の運転条件下で許容できる燃焼騒音指標値の上限である基準値Ｗ（図１１）を決定する。
【０１０４】
具体的に、上記ステップＳ２において、ＥＣＵ１００は、アクセルセンサＳＮ９の検出値（アクセル開度）等から特定されるエンジン負荷と、車速センサＳＮ１０により検出される車速と、図１１に示されるマップＭ１とに基づいて、燃焼騒音指標値の基準値Ｗを特定する。
【０１０５】
図１１のマップＭ１は、燃焼騒音指標値の基準値を車速／エンジン負荷ごとに規定したマップであり、ＥＣＵ１００に予め記憶されている。このマップＭ１は、エンジン負荷を所定の低負荷（例えば図５に示した運転ポイントＰ１に対応する負荷の近傍値）に固定したまま車速を変化させたときの基準値Ｗ１を規定した第１の特性Ｑ１と、エンジン負荷を所定の高負荷（例えば図５に示した運転ポイントＰ３に対応する負荷の近傍値）に固定したまま車速を変化させたときの基準値Ｗ２を規定した第２の特性Ｑ２とを含んでいる。低負荷用の第１の特性Ｑ１に規定される基準値Ｗ１よりも、高負荷用の第２の特性Ｑ２に規定される基準値Ｗ２の方が大きくなるように設定されている。また、第１の特性Ｑ１（および第２の特性Ｑ２）は、いずれも、車速が高くなるほど基準値Ｗ１（Ｗ２）が大きくなるような右上がりの傾向を有している。ただし、高負荷用の第２の特性Ｑ２は、車速に対する基準値Ｗ２の変化率（波形の傾き）がいずれの車速においても概ね同じとなる正比例に近い特性を有しているのに対し、低負荷用の第１の特性Ｑ１は、車速が所定値Ｖ０未満の領域（低車速域）での基準値Ｗ１の変化率が、所定値Ｖ０以上の領域（高車速域）での基準値Ｗ１の変化率よりも大きくなる、という非線形な特性を有している。
【０１０６】
上記ステップＳ２において、ＥＣＵ１００は、上記各センサＳＮ９，ＳＮ１０の検出値等から特定される現時点の車速およびエンジン負荷（現運転条件）を上記図１１のマップＭ１に照合することにより、現運転条件に対応する燃焼騒音指標値の基準値Ｗを特定する。具体的に、ＥＣＵ１００は、低負荷用の第１の特性Ｑ１上の値から現時点の車速に対応する基準値Ｗ１を特定するとともに、高負荷用の第２の特性Ｑ２上の値から現時点の車速に対応する基準値Ｗ２を特定し、さらに、これら２つの基準値Ｗ１，Ｗ２を用いた線形補間により、現運転条件に対応する基準値Ｗを特定する。例えば、現時点のエンジン負荷が第１の特性Ｑ１に対応する負荷と第２の特性Ｑ２に対応する負荷との中間値であった場合には、基準値Ｗ１と基準値Ｗ２との中間値が、現運転条件に対応する基準値Ｗとして特定される。また、現時点のエンジン負荷が第１の特性Ｑ１に対応する負荷よりも低い（もしくは第２の特性Ｑ２に対応する負荷よりも高い）場合には、基準値Ｗ１よりも低い値（基準値Ｗ２よりも高い値）が、現運転条件に対応する基準値Ｗとして特定される。なお、当然であるが、現時点のエンジン負荷が第１の特性Ｑ１（または第２の特性Ｑ２）に対応する負荷と一致する場合には、現運転条件に対応する基準値Ｗとして、基準値Ｗ１（または基準値Ｗ２）がそのまま特定される。
【０１０７】
上述した各特性Ｑ１，Ｑ２の特徴より、基準値Ｗは、車速／エンジン負荷が高いほど大きい値に設定される。すなわち、基準値Ｗは、車速およびエンジン負荷のいずれが高くなっても大きくなる値であり、車速およびエンジン負荷がともに低い条件のときが最も小さく、車速およびエンジン負荷がともに高い条件のときが最も大きくなる。これは、低車速・低負荷の条件であるほど小さな燃焼騒音でも感知され易い（逆に言えば高車速・高負荷の条件であるほど大きな燃焼騒音でも感知され難い）からである。
【０１０８】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３に移行して、上記ステップＳ２で特定された現運転条件に対応する燃焼騒音指標値の基準値Ｗから、過去に取得された燃焼騒音指標値のバラつきに基づく余裕代ｙを差し引いた値を、燃焼騒音指標値の最終基準値Ｗｘとして決定する。なお、上記の処理において基準値Ｗから差し引かれる余裕代ｙは、過去に取得された燃焼騒音指標値の履歴より求められるものであり（後述するステップＳ１１）、所定期間に亘って蓄積された過去の燃焼騒音指標値の標準偏差に対応している。このように燃焼騒音指標値のバラつき（標準偏差）を考慮して最終基準値Ｗｘを決定するのは、燃焼サイクルごとの騒音バラつきが大きいにもかかわらず同一の基準値を採用したとすると、基準値を超えるような大きな騒音の燃焼が偶発的に起きる可能性が高くなるからである。言い換えると、基準値を超えるような大きな騒音の燃焼が騒音バラつきの程度によらずどの燃焼サイクルでも起きないことを担保するために、上記のとおりバラつき（標準偏差）を考慮した最終基準値Ｗｘを設定しているのである。
【０１０９】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４に移行して、目標とするＣＩ燃焼の開始時期である目標θｃｉを決定する。この目標θｃｉは、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わるクランク角（図７に示したクランク角θｃｉ）の目標値であり、燃焼騒音指標値を最終基準値Ｗｘ以下に抑えることを目的に決定される。
【０１１０】
図９は、目標θｃｉを決定する上記ステップＳ４の制御の詳細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、ステップＳ２１において、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の検出値等から特定されるエンジン負荷と、上記ステップＳ３で決定された燃焼騒音指標値の最終基準値Ｗｘと、図１２に示されるマップＭ２とに基づいて、燃焼騒音指標値を最終基準値Ｗｘ以下に抑え得る限界のＣＩ燃焼の開始時期であるθｃｉ限界を決定する。
【０１１１】
図１２のマップＭ２は、θｃｉ（ＣＩ燃焼の開始時期）と燃焼騒音指標値との標準的な関係を規定したマップであり、ＥＣＵ１００に予め記憶されている。具体的に、マップＭ２は、エンジン回転速度を一定（Ｎ１）としかつエンジン負荷を種々変化させた場合に得られる燃焼騒音指標値の標準的な特性を規定しており、横軸はθｃｉを、縦軸は燃焼騒音指標値（予測値）をそれぞれ表している。なお、図１２では便宜上、低負荷、中負荷、高負荷の３種類の負荷のみを示しているが、これら３種類の負荷以外における特性も上記マップＭ２には含まれている。また、上記マップＭ２はエンジン回転速度を一定（Ｎ１）とした場合のものであるが、これとは異なる種々のエンジン回転速度に対し作成されたマップについても、上記マップＭ２と同様にそれぞれＥＣＵ１００に記憶されている。なお、エンジン回転速度／負荷がマップＭ２に規定のない値である場合には、例えば線形補間により燃焼騒音指標値を予測することができる。このように、当実施形態では、エンジン回転速度／負荷が異なる種々の条件下でθｃｉを変化させた場合に、これに伴って燃焼騒音指標値がどのように変化するかを、図１２のマップＭ２を用いて予測できるようになっている。
【０１１２】
上記ステップＳ２１において、ＥＣＵ１００は、上記ステップＳ３で決定された燃焼騒音指標値の最終基準値Ｗｘを図１２のマップＭ２に照合することにより、燃焼騒音指標値が当該最終基準値Ｗｘに一致するようなθｃｉを特定し、これを上述したθｃｉ限界として決定する。
【０１１３】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２２に移行して、上記ステップＳ２１で決定されたθｃｉ限界が、予め定められた標準θｃｉよりも遅角側であるか否かを判定する。なお、ここでいう標準θｃｉとは、上記（４）で説明したとおり、エンジンの運転条件ごとに予め定められた目標燃焼重心および目標ＳＩ率を達成するような燃焼（いわば狙い通りのＳＰＣＣＩ燃焼）が実現できた場合に得られるＣＩ燃焼の開始時期のことである。
【０１１４】
上記ステップＳ２２でＹＥＳと判定されてθｃｉ限界が標準θｃｉよりも遅角側であることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２３に移行して、θｃｉ限界を目標θｃｉとして決定する。
【０１１５】
一方、上記ステップＳ２２でＮＯと判定されてθｃｉ限界が標準θｃｉよりも遅角側でないこと、つまりθｃｉ限界と標準θｃｉとが同一であるかもしくはθｃｉ限界が標準θｃｉよりも進角側であることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４に移行して、標準θｃｉを目標θｃｉとして決定する。
【０１１６】
以上のようにして目標θｃｉの決定処理が終了すると、ＥＣＵ１００は、図８のステップＳ５に移行して、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。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。
【０１１７】
上記ステップＳ５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、ステップＳ６に移行して、上記ステップＳ４で決定された目標θｃｉを実現するための点火時期を決定する。ここで、当実施形態では、エンジンの運転条件ごとに、目標燃焼重心および目標ＳＩ率と、これら目標燃焼重心および目標ＳＩ率に対応する標準θｃｉと、標準θｃｉを実現するための点火時期、燃料の噴射量／噴射時期、および筒内状態量（温度、ＥＧＲ率等）の各目標値が予め定められているので、これらの各目標値を基準に点火時期を決定することができる。例えば、標準θｃｉと目標θｃｉとのずれ量と、上記特定クランク角時点での筒内状態量とに基づいて、目標θｃｉを実現するための点火時期を決定することができる。
【０１１８】
すなわち、標準θｃｉと目標θｃｉとのずれ量が大きいほど、標準θｃｉに対応して定められた点火時期の当初の目標値（以下、デフォルト点火時期という）から大きくずらした時期を点火時期として決定する必要があり、また、上記特定クランク角時点での筒内状態量がその目標値から大きくずれているほど、やはりデフォルト点火時期から大きくずらした時期を点火時期として決定する必要がある。一方、上記ステップＳ１で説明したとおり、当実施形態では、燃料の噴射量／噴射時期として当初の目標値がそのまま採用されるので、これら燃料の噴射量／噴射時期のずれ量は考慮しなくてよい。上記ステップＳ６では、以上のような事情に基づき予め用意された所定の演算式を用いて、標準θｃｉと目標θｃｉとのずれ量と、筒内状態量の目標値に対するずれ量とから、点火プラグ１６による点火時期を決定する。筒内状態量つまり燃焼室６の温度やＥＧＲ率等は、例えば第２吸気温センサＳＮ６、第２吸気圧センサＳＮ７、差圧センサＳＮ８等の検出値から予測することができる。なお、目標θｃｉが標準θｃｉと同一であり、しかも上記特定クランク角時点での筒内状態量が目標値と同一である場合には、デフォルト点火時期がそのまま点火時期として採用されることになる。
【０１１９】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７に移行して、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Ｓ６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半分の質量（５０％質量分）が燃焼した時期である燃焼重心を予測する。このステップＳ７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。
【０１２０】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ８に移行して、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における燃焼騒音指標値の算出のために筒内圧力を検出する期間として決定する。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１３参照）。
【０１２１】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ９に移行して、上記ステップＳ６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。
【０１２２】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０に移行して、上記ステップＳ８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燃焼騒音指標値を算出する。
【０１２３】
図１０は、燃焼騒音指標値を算出する上記ステップＳ１０の制御の詳細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、ステップＳ３１において、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。
【０１２４】
図１３は、上記ステップＳ３１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。この検出期間内の検出波形には、点火プラグ１６による点火に起因して生じるノイズである点火ノイズが含まれている。
【０１２５】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３２に移行して、上記ステップＳ３１で読み込まれた筒内圧力の検出波形をフーリエ解析し、周波数成分ごとの振幅を求める。なお、フーリエ解析の際には、その前処理として、筒内圧力の検出波形に対し上記点火ノイズを除去するための窓関数を適用する処理が実行される。窓関数としては、例えば、フーリエ解析の際に一般的に用いられる関数（例えばハニング窓関数）に対し、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したものを用いることができる。
【０１２６】
図１４は、上記ステップＳ３２で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。上述したように、フーリエ解析の際には前処理（窓関数の適用）によって検出波形から点火ノイズが除去されているので、この点火ノイズ除去後の波形をフーリエ解析して得られる周波数スペクトル（実線）は、仮に点火ノイズを除去しなかった場合に得られる周波数スペクトル（一点鎖線）とは異なっている。すなわち、点火ノイズを除去してからフーリエ解析する上記ステップＳ３２による方法によれば、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が正確に抽出される。
【０１２７】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３３に移行して、上記ステップＳ３２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。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。
【０１２８】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３４に移行して、上記ステップＳ３３による１／３オクターブバンド化処理の結果（図１５）に基づいて燃焼騒音指標値を算出する。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、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、燃焼騒音指標値として算出する。
【０１２９】
ここで、１〜４ｋＨｚの周波数をもった騒音は、上述したとおり、ＣＩ燃焼に起因して生じるＣＩノックと相関の高い騒音であるが、この１〜４ｋＨｚの騒音を十分に抑制できた場合には、ＳＩ燃焼に起因して生じるＳＩノックおよびこれと相関の高い６．３ｋＨｚ付近の騒音も十分に抑制できることが分かっている。言い換えると、１〜４ｋＨｚの騒音は、本来はＣＩノックの程度を表す騒音であるが、上記の事情により、ＣＩノックおよびＳＩノックの双方の程度を表す騒音として取り扱うことができる。そこで、当実施形態では、１〜４ｋＨｚ（１ｋＨｚ、１．２５ｋＨｚ、‥‥４ｋＨｚ）帯域の筒内圧レベルの平均値を算出し、これをＣＩノックおよびＳＩノックを抑制するための燃焼騒音指標値として使用している。一方、６．３ｋＨｚ帯域の筒内圧レベル（図１５において「※」マークが付されたプロット）は、燃焼騒音指標値しては考慮されない。
【０１３０】
以上のようにして燃焼騒音指標値の算出が完了すると、ＥＣＵ１００は、図８のステップＳ１１に移行して、上記ステップＳ３４で算出された最新の燃焼騒音指標値と、過去に蓄積された複数の燃焼騒音指標値とに基づいて、燃焼騒音指標値の標準偏差を算出・更新する。このようにして更新される燃焼騒音指標値の標準偏差は、次に、燃焼騒音指標値の最終基準値Ｗｘを決定する際に余裕代ｙ（図１１）として利用される。なお、燃焼騒音指標値の標準偏差は、例えば、直近の所定期間に亘って蓄積された燃焼騒音指標値から求められるものであってもよいし、同様の運転条件ごとに分類して蓄積された燃焼騒音指標値から求められるものであってもよい。
【０１３１】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２に移行して、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。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、燃焼に伴う熱発生量をクランク角ごとに算出するとともに、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Ｓ７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。
【０１３２】
（６）作用効果
以上説明したように、当実施形態では、ＳＰＣＣＩ燃焼の実行中（つまり第１・第２運転領域Ａ１，Ａ２での運転時）に、筒内圧センサＳＮ２による筒内圧力の検出値から特定される燃焼騒音指標値と、この燃焼騒音指標値の上限として予め定められた基準値Ｗ（より詳しくは基準値Ｗから余裕代ｙを差し引いた最終基準値Ｗｘ）とに基づいて、燃焼騒音指標値が基準値Ｗを超えないように点火時期を調整する等の制御が実行される。基準値Ｗは、車速またはエンジン負荷が高いほど大きい値に設定される。このような構成によれば、車室内の乗員が実際に感知する燃焼騒音を考慮して燃焼を適切に制御できるという利点がある。
【０１３３】
車速またはエンジン負荷が高い場合は低い場合に比べて、車両の走行およびエンジンの回転に伴って車室内に伝達される音（以下、背景音という）が大きくなり、この背景音に他の音が紛れて感知され難くなるので、仮にエンジンの燃焼騒音が同一のレベルにあるとすると、実際に乗員に感知される燃焼騒音のレベルは、車速またはエンジン負荷が高いときの方が小さくなる。この点を考慮して、上記実施形態では、燃焼騒音指標値の基準値Ｗが車速またはエンジン負荷が高いほど大きい値に設定され、この基準値Ｗに基づいて燃焼が制御されるので、実際に乗員が感知する燃焼騒音を過不足ないレベルに抑えながら、ＣＩ燃焼の割合を可及的に高めることができる。
【０１３４】
図１６（ａ）（ｂ）は、車室内に伝達される背景音の音圧（ＳＰＬ）が条件により変化することを示している。具体的に、図１６（ａ）は、車室に伝達される車両の走行音と車速との関係を示したグラフである。また、図１６（ｂ）は、車室に伝達されるエンジン音とエンジン回転速度との関係を２種類の異なる負荷の場合において示したグラフである。「高負荷」と表記された線図はエンジン負荷を一定の高負荷に維持したままエンジン回転速度を変化させた場合のエンジン音の変化を示しており、「低負荷」と表記された線図はエンジン負荷を一定の低負荷に維持したままエンジン回転速度を変化させた場合のエンジン音の変化を示している。なお、図１６（ａ）に示される車両の走行音は、風切音やロードノイズ等が複合された音であり、図１６（ｂ）に示されるエンジン音は、エンジンの機械音（例えば回転系部品の摩擦音）、燃焼音、排気音等が複合された音である。
【０１３５】
図１６（ａ）に示すように、車両の走行音は、車速が高くなるほど大きくなる。また、図１６（ｂ）に示すように、エンジン音は、全体として負荷が高いときの方が低いときよりも大きく、また、負荷が同一であれば回転速度が高くなるほど（言い換えれば車速が高くなるほど）大きくなる。ここで、車室に伝達される背景音は、車両の走行音とエンジン音とが複合されたものであるから、図１６（ａ）（ｂ）の結果より、背景音は、車速およびエンジン負荷のいずれが高くなっても大きくなる音であるということができる。すなわち、背景音は、車速およびエンジン負荷がともに低い条件のときが最も小さく、車速およびエンジン負荷がともに高い条件のときが最も大きくなる。
【０１３６】
上記実施形態において、燃焼騒音指標値の基準値Ｗが車速およびエンジン負荷の双方に比例するように（車速およびエンジン負荷のいずれが高くなっても大きくなるように）設定されているは、上述した背景音（車両の走行音およびエンジン音）の傾向を考慮したものである。このように設定される基準値Ｗに基づいて燃焼が制御される上記実施形態によれば、実際に乗員が感知する燃焼騒音（つまり背景音に紛れることなく乗員に感知される燃焼騒音）を過不足ないレベルに抑えながら、ＣＩ燃焼の割合を可及的に高めることができる。
【０１３７】
例えば、車速やエンジン負荷にかかわらず基準値Ｗを一律に設定した場合には、背景音が最も小さい条件、つまり低車速かつ低負荷の条件においても乗員に燃焼騒音が感知され難くするために、基準値Ｗを十分に小さい値に設定する必要がある。ただしこのようにすると、常に小さい基準値Ｗに基づいて燃焼が制御される結果、場合によってはＣＩ燃焼の割合が大幅に減らされることになり、燃費向上効果が減殺されてしまう。これに対し、上記実施形態のように、車速またはエンジン負荷が高いほど基準値Ｗが大きくなるように設定した場合には、燃焼騒音を必要以上に抑えるためにＣＩ燃焼の割合が過剰に減らされる（ＳＩ率が過剰に大きくされる）ことがないので、乗員の快適性を適正に確保しつつ、ＣＩ燃焼の割合をできるだけ高めて燃費性能を効果的に向上させることができる。
【０１３８】
また、上記実施形態では、燃焼騒音指標値の基準値Ｗを決定するためのマップＭ１として、エンジン負荷が一定の低負荷であるときの基準値Ｗ１を規定した第１の特性Ｑ１と、エンジン負荷が一定の高負荷であるときの基準値Ｗ２を規定した第２の特性Ｑ２とを有したものが用意され、燃焼騒音指標値の基準値Ｗを決定する際には、第１および第２の特性Ｑ１，Ｑ２上の各基準値Ｗ１，Ｗ２を用いた補間処理（線形補間）により、現運転条件に適合した基準値Ｗが特定される。このような構成によれば、あらゆる負荷条件に対応する多数の基準値Ｗの特性を予め記憶させる必要がないので、記憶すべきデータ量がむやみに増大するのを回避しつつ、種々の負荷条件での基準値Ｗを補間処理によって適正に決定することができる。
【０１３９】
また、上記実施形態では、低負荷用の第１の特性Ｑ１により規定された基準値Ｗ１が、車速が所定値Ｖ０未満の領域（低車速域）では所定値Ｖ０以上の領域（高車速域）に比べて車速に対する変化率が大きくなるように設定されているので、車室内に伝達されるエンジン音がエンジン回転速度（もしくは車速）に対し非線形的に変化するという特性を考慮した適切な基準値Ｗを設定することができ、この基準値Ｗを用いて燃焼騒音を過不足ないレベルに抑えることができる。
【０１４０】
例えば、図１６（ｂ）を参照すると、エンジン負荷が低いときに車室内に伝達されるエンジン音（「低負荷」と表記された線図）は、特にエンジン回転速度が低い領域（破線で囲んだ部分）において、エンジン回転速度の上昇に伴って急激に増大することが分かる。言い換えると、エンジン回転速度に対するエンジン音の変化率（増大率）は、エンジン回転速度が低いときの方が高いときよりも大きくなる。これは、エンジン負荷および回転速度が低い低速かつ低負荷の条件では、エンジンの機械音（例えば回転系部品の摩擦音）、燃焼音、排気音がいずれも低いので、この状態からエンジン回転速度が上昇したときには、当該回転上昇に伴ってこれら３者の音が一気に増大する結果、３者を合わせたエンジン音が比較的急激に増大するからである。したがって、上記実施形態のように、低負荷用の基準値の特性である第１の特性Ｑ１を、エンジン回転速度が必然的に低くなる低車速域において基準値が比較的急激に増大するように設定した場合には、上記のようなエンジン音の特性（非線形な特性）を考慮した適切な基準値Ｗを決定することができる。
【０１４１】
また、上記実施形態では、ＣＩ燃焼の開始時期（ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼への切り替え時期）の目標値である目標θｃｉが、燃焼騒音指標値が基準値Ｗを超えないような時期に決定されるとともに、この決定された目標θｃｉが実現されるように点火時期が制御されるので、燃焼騒音指標値に対する影響力が大きい目標θｃｉを調整することにより、燃焼騒音を適度に抑制しつつＣＩ燃焼の割合を可及的に高めることができる。
【０１４２】
（７）変形例
上記実施形態では、エンジン負荷が一定の低負荷であるときの基準値Ｗ１を規定した第１の特性Ｑ１と、エンジン負荷が一定の高負荷であるときの基準値Ｗ２を規定した第２の特性Ｑ２とを有したマップＭ１を予め用意し、このマップＭ１に基づいて、各時点の運転条件に適合した燃焼騒音指標値の基準値Ｗを決定するようにしたが、例えば図１７に示すように、車両に搭載された変速機のギヤ段（図例では１速〜６速）に対応した複数の独立した特性を、低負荷用と高負荷用とにそれぞれ用意してもよい。なお、図１７のように前進６段の変速機を搭載した車両の場合、低負荷用の６つの特性と高負荷用の６つの特性とを合わせた合計１２個の特性が用意されることになる。
【０１４３】
また、上記実施形態では、低負荷用の特性（第１の特性Ｑ１）と高負荷用の特性（第２の特性Ｑ２）との２つの特性を用意したが、低負荷、中負荷、高負荷用の３つの特性を用意してもよいし、４つ以上の特性を用意してもよい。
【０１４４】
さらに、上記実施形態では、複数の負荷条件（低負荷および高負荷）の下で車速を変化させたときの基準値Ｗを各特性Ｑ１，Ｑ２により規定したが、車速とエンジン回転速度とは一定の関係（一方が決まれば他方が決まる関係）にあるので、（車速ではなく）エンジン回転速度に対する基準値Ｗの変化を規定する特性を用意するようにしてもよい。この場合の基準値Ｗは、当然に、エンジン回転速度が高いほど大きい値に設定されることになる。
【０１４５】
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燃焼騒音指標値を特定したが、この燃焼騒音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。
【０１４６】
上記実施形態では、筒内圧センサＳＮ２により検出された筒内圧力に基づいて、ＣＩノックと相関の高い筒内圧レベル、より詳しくは、筒内圧力の検出波形をフーリエ解析して得られる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算出し、この平均値を燃焼騒音指標値として使用するようにしたが、これに代えて、各帯域の筒内圧レベルの最大値を燃焼騒音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燃焼騒音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。
【０１４７】
さらに言えば、燃焼騒音指標値は、上記のような１〜４ｋＨｚ帯域の筒内圧レベルから求められる値に限定されない。例えば、１〜４ｋＨｚ帯域の（つまりＣＩノックと相関の高い）筒内圧レベルから第１の燃焼騒音指標値を算出するとともに、ＳＩノックと相関の高い６．３ｋＨｚ帯域の筒内圧レベルから第２の燃焼騒音指標値を算出し、これら第１・第２の燃焼騒音指標値の双方に基づいてＳＰＣＣＩ燃焼を制御してもよい。あるいは、第１・第２の燃焼騒音指標値のうちの大きい方を燃焼騒音指標値として使用してもよい。
【０１４８】
上記実施形態では、燃焼騒音指標値が基準値Ｗ（より詳しくは基準値Ｗから余裕代ｙを差し引いた最終基準値Ｗｘ）を超えないような目標θｃｉ（ＣＩ燃焼の開始時期θｃｉの目標値）を設定するとともに、この目標θｃｉが実現されるように点火プラグ１６による点火時期（火花点火の時期）を調整したが、点火時期に代えて、もしくは点火時期に加えて、インジェクタ１５からの燃料の噴射時期を調整してもよい。さらには、燃料の噴射時期と噴射量の双方を調整してもよい。
【０１４９】
さらに別の態様として、各燃焼サイクルにおいて特定される燃焼騒音指標値を基準値Ｗと比較して、燃焼騒音指標値が基準値Ｗを超える場合には次サイクルから点火時期を遅角側に補正するというように、燃焼騒音指標値に基づいたフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
上記実施形態では、１つの気筒２に対し設けられた２つの吸気ポート９Ａ，９Ｂの一方（第２吸気ポート９Ｂ）にスワール弁１８を設け、このスワール弁１８の開度を増減させることによってスワール流の強度を調整するようにしたが、スワール流の強度を調整する方法はこれに限られない。例えば、第１吸気ポート９Ａを開閉する吸気弁１１のリフト量と、第２吸気ポート９Ｂを開閉する吸気弁１１のリフト量とに差を持たせたり、これら２つの吸気弁１１の開閉タイミングに差をもたせたりすることにより、スワール流の強度を調整することも可能である。
【０１５４】
上記実施形態では、運転条件ごとに定められた目標燃焼重心および目標ＳＩ率が実現されるように点火時期等の制御量の目標値を予め定めておき、予想される燃焼騒音指標値が基準値Ｗ以下となるように必要に応じて点火時期を補正するようにしたが、このような制御に加えて（もしくは代えて）、燃焼重心またはＳＩ率に基づいたフィードバック制御を行ってもよい。
【０１５５】
例えば、燃焼重心に基づくフィードバック制御を行う場合には、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）における燃焼重心を都度算出し、算出した燃焼重心が目標燃焼重心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。
【０１５６】
同様に、ＳＩ率に基づいたフィードバック制御を行う場合には、筒内圧センサＳＮ２による検出波形等から各回の燃焼における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。
【０１５７】
なお、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。
【０１５８】
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Ｒ１，Ｒ２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＝Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）として算出することができるが、これに代えて、ＳＩ率＝Ｒ１／Ｒ２としてもよい。
【０１５９】
もしくは、図１８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。
【０１６０】
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】
【０１６１】
１  エンジン本体
２  気筒
１５  インジェクタ
１６  点火プラグ
１００  ＥＣＵ（燃焼制御部）
ＳＮ２  筒内圧センサ（検出部）
Ｑ１  第１の特性
Ｑ２  第２の特性
Ｗ  （燃焼騒音指標値の）基準値
【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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【図１７】
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【図１８】
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