(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダボア内において往復動するピストンと、少なくとも前記シリンダボアの壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより構成される燃焼室内に空気と燃焼ガスと燃料とを含む混合気を形成し同混合気の温度を所定の温度より高くすることにより自着火させて燃焼させる自着火方式による運転を行う自着火運転実行手段と、を備える自着火式内燃機関であって、
前記自着火式内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、所定の指示信号に応答して発生した火花発生用電圧に基づいて前記燃焼室内の複数の位置にて火花を発生させる多点火花発生手段と、を備えるとともに、
前記自着火運転実行手段は、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度を前記所定の温度より低い温度に制御する混合気温度制御手段と、前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである自着火用火花発生タイミングを決定し、同決定された自着火用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する自着火用火花発生タイミング決定手段と、を含み、
前記発生した火花により前記混合気の温度を前記所定の温度より高めることによって同混合気を自着火させて燃焼させる自着火式内燃機関において、
前記多点火花発生手段は、前記所定の指示信号に基づいて前記火花発生用電圧を発生する電圧発生手段と、前記燃焼室に少なくとも一面が露呈するように配設された絶縁体と、同燃焼室にて火花発生用ギャップを形成するように前記燃焼室に露呈した絶縁体の一面である燃焼室露呈面の所定位置を突出の基端として同所定位置からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生部を複数有するとともに前記電圧発生手段に対して同複数の火花発生部を直列に接続する接続部を有する火花発生用導体と、を備え、
前記多点火花発生手段は、前記絶縁体の燃焼室露呈面が複数の凹部を有するように形成され、且つ、前記火花発生部が同複数の凹部のそれぞれに収容されるように構成された自着火式内燃機関。
【請求項２】
シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダボア内において往復動するピストンと、少なくとも前記シリンダボアの壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより構成される燃焼室内に空気と燃焼ガスと燃料とを含む混合気を形成し同混合気の温度を所定の温度より高くすることにより自着火させて燃焼させる自着火方式による運転を行う自着火運転実行手段と、を備える自着火式内燃機関であって、
前記自着火式内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、所定の指示信号に応答して発生した火花発生用電圧に基づいて前記燃焼室内の複数の位置にて火花を発生させる多点火花発生手段と、を備えるとともに、
前記自着火運転実行手段は、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度を前記所定の温度より低い温度に制御する混合気温度制御手段と、前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである自着火用火花発生タイミングを決定し、同決定された自着火用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する自着火用火花発生タイミング決定手段と、を含み、
前記発生した火花により前記混合気の温度を前記所定の温度より高めることによって同混合気を自着火させて燃焼させる自着火式内燃機関において、
前記多点火花発生手段は、前記所定の指示信号に基づいて前記火花発生用電圧を発生する電圧発生手段と、前記燃焼室に少なくとも一面が露呈するように配設された絶縁体と、同燃焼室にて火花発生用ギャップを形成するように前記燃焼室に露呈した絶縁体の一面である燃焼室露呈面の所定位置を突出の基端として同所定位置からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生部を複数有するとともに前記電圧発生手段に対して同複数の火花発生部を直列に接続する接続部を有する火花発生用導体と、を備え、
前記絶縁体は、前記ピストンの頂面の全部又は一部を構成するように同ピストンに配設され、
前記火花発生用導体の接続部は、一端が前記電圧発生手段に接続されるとともに他端が前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッドに配設された第１の接続用導体と、少なくとも一端が同燃焼室に臨み且つ前記ピストンの位置が圧縮上死点位置近傍の所定の位置にあるとき同第１の接続用導体の他端と空間を介して近接するように前記絶縁体に配設された第２の接続用導体と、を含む自着火式内燃機関。
【請求項３】
請求項２に記載の自着火式内燃機関において、
前記絶縁体の燃焼室露呈面は、有底のキャビティを前記ピストンの頂面の中央部に形成してなり、
前記火花発生用導体は、前記複数の火花発生部が少なくとも前記キャビティの内部に配置されるように構成された自着火式内燃機関。
【請求項４】
シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダボア内において往復動するピストンと、少なくとも前記シリンダボアの壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより構成される燃焼室内に空気と燃焼ガスと燃料とを含む混合気を形成し同混合気の温度を所定の温度より高くすることにより自着火させて燃焼させる自着火方式による運転を行う自着火運転実行手段と、を備える自着火式内燃機関であって、
前記自着火式内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、所定の指示信号に応答して発生した火花発生用電圧に基づいて前記燃焼室内の複数の位置にて火花を発生させる多点火花発生手段と、を備えるとともに、
前記自着火運転実行手段は、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度を前記所定の温度より低い温度に制御する混合気温度制御手段と、前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである自着火用火花発生タイミングを決定し、同決定された自着火用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する自着火用火花発生タイミング決定手段と、を含み、
前記発生した火花により前記混合気の温度を前記所定の温度より高めることによって同混合気を自着火させて燃焼させる自着火式内燃機関において、
前記多点火花発生手段は、前記所定の指示信号に基づいて前記火花発生用電圧を発生する電圧発生手段と、前記燃焼室に少なくとも一面が露呈するように配設された絶縁体と、同燃焼室にて火花発生用ギャップを形成するように前記燃焼室に露呈した絶縁体の一面である燃焼室露呈面の所定位置を突出の基端として同所定位置からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生部を複数有するとともに前記電圧発生手段に対して同複数の火花発生部を直列に接続する接続部を有する火花発生用導体と、を備え、
前記絶縁体は、前記ピストンの頂面の全部又は一部を構成するように同ピストンに配設され、
前記絶縁体の燃焼室露呈面は、有底のキャビティを前記ピストンの頂面の中央部に形成してなり、
前記多点火花発生手段は、少なくとも２つの前記火花発生用導体を備え、
前記少なくとも２つの火花発生用導体のうちの１つは、前記複数の火花発生部が前記キャビティの内部の前記絶縁体の燃焼室露呈面に配置されてなるとともに、同少なくとも２つの火花発生用導体のうちの他の１つは、前記複数の火花発生部が同キャビティの外部の同絶縁体の燃焼室露呈面に配置されてなり、
前記電圧発生手段は、前記少なくとも２つの火花発生用導体のそれぞれに対して独立に電圧を印加するように構成された自着火式内燃機関。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関において、
前記多点火花発生手段は、前記絶縁体が前記シリンダボアと同径の円柱状の貫通穴を有する板状部材からなり、同貫通穴が同シリンダボアと同軸となるように同絶縁体を配設することにより同貫通穴の側壁面が前記燃焼室露呈面を構成してなる自着火式内燃機関。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記混合気温度制御手段における前記圧縮端温度は、７００Ｋから９００Ｋまでの温度である自着火式内燃機関。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関において、
前記自着火運転実行手段は、前記燃焼室内に形成される混合気に含まれる前記空気の量と、前記燃焼ガスの量と、の和の前記燃料の量に対する比が３０以上となるように構成された自着火式内燃機関。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記多点火花発生手段は、前記火花を発生させる位置の数が４以上であるとともに、同各位置がそれぞれ隣り合う他の位置と略等しい間隔を有するように構成された自着火式内燃機関。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記複数の火花発生部のそれぞれに向けて燃料が噴射されるように形成された噴孔を有する燃料噴射手段を備える自着火式内燃機関。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関において、
前記混合気の燃焼状態が所定の状態となるタイミングの基準値である基準燃焼タイミングを前記取得された内燃機関の運転状態に応じて決定する基準燃焼タイミング決定手段と、実際の混合気の燃焼状態が前記所定の状態となるタイミングである実燃焼タイミングを推定する実燃焼タイミング推定手段と、前記決定された基準燃焼タイミングと、前記推定された実燃焼タイミングと、に基づいて前記自着火用火花発生タイミング決定手段により決定された自着火用火花発生タイミングを補正する燃焼時期変動抑制用火花発生タイミング補正手段と、を備える自着火式内燃機関。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである火炎伝播用火花発生タイミングを決定し、同決定された火炎伝播用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する火炎伝播用火花発生タイミング決定手段を備えるとともに、前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、前記燃焼室における混合気の燃焼により発生するノッキングの程度を表す指標値を検出するノッキング検出手段と、前記検出された指標値に基づいて前記火炎伝播用火花発生タイミング決定手段により決定された火炎伝播用火花発生タイミングを補正するノッキング抑制用火花発生タイミング補正手段と、を備える自着火式内燃機関。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、を備え、
前記自着火運転実行手段は、前記燃焼室から同燃焼室内の燃焼ガスを排出する行程である排気行程から同燃焼室内に空気を導入する行程である吸気行程に移行する際に、排気弁を閉弁した後に吸気弁を開弁するように構成され、
前記火炎伝播運転実行手段は、前記排気行程から前記吸気行程に移行する際に、前記排気弁を閉弁する前に前記吸気弁を開弁するように構成された自着火式内燃機関。
【請求項１３】
請求項１２に記載の自着火式内燃機関であって、
前記自着火運転実行手段は、前記排気行程から前記吸気行程に移行する際、前記排気弁が閉弁してから前記吸気弁が開弁するまでの間に、前記取得された内燃機関の運転状態に応じて定められる噴射燃料量のうちの一部の量の燃料を前記燃焼室内に噴射するとともに、同吸気弁が開弁した後に残余の量の燃料を同燃焼室内に噴射し、
前記火炎伝播運転実行手段は、前記吸気行程の初期に同取得された内燃機関の運転状態に応じて定められる噴射燃料量のすべての量の燃料を同燃焼室内に噴射する自着火式内燃機関。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態より高負荷側の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、を備え、
前記自着火運転実行手段は、前記混合気の空燃比を前記多点火花発生手段により発生した火花によって同混合気が着火される空燃比のうちの最もリーン側の空燃比となるように同混合気を形成し、
前記火炎伝播運転実行手段は、前記取得された内燃機関の運転状態が前記第２運転状態のうちの低負荷側の低負荷側第２運転状態であるとき、前記燃焼室内に前記燃焼ガスを残留させ且つ前記混合気の空燃比が理論空燃比となるように同混合気を形成するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第２運転状態のうちの同低負荷側第２運転状態より高負荷側の高負荷側第２運転状態であるとき、同燃焼室から略全部の同燃焼ガスを排出させ且つ同混合気の空燃比が前記理論空燃比よりリッチ側の空燃比であって同内燃機関の出力を最大とする空燃比となるように同混合気を形成する自着火式内燃機関。
【請求項１５】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、外部の空気を前記燃焼室内へ導入するための２つの互いに異なる経路を構成する第１の吸気通路及び第２の吸気通路と、前記第１の吸気通路内を通過する空気のみを冷却する吸気冷却手段と、前記第１の吸気通路と前記第２の吸気通路とをそれぞれ通過する空気の量を制御する吸気通路流量制御手段と、を備え、
前記吸気通路流量制御手段は、前記自着火運転実行手段により前記内燃機関が運転されているとき、前記第１の吸気通路内を通過する空気の量より多い量の空気が前記第２の吸気通路内を通過するように構成されるとともに、前記火炎伝播運転実行手段により同内燃機関が運転されているとき、前記第２の吸気通路内を通過する空気の量より多い量の空気が前記第１の吸気通路内を通過するように構成された自着火式内燃機関。
【請求項１６】
請求項１５に記載の自着火式内燃機関であって、
前記第２の吸気通路内を通過する空気のみを加熱する吸気加熱手段を備えた自着火式内燃機関。
【請求項１７】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に空気を導入するための２つの吸気ポートと、前記吸気ポートの一方に配置され、同吸気ポートの通路断面積を変更するように開度を調整可能な吸気ポート流量制御弁と、前記吸気ポート流量制御弁の開度を制御する吸気ポート流量制御弁制御手段と、を備え、
前記吸気ポート流量制御弁制御手段は、前記自着火運転実行手段により前記内燃機関が運転されているときにおける前記吸気ポート流量制御弁の開度が前記火炎伝播運転実行手段により同内燃機関が運転されているときにおける同吸気ポート流量制御弁の開度より小さくなるように構成された自着火式内燃機関。
【請求項１８】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の自着火式内燃機関であって、
前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである火炎伝播用火花発生タイミングを決定し、同決定された火炎伝播用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する火炎伝播用火花発生タイミング決定手段を備えるとともに、前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、前記内燃機関の運転方式が前記自着火運転実行手段による運転から前記火炎伝播運転実行手段による運転へ切り替えられたとき、前記取得された内燃機関の運転状態に応じた補正量を決定するとともに、同決定された補正量により前記火炎伝播用火花発生タイミング決定手段により決定された火炎伝播用火花発生タイミングを補正する切替え時火炎伝播用火花発生タイミング補正手段と、前記内燃機関の運転方式が前記火炎伝播運転実行手段による運転から前記自着火運転実行手段による運転へ切り替えられたとき、前記取得された内燃機関の運転状態に応じた補正量を決定するとともに、同決定された補正量により前記自着火用火花発生タイミング決定手段により決定された自着火用火花発生タイミングを補正する切替え時自着火用火花発生タイミング補正手段と、を備えた自着火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に空気と燃焼ガスと燃料とを含む混合気を形成し同混合気の温度を圧縮により所定の温度より高くすることにより自着火させて燃焼させる自着火方式による運転を行う自着火式内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の燃焼室内に形成された混合気の燃焼方式として、ピストンによる圧縮により同混合気の温度を所定の自着火温度より高くすることによって同混合気を自着火させて極めて短い期間内に燃焼させる自着火方式が知られている。
【０００３】
この自着火方式によれば、燃焼室内の混合気を燃料の濃度が極めて低い超希薄混合気とし且つ圧縮比を高くして内燃機関を運転することができるので、燃焼室内の混合気を火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式により内燃機関の運転を行う場合よりも、ＮＯｘの排出量が低減されるとともに燃費が向上する。
【０００４】
ところで、自着火方式により運転される内燃機関において混合気が自着火するタイミング（自着火タイミング）は、混合気の温度と強い相関関係を有する。一方、混合気の温度は、運転状態が変化しなくとも外気の温度及び燃焼ガスの温度等の変化に伴って変動しやすい。従って、自着火タイミングは変動しやすい。この自着火タイミングを所定のタイミングに制御できないと、燃焼に伴う過大な音（騒音）が発生したり、燃費が悪化したりしてしまう。
【０００５】
そこで、従来の内燃機関の一つは、燃焼室に臨む点火プラグを１つ備えていて、圧縮上死点前の所定のタイミング（火花発生タイミング）にて点火プラグにより火花を発生させることにより、自着火タイミングを制御するようになっている。即ち、点火プラグにより火花を発生させると、火花が発生した位置にて混合気が着火され、着火された一部の混合気が燃焼することにより、高温且つ高圧の燃焼ガスが生成される。
【０００６】
この燃焼ガスから残余の未燃の混合気へ熱エネルギーが伝達される。この熱エネルギーにより未燃の混合気の温度が上記自着火温度（同混合気が自着火するために必要な温度）まで急激に上昇させられるので、同混合気は自着火による燃焼を開始する。このように、上記従来の内燃機関によれば、火花発生タイミングを変更することにより自着火タイミングを適切なタイミングに制御することができる（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２８０２２号公報
【０００７】
しかしながら、自着火方式による運転時（自着火運転時）のように燃焼室内に形成された混合気の燃料濃度が低いと、発生した火花により同混合気が着火されない確率が高くなるので、場合により自着火タイミングを制御できないという問題がある。
【０００８】
また、一部の混合気が火花により着火されてから残余の未燃の混合気が自着火するまでには、燃焼ガスから未燃の混合気へ伝達される熱エネルギーが所定の量以上となる必要があるので、所定の未燃混合気加熱時間を要する。この未燃混合気加熱時間が経過するまでの期間においては、上記一部の混合気は火炎の伝播により燃焼しているので、比較的多量のＮＯｘが生成されるという問題もあった。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的の一つは、混合気の燃焼により生成されるＮＯｘの量を低減しながら自着火タイミングを適切なタイミングに制御することが可能な自着火式内燃機関を提供することにある。
【００１０】
かかる目的を達成するため本願の１つ目の発明に係る自着火式内燃機関は、シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダボア内において往復動するピストンと、少なくとも前記シリンダボアの壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより構成される燃焼室内に空気と燃焼ガスと燃料とを含む混合気を形成し同混合気の温度を所定の温度より高くすることにより自着火させて燃焼させる自着火方式による運転を行う自着火運転実行手段と、を備える。
更に、本発明に係る自着火式内燃機関は、
前記自着火式内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、所定の指示信号に応答して発生した火花発生用電圧に基づいて前記燃焼室内の複数の位置にて火花を発生させる多点火花発生手段と、を備える。
前記自着火運転実行手段は、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度を前記所定の温度より低い温度に制御する混合気温度制御手段と、前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである自着火用火花発生タイミングを決定し、同決定された自着火用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する自着火用火花発生タイミング決定手段と、を含む。
本発明に係る自着火式内燃機関は、前記発生した火花により前記混合気の温度を前記所定の温度より高めることによって同混合気を自着火させて燃焼させる。
前記多点火花発生手段は、前記所定の指示信号に基づいて前記火花発生用電圧を発生する電圧発生手段と、前記燃焼室に少なくとも一面が露呈するように配設された絶縁体と、同燃焼室にて火花発生用ギャップを形成するように前記燃焼室に露呈した絶縁体の一面である燃焼室露呈面の所定位置を突出の基端として同所定位置からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生部を複数有するとともに前記電圧発生手段に対して同複数の火花発生部を直列に接続する接続部を有する火花発生用導体と、を備える。
また、前記多点火花発生手段は、前記絶縁体の燃焼室露呈面が複数の凹部を有するように形成され、且つ、前記火花発生部が同複数の凹部のそれぞれに収容されるように構成されている。
【００１１】
これによれば、混合気温度制御手段により、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度が自着火温度（混合気が自着火して燃焼を開始する同混合気の温度）より低い温度に制御される。この混合気温度制御手段は、例えば、吸気弁を閉弁するタイミングを変更することにより混合気の実圧縮比（圧縮上死点における燃焼室の容積に対する圧縮開始時における燃焼室の容積の比）を変更する手段、排気弁を閉弁するタイミング及び吸気弁を開弁するタイミングを変更することにより燃焼室内に残留する燃焼ガスの量を変更する手段、又は、吸気通路内の空気を加熱若しくは冷却する手段等である。
更に、多点火花発生手段により、取得された内燃機関の運転状態に応じた圧縮上死点近傍の自着火用火花発生タイミングにて燃焼室内の複数の位置において火花が発生させられる。これにより、燃焼室内の１つの位置にて火花を発生させる場合と比較して、混合気を確実に着火させることができる。
更に、混合気が複数の位置にて着火され、着火された一部の混合気が燃焼することにより、高温且つ高圧の燃焼ガスが燃焼室内の複数の位置にて生成される。従って、複数の位置にて燃焼ガスから残余の未燃の混合気へ熱エネルギーが伝達されるので、１つの位置にて火花を発生させる場合と比較して、未燃の混合気の温度を上記自着火温度まで迅速に上昇させることができる。この結果、火炎の伝播により混合気が燃焼する期間を短くすることができるので、生成されるＮＯｘの量を減少させることができる。
また、これによれば、１つの電圧発生手段により発生した電圧を火花発生用導体に印加することにより、燃焼室内の複数の位置にて同時に火花を発生させることができる。
また、これによれば、燃焼室内に形成されるガスの流れ（スワール流やタンブル流等）により、火花発生部の近傍において発生したイオンや電子等が火花発生部の近傍から流出することが防止されるとともに、火花発生部や火花発生部の近傍における混合気の熱が奪われることが防止される。
これにより、火花発生部に電圧が印加されると、火花発生部の近傍においてイオンや電子等が増加するとともに、火花発生部の温度や火花発生部の近傍における混合気の温度が上昇するので、確実に火花を発生させることができる。更に、電圧が印加されている期間において火花が消滅させられる（放電が維持されなくなる）ことを防止することができる。この結果、混合気を火花によってより一層確実に着火させることができる。
【００１２】
また、本願の２つ目の発明に係る自着火式内燃機関は、シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダボア内において往復動するピストンと、少なくとも前記シリンダボアの壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより構成される燃焼室内に空気と燃焼ガスと燃料とを含む混合気を形成し同混合気の温度を所定の温度より高くすることにより自着火させて燃焼させる自着火方式による運転を行う自着火運転実行手段と、を備える。
更に、本発明に係る自着火式内燃機関は、
前記自着火式内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、所定の指示信号に応答して発生した火花発生用電圧に基づいて前記燃焼室内の複数の位置にて火花を発生させる多点火花発生手段と、を備える。
前記自着火運転実行手段は、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度を前記所定の温度より低い温度に制御する混合気温度制御手段と、前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである自着火用火花発生タイミングを決定し、同決定された自着火用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する自着火用火花発生タイミング決定手段と、を含む。
前記発生した火花により前記混合気の温度を前記所定の温度より高めることによって同混合気を自着火させて燃焼させる。
前記多点火花発生手段は、前記所定の指示信号に基づいて前記火花発生用電圧を発生する電圧発生手段と、前記燃焼室に少なくとも一面が露呈するように配設された絶縁体と、同燃焼室にて火花発生用ギャップを形成するように前記燃焼室に露呈した絶縁体の一面である燃焼室露呈面の所定位置を突出の基端として同所定位置からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生部を複数有するとともに前記電圧発生手段に対して同複数の火花発生部を直列に接続する接続部を有する火花発生用導体と、を備える。
前記絶縁体は、前記ピストンの頂面の全部又は一部を構成するように同ピストンに配設される。
前記火花発生用導体の接続部は、一端が前記電圧発生手段に接続されるとともに他端が前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッドに配設された第１の接続用導体と、少なくとも一端が同燃焼室に臨み且つ前記ピストンの位置が圧縮上死点位置近傍の所定の位置にあるとき同第１の接続用導体の他端と空間を介して近接するように前記絶縁体に配設された第２の接続用導体と、を含む。
【００１３】
これによれば、上記１つ目の発明に関連して説明したように、混合気温度制御手段により、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度が自着火温度（混合気が自着火して燃焼を開始する同混合気の温度）より低い温度に制御される。
更に、上記１つ目の発明に関連して説明したように、燃焼室内の１つの位置にて火花を発生させる場合と比較して、混合気を確実に着火させることができる。
更に、上記１つ目の発明に関連して説明したように、火炎の伝播により混合気が燃焼する期間を短くすることができるので、生成されるＮＯｘの量を減少させることができる。
また、これによれば、１つの電圧発生手段により発生した電圧を火花発生用導体に印加することにより、燃焼室内の複数の位置にて同時に火花を発生させることができる。
また、これによれば、複数の火花発生部をピストンの頂面（シリンダの中心軸に略垂直な面）内にて空間的に一様に配置することができる。これにより、未燃の混合気の温度を空間的に略一様に上昇させることができる。この結果、すべての未燃の混合気をより一層迅速に自着火させることができる。
【００１４】
ところで、ピストンは往復動する。従って、ピストンに配設された火花発生用導体と、シリンダヘッド等のピストン以外の部材に配設された電圧発生手段（例えば、点火コイル及び点火プラグからなる電圧発生源等）と、を配線により直接接続すると、断線により故障する恐れがある。
これに対し、上記構成によれば、火花発生用導体と、電圧発生手段と、が直接接続されていなくとも、シリンダヘッドに配設された第１の接続用導体と、ピストンの頂面に配置された第２の接続用導体と、が空間を介して電気的に接続される（絶縁破壊・放電を起こす）ので、電圧発生手段により発生させられた電圧は、火花発生用導体の火花発生部に印加される。これにより、火花発生部にて火花を発生させることができる。この結果、断線により故障する可能性が小さい自着火式内燃機関を提供することができる。
【００１５】
この場合、前記絶縁体の燃焼室露呈面は、有底のキャビティを前記ピストンの頂面の中央部に形成してなり、
前記火花発生用導体は、前記複数の火花発生部が少なくとも前記キャビティの内部に配置されるように構成されていることが好適である。
【００１６】
これによれば、キャビティの内部の混合気が同キャビティの内部の燃焼室露呈面に配置された火花発生部により着火される。これにより、キャビティの内部の複数の火花発生部から燃焼室の中央部に向けて火炎が伝播するので、同中央部における未燃の混合気の温度を迅速に高めることができる。この結果、未燃の混合気の温度を上記自着火温度まで迅速に上昇させることができる。
【００１７】
また、本願の３つ目の発明に係る自着火式内燃機関は、シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダボア内において往復動するピストンと、少なくとも前記シリンダボアの壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより構成される燃焼室内に空気と燃焼ガスと燃料とを含む混合気を形成し同混合気の温度を所定の温度より高くすることにより自着火させて燃焼させる自着火方式による運転を行う自着火運転実行手段と、を備える。
更に、本発明に係る自着火式内燃機関は、
前記自着火式内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、所定の指示信号に応答して発生した火花発生用電圧に基づいて前記燃焼室内の複数の位置にて火花を発生させる多点火花発生手段と、を備える。
前記自着火運転実行手段は、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度を前記所定の温度より低い温度に制御する混合気温度制御手段と、前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである自着火用火花発生タイミングを決定し、同決定された自着火用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する自着火用火花発生タイミング決定手段と、を含む。
前記発生した火花により前記混合気の温度を前記所定の温度より高めることによって同混合気を自着火させて燃焼させる。
前記多点火花発生手段は、前記所定の指示信号に基づいて前記火花発生用電圧を発生する電圧発生手段と、前記燃焼室に少なくとも一面が露呈するように配設された絶縁体と、同燃焼室にて火花発生用ギャップを形成するように前記燃焼室に露呈した絶縁体の一面である燃焼室露呈面の所定位置を突出の基端として同所定位置からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生部を複数有するとともに前記電圧発生手段に対して同複数の火花発生部を直列に接続する接続部を有する火花発生用導体と、を備える。
前記絶縁体は、前記ピストンの頂面の全部又は一部を構成するように同ピストンに配設される。
前記絶縁体の燃焼室露呈面は、有底のキャビティを前記ピストンの頂面の中央部に形成してなる。
前記多点火花発生手段は、少なくとも２つの前記火花発生用導体を備える。
前記少なくとも２つの火花発生用導体のうちの１つは、前記複数の火花発生部が前記キャビティの内部の前記絶縁体の燃焼室露呈面に配置されてなるとともに、同少なくとも２つの火花発生用導体のうちの他の１つは、前記複数の火花発生部が同キャビティの外部の同絶縁体の燃焼室露呈面に配置されてなる。
前記電圧発生手段は、前記少なくとも２つの火花発生用導体のそれぞれに対して独立に電圧を印加するように構成されている。
【００１８】
これによれば、上記１つ目の発明に関連して説明したように、混合気温度制御手段により、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度が自着火温度（混合気が自着火して燃焼を開始する同混合気の温度）より低い温度に制御される。
更に、上記１つ目の発明に関連して説明したように、燃焼室内の１つの位置にて火花を発生させる場合と比較して、混合気を確実に着火させることができる。
更に、上記１つ目の発明に関連して説明したように、火炎の伝播により混合気が燃焼する期間を短くすることができるので、生成されるＮＯｘの量を減少させることができる。
また、これによれば、１つの電圧発生手段により発生した電圧を火花発生用導体に印加することにより、燃焼室内の複数の位置にて同時に火花を発生させることができる。
また、これによれば、燃焼室においてキャビティの内部の燃料の濃度がキャビティの外部の燃料の濃度より高い混合気（成層混合気）を形成した際、キャビティの内部のみにて火花を発生させることにより、成層混合気を着火させることができる。これにより、すべての火花発生部にて火花を発生させる場合と比較して、火花を発生させることにより消費されるエネルギーを減らすことができるので、良好な燃費にて内燃機関を運転することができる。
一方、燃焼室においてキャビティの内部及びキャビティの外部の燃料の濃度が互いに略同一の混合気（均質混合気）を形成した際、キャビティの内部及びキャビティの外部の両方にて火花を発生させることにより、混合気の温度を空間的に略一様に上昇させることができる。この結果、すべての未燃の混合気をより一層迅速に自着火させることができる。
【００１９】
この場合、前記多点火花発生手段は、前記絶縁体が前記シリンダボアと同径の円柱状の貫通穴を有する板状部材からなり、同貫通穴が同シリンダボアと同軸となるように同絶縁体を配設することにより同貫通穴の側壁面が前記燃焼室露呈面を構成してなることが好適である。
【００２０】
これによれば、絶縁体を簡素な板状形状を有する部材（板状部材）により構成することができるので、同絶縁体を容易に製造及び配設することができる。
【００２１】
この場合、前記混合気温度制御手段における前記圧縮端温度は、７００Ｋから９００Ｋまでの温度であることが好適である。
【００２２】
自着火温度は、およそ１０００Ｋであることが知られている。従って、上記構成のように、圧縮端温度を７００Ｋから９００Ｋまでの温度に制御することにより、燃焼室にて火花を発生させるまでの間に（過早に）混合気が自着火することを防止することができるとともに、燃焼室にて火花を発生させることにより混合気の温度を自着火温度（１０００Ｋ以上の温度）まで迅速に上昇させることができる。
【００２３】
この場合、前記自着火運転実行手段は、前記燃焼室内に形成される混合気に含まれる前記空気の量と、前記燃焼ガスの量と、の和の前記燃料の量に対する比が３０以上となるように構成されることが好適である。
【００２４】
これによれば、燃料の濃度が極めて低い超希薄混合気が形成され、形成された超希薄混合気が燃焼されるので、燃焼により生成されるＮＯｘの量を低減することができる。
【００２５】
この場合、前記多点火花発生手段は、前記火花を発生させる位置の数が４以上であるとともに、同各位置がそれぞれ隣り合う他の位置と略等しい間隔を有するように構成されている。
【００２６】
これによれば、４つ以上の火花を発生させる位置（火花発生位置）がそれぞれ隣り合う他の火花発生位置と略等しい間隔を有するように配置されるので、混合気の温度を空間的に略一様に上昇させることができる。これにより、火花が発生してから短い期間のうちにすべての未燃の混合気を自着火させることができる。
【００３９】
一方、上記自着火式内燃機関のいずれかは、前記複数の火花発生部のそれぞれに向けて燃料が噴射されるように形成された噴孔を有する燃料噴射手段を備えることが好適である。
【００４０】
これによれば、火花発生部の近傍に燃料の濃度が高い領域を形成することができる。これにより、例えば、噴射される燃料の量が少ないために混合気が着火されにくい運転領域においても、火花発生部が発生する火花により混合気を確実に着火させることができる。
【００４１】
この場合、上記自着火式内燃機関は、
前記混合気の燃焼状態が所定の状態となるタイミングの基準値である基準燃焼タイミングを前記取得された内燃機関の運転状態に応じて決定する基準燃焼タイミング決定手段と、
実際の混合気の燃焼状態が前記所定の状態となるタイミングである実燃焼タイミングを推定する実燃焼タイミング推定手段と、
前記決定された基準燃焼タイミングと、前記推定された実燃焼タイミングと、に基づいて前記自着火用火花発生タイミング決定手段により決定された自着火用火花発生タイミングを補正する燃焼時期変動抑制用火花発生タイミング補正手段と、
を備えることが好適である。
【００４２】
これによれば、混合気が燃焼している状態（混合気の燃焼状態）が所定の状態となるタイミングの基準値として決定された基準燃焼タイミングと、実際の混合気の燃焼状態が同所定の状態となるタイミングとして推定された実燃焼タイミングと、に基づいて運転状態に応じて決定された自着火用火花発生タイミングが補正される。ここで、所定の状態は、例えば、１つの燃焼サイクルにおいて燃焼室内の圧力若しくは燃焼により発生する熱量（熱発生量）の変化率（熱発生率）が最大となった状態、又は、熱発生量が１つの燃焼サイクル全体における熱発生量の半分となった状態等である。
【００４３】
これにより、前回の燃焼サイクルにおける実燃焼タイミングが、運転状態に応じた基準燃焼タイミングと異なっていても、今回の燃焼サイクルにおける実燃焼タイミングが基準燃焼タイミングに近づくように今回の燃焼サイクルにおける自着火用火花発生タイミングが補正される。この結果、今回の燃焼サイクルにおける実燃焼タイミングを運転状態に応じた基準燃焼タイミングに近しいタイミングとすることができるので、良好な燃費にて内燃機関を運転することができる。
【００４４】
この場合、上記自着火式内燃機関は、
前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである火炎伝播用火花発生タイミングを決定し、同決定された火炎伝播用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する火炎伝播用火花発生タイミング決定手段を備えるとともに、前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、
前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、
前記燃焼室における混合気の燃焼により発生するノッキングの程度を表す指標値を検出するノッキング検出手段と、
前記検出された指標値に基づいて前記火炎伝播用火花発生タイミング決定手段により決定された火炎伝播用火花発生タイミングを補正するノッキング抑制用火花発生タイミング補正手段と、
を備えることが好適である。
【００４５】
これによれば、自着火方式と火炎伝播方式とが運転状態に応じて切り替えられて内燃機関の運転が行われる。更に、火炎伝播方式による運転が行われるとき（火炎伝播運転時）、検出されたノッキングの程度を表す指標値に基づいて運転状態に応じて決定された火炎伝播用火花発生タイミングが補正される。これにより、前回の燃焼サイクルにおける混合気の燃焼により発生したノッキングの程度に応じて、今回の燃焼サイクルにおける火炎伝播用火花発生タイミングが補正される。この結果、ノッキングが連続して発生することを防止することができるので、燃焼に伴う過大な音（騒音）の発生を防止したり、燃費の悪化を防止したりすることができる。
【００４６】
また、上記自着火式内燃機関は、
前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、
前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、を備え、
前記自着火運転実行手段は、前記燃焼室から同燃焼室内の燃焼ガスを排出する行程である排気行程から同燃焼室内に空気を導入する行程である吸気行程に移行する際に、排気弁を閉弁した後に吸気弁を開弁するように構成され、
前記火炎伝播運転実行手段は、前記排気行程から前記吸気行程に移行する際に、前記排気弁を閉弁する前に前記吸気弁を開弁するように構成されることが好適である。
【００４７】
これによれば、自着火方式により内燃機関が運転されるとき（自着火運転時）は、負のオーバーラップ期間が設けられる。負のオーバーラップ期間は、排気行程から吸気行程に移行する際に吸気弁及び排気弁の両方が閉弁されている期間である。これにより、多量の燃焼ガスが燃焼室内に残留する。この結果、圧縮端温度が所望の温度となるように混合気の温度を制御することができる。
【００４８】
一方、火炎伝播方式により内燃機関が運転されるとき（火炎伝播運転時）は、正のオーバーラップ期間が設けられる。正のオーバーラップ期間は、排気行程から吸気行程に移行する際に吸気弁及び排気弁の両方が開弁されている期間である。これにより、殆どの燃焼ガスが燃焼室から排出される。この結果、新たに燃焼室内に導入される空気の量を増加させることができるので、内燃機関の出力を高めることができる。
【００４９】
この場合、前記自着火運転実行手段は、前記排気行程から前記吸気行程に移行する際、前記排気弁が閉弁してから前記吸気弁が開弁するまでの間に、前記取得された内燃機関の運転状態に応じて定められる噴射燃料量のうちの一部の量の燃料を前記燃焼室内に噴射するとともに、同吸気弁が開弁した後に残余の量の燃料を同燃焼室内に噴射し、
前記火炎伝播運転実行手段は、前記吸気行程の初期に同取得された内燃機関の運転状態に応じて定められる噴射燃料量のすべての量の燃料を同燃焼室内に噴射することが好適である。
【００５０】
負のオーバーラップ期間中においては、燃焼ガスが燃焼室内に残留しているため、燃焼室内のガスの温度は高い。従って、上記構成のように、自着火運転時においては、負のオーバーラップ期間中に運転状態に応じて定められた噴射燃料量のうちの一部の量の燃料を噴射することにより、噴射された燃料を予反応させる（燃料分子の分解等の予備的な反応を行わせる）ことができる。これにより、発生した火花による混合気の着火性を良好にすることができるとともに、混合気の自着火性を良好にすることができる。
【００５１】
一方、火炎伝播運転時においては、運転状態に応じて定められる噴射燃料量のすべての量の燃料を吸気行程の初期に噴射することにより燃料が燃焼室にて十分に拡散するための時間を確保することができる。これにより、ノッキングの発生を抑制することができる。
【００５２】
また、上記自着火式内燃機関は、
前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、
前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態より高負荷側の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、を備え、
前記自着火運転実行手段は、前記混合気の空燃比を前記多点火花発生手段により発生した火花によって同混合気が着火される空燃比のうちの最もリーン側の空燃比となるように同混合気を形成し、
前記火炎伝播運転実行手段は、前記取得された内燃機関の運転状態が前記第２運転状態のうちの低負荷側の低負荷側第２運転状態であるとき、前記燃焼室内に前記燃焼ガスを残留させ且つ前記混合気の空燃比が理論空燃比となるように同混合気を形成するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第２運転状態のうちの同低負荷側第２運転状態より高負荷側の高負荷側第２運転状態であるとき、同燃焼室から略全部の同燃焼ガスを排出させ且つ同混合気の空燃比が前記理論空燃比よりリッチ側の空燃比であって同内燃機関の出力を最大とする空燃比となるように同混合気を形成することが好適である。
【００５３】
上述したように、本発明の内燃機関による自着火運転時においては、混合気は、先ず、火花により着火されて火炎の伝播により燃焼し、その後、同混合気は自着火方式により燃焼する。この混合気が着火された直後の火炎の伝播による燃焼によって多量のＮＯｘが生成される。
【００５４】
これに対し、上記構成によれば、取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態である自着火運転時においては、火花により混合気が着火される空燃比のうちの最もリーン（燃料濃度が低い）側の空燃比を有する混合気が形成される。これにより、火花が発生した直後の期間において混合気が火炎の伝播により燃焼することによって生成されるＮＯｘの量を減少させることができるとともに、発生した火花により混合気が着火されないことを防止することができる。
【００５５】
一方、取得された内燃機関の運転状態が上記第１運転状態より高負荷側の所定の第２運転状態である火炎伝播運転時であって同取得された内燃機関の運転状態が同第２運転状態のうちの低負荷側の運転状態であるとき、燃焼室内に多量の燃焼ガスが残留させられる。これにより、混合気が燃焼している期間における燃焼室内のガスの温度が低くなる。この結果、同混合気が燃焼することにより生成されるＮＯｘの量を減少させることができる。更に、燃焼室内に残留させられた燃焼ガスによりポンプ損失を低減させることもできるので、良好な燃費にて内燃機関を運転することができる。
【００５６】
また、火炎伝播運転時であって取得された内燃機関の運転状態が上記第２運転状態のうちの高負荷側の運転状態であるとき、略全部の燃焼ガスが燃焼室から排出される。これにより、新たに燃焼室内に導入される空気の量を増加させることができる。更に、内燃機関の出力を最大とする空燃比（理論空燃比よりリッチ（燃料濃度が高い）側の出力空燃比）を有する混合気が形成されるので、内燃機関の出力を高めることができる。
【００５７】
一方、上記自着火式内燃機関は、
前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、
前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、
外部の空気を前記燃焼室内へ導入するための２つの互いに異なる経路を構成する第１の吸気通路及び第２の吸気通路と、
前記第１の吸気通路内を通過する空気のみを冷却する吸気冷却手段と、
前記第１の吸気通路と前記第２の吸気通路とをそれぞれ通過する空気の量を制御する吸気通路流量制御手段と、を備え、
前記吸気通路流量制御手段は、前記自着火運転実行手段により前記内燃機関が運転されているとき、前記第１の吸気通路内を通過する空気の量より多い量の空気が前記第２の吸気通路内を通過するように構成されるとともに、前記火炎伝播運転実行手段により同内燃機関が運転されているとき、前記第２の吸気通路内を通過する空気の量より多い量の空気が前記第１の吸気通路内を通過するように構成されることが好適である。
【００５８】
これによれば、自着火運転時においては、燃焼室内に導入される空気の多くが冷却されないので、混合気の温度が低くなることを防止することができ、混合気を確実に自着火させることができる。
【００５９】
一方、火炎伝播運転時においては、燃焼室内に導入される空気の多くが冷却される。これにより、ノッキングが発生することを防止することができる。また、燃焼室内に導入される空気の質量を増加させることができるので、内燃機関の出力を増加させることができる。
【００６０】
この場合、上記自着火式内燃機関は、前記第２の吸気通路内を通過する空気のみを加熱する吸気加熱手段を備えることが好適である。
【００６１】
これによれば、自着火運転時においては、燃焼室内に導入される空気の多くが加熱されるので、混合気の温度を高めることができ、混合気をより一層確実に自着火させることができる。
【００６２】
また、上記自着火式内燃機関は、
前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、
前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に空気を導入するための２つの吸気ポートと、
前記吸気ポートの一方に配置され、同吸気ポートの通路断面積を変更するように開度を調整可能な吸気ポート流量制御弁と、
前記吸気ポート流量制御弁の開度を制御する吸気ポート流量制御弁制御手段と、を備え、
前記吸気ポート流量制御弁制御手段は、前記自着火運転実行手段により前記内燃機関が運転されているときにおける前記吸気ポート流量制御弁の開度が前記火炎伝播運転実行手段により同内燃機関が運転されているときにおける同吸気ポート流量制御弁の開度より小さくなるように構成されることが好適である。
【００６３】
これによれば、自着火運転時においては、燃焼室内に形成されるスワール流が強められる（スワール流の速度が大きくなる、又は、スワール流を構成する空気の量が多くなる）。これにより、着火された一部の混合気と、残余の未燃の混合気と、が迅速に混合されるので、同未燃の混合気の温度を迅速に高めることができる。この結果、同未燃の混合気を迅速に自着火させることができる。
【００６４】
また、自着火運転時においてはスワール流が強められるから、燃焼室内に残留させられた燃焼ガスと、新たに燃焼室内に導入された空気と、により燃焼室内に混合気の温度が高い領域と同温度が低い領域とからなる同温度の空間的な分布（勾配）が形成される。これにより、自着火による燃焼を緩慢にすることができるので、燃焼に伴う過大な音（騒音）の発生を防止することができる。
【００６５】
一方、火炎伝播運転時においては、吸気ポート流量制御弁の開度が大きくなるので、燃焼室内に空気を導入する際の抵抗を減少させることができる。これにより、吸気（燃焼室内への空気の導入）に伴って生じる損失を減少させることができるので、燃費を向上させることができる。
【００６６】
一方、上記自着火式内燃機関は、
前記取得された内燃機関の運転状態に応じて圧縮上死点近傍の火花を発生させるためのタイミングである火炎伝播用火花発生タイミングを決定し、同決定された火炎伝播用火花発生タイミングにて前記多点火花発生手段に対する前記所定の指示信号を発生する火炎伝播用火花発生タイミング決定手段を備えるとともに、前記燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合気を形成し同混合気を前記多点火花発生手段が発生する火花により点火して火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転を行う火炎伝播運転実行手段と、
前記取得された内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態であるときは前記自着火運転実行手段を使用するとともに、同取得された内燃機関の運転状態が同第１運転状態以外の所定の第２運転状態であるときは前記火炎伝播運転実行手段を使用する運転方式切替え手段と、
前記内燃機関の運転方式が前記自着火運転実行手段による運転から前記火炎伝播運転実行手段による運転へ切り替えられたとき、前記取得された内燃機関の運転状態に応じた補正量を決定するとともに、同決定された補正量により前記火炎伝播用火花発生タイミング決定手段により決定された火炎伝播用火花発生タイミングを補正する切替え時火炎伝播用火花発生タイミング補正手段と、
前記内燃機関の運転方式が前記火炎伝播運転実行手段による運転から前記自着火運転実行手段による運転へ切り替えられたとき、前記取得された内燃機関の運転状態に応じた補正量を決定するとともに、同決定された補正量により前記自着火用火花発生タイミング決定手段により決定された自着火用火花発生タイミングを補正する切替え時自着火用火花発生タイミング補正手段と、
を備えることが好適である。
【００６７】
一般に、火炎伝播運転時において燃焼室内に形成される混合気の空燃比は、自着火運転時における混合気の空燃比より非常にリッチな空燃比である。従って、火炎伝播運転時における燃焼ガスの温度は、自着火運転時における燃焼ガスの温度より極めて高くなる。
【００６８】
一方、上述したように、自着火運転時においては、混合気の温度を高くすることにより混合気を確実に自着火させるため、混合気に多量の燃焼ガスが含められる。このため、火炎伝播運転から自着火運転へと運転方式を切り替えたとき、最初の自着火方式による燃焼に供される混合気は、自着火運転が定常的に行われている場合より高温の燃焼ガスを含むことになる。従って、自着火運転への切り替え直後の燃焼サイクルにおいては、混合気の温度が高くなるから、自着火タイミングが早くなり過ぎる場合がある。その結果、発生するトルクが運転状態に応じて決定されたトルクとならず、トルク変動が生じてしまう可能性がある。
【００６９】
他方、自着火運転が定常的に行われている場合、火炎伝播運転が定常的に行われている場合よりも、燃焼ガス温度が低下することに起因して燃焼室壁温が相対的に低下している。従って、自着火運転から火炎伝播運転へと運転方式を切り替えた直後の暫くの期間、圧縮端近傍における混合気の温度は、火炎伝播運転が定常的に行われている場合の圧縮端近傍における混合気の温度よりも低下する場合がある。その結果、火炎伝播運転が定常的に行われている状態に対して適合された火花発生タイミングは必ずしも最適な火花発生タイミングとはならないから、発生するトルクが運転状態に応じて決定されたトルクとならず、トルク変動が生じてしまう可能性がある。
【００７０】
更に、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉するタイミング（バルブタイミング）、を機械式の可変バルブタイミング機構により変更している内燃機関においては、火炎伝播運転から自着火運転へ、及び、その逆へ、と運転方式を切り替えたとき、バルブタイミングの切り替えが遅れる。このため、運転方式切り替え直後の暫くの期間（即ち、バルブタイミングが切り替え後の運転方式に応じた適切なバルブタイミングになるまでの期間）、実圧縮比及び燃焼室内に残留する燃焼ガス量等が運転状態に応じた目標値と異なってしまう。その結果、運転方式切り替え直後の暫くの期間、自着火運転又は火炎伝播運転が定常的に行われている状態に対して適合された火花発生タイミングは必ずしも最適な火花発生タイミングとはならないから、発生するトルクが運転状態に応じて決定されたトルクとならず、トルク変動が生じてしまう可能性がある。
【００７１】
そこで、上記構成のように、自着火運転又は火炎伝播運転が定常的に行われている場合に対する運転方式切り替え直後における燃焼ガス温度の相違、燃焼室壁温の相違及びバルブタイミングのずれ等に応じて火花発生タイミングを制御する。これによれば、運転方式切り替え直後においても、火花発生タイミングを最適な火花発生タイミングに近づけることができる。その結果、運転方式切り替え時においても、運転状態に応じて決定されたトルクに近いトルクが発生し、トルク変動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
（第１実施形態）
以下、本発明による内燃機関の各実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る内燃機関１０の概略構成を示している。この内燃機関１０は、４サイクル自着火方式により運転することが可能な多気筒（４気筒）内燃機関である。なお、図１は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００７３】
この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に空気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０と、多点火花発生手段としての多点型点火装置６０と、を含んでいる。
【００７４】
シリンダブロック部２０は、中心軸を有する中空円筒状のシリンダ２１、シリンダ２１内に収容された略円柱状のピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１のボア壁面（シリンダボアの壁面）と、ピストン２２の頂面（ピストンヘッド）と、シリンダヘッド部３０の下面と、は燃焼室２５を形成している。シリンダ２１のボア壁面は、金属（本例では、鋳鉄）からなり、燃焼室２５の壁面のうちの導体部分を構成している。シリンダ２１のボア壁面の電位は、接地電位となっている。
【００７５】
シリンダヘッド部３０は、図１及びシリンダヘッド部３０の下面を燃焼室２５側から見た図２に示したように、燃焼室２５に連通した第１の吸気ポート３１ａ、燃焼室２５に連通した第２の吸気ポート３１ｂ、第１の吸気ポート３１ａ及び第２の吸気ポート３１ｂをそれぞれ開閉する２つの吸気弁３２、２つの吸気弁３２をそれぞれ駆動する吸気弁駆動手段としての電磁式の吸気弁駆動機構３２ａ、燃焼室２５に連通した第１の排気ポート３３ａ、燃焼室２５に連通した第２の排気ポート３３ｂ、第１の排気ポート３３ａ及び第２の排気ポート３３ｂをそれぞれ開閉する２つの排気弁３４、２つの排気弁３４をそれぞれ駆動する排気弁駆動手段としての電磁式の排気弁駆動機構３４ａ、吸気ポート流量制御弁としてのスワール制御弁（ＳＣＶ）３５、吸気ポート流量制御弁制御手段としてのスワール制御弁アクチュエータ３５ａ及び燃料噴射弁（インジェクタ）３６を備えている。吸気弁駆動機構３２ａ及び排気弁駆動機構３４ａは、駆動回路３７に接続されている。
【００７６】
第１の吸気ポート３１ａは、周知のストレートポートである。第２の吸気ポート３１ｂは、周知のスワールポート（本例では、ヘリカルポート）であって、同第２の吸気ポート３１ｂを通過した空気がシリンダ２１の中心軸を回転の中心軸として旋回する同空気の流れ（スワール流）を燃焼室２５にて形成するようになっている。
【００７７】
スワール制御弁３５は、第１の吸気ポート３１ａに回転可能に支持され、スワール制御弁アクチュエータ３５ａにより駆動されることにより第１の吸気ポート３１ａの開口断面積を可変とするようになっている。なお、本実施形態においては、スワール制御弁３５は、すべての空気が第２の吸気ポート３１ｂを通過するように全閉状態に制御されている。
【００７８】
燃料噴射弁３６は、１つの噴孔を有している。燃料噴射弁３６は、その噴孔が燃焼室２５に露呈するとともに燃焼室２５の略中央に向けて燃料が噴射されるように、シリンダ２１の中心軸と同軸にシリンダヘッド部３０に配設されている。燃料噴射弁３６には、同燃料噴射弁３６に高圧燃料を供給する蓄圧室３６ａが接続されている。蓄圧室３６ａには、燃料を同蓄圧室３６ａへ圧送する燃料ポンプ３６ｂが接続されている。燃料ポンプ３６ｂには、図示しない燃料タンク内の燃料が供給されるようになっている。
【００７９】
吸気系統４０は、図１に示したように、第１の吸気ポート３１ａ及び第２の吸気ポート３１ｂに連通したインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１に連通したサージタンク４２、サージタンク４２に一端が接続された吸気ダクト４３、吸気ダクト４３の他端部から下流（サージタンク４２）に向けて順に吸気ダクト４３に配設されたエアフィルタ（ＡＦ）４４、機械式過給機（ＳＣ）４５、吸気通路流量制御手段としてのバイパス流量調整弁（ＢＶ）４６、吸気冷却手段としてのインタークーラ（ＩＣ）４７、スロットル弁４８及びバイパス通路４９を備えている。
【００８０】
機械式過給機４５は、機械式過給機用クラッチ４５ａを備えている。機械式過給機用クラッチ４５ａは、指示信号に応答して、機械式過給機４５を内燃機関１０によって機械的に駆動する状態（作動状態、即ち、過給状態）と、機械式過給機４５を内燃機関１０によって駆動しない状態（非作動状態、即ち、非過給状態）と、に切り替えるようになっている。
【００８１】
インタークーラ４７は水冷式であって、吸気ダクト４３を通過する空気を冷却するようになっている。インタークーラ４７は、インタークーラ４７内の冷却水の熱を大気中に放出するラジエタ４７ａと、インタークーラ４７とラジエタ４７ａとの間で冷却水を循環させる循環ポンプ４７ｂと、に接続されている。
【００８２】
スロットル弁４８は吸気ダクト４３に回転可能に支持され、スロットル弁アクチュエータ４８ａにより駆動されることにより吸気ダクト４３の開口断面積を可変とするようになっている。
【００８３】
バイパス通路４９の一端はバイパス流量調整弁４６と接続され、他端はインタークーラ４７とスロットル弁４８との間の位置にて吸気ダクト４３に接続されている。バイパス流量調整弁４６は、指示信号に応答して図示しないバルブ開度を変更することにより、インタークーラ４７へ流入する空気量とインタークーラ４７をバイパスする空気量（バイパス通路４９へ流入する空気量）とを調整できるようになっている。本実施形態においては、バイパス流量調整弁４６は、すべての空気がインタークーラ４７をバイパスするように制御されている。
【００８４】
なお、インテークマニホールド４１、サージタンク４２及び吸気ダクト４３により形成され、インタークーラ４７を通る経路は、第１の吸気通路を構成している。更に、インテークマニホールド４１、サージタンク４２、吸気ダクト４３及びバイパス通路４９により形成され、インタークーラ４７を通らない経路は、第２の吸気通路を構成している。
【００８５】
排気系統５０は、第１の排気ポート３３ａ及び第２の排気ポート３３ｂに連通し同第１の排気ポート３３ａ及び第２の排気ポート３３ｂとともに排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを含む排気管５１及び排気管５１に配設された三元触媒装置５２を備えている。
【００８６】
多点型点火装置６０は、図３及び図４に示したように、点火プレート部６１と、２つの点火プラグ６２と、点火コイル６３と、電源回路６４と、点火制御回路６５と、を備える。なお、電源回路６４と、点火制御回路６５と、は、電圧発生手段を構成している。
【００８７】
点火プレート部６１は、板状絶縁体６１ａと、板状絶縁体６１ａに保持された火花発生用導線６１ｂと、を備える。
【００８８】
板状絶縁体６１ａは、セラミックスからなる絶縁体である。板状絶縁体６１ａは、平板形状を有する。板状絶縁体６１ａは、厚み方向に貫通した貫通穴であって、シリンダ２１のボアと同径の円柱状の貫通穴を有する。板状絶縁体６１ａは、その貫通穴がシリンダ２１と同軸となるようにシリンダブロック部２０と、シリンダヘッド部３０と、の間に配設されている。
【００８９】
板状絶縁体６１ａの貫通穴の側壁面は、板状絶縁体６１ａがシリンダブロック部２０とシリンダヘッド部３０との間に配設された状態において、燃焼室２５に露呈する燃焼室露呈面を構成している。板状絶縁体６１ａの貫通穴の側壁面には、周方向にて等間隔に配置された複数（本例では、８つ）の凹部６１ａ１が形成されている。
【００９０】
凹部６１ａ１の開口部は、板状絶縁体６１ａの内周面の正面視において、板状絶縁体６１ａの中心軸と平行な短軸と、同内周面の周方向に伸びる長軸と、を有する楕円形状である（図３を参照。）。板状絶縁体６１ａの中心軸と直交する平面で同凹部６１ａ１を切断した断面の形状は略半円形である（図４を参照。）。更に、板状絶縁体６１ａの外周部の２箇所には、点火プラグ６２の先端部を含む同点火プラグ６２の一部を収容するための凹部が形成されている。
【００９１】
火花発生用導線６１ｂは、上記凹部６１ａ１と同数の火花発生部６１ｂ１と、接続部６１ｂ２と、からなる。火花発生部６１ｂ１は、一対の突出部からなる。一対の突出部は、１つの凹部６１ａ１内に収容されている。一対の突出部は、１つの凹部６１ａ１を構成する面（凹部構成面）の所定位置を突出の基端として同所定位置から板状絶縁体６１ａの中心軸に向けてそれぞれ突出している。
【００９２】
一対の突出部の一方は、同一対の突出部の他方と空間を介して対向するように配置されている。これにより、火花発生部６１ｂ１は、板状絶縁体６１ａがシリンダブロック部２０とシリンダヘッド部３０との間に配設された状態において、燃焼室２５にて火花発生用ギャップＧＰを形成している。
【００９３】
接続部６１ｂ２は、２つの点火プラグ６２の間に上記複数の火花発生部６１ｂ１を直列に接続する導線である。接続部６１ｂ２は、板状絶縁体６１ａの内部に配設されている。
【００９４】
接続部６１ｂ２の一方の端部は、２つの点火プラグ６２のうちの一方に接続され、接続部６１ｂ２の他方の端部は、２つの点火プラグ６２のうちの他方に接続されている。
【００９５】
接続部６１ｂ２の両端部を除く部分は、複数の接続線に分割されている。各接続線は、板状絶縁体６１ａの貫通穴の側壁面の周方向にて互いに隣接する２つの火花発生部６１ｂ１のうちの一方の１つの突出部（点火プラグ６２と接続されている突出部を除く。）と、同２つの火花発生部６１ｂ１のうちの他方の１つの突出部（点火プラグ６２と接続されている突出部を除く。）と、を接続している。
【００９６】
点火プラグ６２は、導線と、同導線を外部と絶縁する絶縁性筐体と、からなる。点火プラグ６２の先端部は、板状絶縁体６１ａの外周部に形成された凹部にそれぞれ挿入されている。
【００９７】
点火コイル６３は、図４に示したように、一次コイル６３ａと、一次コイル６３ａよりコイルの巻き数が多い二次コイル６３ｂと、鉄芯６３ｃと、ＮＰＮ型のトランジスタ６３ｄと、トランジスタ接地用導線６３ｅと、二次コイル接地部としての二次コイル接地用導線６３ｆと、からなる電気回路を備えている。
【００９８】
一次コイル６３ａの一端は、電源回路６４に接続されている。電源回路６４は、所定の大きさの電圧を定常的に発生するようになっている。一次コイル６３ａの他端は、トランジスタ６３ｄのコレクタ電極に接続されている。トランジスタ６３ｄのベース電極は、点火制御回路６５に接続されている。トランジスタ６３ｄのエミッタ電極は、トランジスタ接地用導線６３ｅを介して接地されている。
【００９９】
点火制御回路６５は、トランジスタ６３ｄのベース電極に供給する電流を制御することにより、一次コイル６３ａに流れる電流を制御するようになっている。
【０１００】
二次コイル６３ｂは、鉄芯６３ｃを介した一次コイル６３ａとの間の相互誘導作用により火花発生用電圧を発生するようになっている。二次コイル６３ｂの両端のそれぞれは、２つの点火プラグ６２のそれぞれに接続されている。二次コイル６３ｂは、二次コイル６３ｂの一端からの同二次コイル６３ｂの巻き数が同二次コイル６３ｂの全体の巻き数の半分となる位置（コイル巻き数二分位置）の電位がシリンダ２１のボア壁面（燃焼室２５の壁面のうちの導体部分）と等しい電位となるように同コイル巻き数二分位置にて二次コイル接地用導線６３ｆを介して接地（エンジンアース）されている。即ち、コイル巻き数二分位置と、シリンダ２１のボア壁面と同電位の部分（例えば、シリンダブロック等）と、が電気的に接続されている。
【０１０１】
このような構成により、多点型点火装置６０は、所定の指示信号に応答して点火制御回路６５からトランジスタ６３ｄに供給される所定の大きさの制御用電流を一時的に遮断することにより、トランジスタ６３ｄを導通状態から非導通状態へ変化させ、一次コイル６３ａに流れる一次コイル側電流を急激に変化させる。これにより、鉄芯６３ｃ内に形成される磁界が急激に変化する。その結果、鉄芯６３ｃを介した一次コイル６３ａとの間の相互誘導作用により、二次コイル６３ｂは電源回路６４が発生していた電圧より大きな火花発生用電圧を発生する。多点型点火装置６０は、この発生した火花発生用電圧に基づいて燃焼室２５内の複数の位置（火花発生部６１ｂ１）にて火花を発生させる。
【０１０２】
再び図１を参照すると、このシステムは、エアフローメータ（ＡＦＭ）７１、運転状態取得手段の一部を構成するクランクポジションセンサ７２、筒内圧力検出手段としての筒内圧力センサ７３、ノッキング検出手段としてのノックセンサ７４、運転状態取得手段の一部を構成するアクセル開度センサ７５及び電気制御装置８０を備えている。エアフローメータ７１は吸気ダクト４３内を通流する空気の量を表す信号を出力するようになっている。クランクポジションセンサ７２は、クランク軸２４が１°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。筒内圧力センサ７３は、燃焼室２５内の圧力（筒内圧力）Ｐを表す信号を出力するようになっている。ノックセンサ７４は、ノッキングの程度を表す指標値としてのシリンダブロック部２０の振動Vcを表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ７５は、運転者によって操作されるアクセルペダル７６の操作量（アクセルペダル操作量）Accpを表す信号を出力するようになっている。
【０１０３】
電気制御装置８０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ８１、ＣＰＵ８１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予め記憶したＲＯＭ８２、ＣＰＵ８１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ８３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納されたデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ８４及びＡＤコンバータを含むインターフェース８５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース８５は、上記センサ７１〜７５と接続され、ＣＰＵ８１にセンサ７１〜７５からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ８１の指示に応じてスワール制御弁アクチュエータ３５ａ、燃料噴射弁３６、蓄圧室３６ａ、燃料ポンプ３６ｂ、駆動回路３７、機械式過給機用クラッチ４５ａ、バイパス流量調整弁４６、スロットル弁アクチュエータ４８ａ及び点火制御回路６５に指示信号を送出するようになっている。
【０１０４】
（作動）
次に、上記のように構成された内燃機関１０の作動の概要について説明する。この内燃機関１０は、圧縮上死点における混合気の温度である圧縮端温度を混合気が自着火して燃焼を開始する混合気の温度（自着火温度）より低い温度に制御するとともに、燃焼室２５内の複数の位置において圧縮上死点の直前のタイミングにて火花を発生させる。この内燃機関１０は、発生した火花により燃焼室２５内の混合気の温度を上記自着火温度より高めることによって同混合気を自着火させて燃焼させる自着火方式による運転を行う。
【０１０５】
また、この内燃機関１０は、実際の混合気の燃焼状態が所定の状態となるタイミング（実燃焼タイミング）を推定し、推定された実燃焼タイミングに基づいて内燃機関１０の運転状態に応じて決定された火花を発生するタイミングを補正する。
【０１０６】
（自着火運転用の制御量及び制御時期決定）
より具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、図５にフローチャートにより示した吸気弁３２及び排気弁３４を制御するタイミングと、燃料噴射弁３６を制御するタイミングと、燃料噴射弁３６に噴射させる燃料の量と、を決定するための自着火運転用の制御量及び制御時期決定ルーチンを、第ｎ気筒（ｎは、１、２、３及び４）のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点に一致する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。
【０１０７】
従って、第ｎ気筒のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点に一致すると、ＣＰＵ８１は、ステップ５００から処理を開始してステップ５１０に進み、現時点のアクセルペダル操作量Accp及び現時点のエンジン回転速度NEと、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEと自着火運転用の排気弁開弁タイミングEOとの関係を規定するテーブルMapEOslfと、に基づいて自着火運転用の排気弁開弁タイミングEO（＝MapEOslf(Accp,NE)）を決定する。ここで、テーブルMapEOslfは、求められる自着火運転用の排気弁開弁タイミングEOが膨張下死点より前（進角側）の所定のタイミングとなるように予め設定されている。なお、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEは内燃機関１０の運転状態を表す。
【０１０８】
また、以下の説明において、MapXx(a,b)と表記されるテーブルは、変数a及び変数bと値Xとの関係を規定するテーブルを意味することとする。添え字xは、必要に応じてテーブルを特定するために使用される。また、値XをテーブルMapXx(a,b)に基づいて求めるとは、値Xを現時点の変数a及び現時点の変数bと、テーブルMapXx(a,b)と、に基づいて求める（決定する）ことを意味することとする。
【０１０９】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ５２０に進んで自着火運転用の排気弁閉弁タイミングECをテーブルMapECslf(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapECslfは、求められる自着火運転用の排気弁閉弁タイミングECが排気上死点より前の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０１１０】
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ５３０に進んで自着火運転用の吸気弁開弁タイミングIOをテーブルMapIOslf(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapIOslfは、任意の運転状態のときに、同テーブルMapIOslfに基づいて求められる自着火運転用の吸気弁開弁タイミングIOがテーブルMapECslfに基づいて求められる自着火運転用の排気弁閉弁タイミングECより後（遅角側）の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０１１１】
続いて、ＣＰＵ８１は、ステップ５４０に進んで自着火運転用の吸気弁閉弁タイミングICをテーブルMapICslf(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapICslfは、求められる自着火運転用の吸気弁閉弁タイミングICが吸気下死点の直後の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０１１２】
後述するように、排気弁閉弁タイミングECにて排気（排気行程）が終了し、吸気弁開弁タイミングIOにて吸気（吸気行程）が開始する。従って、排気行程から吸気行程に移行する際に吸気弁及び排気弁の両方が閉弁されている期間である負のオーバーラップ期間は、排気弁閉弁タイミングEC及び吸気弁開弁タイミングIOによって決定される。ところで、負のオーバーラップ期間の開始時期又は終了時期が変更されると、前回の燃焼サイクルにおいて混合気が燃焼することにより生成された燃焼ガスが燃焼室２５内に残留する量が変化するので、次回の燃焼サイクルにおける燃焼に供される混合気の温度が変化する。
【０１１３】
また、後述するように、吸気弁閉弁タイミングICにて燃焼室２５内の混合気の圧縮が開始する。従って、圧縮上死点における燃焼室２５の容積に対する圧縮開始時における燃焼室２５の容積の比である実圧縮比は、吸気弁閉弁タイミングICによって決定される。ところで、実圧縮比が変更されると、圧縮上死点における混合気の温度（圧縮端温度）は変化する。
【０１１４】
そこで、テーブルMapECslf、テーブルMapIOslf及びテーブルMapICslfは、負のオーバーラップ期間及び実圧縮比の変化による圧縮端温度の変化も考慮に入れて、任意の運転状態のときに、火花が発生させられない場合の圧縮端温度を混合気が自着火して燃焼を開始する温度（自着火温度）より低い所定の温度（７００Ｋ〜９００Ｋ、本例では、８００Ｋ）とするように、設定されている。なお、ステップ５２０、ステップ５３０及びステップ５４０の処理が実行されることは、混合気温度制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１１５】
その後、ＣＰＵ８１は、ステップ５５０に進んで自着火運転用の噴射燃料量τをテーブルMapτslf(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapτslfは、求められる自着火運転用の噴射燃料量τの燃料が燃焼室２５内に噴射されることにより発生した火花によって混合気が着火される空燃比のうちの最もリーン側の空燃比（着火可能リーン空燃比）を有する混合気が同燃焼室２５にて形成されるように予め設定されている。ここで、着火可能リーン空燃比を有する混合気は、空気の量と、燃焼ガスの量と、の和の燃料の量に対する比が３０以上であることが好適である。
【０１１６】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ５６０に進んで自着火運転用の燃料噴射開始タイミングθiをテーブルMapθislf(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapθislfは、任意の運転状態のときに、同テーブルMapθislfに基づいて求められる自着火運転用の燃料噴射開始タイミングθiが上記テーブルMapIOslfに基づいて求められる自着火運転用の吸気弁開弁タイミングIOの直後の所定のタイミングとなるように予め設定されている。従って、求められる自着火運転用の燃料噴射開始タイミングθiは、吸気行程の初期のタイミングとなる。
【０１１７】
そして、ＣＰＵ８１はステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、第ｎ気筒の吸気弁３２、排気弁３４及び燃料噴射弁３６を制御するタイミング並びに第ｎ気筒の燃焼室２５内に噴射される燃料の量が決定される。
【０１１８】
（自着火運転用の火花発生時期決定）
更に、ＣＰＵ８１は、図６にフローチャートにより示した火花発生タイミングを決定するための自着火運転用の火花発生時期決定ルーチンを、第ｎ気筒のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点より４５°だけ前（進角側）のクランク角（ＢＴＤＣ４５°）に一致する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。
【０１１９】
従って、第ｎ気筒のクランク角が第ｎ気筒のＢＴＤＣ４５°に一致すると、ＣＰＵ８１は、ステップ６００から処理を開始してステップ６１０に進み、自着火運転用の火花発生タイミング（自着火用火花発生タイミング）SをテーブルMapSslf(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapSslfは、求められる自着火運転用の火花発生タイミングSが圧縮上死点の直前の所定のタイミング（本例では、ＢＴＤＣ１０°前後であって遅くともＢＴＤＣ５°）となるように予め設定されている。なお、ステップ６１０の処理が実行されることは、自着火用火花発生タイミング決定手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１２０】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ６２０に進んで混合気の燃焼状態が所定の状態となるタイミングの基準値である基準燃焼タイミングBrefをテーブルMapBref(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、所定の状態は、燃焼により発生する熱量（熱発生量）Ｑの変化率（熱発生率）ｄＱ／ｄθが１つの燃焼サイクルにおいて最大となった状態である（θはクランク角）。テーブルMapBrefは、消費される燃料量が最も小さくなるとき又は内燃機関１０の熱効率が最も高くなるときの熱発生率ｄＱ／ｄθとクランク角との関係を実験により求め、その求めた結果に基づいて予め設定されている。なお、ステップ６２０の処理が実行されることは、基準燃焼タイミング決定手段の機能が達成されることに対応している。
【０１２１】
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ６３０に進んで後述する熱発生率算出ルーチンにおいてクランク角と関連付けてＲＡＭ８３に記憶された１つの燃焼サイクル分の熱発生率ｄＱ／ｄθのうちの最大となる熱発生率ｄＱ／ｄθに対応するクランク角を実燃焼タイミングBactとして推定する。ここで、実燃焼タイミングは、実際の混合気の燃焼状態が上記所定の状態となるタイミングである。なお、ステップ６３０の処理が実行されることは、実燃焼タイミング推定手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１２２】
続いて、ＣＰＵ８１は、ステップ６４０に進んで上記ステップ６２０にて求められた基準燃焼タイミングBrefから上記ステップ６３０にて推定された実燃焼タイミングBactを減じた値に補正係数ｋを乗じることにより補正量を算出し、算出された補正量を上記ステップ６１０にて求められた自着火運転用の火花発生タイミングSに加えた値により同自着火運転用の火花発生タイミングSを更新（補正）する。ここで、補正係数ｋは、正の値である。なお、ステップ６４０の処理が実行されることは、燃焼時期変動抑制用火花発生タイミング補正手段の機能が達成されることに対応している。また、燃焼時期変動抑制用火花発生タイミング補正手段は、火花発生タイミングSの補正量を所定の関数f(Bref,Bact)により求めるように構成されていてもよい。
そして、ＣＰＵ８１はステップ６９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２３】
（熱発生率算出）
一方、ＣＰＵ８１は、熱発生率を算出するための図示しない熱発生率算出ルーチンを、クランク角が所定の微小なクランク角だけ変化する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。なお、熱発生率算出ルーチンが実行されることは、実燃焼タイミング推定手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１２４】
熱発生率ｄＱ／ｄθは、燃焼室２５の容積Ｖと、燃焼室２５内の圧力（筒内圧力）Ｐと、下記（１）式と、に基づいて求めることができる。
ｄＱ／ｄθ＝｛１／（κ−１）｝・｛Ｖ・（ｄＰ／ｄθ）＋κ・Ｐ・（ｄＶ／ｄθ）｝…（１）
ここで、熱量Ｑの単位はジュールであり、κは比熱比である。
【０１２５】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１は、上記（１）式と、現時点の燃焼室２５の容積Ｖと、筒内圧力センサ７３により検出された現時点の筒内圧力Ｐと、に基づいて熱発生率ｄＱ／ｄθを算出する。
【０１２６】
更に、ＣＰＵ８１は、算出された熱発生率ｄＱ／ｄθをクランク角と関連付けて１つの燃焼サイクル分だけＲＡＭ８３に記憶させる。
【０１２７】
（駆動制御）
また、ＣＰＵ８１は、図７にフローチャートにより示した内燃機関１０を駆動制御するための駆動制御ルーチンを、クランク角が所定の微小なクランク角だけ変化する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。
【０１２８】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１はステップ７００から本ルーチンの処理を開始してステップ７０５に進み、第ｎ気筒の現時点のクランク角が前述した図５のステップ５１０にて決定された第ｎ気筒の排気弁開弁タイミングEOと一致しているか否かを判定する。そして、第ｎ気筒の現時点のクランク角が第ｎ気筒の排気弁開弁タイミングEOと一致していると、ＣＰＵ８１はステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進み、排気弁駆動機構３４ａに指示信号を送出して第ｎ気筒の排気弁３４を開弁させる（図８の（１）を参照。）。これにより、前回の燃焼サイクルにおける燃焼により生成された燃焼ガスが燃焼室２５から排出され始める（排気（排気行程）が開始する）。
【０１２９】
以降、ＣＰＵ８１はステップ７１５からステップ７６０までの処理に従って、排気弁３４を開弁させる場合と同様に各種の指示信号を適当なタイミングにて発生し、以下に記述する各種の動作を行わせる。
【０１３０】
ステップ７１５及びステップ７２０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５２０にて決定された第ｎ気筒の排気弁閉弁タイミングECと一致したとき、排気弁駆動機構３４ａに指示信号を送出して第ｎ気筒の排気弁３４を閉弁させる（図８の（２）を参照。）。これにより、排気（排気行程）が終了する。
【０１３１】
ステップ７２５及びステップ７３０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５３０にて決定された第ｎ気筒の吸気弁開弁タイミングIOと一致したとき、吸気弁駆動機構３２ａに指示信号を送出して第ｎ気筒の吸気弁３２を開弁させる（図８の（３）を参照。）。これにより、燃焼室２５内へ空気が導入され始める（吸気（吸気行程）が開始する）。
【０１３２】
このとき、すべての空気がインタークーラ４７をバイパスするようにバイパス流量調整弁４６が制御されているので、空気は冷却されることなく燃焼室２５内へ導入される。更に、すべての空気が第２の吸気ポート３１ｂを通過するようにスワール制御弁３５が全閉状態に制御されているので、燃焼室２５内に導入された空気により、シリンダ２１の中心軸を回転の中心軸として旋回する空気の流れ（スワール流）が形成される。
また、負のオーバーラップ期間が設けられているので、燃焼室２５内に比較的多量の燃焼ガスが残留する。なお、ステップ７１５〜ステップ７３０の処理が実行されることは、混合気温度制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１３３】
ステップ７３５及びステップ７４０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５６０にて決定された第ｎ気筒の燃料噴射開始タイミングθiと一致したとき、第ｎ気筒の燃料噴射弁３６を図５のステップ５５０にて決定された噴射燃料量τに応じた時間だけ開弁させ、噴射燃料量τの燃料を燃焼室２５内に噴射させる（図８の（４）を参照。）。噴射された燃料は、燃焼室２５内に続いて吸入される空気の流れにより同燃焼室２５にて拡散する。
【０１３４】
ステップ７４５及びステップ７５０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５４０にて決定された第ｎ気筒の吸気弁閉弁タイミングICと一致したとき、吸気弁駆動機構３２ａに指示信号を送出して第ｎ気筒の吸気弁３２を閉弁させる（図８の（５）を参照。）。これにより、吸気（吸気行程）が終了するとともに空気と燃料と燃焼ガスとからなる混合気の圧縮が開始する。なお、ステップ７４５及びステップ７５０の処理が実行されることは、混合気温度制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１３５】
ステップ７５５及びステップ７６０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図６のステップ６４０にて決定された第ｎ気筒の火花発生タイミングSと一致したとき、点火制御回路６５に指示信号を送出して第ｎ気筒の燃焼室２５内の複数の位置にて火花を発生させる。これにより、混合気が燃焼室２５内の複数の位置（火花発生用ギャップＧＰ）にて着火され、着火された一部の混合気が燃焼することにより、高温且つ高圧の燃焼ガスが燃焼室２５内の複数の位置にて生成される。この燃焼ガスにより、残余の未燃の混合気の温度が上記自着火温度まで高められるので、同未燃の混合気は自着火して燃焼する。その結果、燃焼室２５内のすべての混合気は燃焼する。なお、ステップ７５５及びステップ７６０の処理が実行されることは、自着火用火花発生タイミング決定手段の機能の一部が達成されることに対応している。
その後、ＣＰＵはステップ７９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３６】
このようにして、内燃機関１０は自着火方式により運転される。なお、上述したように、自着火方式による運転を行うためにＣＰＵ８１が各種のルーチンを実行することは、自着火運転実行手段の機能が達成されることに対応している。
【０１３７】
以上説明したように、本発明による自着火式内燃機関の第１実施形態によれば、火花が発生させられない場合の圧縮端温度が自着火温度より低い温度に制御される。更に、取得された内燃機関の運転状態に応じた圧縮上死点近傍の自着火用火花発生タイミングにて火花が燃焼室２５内の複数の位置にて発生させられる。これにより、燃焼室２５内の１つの位置にて火花を発生させる場合と比較して、混合気を確実に着火させることができる。
【０１３８】
更に、混合気が複数の位置にて着火され、着火された一部の混合気が燃焼することにより、高温且つ高圧の燃焼ガスが燃焼室２５内の複数の位置にて生成される。従って、複数の位置にて燃焼ガスから残余の未燃の混合気へ熱エネルギーが伝達されるので、１つの位置にて火花を発生させる場合と比較して、未燃の混合気の温度を上記自着火温度まで迅速に上昇させることができる。この結果、火炎の伝播により混合気が燃焼する期間を短くすることができるので、生成されるＮＯｘの量を減少させることができる。
【０１３９】
また、上記第１実施形態においては、圧縮端温度が７００Ｋから９００Ｋまでの温度である８００Ｋに制御されるので、火花を発生させるまでの間に（過早に）混合気が自着火することを防止することができるとともに、火花を発生させることにより混合気の温度を自着火温度（１０００Ｋ以上の温度）まで迅速に上昇させることができる。
【０１４０】
更に、上記第１実施形態においては、燃料の濃度が極めて低い超希薄混合気が形成され、形成された超希薄混合気が燃焼されるので、燃焼により生成されるＮＯｘの量を低減することができる。
【０１４１】
加えて、上記第１実施形態においては、火花発生位置（火花発生部６１ｂ１の位置、即ち、火花発生用ギャップＧＰの位置）がそれぞれ隣り合う他の火花発生位置と略等しい間隔を有するように配置されるので、混合気の温度を空間的に略一様に上昇させることができる。これにより、火花が発生してから短い期間のうちにすべての未燃の混合気を自着火させることができるので、燃焼により生成されるＮＯｘの量を低減することができる。
【０１４２】
また、上記第１実施形態においては、１つの電圧発生手段により発生した電圧を火花発生用導線６１ｂに印加することにより、燃焼室２５内の複数の位置にて同時に火花を発生させることができる。
【０１４３】
更に、上記第１実施形態においては、火花発生部６１ｂ１が凹部６１ａ１に収容されているので、燃焼室２５内に形成されるガスの流れ（スワール流やタンブル流等）により、火花発生部６１ｂ１の近傍において発生したイオンや電子等が火花発生部６１ｂ１の近傍から流出することが防止されるとともに、火花発生部６１ｂ１や火花発生部６１ｂ１の近傍における混合気の熱が奪われることが防止される。
【０１４４】
これにより、火花発生部６１ｂ１に電圧が印加されると、火花発生部６１ｂ１の近傍においてイオンや電子等が増加するとともに、火花発生部６１ｂ１の温度や火花発生部６１ｂ１の近傍における混合気の温度が上昇するので、確実に火花を発生させることができる。更に、電圧が印加されている期間において火花が消滅させられる（放電が維持されなくなる）ことを防止することができる。この結果、混合気を火花によってより一層確実に着火させることができる。
【０１４５】
加えて、上記第１実施形態においては、多点型点火装置６０が備える板状絶縁体６１ａが簡素な板状形状を有する部材であるので、同板状絶縁体６１ａを容易に製造及び配設することができる。
【０１４６】
また、上記第１実施形態においては、基準燃焼タイミングと、実燃焼タイミングと、に基づいて運転状態に応じて決定された自着火用火花発生タイミングが補正される。これにより、前回の燃焼サイクルにおける実燃焼タイミングが、運転状態に応じた基準燃焼タイミングと異なっていても、今回の燃焼サイクルにおける実燃焼タイミングが基準燃焼タイミングに近づくように今回の燃焼サイクルにおける自着火用火花発生タイミングが補正される。この結果、今回の燃焼サイクルにおける実燃焼タイミングを運転状態に応じた基準燃焼タイミングに近しいタイミングとすることができるので、良好な燃費にて内燃機関１０を運転することができる。
【０１４７】
（第１実施形態の変形例）
次に、本発明の第１実施形態に係る自着火式内燃機関の変形例について説明する。この変形例に係る内燃機関は、火花発生部のそれぞれに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を備える点のみにおいて上記第１実施形態に係る内燃機関１０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０１４８】
この内燃機関１０は、図９に示したように、上記第１実施形態に係る内燃機関１０が備える燃料噴射弁３６に代わる燃料噴射弁９１を備えている。燃料噴射弁９１は、火花発生部６１ｂ１（凹部６１ａ１）の数と同数（本例では、８つ）の噴孔を有している。燃料噴射弁９１は、その噴孔が燃焼室２５に露呈するとともに各火花発生部６１ｂ１に向けて燃料が噴射されるように、シリンダ２１の中心軸と同軸にシリンダヘッド部３０に配設されている。
【０１４９】
このような構成により、燃料噴射弁９１により燃料が噴射されると、シリンダヘッド部３０の下面を燃焼室２５側から見た図１０に示したように、噴射された燃料は各火花発生部６１ｂ１の近傍の領域に到達する。これにより、各火花発生部６１ｂ１の近傍に燃料の濃度が高い領域を形成することができる。この結果、例えば、噴射される燃料の量が少ないために混合気が着火されにくい運転領域（低負荷領域等）においても、火花発生部６１ｂ１が発生する火花により混合気を確実に着火させることができる。
【０１５０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る自着火式内燃機関について説明する。第２実施形態に係る自着火式内燃機関は、ピストンの頂面に火花発生部が配置されている点において上記第１実施形態に係る内燃機関１０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０１５１】
図１１に示したように、この内燃機関１０Ａは、上記第１実施形態に係る内燃機関１０が備えるピストン２２をピストン基体部１０１及びピストン頂部絶縁体１０２に置換したピストンと、同内燃機関１０の多点型点火装置６０に代わる多点型点火装置１１０と、を備える。なお、ピストン頂部絶縁体１０２と、多点型点火装置１１０と、は多点火花発生手段を構成している。
【０１５２】
ピストン基体部１０１は、金属（本例では、アルミ合金）からなる。ピストン基体部１０１は、上記第１実施形態に係るピストン２２と同様に略円柱状である。ピストン基体部１０１は、上記第１実施形態に係るピストン２２と同様にシリンダ２１内に収容されている。ピストン基体部１０１の頂面には、上面が下面より大きい逆円錐台状の凹部１０１ａが形成されている。ピストン基体部１０１は、図示を省略したピストンリングを介して、シリンダ２１のボア壁面と電気的に接続されている。即ち、ピストン基体部１０１の電位は、接地電位となっている。
【０１５３】
ピストン頂部絶縁体１０２は、セラミックスからなる絶縁体である。ピストン頂部絶縁体１０２の形状は、凹部１０１ａと略同一の逆円錐台状である。ピストン頂部絶縁体１０２は、凹部１０１ａと同軸に同凹部１０１ａに収容され且つ固定されている。
【０１５４】
ピストン頂部絶縁体１０２の燃焼室２５側の面（上面）は、同ピストン頂部絶縁体１０２が凹部１０１ａに収容・固定された状態において、燃焼室２５に露呈する燃焼室露呈面を構成している。換言すると、燃焼室露呈面は、ピストン基体部１０１の燃焼室２５側の面のうちの凹部１０１ａの外周部の面とともに、ピストンの頂面を構成している。
【０１５５】
ピストン頂部絶縁体１０２の燃焼室露呈面は、有底のキャビティ１０２ａをピストンの頂面の中央部に形成している。
【０１５６】
更に、多点型点火装置１１０は、図１１及び同図１１の２−２線に沿った平面にてピストン基体部１０１及びピストン頂部絶縁体１０２を切断した断面図である図１２に示したように、第１の火花発生用導線１１１と、第２の火花発生用導線１１２と、第１の点火プラグ１１３と、第２の点火プラグ１１４と、第１の点火コイル１１５と、第２の点火コイル１１６と、電源回路１１７と、点火制御回路１１８と、を備える。なお、電源回路１１７と、点火制御回路１１８と、は電圧発生手段を構成している。点火制御回路１１８は、電気制御回路８０に接続されている。
【０１５７】
第１の火花発生用導線１１１は、複数（本例では、８つ）の火花発生部１１１ａと、接続部１１１ｂと、からなる。
各火花発生部１１１ａは、燃焼室露呈面のうちのキャビティ１０２ａの内部の面（キャビティ１０２ａを構成する面であるキャビティ構成面）内において、シリンダ２１の中心軸に対して周方向にて等間隔に配置されている。火花発生部１１１ａは、一対の突出部からなる。
【０１５８】
一対の突出部は、上記キャビティ構成面内の所定位置を突出の基端として同所定位置からシリンダ２１の中心軸に向けてそれぞれ突出している。一対の突出部の一方は、同一対の突出部の他方と空間を介して対向するように配置されている。これにより、火花発生部１１１ａは、キャビティ１０２ａの内部にて火花発生用ギャップＧＰを形成している。
【０１５９】
接続部１１１ｂは、第１の点火プラグ１１３と、接地部ＥＴと、の間に上記複数の火花発生部１１１ａを直列に接続する導線である。接地部ＥＴは、図示しない導線を介してピストン基体部１０１と電気的に接続されている。
【０１６０】
接続部１１１ｂの一方の端部は、点火プラグ側接続用導体１１１ｂ１と、絶縁体側接続用導体１１１ｂ２と、を含んでいる。
点火プラグ側接続用導体１１１ｂ１は、一端が第１の点火プラグ１１３の導線に接続されるとともに他端が燃焼室２５に臨むように配置されている。なお、第１の点火プラグ１１３の導線と、点火プラグ側接続用導体１１１ｂ１と、は第１の接続用導体を構成している。
【０１６１】
絶縁体側接続用導体１１１ｂ２は、一端が燃焼室２５に臨み且つピストン２２の位置が圧縮上死点位置近傍の所定の位置にあるとき（本例では、クランク角が上死点の前後２０°以内にある期間）、点火プラグ側接続用導体１１１ｂ１の他端と空間を介して近接するようにピストン頂部絶縁体１０２に配設されている。絶縁体側接続用導体１１１ｂ２の他端は、火花発生部１１１ａの１つの突出部に接続されている。なお、絶縁体側接続用導体１１１ｂ２は、第２の接続用導体を構成している。
接続部１１１ｂの他方の端部は、火花発生部１１１ａの１つの突出部と、接地部ＥＴと、に接続されている。
【０１６２】
接続部１１１ｂの上記一方の端部を除く部分は、ピストン頂部絶縁体１０２の内部に配設されている。接続部１１１ｂの両端部を除く部分は、複数の接続線に分割されている。各接続線は、キャビティ構成面内においてシリンダ２１の中心軸に対して周方向にて互いに隣接する２つの火花発生部１１１ａのうちの一方の１つの突出部（絶縁体側接続用導体１１１ｂ２又は接地部ＥＴと接続されている突出部を除く。）と、同２つの火花発生部１１１ａのうちの他方の１つの突出部（絶縁体側接続用導体１１１ｂ２又は接地部ＥＴと接続されている突出部を除く。）と、を接続している。
【０１６３】
第２の火花発生用導線１１２は、第１の火花発生用導線１１１と同様に、複数（本例では、８つ）の火花発生部１１２ａと、接続部１１２ｂと、からなる。
各火花発生部１１２ａは、燃焼室露呈面のうちのキャビティ１０２ａの外部の面（キャビティ外周面）内において、シリンダ２１の中心軸に対して周方向にて等間隔に配置されている。火花発生部１１２ａは、一対の突出部からなる。
【０１６４】
一対の突出部は、上記キャビティ外周面内の所定位置を突出の基端として同所定位置からシリンダヘッド部３０に向けてそれぞれ突出している。一対の突出部の一方は、同一対の突出部の他方と空間を介して対向するように配置されている。これにより、火花発生部１１２ａは、キャビティ１０２ａの外部にて火花発生用ギャップＧＰを形成している。
【０１６５】
接続部１１２ｂは、第１の火花発生用導線１１１の接続部１１１ｂと同様に、第２の点火プラグ１１４の導線と、接地部ＥＴと、の間に上記複数の火花発生部１１２ａを直列に接続する導線である。接続部１１２ｂの一方の端部は、第１の火花発生用導線１１１の接続部１１１ｂと同様に、点火プラグ側接続用導体１１２ｂ１と、絶縁体側接続用導体１１２ｂ２と、を含んでいる。
【０１６６】
第１の点火プラグ１１３及び第２の点火プラグ１１４は、導線と、同導線を外部と絶縁する絶縁性筐体と、からなる。第１の点火プラグ１１３及び第２の点火プラグ１１４は、シリンダヘッド部３０に配設されている。
【０１６７】
第１の点火コイル１１５は、図１２に示したように、一次コイル１１５ａと、一次コイル１１５ａよりコイルの巻き数が多い二次コイル１１５ｂと、鉄芯１１５ｃと、ＮＰＮ型のトランジスタ１１５ｄと、トランジスタ接地用導線１１５ｅと、二次コイル接地部としての二次コイル接地用導線１１５ｆと、からなる電気回路を備えている。
【０１６８】
二次コイル１１５ｂの一端は、第１の点火プラグ１１３に接続されている。二次コイル１１５ｂの他端は、二次コイル接地用導線１１５ｆを介して接地（エンジンアース）されている。即ち、二次コイル１１５ｂの他端と、シリンダ２１のボア壁面と同電位の部分（例えば、ピストン基体部１０１及びシリンダブロック等）と、が電気的に接続されている。
【０１６９】
第２の点火コイル１１６は、第１の点火コイル１１５と同様の構成を備えている。但し、二次コイル１１６ｂの一端は、第２の点火プラグ１１４に接続され、その他端は、二次コイル接地用導線１１６ｆを介して接地されている。
【０１７０】
電源回路１１７は、上記第１実施形態に係る電源回路６４と同様に、所定の大きさの電圧を定常的に発生するようになっている。電源回路１１７は、発生した電圧を第１の点火コイル１１５及び第２の点火コイル１１６のそれぞれに対して独立に印加するようになっている。
【０１７１】
点火制御回路１１８は、電気制御装置８０から供給される所定の指示信号に応答して第１の点火コイル１１５（一次コイル１１５ａ）及び第２の点火コイル１１６（一次コイル１１６ａ）のそれぞれに流れる電流を互いに独立に制御するようになっている。
【０１７２】
このような構成により、多点型点火装置１１０は、電気制御回路８０から点火制御回路１１８に供給される所定の指示信号に応答して、点火制御回路１１８に接続された第１の点火コイル１１５に含まれる二次コイル１１５ｂ及び第２の点火コイル１１６に含まれる二次コイル１１６ｂに火花発生用電圧を発生させる。多点型点火装置１１０は、二次コイル１１５ｂ及び二次コイル１１６ｂのそれぞれが発生した火花発生用電圧を第１の火花発生用導線１１１及び第２の火花発生用導線１１２のそれぞれに対して独立に印加する。これにより、多点型点火装置１１０は、第１の火花発生用導線１１１の複数の火花発生部１１１ａ（キャビティ１０２ａの内部の位置）と、第２の火花発生用導線１１２の複数の火花発生部１１２ａ（キャビティ１０２ａの外部の位置）と、にて互いに独立に火花を発生させる。
【０１７３】
以上説明したように、本発明による自着火式内燃機関の第２実施形態によれば、複数の火花発生部１１１ａ及び複数の火花発生部１１２ａがピストン２２の頂面（シリンダ２１の中心軸に略垂直な面）内にて空間的に一様に配置される。これにより、未燃の混合気の温度を空間的に略一様に上昇させることができる。この結果、すべての未燃の混合気をより一層迅速に自着火させることができる。
【０１７４】
また、上記第２実施形態においては、シリンダヘッド部３０に配設された第１の点火プラグ１１３に接続された点火プラグ側接続用導体１１１ｂ１（又は、点火プラグ側接続用導体１１２ｂ１）と、ピストンの頂面に配置された絶縁体側接続用導体１１１ｂ２（又は、絶縁体側接続用導体１１２ｂ２）と、が空間を介して電気的に接続される（絶縁破壊・放電を起こす）。従って、第１の火花発生用導線１１１（又は、第２の火花発生用導線１１２）と、第１の点火プラグ１１３（又は、第２の点火プラグ１１４）と、が配線（導線）により直接接続されていなくとも、二次コイル１１５ｂ（又は、二次コイル１１６ｂ）により発生させられた火花発生用電圧は、第１の火花発生用導線１１１の火花発生部１１１ａ（又は、第２の火花発生用導線１１２の火花発生部１１２ａ）に印加されるから、火花発生部１１１ａ（又は、火花発生部１１２ａ）にて火花を発生させることができる。この結果、断線により故障する可能性が小さい自着火式内燃機関を提供することができる。
【０１７５】
更に、上記第２実施形態においては、キャビティ１０２ａの内部の混合気が同キャビティ１０２ａの内部の燃焼室露呈面に配置された火花発生部１１１ａにより着火される。これにより、キャビティ１０２ａの内部の複数の火花発生部１１１ａから燃焼室２５の中央部に向けて火炎が伝播するので、同中央部における未燃の混合気の温度を迅速に高めることができる。この結果、未燃の混合気の温度を上記自着火温度まで迅速に上昇させることができる。
【０１７６】
加えて、上記第２実施形態においては、燃焼室２５においてキャビティ１０２ａの内部の燃料の濃度がキャビティ１０２ａの外部の燃料の濃度より高い混合気（成層混合気）を形成した際、キャビティ１０２ａの内部のみにて火花を発生させることにより、成層混合気を着火させることができる。これにより、すべての火花発生部（火花発生部１１１ａ及び火花発生部１１２ａ）にて火花を発生させる場合と比較して、火花を発生させることにより消費されるエネルギーを減らすことができるので、良好な燃費にて内燃機関１０Ａを運転することができる。
【０１７７】
一方、燃焼室２５においてキャビティ１０２ａの内部及びキャビティ１０２ａの外部の燃料の濃度が互いに略同一の混合気（均質混合気）を形成した際、キャビティ１０２ａの内部（火花発生部１１１ａ）及びキャビティ１０２ａの外部（火花発生部１１２ａ）の両方にて火花を発生させることにより、混合気の温度を空間的に略一様に上昇させることができる。この結果、すべての未燃の混合気をより一層迅速に自着火させることができる。
【０１７８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関について説明する。第３実施形態に係る自着火式内燃機関は、自着火方式による運転と混合気を火炎の伝播により燃焼させる火炎伝播方式による運転とを運転状態に応じて切り替えて運転を行う点において上記第１実施形態に係る内燃機関１０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０１７９】
先ず、この内燃機関１０Ｂの作動の概要について説明する。この内燃機関１０Ｂは、予め定められた運転領域マップに従って自着火方式と火炎伝播方式との間で運転方式を切り替えて運転を行う。
【０１８０】
この内燃機関１０Ｂは、自着火方式により運転されるとき、上記第１実施形態と同様に、以下のように運転を行う。（１）すべての空気がインタークーラ４７をバイパスするようにバイパス流量調整弁４６を制御する。（２）燃焼室２５にてスワール流が強められる（スワール流の速度が大きくなる、又は、スワール流を構成する空気の量が多くなる）ようにスワール制御弁３５を全閉状態に制御する。（３）発生した火花によって混合気が着火される空燃比のうちの最もリーン側の空燃比を有する混合気が燃焼室２５内に形成されるように噴射燃料量を決定する。
【０１８１】
（４）負のオーバーラップ期間を設けることにより燃焼ガスを燃焼室２５内に残留させる。但し、この内燃機関１０Ｂは、上記第１実施形態と異なり、負のオーバーラップ期間内に運転状態に応じて定められる噴射燃料量のうちの一部の量の燃料を噴射するとともに、吸気行程の初期に残余の量の燃料を噴射する。
【０１８２】
一方、この内燃機関１０Ｂは、火炎伝播方式により運転されるとき、以下のように運転を行う。（１）すべての空気がインタークーラ４７に流入するようにバイパス流量調整弁４６を制御する。（２）燃焼室２５内に形成されるスワール流が自着火運転時より弱められる（スワール流の速度が小さくなる、又は、スワール流を構成する空気の量が少なくなる）ようにスワール制御弁３５を全開状態に制御する。（３）吸気行程の初期に運転状態に応じて定められる噴射燃料量のすべての量の燃料を噴射する。
【０１８３】
更に、火炎伝播方式により運転される運転領域（火炎伝播運転領域）のうちの低負荷側の運転領域においては、この内燃機関１０Ｂは、自着火運転時と同様に負のオーバーラップ期間を設けるとともに、燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比となるように噴射燃料量を決定する。一方、上記火炎伝播運転領域のうちの高負荷側の運転領域においては、この内燃機関１０Ｂは、正のオーバーラップ期間を設けるとともに、燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側の空燃比であって内燃機関１０Ｂの出力を最大とする空燃比（出力空燃比）となるように噴射燃料量を決定する。
【０１８４】
（運転方式切替え制御）
より具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、図１３にフローチャートにより示した運転方式を切り替えるための運転方式切替え制御ルーチンを、クランク角が所定の微小なクランク角だけ変化する毎に実行するようになっている。なお、運転方式切替え制御ルーチンが実行されることは、運転方式切替え手段の機能が達成されることに対応している。
【０１８５】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１は、ステップ１３００から処理を開始してステップ１３０５に進み、現時点の負荷（本例では、アクセルペダル操作量Accp）及び現時点のエンジン回転速度NE（これらは内燃機関１０Ｂの運転状態を表す。）と、図１４に示した運転領域マップと、に基づいて内燃機関１０Ｂの運転状態が自着火運転領域Ａにあるか否かを判定する。
【０１８６】
図１４に示したように、運転領域マップは、内燃機関１０Ｂの負荷及びエンジン回転速度NEと、運転方式と、の関係を規定するマップである。
【０１８７】
この運転領域マップにおいては、運転方式として自着火方式と、低負荷側火炎伝播方式と、高負荷側火炎伝播方式と、が指定されている。この運転領域マップにおいては、自着火方式が指定されている運転領域である自着火運転領域Ａは、全運転領域のうちの所定の高負荷閾値より小さい負荷の領域である。なお、自着火運転領域Ａ内の運転状態は、第１運転状態に対応している。
【０１８８】
更に、低負荷側火炎伝播方式が指定されている運転領域である低負荷側火炎伝播運転領域Ｂは、上記高負荷閾値以上の負荷の領域（自着火運転領域Ａよりも高負荷側の領域）であって、上記高負荷閾値より大きい所定の極高負荷閾値より小さい負荷の領域である。なお、低負荷側火炎伝播運転領域Ｂ内の運転状態は、低負荷側第２運転状態に対応している。加えて、高負荷側火炎伝播方式が指定されている運転領域である高負荷側火炎伝播運転領域Ｃは、上記極高負荷閾値以上の負荷の領域（低負荷側火炎伝播運転領域Ｂよりも高負荷側の領域）である。なお、高負荷側火炎伝播運転領域Ｃ内の運転状態は、高負荷側第２運転状態に対応している。
【０１８９】
（自着火運転領域）
いま、内燃機関１０Ｂの運転状態が自着火運転領域Ａにあると仮定して説明を続ける。この仮定に従えば、ＣＰＵ８１はステップ１３０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１３１０に進んで燃焼室２５にてスワール流が強められるようにスワール制御弁３５を全閉状態に制御するための指示信号をスワール制御弁アクチュエータ３５ａに対して送出する。
【０１９０】
これにより、上記第１実施形態と同様に、燃焼室２５内に形成されるスワール流が強められるので、火花により着火された一部の混合気と、残余の未燃の混合気と、を迅速に混合させることができ、同未燃の混合気を迅速に自着火させることができる。また、強められたスワール流により、燃焼室２５内に残留させられた燃焼ガスと、新たに燃焼室２５内に導入された空気と、により燃焼室２５内に混合気の温度が高い領域と同温度が低い領域とからなる同温度の空間的な分布（勾配）が形成されるので、自着火による燃焼を緩慢にすることができ、燃焼に伴う過大な音（騒音）の発生を防止することができる。
【０１９１】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１３１５に進んで吸気ダクト４３内のすべての空気がインタークーラ４７をバイパスするようにバイパス流量調整弁４６を制御するための指示信号を同バイパス流量調整弁４６に対して送出する。これにより、吸気ダクト４３内の空気は、冷却されることなく燃焼室２５内に導入される。この結果、混合気の温度が低くなることを防止することができ、混合気を確実に自着火させることができる。
【０１９２】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ１３２０に進んで自着火運転フラグXslfの値を「１」に設定する。ここで、自着火運転フラグXslfは、内燃機関１０Ｂを自着火方式により運転するか否かを表すフラグであって、その値が「１」であれば自着火方式により運転し、「０」であれば火炎伝播方式（低負荷側火炎伝播方式又は高負荷側火炎伝播方式）により運転することを示す。
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ１３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１９３】
（制御量及び制御時期決定）
一方、ＣＰＵ８１は、図１５にフローチャートにより示した吸気弁３２及び排気弁３４を制御するタイミングと、燃料噴射弁３６を制御するタイミングと、燃料噴射弁３６に噴射させる燃料の量と、を決定するための制御量及び制御時期決定ルーチンを、第ｎ気筒（ｎは、１、２、３及び４）のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点に一致する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。
【０１９４】
従って、第ｎ気筒のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点に一致すると、ＣＰＵ８１は、ステップ１５００から処理を開始してステップ１５０５に進み、自着火運転フラグXslfの値が「１」であるか否かを判定する。この時点においては、図１３の上記ステップ１３２０にて自着火運転フラグXslfの値が「１」に設定されている。
【０１９５】
従って、ＣＰＵ８１はステップ１５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５１０に進み、自着火運転用の制御量及び制御タイミングを決定するために上記第１実施形態に係る図５に示した自着火運転用の制御量及び制御時期決定ルーチンと同じルーチンを実行する。これにより、第ｎ気筒の吸気弁３２、排気弁３４及び燃料噴射弁３６を制御するタイミング並びに第ｎ気筒の燃焼室２５内に噴射される燃料の量が決定される。
【０１９６】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１５１５に進んで、後述するように、負のオーバーラップ期間において予備的に噴射するための燃料の量である予備的噴射燃料量τpを上記ステップ１５１０にて決定された噴射燃料量τに係数Kpを乗じた値に設定する。ここで、係数Kpは０から１までの値であって、０．１から０．２までの間の値であることが好適である。本例では、係数Kpは、０．１５である。
【０１９７】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ１５２０に進んで上記ステップ１５１０にて決定された噴射燃料量τから上記ステップ１５１５にて求められた予備的噴射燃料量τpを減じることにより噴射燃料量τを更新（補正）する。これにより、予備的噴射燃料量τpと噴射燃料量τとの和は、上記ステップ１５１０にて決定された噴射燃料量τと等しくなる。
【０１９８】
続いて、ＣＰＵ８１は、ステップ１５２５に進んで予備的燃料噴射開始タイミングθipをテーブルMapθipslf(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapθipslfは、任意の運転状態のときに、同テーブルMapθipslfに基づいて求められる予備的燃料噴射開始タイミングθipが上記ステップ１５１０にて求められた排気弁閉弁タイミングECから吸気弁開弁タイミングIOまでの間の所定のタイミングとなるように予め設定されている。従って、求められる予備的燃料噴射開始タイミングθipは、負のオーバーラップ期間中のタイミングとなる。
そして、ＣＰＵ８１はステップ１５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１９９】
（火花発生時期決定）
更に、ＣＰＵ８１は、図１６にフローチャートにより示した火花発生タイミングを決定するための火花発生時期決定ルーチンを、第ｎ気筒のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点より４５°だけ前（進角側）のクランク角（ＢＴＤＣ４５°）に一致する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。
【０２００】
従って、第ｎ気筒のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点に一致すると、ＣＰＵ８１は、ステップ１６００から処理を開始してステップ１６０５に進み、自着火運転フラグXslfの値が「１」であるか否かを判定する。この時点においては、図１３の上記ステップ１３２０にて自着火運転フラグXslfの値が「１」に設定されている。
【０２０１】
従って、ＣＰＵ８１はステップ１６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１６１０に進み、自着火運転用の火花発生タイミングを決定するために上記第１実施形態に係る図６に示した自着火運転用の火花発生時期決定ルーチンと同じルーチンを実行する。これにより、第ｎ気筒の火花発生タイミングが決定される。
【０２０２】
そして、ＣＰＵ８１はステップ１６９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、ＣＰＵ８１は、上記第１実施形態に係る熱発生率算出ルーチンと同じルーチンを、クランク角が所定の微小なクランク角だけ変化する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。
【０２０３】
（駆動制御）
また、ＣＰＵ８１は、内燃機関１０Ｂを駆動制御するための駆動制御ルーチンを、クランク角が所定の微小なクランク角だけ変化する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。この駆動制御ルーチンは、上記第１実施形態に係る図７に示した駆動制御ルーチンのステップ７２０とステップ７２５との間に、図１７にフローチャートにより示した処理を加えた点のみにおいて同図７の駆動制御ルーチンと相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０２０４】
ＣＰＵ８１がこのルーチンの処理を開始し、図７のステップ７２０までの処理を実行すると、同ＣＰＵ８１は、図１７のステップ１７０５に進み、自着火運転フラグXslfの値が「１」であるか否かを判定する。この時点においては、図１３の上記ステップ１３２０にて自着火運転フラグXslfの値が「１」に設定されている。
【０２０５】
従って、ＣＰＵ８１はステップ１７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１７１０に進み、第ｎ気筒の現時点のクランク角が前述した図１５のステップ１５２５にて決定された第ｎ気筒の予備的燃料噴射開始タイミングθipと一致しているか否かを判定する。そして、第ｎ気筒の現時点のクランク角が第ｎ気筒の予備的燃料噴射開始タイミングθipと一致していると、ＣＰＵ８１はステップ１７１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１７１５に進み、図１５のステップ１５１５にて決定された予備的噴射燃料量τpに応じた時間だけ燃料噴射弁３６を開弁させ、噴射燃料量τpの燃料を燃焼室２５内に噴射させる（図１８の（２’）を参照。）。
【０２０６】
これにより、燃焼室２５内のガスの温度が高い負のオーバーラップ期間において、噴射された燃料を予反応させる（燃料分子の分解等の予備的な反応を行わせる）ことができる。この結果、発生した火花による混合気の着火性を良好にすることができるとともに、混合気の自着火性を良好にすることができる。
【０２０７】
そして、ＣＰＵ８１はステップ７２５以降のステップに進んで、上述したように各種指示信号を送出した後、本ルーチンを一旦終了する。
このようにして、内燃機関１０Ｂは自着火方式により運転される。
【０２０８】
（低負荷側火炎伝播運転領域）
次に、内燃機関１０Ｂの運転状態が低負荷側火炎伝播運転領域Ｂにあると仮定して説明を続ける。この仮定に従えば、ＣＰＵ８１が図１３のルーチンの処理を開始すると、ステップ１３０５に進んだとき、「Ｎｏ」と判定し、ステップ１３５０に進んで燃焼室２５にてスワール流が弱められるようにスワール制御弁３５を全開状態に制御するための指示信号をスワール制御弁アクチュエータ３５ａに対して送出する。
【０２０９】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１３５５に進んで吸気ダクト４３内のすべての空気がインタークーラ４７に流入するようにバイパス流量調整弁４６を制御するための指示信号を同バイパス流量調整弁４６に対して送出する。
【０２１０】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ１３６０に進んで自着火運転フラグXslfの値を「０」に設定し、続くステップ１３６５にて現時点の負荷及び現時点のエンジン回転速度NEと、図１４に示した運転領域マップと、に基づいて内燃機関１０Ｂの運転状態が低負荷側火炎伝播運転領域Ｂにあるか否かを判定する。
【０２１１】
上記仮定に従えば、ＣＰＵ８１はステップ１３６５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１３７０に進んで低負荷側運転フラグXlowの値を「１」に設定する。ここで、低負荷側運転フラグXlowは、内燃機関１０Ｂを低負荷側火炎伝播方式により運転するか否かを表すフラグであって、その値が「１」であれば低負荷側火炎伝播方式により運転し、「０」であれば高負荷側火炎伝播方式により運転することを示す。
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ１３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０２１２】
（制御量及び制御時期決定）
一方、ＣＰＵ８１は、図１５のルーチンの処理を開始すると、ステップ１５０５に進んだとき、「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５５０に進んで、低負荷側運転フラグXlowの値が「１」であるか否かを判定する。この時点においては、図１３の上記ステップ１３７０にて低負荷側運転フラグXlowの値が「１」に設定されている。
【０２１３】
従って、ＣＰＵ８１はステップ１５５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５５５に進み、低負荷側火炎伝播運転用の制御量及び制御タイミングを決定するために上記第１実施形態に係る図５に示した自着火運転用の制御量及び制御時期決定ルーチンと同様の、図示しない低負荷側火炎伝播運転用の制御量及び制御時期決定ルーチンを実行する。この低負荷側火炎伝播運転用のルーチンは、ＣＰＵ８１が参照するテーブルが異なる点のみにおいて上記自着火運転用のルーチンと相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０２１４】
この低負荷側火炎伝播運転用のルーチンにおいては、ＣＰＵ８１は、テーブルMapEOslfに代えてテーブルMapEOlowを参照する。このテーブルMapEOlowは、テーブルMapEOslfと同様に、求められる低負荷側火炎伝播運転用の排気弁開弁タイミングEOが膨張下死点より前の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２１５】
また、ＣＰＵ８１は、テーブルMapECslfに代えてテーブルMapEClowを参照する。このテーブルMapEClowは、テーブルMapECslfと同様に、求められる低負荷側火炎伝播運転用の排気弁閉弁タイミングECが排気上死点より前の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２１６】
更に、ＣＰＵ８１は、テーブルMapIOslfに代えてテーブルMapIOlowを参照する。このテーブルMapIOlowは、テーブルMapIOslfと同様に、任意の運転状態のときに、同テーブルMapIOlowに基づいて求められる低負荷側火炎伝播運転用の吸気弁開弁タイミングIOがテーブルMapEClowに基づいて求められる低負荷側火炎伝播運転用の排気弁閉弁タイミングECより後（遅角側）の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２１７】
加えて、ＣＰＵ８１は、テーブルMapICslfに代えてテーブルMapIClowを参照する。このテーブルMapIClowは、求められる低負荷側火炎伝播運転用の吸気弁閉弁タイミングICが吸気下死点より後のタイミングであって、テーブルMapICslfに基づいて求められる自着火運転用の吸気弁閉弁タイミングICのうちのいずれよりも後の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２１８】
また、ＣＰＵ８１は、テーブルMapτslfに代えてテーブルMapτlowを参照する。このテーブルMapτlowは、求められる低負荷側火炎伝播運転用の噴射燃料量τの燃料が燃焼室２５内に噴射されることにより同燃焼室２５にて空燃比が理論空燃比である混合気が形成されるように予め設定されている。
【０２１９】
更に、ＣＰＵ８１は、テーブルMapθislfに代えてテーブルMapθilowを参照する。このテーブルMapθilowは、テーブルMapθislfと同様に、任意の運転状態のときに、同テーブルMapθilowに基づいて求められる低負荷側火炎伝播運転用の燃料噴射開始タイミングθiが上記テーブルMapIOlowに基づいて求められる低負荷側火炎伝播運転用の吸気弁開弁タイミングIOの直後の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２２０】
以上説明したように、ＣＰＵ８１が低負荷側火炎伝播運転用の制御量及び制御時期決定ルーチンを実行することにより、第ｎ気筒の吸気弁３２、排気弁３４及び燃料噴射弁３６を制御するタイミング並びに第ｎ気筒の燃焼室２５内に噴射される燃料の量が決定される。
そして、ＣＰＵ８１はステップ１５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０２２１】
（火花発生時期決定）
更に、ＣＰＵ８１は、図１６のルーチンの処理を開始すると、ステップ１６０５に進んだとき、「Ｎｏ」と判定し、ステップ１６５０に進んで、火炎伝播運転用の火花発生タイミングを決定するため、図１９のフローチャートにより示したステップ１９００に進む。
【０２２２】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１９１０に進んで火炎伝播運転用の火花発生タイミング（火炎伝播用火花発生タイミング）SをテーブルMapSfls(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapSflsは、求められる火炎伝播運転用の火花発生タイミングSが圧縮上死点の直前の所定のタイミング（本例では、ＢＴＤＣ１０°前後であって遅くともＢＴＤＣ５°）となるように予め設定されている。なお、ステップ１９１０の処理が実行されることは、火炎伝播用火花発生タイミング決定手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０２２３】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ１９２０に進んでノックセンサ７４により検出されたシリンダブロック部２０の振動Vcに基づいてノッキング強度IKNを算出する。本例では、ノッキング強度IKNは、１つの燃焼サイクルにおけるシリンダブロック部２０の振動Vcの振幅の最大値である。
【０２２４】
続いて、ＣＰＵ８１は、ステップ１９３０に進んで上記ステップ１９２０にて算出されたノッキング強度IKNに係数kknを乗じた値を補正量として算出し、算出された補正量を上記ステップ１９１０にて求められた火炎伝播運転用の火花発生タイミングSに加えた値により同火炎伝播運転用の火花発生タイミングSを更新（補正）する。ここで、補正係数kknは、正の値である。従って、ノッキング強度IKNが大きくなるにつれて火花発生タイミングSは大きく遅角される。なお、ステップ１９３０の処理が実行されることは、ノッキング抑制用火花発生タイミング補正手段の機能が達成されることに対応している。
そして、ＣＰＵ８１はステップ１９９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０２２５】
（駆動制御）
また、ＣＰＵ８１は、上記駆動制御ルーチンの処理を開始すると、ステップ１７０５に進んだとき、「Ｎｏ」と判定し、ステップ７２５以降のステップに進んで、上述したように各種指示信号を送出した後、本ルーチンを一旦終了する。
【０２２６】
このように、ＣＰＵ８１が上記駆動制御ルーチンを実行することにより、排気弁開弁タイミングEOにて排気弁３４が開弁する（図２０の（１）を参照。）。これにより、排気（排気行程）が開始する。次に、排気弁閉弁タイミングECにて排気弁３４が閉弁する（図２０の（２）を参照。）。これにより、排気（排気行程）が終了する。
【０２２７】
次いで、吸気弁開弁タイミングIOにて吸気弁３２が開弁する（図２０の（３）を参照。）。これにより、燃焼室２５内へ空気が導入され始める（吸気（吸気行程）が開始する）。
【０２２８】
このとき、すべての空気がインタークーラ４７に流入するようにバイパス流量調整弁４６が制御されているので、吸気ダクト４３内の空気は冷却されて燃焼室２５内へ導入される。これにより、ノッキングが発生することを防止することができる。また、燃焼室２５内に導入される空気の質量を増加させることができるので、内燃機関１０Ｂの出力を増加させることができる。
【０２２９】
更に、第２の吸気ポート３１ｂとともに第１の吸気ポート３１ａを空気が通過するようにスワール制御弁３５が全開状態に制御されているので、燃焼室２５内に空気を導入する際の抵抗を減少させることができる。これにより、吸気（燃焼室２５内への空気の導入）に伴って生じる損失を減少させることができるので、燃費を向上させることができる。
【０２３０】
また、負のオーバーラップ期間が設けられているので、燃焼室２５内に比較的多量の燃焼ガスが残留する。これにより、混合気が燃焼している期間における燃焼室２５内のガスの温度を低くすることができるので、同混合気が燃焼することにより生成されるＮＯｘの量を減少させることができる。更に、ポンプ損失を低減させることもできるので、良好な燃費にて内燃機関１０Ｂを運転することができる。
【０２３１】
そして、吸気行程初期の燃料噴射開始タイミングθiから噴射燃料量τの燃料の噴射が開始する（図２０の（４）を参照。）。噴射された燃料は、燃焼室２５内に続いて吸入される空気の流れにより同燃焼室２５にて拡散する。これにより、ノッキングが発生することを防止することができる。
【０２３２】
その後、吸気弁閉弁タイミングICにて吸気弁３２が閉弁する（図２０の（５）を参照。）。これにより、吸気（吸気行程）が終了するとともに空気と燃料と燃焼ガスとからなる混合気の圧縮が開始する。上述したように、この低負荷側火炎伝播運転用の吸気弁閉弁タイミングICは自着火運転用の吸気弁閉弁タイミングICより遅角されている。従って、実圧縮比が小さくなるので、混合気が燃焼している間にノッキングが発生することを防止することができる。
【０２３３】
次いで、火花発生タイミングSにて燃焼室２５内の複数の位置にて火花が発生する。これにより、混合気が燃焼室２５内の複数の位置にて着火され、火炎の伝播が開始する。この火炎の伝播により、燃焼室２５内のすべての混合気が燃焼する。
【０２３４】
このようにして、内燃機関１０Ｂは低負荷側火炎伝播方式により運転される。なお、上述したように、低負荷側火炎伝播方式による運転を行うためにＣＰＵ８１が各種のルーチンを実行することは、火炎伝播運転実行手段の機能が達成されることに対応している。
【０２３５】
（高負荷側火炎伝播運転領域）
次に、内燃機関１０Ｂの運転状態が高負荷側火炎伝播運転領域Ｃにあると仮定して説明を続ける。この仮定に従えば、ＣＰＵ８１が図１３のルーチンの処理を開始すると、ステップ１３０５に進んだとき、「Ｎｏ」と判定し、内燃機関１０Ｂの運転状態が低負荷側火炎伝播運転領域Ｂにある場合と同様に、続くステップ１３５０からステップ１３６０までの処理を実行する。
【０２３６】
次に、ＣＰＵ８１は、内燃機関１０Ｂの運転状態が低負荷側火炎伝播運転領域Ｂにあるか否かを判定するステップ１３６５に進む。上記仮定に従えば、ＣＰＵ８１は同ステップ１３６５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１３８０に進んで低負荷側運転フラグXlowの値を「０」に設定する。
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ１３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０２３７】
（制御量及び制御時期決定）
一方、ＣＰＵ８１は、図１５のルーチンの処理を開始すると、ステップ１５０５に進んだとき、「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５５０に進んで、低負荷側運転フラグXlowの値が「１」であるか否かを判定する。この時点においては、図１３の上記ステップ１３８０にて低負荷側運転フラグXlowの値が「０」に設定されている。
【０２３８】
従って、ＣＰＵ８１はステップ１５５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１５６０に進み、高負荷側火炎伝播運転用の制御量及び制御タイミングを決定するために上記第１実施形態に係る図５に示した自着火運転用の制御量及び制御時期決定ルーチンと同様の、図示しない高負荷側火炎伝播運転用の制御量及び制御時期決定ルーチンを実行する。この高負荷側火炎伝播運転用のルーチンは、ＣＰＵ８１が参照するテーブルが異なる点のみにおいて上記自着火運転用のルーチンと相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０２３９】
この高負荷側火炎伝播運転用のルーチンにおいては、ＣＰＵ８１は、テーブルMapEOslfに代えてテーブルMapEOhighを参照する。このテーブルMapEOhighは、テーブルMapEOslfと同様に、求められる高負荷側火炎伝播運転用の排気弁開弁タイミングEOが膨張下死点より前の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２４０】
また、ＣＰＵ８１は、テーブルMapIOslfに代えてテーブルMapIOhighを参照する。このテーブルMapIOhighは、求められる高負荷側火炎伝播運転用の吸気弁開弁タイミングIOが排気上死点より前の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２４１】
更に、ＣＰＵ８１は、テーブルMapECslfに代えてテーブルMapEChighを参照する。このテーブルMapEChighは、任意の運転状態のときに、同テーブルMapEChighに基づいて求められる高負荷側火炎伝播運転用の排気弁閉弁タイミングECがテーブルMapIOhighに基づいて求められる高負荷側火炎伝播運転用の吸気弁開弁タイミングIOより後（遅角側）の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２４２】
加えて、ＣＰＵ８１は、テーブルMapICslfに代えてテーブルMapIChighを参照する。このテーブルMapIChighは、求められる高負荷側火炎伝播運転用の吸気弁閉弁タイミングICが吸気下死点より後のタイミングであって、テーブルMapICslfに基づいて求められる自着火運転用の吸気弁閉弁タイミングICのうちのいずれよりも後の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２４３】
また、ＣＰＵ８１は、テーブルMapτslfに代えてテーブルMapτhighを参照する。このテーブルMapτhighは、求められる高負荷側火炎伝播運転用の噴射燃料量τの燃料が燃焼室２５内に噴射されることにより同燃焼室２５にて空燃比が理論空燃比よりリッチ側の空燃比であって内燃機関１０Ｂの出力を最大とする空燃比（出力空燃比）である混合気が形成されるように予め設定されている。
【０２４４】
更に、ＣＰＵ８１は、テーブルMapθislfに代えてテーブルMapθihighを参照する。このテーブルMapθihighは、任意の運転状態のときに、同テーブルMapθihighに基づいて求められる高負荷側火炎伝播運転用の燃料噴射開始タイミングθiが上記テーブルMapEChighに基づいて求められる高負荷側火炎伝播運転用の排気弁閉弁タイミングECの直後の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【０２４５】
以上説明したように、ＣＰＵ８１が高負荷側火炎伝播運転用の制御量及び制御時期決定ルーチンを実行することにより、第ｎ気筒の吸気弁３２、排気弁３４及び燃料噴射弁３６を制御するタイミング並びに第ｎ気筒の燃焼室２５内に噴射される燃料の量が決定される。
そして、ＣＰＵ８１はステップ１５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０２４６】
（火花発生時期決定）
更に、ＣＰＵ８１は、内燃機関１０Ｂの運転状態が低負荷側火炎伝播運転領域Ｂにある場合と同様に、図１６のルーチンを実行して火炎伝播運転用の火花発生タイミングを決定する。
【０２４７】
（駆動制御）
また、ＣＰＵ８１は、内燃機関１０Ｂの運転状態が低負荷側火炎伝播運転領域Ｂにある場合と同様に、上記駆動制御ルーチンの処理を実行して、上述したように各種指示信号を送出する。
【０２４８】
このように、ＣＰＵ８１が上記駆動制御ルーチンを実行することにより、排気弁開弁タイミングEOにて排気弁３４が開弁する（図２１の（１）を参照。）。これにより、排気（排気行程）が開始する。次に、吸気弁開弁タイミングIOにて吸気弁３２が開弁する（図２１の（２）を参照。）。これにより、燃焼室２５内へ空気が導入され始める（吸気（吸気行程）が開始する）。
【０２４９】
このとき、すべての空気がインタークーラ４７に流入するようにバイパス流量調整弁４６が制御されているので、吸気ダクト４３内の空気は冷却されて燃焼室２５内へ導入される。これにより、ノッキングが発生することを防止することができる。また、燃焼室２５内に導入される空気の質量を増加させることができるので、内燃機関１０Ｂの出力を増加させることができる。
【０２５０】
更に、第２の吸気ポート３１ｂとともに第１の吸気ポート３１ａを空気が通過するようにスワール制御弁３５が全開状態に制御されているので、燃焼室２５内に空気を導入する際の抵抗を減少させることができる。これにより、吸気に伴って生じる損失を減少させることができるので、燃費を向上させることができる。
【０２５１】
次いで、排気弁閉弁タイミングECにて排気弁３４が閉弁する（図２１の（３）を参照。）。これにより、排気（排気行程）が終了する。
【０２５２】
このように、排気行程から吸気行程に移行する際に吸気弁３２及び排気弁３４の両方が開弁されている期間である正のオーバーラップ期間が設けられている。これにより、殆どの燃焼ガスが燃焼室２５から排出される。この結果、新たに燃焼室２５内に導入される空気の量を増加させることができるので、内燃機関１０Ｂの出力を高めることができる。
【０２５３】
そして、吸気行程初期の燃料噴射開始タイミングθiから噴射燃料量τの燃料の噴射が開始する（図２１の（４）を参照。）。噴射された燃料は、燃焼室２５内に続いて吸入される空気の流れにより同燃焼室２５にて拡散する。
【０２５４】
その後、吸気弁閉弁タイミングICにて吸気弁３２が閉弁する（図２１の（５）を参照。）。これにより、吸気（吸気行程）が終了するとともに空気と燃料と燃焼ガスとからなる混合気の圧縮が開始する。上述したように、この高負荷側火炎伝播運転用の吸気弁閉弁タイミングICは自着火運転用の吸気弁閉弁タイミングICより遅角されている。従って、実圧縮比が小さくなるので、混合気が燃焼している間にノッキングが発生することを防止することができる。
【０２５５】
次いで、火花発生タイミングSにて燃焼室２５内の複数の位置にて火花が発生する。これにより、混合気が燃焼室２５内の複数の位置にて着火され、火炎の伝播が開始する。この火炎の伝播により、燃焼室２５内のすべての混合気が燃焼する。
【０２５６】
このようにして、内燃機関１０Ｂは高負荷側火炎伝播方式により運転される。なお、上述したように、高負荷側火炎伝播方式による運転を行うためにＣＰＵ８１が各種のルーチンを実行することは、火炎伝播運転実行手段の機能が達成されることに対応している。
【０２５７】
以上説明したように、本発明による自着火式内燃機関の第３実施形態によれば、自着火方式と火炎伝播方式とが運転状態に応じて切り替えられて内燃機関１０Ｂが運転される。更に、火炎伝播方式により内燃機関１０Ｂが運転されるとき（火炎伝播運転時）、検出されたノッキングの程度を表す指標値としてのシリンダブロック部２０の振動Vcに基づいて運転状態に応じて決定された火炎伝播用の火花発生タイミングSが補正される。これにより、前回の燃焼サイクルにおける混合気の燃焼により発生したノッキングの程度に応じて、今回の燃焼サイクルにおける火炎伝播用の火花発生タイミングSが補正される。この結果、ノッキングが連続して発生することを防止することができるので、燃焼に伴う過大な音（騒音）の発生を防止したり、燃費の悪化を防止したりすることができる。
【０２５８】
また、上記第３実施形態においては、自着火運転時、負のオーバーラップ期間が設けられる。これにより、多量の燃焼ガスが燃焼室２５内に残留するので、圧縮端温度が所望の温度となるように混合気の温度を制御することができる。一方、高負荷側火炎伝播運転時、正のオーバーラップ期間が設けられる。これにより、殆どの燃焼ガスが燃焼室２５から排出されるので、新たに燃焼室２５内に導入される空気の量を増加させることができ、内燃機関１０Ｂの出力を高めることができる。
【０２５９】
更に、上記第３実施形態においては、自着火運転時、負のオーバーラップ期間中に運転状態に応じて定められた噴射燃料量のうちの一部の量の燃料を噴射することにより、噴射された燃料が予反応する（燃料分子の分解等の予備的な反応を行う）。これにより、発生した火花による混合気の着火性を良好にすることができるとともに、混合気の自着火性を良好にすることができる。一方、火炎伝播運転時、吸気行程の初期に運転状態に応じて定められる噴射燃料量のすべての量の燃料を噴射することにより燃料が燃焼室２５にて十分に拡散するための時間を確保することができるので、ノッキングの発生を抑制することができる。
【０２６０】
加えて、上記第３実施形態においては、自着火運転時、火花により混合気が着火される空燃比のうちの最もリーン側の空燃比を有する混合気が形成される。これにより、火花が発生した直後の期間において混合気が火炎の伝播により燃焼することによって生成されるＮＯｘの量を減少させることができるとともに、発生した火花により混合気が着火されないことを防止することができる。
【０２６１】
一方、低負荷側火炎伝播運転時、燃焼室２５内に多量の燃焼ガスが残留させられる。これにより、混合気が燃焼している期間における燃焼室２５内のガスの温度が低くなるので、同混合気が燃焼することにより生成されるＮＯｘの量を減少させることができる。更に、燃焼室２５内に残留させられた燃焼ガスによりポンプ損失を低減させることもできるので、良好な燃費にて内燃機関１０Ｂを運転することができる。
【０２６２】
また、高負荷側火炎伝播運転時、略全部の燃焼ガスが燃焼室２５から排出される。これにより、新たに燃焼室２５内に導入される空気の量を増加させることができる。更に、燃焼室２５内に出力空燃比を有する混合気が形成されるので、内燃機関１０Ｂの出力を高めることができる。
【０２６３】
更に、上記第３実施形態においては、自着火運転時、燃焼室２５内に導入される空気が冷却されないので、混合気の温度が低くなることを防止することができ、混合気を確実に自着火させることができる。一方、火炎伝播運転時、燃焼室２５内に導入される空気が冷却されるので、ノッキングが発生することを防止することができる。更に、燃焼室２５内に導入される空気の質量を増加させることができるので、内燃機関１０Ｂの出力を増加させることができる。
【０２６４】
加えて、上記第３実施形態においては、自着火運転時、燃焼室２５内に形成されるスワール流が強められる。これにより、着火された一部の混合気と、残余の未燃の混合気と、が迅速に混合されるので、同未燃の混合気の温度を迅速に高めることができる。この結果、同未燃の混合気を迅速に自着火させることができる。また、強められたスワール流によって、燃焼室２５内に残留させられた燃焼ガスと、新たに燃焼室２５内に導入された空気と、により燃焼室２５内に混合気の温度が高い領域と同温度が低い領域とからなる同温度の空間的な分布（勾配）が形成される。これにより、自着火による燃焼を緩慢にすることができるので、燃焼に伴う過大な音（騒音）の発生を防止することができる。
【０２６５】
一方、火炎伝播運転時、スワール制御弁３５の開度が大きくなるので、燃焼室２５内に空気を導入する際の抵抗を減少させることができる。これにより、吸気（燃焼室２５内への空気の導入）に伴って生じる損失を減少させることができるので、燃費を向上させることができる。
【０２６６】
なお、上記第３実施形態は、更に、第２の吸気通路の一部を構成するバイパス通路４９内を通過する空気のみを加熱する吸気加熱手段としての吸気ヒーターを同バイパス通路４９内に備えていてもよい。これによれば、自着火運転時、燃焼室２５内に導入される空気が加熱されるので、混合気の温度を高めることができ、混合気をより一層確実に自着火させることができる。
【０２６７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る自着火式内燃機関について説明する。第４実施形態に係る自着火式内燃機関は、運転方式を切り替えた後の所定の期間において運転状態に応じて火花発生タイミングを補正する点のみにおいて上記第３実施形態に係る内燃機関１０Ｂと相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
【０２６８】
（運転方式切替え制御）
ＣＰＵ８１は、運転方式を切り替えるための運転方式切替え制御ルーチンを、クランク角が所定の微小なクランク角だけ変化する毎に実行するようになっている。この運転方式切替え制御ルーチンは、上記第３実施形態に係る図１３に示したルーチンのステップ１３２０、ステップ１３７０又はステップ１３８０と、ステップ１３９９と、の間に、図２２にフローチャートにより示した処理を加えた点のみにおいて同図１３のルーチンと相違している。従って、以下、かかる相違点を中心としてより具体的に説明する。
【０２６９】
（自着火運転から火炎伝播運転への切り替え時）
いま、内燃機関１０Ｃの運転状態が図１４の自着火運転領域Ａから低負荷側火炎伝播運転領域Ｂへ移行したと仮定して説明を続ける。この仮定に従えば、ＣＰＵ８１が図１３のルーチンの処理を開始し、ステップ１３７０までの処理を実行すると、同ＣＰＵ８１は、図２２のステップ２２０５に進み、自着火運転フラグXslfの値が前回の本ルーチンの実行時において後述するステップ２２１５にて設定された過去の自着火運転フラグXslfoldの値と相違しているか否かを判定する。
【０２７０】
上記仮定に従えば、前回の本ルーチンの実行時においては内燃機関１０Ｃが自着火方式により運転されていたので、過去の自着火運転フラグXslfoldの値は「１」である。一方、今回の本ルーチンの実行時においては内燃機関１０Ｃの運転状態が図１４の低負荷側火炎伝播運転領域Ｂにあるので、上記ステップ１３６０にて自着火運転フラグXslfの値は「０」に設定されている。
【０２７１】
従って、ＣＰＵ８１は、ステップ２２０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２２１０に進んで火花発生時期補正回数Nswiの値を１以上の値（本例では、「５」）に設定する。ここで、火花発生時期補正回数Nswiは、今回の運転方式の切り替えに関して以降において火花発生タイミングSを補正する回数（燃焼サイクル数）を表す。
【０２７２】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ２２１５に進んで過去の自着火運転フラグXslfoldの値を現時点の自着火運転フラグXslfの値に設定する。
そして、ＣＰＵ８１はステップ１３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０２７３】
（火炎伝播運転用の火花発生時期決定）
更に、ＣＰＵ８１は、火炎伝播運転用の火花発生タイミングを決定するための火炎伝播運転用の火花発生時期決定ルーチンを、図１６のステップ１６５０の処理が実行される毎に実行するようになっている。この火炎伝播運転用の火花発生時期決定ルーチンは、上記第３実施形態に係る図１９に示したルーチンのステップ１９１０とステップ１９２０と、の間に、図２３にフローチャートにより示した処理を加えた点のみにおいて同図１９のルーチンと相違している。従って、以下、かかる相違点を中心としてより具体的に説明する。
【０２７４】
ＣＰＵ８１が図１９のルーチンの処理を開始し、ステップ１９１０までの処理を実行すると、同ＣＰＵ８１は、図２３のステップ２３０５に進み、火花発生時期補正回数Nswiの値が０より大きいか否かを判定する。この時点においては、図２２の上記ステップ２２１０にて火花発生時期補正回数Nswiの値が「５」に設定されている。
【０２７５】
従って、ＣＰＵ８１は、ステップ２３０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２３１０に進んで自着火火炎伝播切替用の火花発生時期補正量ΔSをテーブルMapΔSfls(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapΔSflsは、任意の運転状態における自着火運転と火炎伝播運転との間の燃焼ガスの温度等の差が大きくなるにつれて、求められる火花発生時期補正量ΔSが大きくなるように、実験による測定値に基づいて予め設定されている。
【０２７６】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ２３１５に進んで上記ステップ２３１０にて算出された火花発生時期補正量ΔSに火花発生時期補正回数Nswi及び係数Kswiをそれぞれ乗じた値を実際の補正量として算出し、算出された実際の補正量を図１９の上記ステップ１９１０にて求められた火炎伝播運転用の火花発生タイミングSから減じた値により同火炎伝播運転用の火花発生タイミングSを更新（補正）する。ここで、補正係数Kswiは正の値（本例では、１／５）である。従って、火花発生時期補正回数Nswiが大きいほど火花発生タイミングSは大きく進角される。なお、ステップ２３１０及びステップ２３１５の処理が実行されることは、切替え時火炎伝播用火花発生タイミング補正手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０２７７】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２３２０に進んで火花発生時期補正回数Nswiから１を減じた値（即ち、４）により火花発生時期補正回数Nswiを更新する。
そして、ＣＰＵ８１はステップ１９２０以降のステップに進んで、上述したように火花発生タイミングSを決定した後、本ルーチンを一旦終了する。
【０２７８】
以降において、図２３の各ステップを含む火炎伝播運転用の火花発生時期決定ルーチンが４回繰り返し実行されるまで（即ち、ステップ２３２０にて火花発生時期補正回数Nswiの値が「０」に設定されるまで）、以上の処理が繰り返される。この間、火花発生時期補正回数Nswiの減少に伴って、ステップ２３１５にて算出される実際の補正量は減少する。
【０２７９】
火花発生時期補正回数Nswiの値が「０」に設定された後、ＣＰＵ８１が図１９のルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵ８１は、ステップ２３０５に進んだとき、「Ｎｏ」と判定し、ステップ２３１０からステップ２３２０までの処理を実行することなく、ステップ１９２０以降のステップに進んで、上述したように火花発生タイミングSを決定した後、本ルーチンを一旦終了する。
【０２８０】
このようにして、自着火運転から火炎伝播運転へと運転方式を切り替えた直後の暫くの期間（本例では、５つの燃焼サイクルが終了するまでの期間）、運転状態に応じて火花発生タイミングSが補正される。これにより、運転方式切り替え直後においても、火花発生タイミングを最適な火花発生タイミングに近づけることができる。その結果、運転方式切り替え時においても、運転状態に応じて決定されたトルクに近いトルクが発生し、トルク変動を低減することができる。
【０２８１】
（火炎伝播運転から自着火運転への切り替え時）
次に、内燃機関１０Ｃの運転状態が図１４の低負荷側火炎伝播運転領域Ｂから自着火運転領域Ａへ移行したと仮定して説明を続ける。この仮定に従えば、ＣＰＵ８１が図１３のルーチンの処理を開始し、ステップ１３２０までの処理を実行すると、同ＣＰＵ８１は、図２２のステップ２２０５に進み、自着火運転フラグXslfの値が前回の本ルーチンの実行時において後述するステップ２２１５にて設定された過去の自着火運転フラグXslfoldの値と相違しているか否かを判定する。
【０２８２】
上記仮定に従えば、前回の本ルーチンの実行時においては内燃機関１０Ｃが低負荷側火炎伝播方式により運転されていたので、過去の自着火運転フラグXslfoldの値は「０」である。一方、今回の本ルーチンの実行時においては内燃機関１０Ｃの運転状態が図１４の自着火運転領域Ａにあるので、上記ステップ１３２０にて自着火運転フラグXslfの値は「１」に設定されている。
【０２８３】
従って、ＣＰＵ８１は、ステップ２２０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、上述したように、ステップ２２１０及びステップ２２１５の処理を実行した後、ステップ１３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０２８４】
（自着火運転用の火花発生時期決定）
更に、ＣＰＵ８１は、自着火運転用の火花発生タイミングを決定するための自着火運転用の火花発生時期決定ルーチンを、図１６のステップ１６１０の処理が実行される毎に実行するようになっている。この自着火運転用の火花発生時期決定ルーチンは、上記第３実施形態に係る図６に示したルーチンのステップ６１０とステップ６２０と、の間に、図２４にフローチャートにより示した処理を加えた点のみにおいて同図６のルーチンと相違している。従って、以下、かかる相違点を中心としてより具体的に説明する。
【０２８５】
ＣＰＵ８１が図６のルーチンの処理を開始し、ステップ６１０までの処理を実行すると、同ＣＰＵ８１は、図２４のステップ２４０５に進み、火花発生時期補正回数Nswiの値が０より大きいか否かを判定する。この時点においては、図２２の上記ステップ２２１０にて火花発生時期補正回数Nswiの値が「５」に設定されている。
【０２８６】
従って、ＣＰＵ８１は、ステップ２４０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２４１０に進んで火炎伝播自着火切替用の火花発生時期補正量ΔSをテーブルMapΔSslf(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapΔSslfは、任意の運転状態における自着火運転と火炎伝播運転との間の燃焼ガスの温度等の差が大きくなるにつれて、求められる火花発生時期補正量ΔSが大きくなるように、実験による測定値に基づいて予め設定されている。
【０２８７】
次に、ＣＰＵ８１は、ステップ２４１５に進んで上記ステップ２４１０にて算出された火花発生時期補正量ΔSに火花発生時期補正回数Nswi及び係数Kswiをそれぞれ乗じた値を実際の補正量として算出し、算出された実際の補正量を図６の上記ステップ６１０にて求められた自着火運転用の火花発生タイミングSに加えた値により同自着火運転用の火花発生タイミングSを更新（補正）する。従って、火花発生時期補正回数Nswiが大きいほど火花発生タイミングSは大きく遅角される。なお、ステップ２４１０及びステップ２４１５の処理が実行されることは、切替え時自着火用火花発生タイミング補正手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０２８８】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２４２０に進んで火花発生時期補正回数Nswiから１を減じた値（即ち、４）により火花発生時期補正回数Nswiを更新する。
そして、ＣＰＵ８１はステップ６２０以降のステップに進んで、上述したように火花発生タイミングSを決定した後、本ルーチンを一旦終了する。
【０２８９】
以降において、図２４の各ステップを含む自着火運転用の火花発生時期決定ルーチンが４回繰り返し実行されるまで（即ち、ステップ２４２０にて火花発生時期補正回数Nswiの値が「０」に設定されるまで）、以上の処理が繰り返される。この間、火花発生時期補正回数Nswiの減少に伴って、ステップ２４１５にて算出される実際の補正量は減少する。
【０２９０】
火花発生時期補正回数Nswiの値が「０」に設定された後、ＣＰＵ８１が図６のルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵ８１は、ステップ２４０５に進んだとき、「Ｎｏ」と判定し、ステップ２４１０からステップ２４２０までの処理を実行することなく、ステップ６２０以降のステップに進んで、上述したように火花発生タイミングSを決定した後、本ルーチンを一旦終了する。
【０２９１】
このように、火炎伝播運転から自着火運転へと運転方式を切り替えた運転方式切り替え直後においても、自着火運転から火炎伝播運転へと運転方式を切り替えた場合と同様に、火花発生タイミングを最適な火花発生タイミングに近づけることができる。
【０２９２】
以上説明したように、本発明による自着火式内燃機関の第４実施形態によれば、自着火運転又は火炎伝播運転が定常的に行われている場合に対する運転方式切替え直後における燃焼ガス温度の相違及び燃焼室壁温（シリンダ２１のボア壁面やピストン２２の頂面等の温度）の相違等に応じて火花発生タイミングが補正される。これにより、運転方式切り替え直後においても、火花発生タイミングを最適な火花発生タイミングに近づけることができる。その結果、運転方式切り替え時においても、運転状態に応じて決定されたトルクに近いトルクが発生し、トルク変動を低減することができる。
【０２９３】
なお、上記第４実施形態は、電磁式の吸気弁駆動機構３２ａ及び電磁式の排気弁駆動機構３４ａに代えて、可変バルブタイミング機構を備えた機械式の吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構を備えていてもよい。この場合、運転方式切り替え直後において実際のバルブタイミング（吸気弁３２及び排気弁３４をそれぞれ開閉するタイミング）が切り替え後の運転方式に応じた適切なバルブタイミングになるまでの期間、火花発生タイミングを最適な火花発生タイミングに近づけることができる。その結果、運転方式切り替え時においても、運転状態に応じて決定されたトルクに近いトルクが発生し、トルク変動を低減することができる。
【０２９４】
以上説明したように、本発明の各実施形態に係る自着火式内燃機関によれば、混合気の燃焼により生成されるＮＯｘの量を低減しながら自着火タイミングを適切なタイミングに制御することが可能な自着火式内燃機関が提供される。
【０２９５】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、火花発生部は、４つ以上であることが好適である。
【図面の簡単な説明】
【０２９６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る自着火式内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示したシリンダヘッド部の下面を燃焼室側から見た概略図である。
【図３】図１に示した自着火式内燃機関の燃焼室近傍の部分拡大断面図である。
【図４】図１に示した多点型点火装置を１−１線に沿った平面にて切断した断面図である。
【図５】図１に示したＣＰＵが実行する自着火式内燃機関の自着火運転用の制御量及び制御タイミングを決定するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図６】図１に示したＣＰＵが実行する自着火式内燃機関の自着火運転用の火花発生タイミングを決定するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図７】図１に示したＣＰＵが実行する自着火式内燃機関を駆動制御するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る自着火式内燃機関の吸気弁及び排気弁の弁開閉タイミング、燃料噴射タイミング及び火花発生タイミング等を概念的に示した説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例に係る自着火式内燃機関の燃焼室近傍の部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例に係る自着火式内燃機関のシリンダヘッド部の下面を燃焼室側から見た概略図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る自着火式内燃機関の燃焼室近傍の部分拡大断面図である。
【図１２】図１１に示した多点型点火装置を２−２線に沿った平面にて切断した断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが実行する運転方式を切り替え制御するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが図１３に示したルーチンを実行する際に参照する運転領域マップである。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが実行する自着火式内燃機関の制御量及び制御タイミングを決定するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが実行する自着火式内燃機関の火花発生タイミングを決定するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが自着火式内燃機関を駆動制御するために図７に示したルーチンに加えて実行する処理を表すフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関が自着火方式により運転されている場合における吸気弁及び排気弁の弁開閉タイミング、燃料噴射タイミング及び火花発生タイミング等を概念的に示した説明図である。
【図１９】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが実行する自着火式内燃機関の火炎伝播運転用の火花発生タイミングを決定するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図２０】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関が低負荷側火炎伝播方式により運転されている場合における吸気弁及び排気弁の弁開閉タイミング、燃料噴射タイミング及び火花発生タイミング等を概念的に示した説明図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る自着火式内燃機関が高負荷側火炎伝播方式により運転されている場合における吸気弁及び排気弁の弁開閉タイミング、燃料噴射タイミング及び火花発生タイミング等を概念的に示した説明図である。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが自着火式内燃機関の運転方式を切り替え制御するために図１３に示したルーチンに加えて実行する処理を表すフローチャートである。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが自着火式内燃機関の火炎伝播運転用の火花発生タイミングを決定するために図１９に示したルーチンに加えて実行する処理を表すフローチャートである。
【図２４】本発明の第４実施形態に係る自着火式内燃機関のＣＰＵが自着火式内燃機関の自着火運転用の火花発生タイミングを決定するために図６に示したルーチンに加えて実行する処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２９７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…内燃機関、２０…シリンダブロック部、２１…シリンダ、２２…ピストン、２５…燃焼室、３０…シリンダヘッド部、３１ａ…第１の吸気ポート、３１ｂ…第２の吸気ポート、３２…吸気弁、３４…排気弁、３５…スワール制御弁、３５ａ…スワール制御弁アクチュエータ、３６…燃料噴射弁、４６…バイパス流量調整弁、４７…インタークーラ、４９…バイパス通路、６０…多点型点火装置、６１…点火プレート部、６１ａ…板状絶縁体、６１ａ１…凹部、６１ｂ…火花発生用導線、６１ｂ１…火花発生部、６１ｂ２…接続部、６２…点火プラグ、６３…点火コイル、６３ｂ…二次コイル、６４…電源回路、６５…点火制御回路、７３…筒内圧力センサ、７４…ノックセンサ、８０…電気制御装置、９１…燃料噴射弁、１０１…ピストン基体部、１０１ａ…凹部、１０２…ピストン頂部絶縁体、１０２ａ…キャビティ、１１０…多点型点火装置、１１１…第１の火花発生用導線、１１１ａ…火花発生部、１１１ｂ…接続部、１１１ｂ１…点火プラグ側接続用導体、１１１ｂ２…絶縁体側接続用導体、１１２…第２の火花発生用導線、１１２ａ…火花発生部、１１２ｂ…接続部、１１２ｂ１…点火プラグ側接続用導体、１１２ｂ２…絶縁体側接続用導体、１１３…第１の点火プラグ、１１４…第２の点火プラグ、１１５…第１の点火コイル、１１５ｂ…二次コイル、１１６…第２の点火コイル、１１６ｂ…二次コイル、１１７…電源回路、１１８…点火制御回路。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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