JP6610632B2 - 圧縮着火式エンジン - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一部の運転領域において、気筒内の混合気の一部を火花点火により強制的に燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火燃焼させる圧縮着火式エンジンに関する。

従来より、燃費性能や排ガス性能を良好にすること等を目的として、気筒内で混合気を自着火燃焼させることが検討されているとともに、この自着火燃焼をより確実に生じさせるべく、まず混合気に点火エネルギーを付与して強制的にこれを燃焼させ、その後、残りの混合気を自着火燃焼させることが検討されている。

また、燃焼騒音や燃焼によって得られるエンジントルクは燃焼が生じる時期によって変化するため、この燃焼が生じる時期を適切に検出することが求められている。これに対して、例えば、特許文献１には、気筒内の圧力である筒内圧を検出可能な筒内圧センサを用いて熱発生量を推定し、この熱発生量の重心時期、つまり、熱発生量が１燃焼サイクル中に生じる全熱発生量のうちの５０％となる時期を検出する装置が開示されている。

特許第３８７３５８０号公報

特許文献１の装置を用いれば、検出された熱発生量の重心時期を適切な時期に制御することで燃焼騒音等をある程度良好にすることはできる。しかしながら、前記のように混合気に点火エネルギーを付与して強制的にこれを燃焼させた後残りの混合気を自着火燃焼させる燃焼（以下、このような燃焼のことを部分圧縮着火燃焼という）では、単に混合気が燃焼した時期ではなく混合気が自着火燃焼した時期によって燃焼騒音等が変化するため、混合気が自着火燃焼した時期を検出してこれを適切に制御することが求められている。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、部分圧縮着火燃焼において混合気が自着火燃焼した時期を簡単な構成で精度よく検出することのできる圧縮着火式エンジンを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本願発明者らは鋭意研究の結果、気筒内の全ての混合気を火花点火により強制的に燃焼させた場合と、気筒内の全ての混合気を自着火燃焼させた場合とで、気筒内の圧力波の強度（スペクトル）が異なること、特に、この差が特定の周波数帯域で大きくなることを突き止めた。つまり、気筒内で混合気が自着火燃焼した場合としなかった場合とでは、特定の周波数帯域における気筒内の圧力波形の挙動が異なることを突き止めた。さらに、本願発明者らは、混合気が自着火燃焼を開始した時期は、混合気が燃焼している期間における気筒内の圧力波のうち前記特定の周波数帯域の成分が最小となる時期とほぼ一致すること、および、混合気が自着火燃焼すると前記特定の周波数帯域の成分の最小値が所定の値以下となりやすいことを突き止めた。
本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、気筒内の混合気の一部を火花点火により強制的に燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火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圧縮着火式エンジンであって、前記気筒内の圧力または当該気筒の振動を検出する検出手段と、前記検出手段の検出値に基づいて前記混合気が自着火燃焼する時期である自着火燃焼時期を推定する推定手段とを備え、前記推定手段は、混合気が燃焼した期間を含む基準期間に前記検出手段により検出された値のうち予め設定された第１周波数以上且つ予め設定された第２周波数以下の周波数を有する特定周波数帯域の成分を抽出し、当該特定周波数帯域の成分の値である特定周波数出力値の最小値が予め定められた判定値未満となる時期を前記自着火燃焼時期として推定することを特徴とする（請求項１）。

このエンジンによれば、気筒内の圧力波形または気筒内の圧力と相関の高い気筒の振動波形から、自着火燃焼が生じた場合と生じなかった場合とで挙動が比較的大きく変化する特定周波数帯域の成分が抽出されるので、この抽出された成分の値（特定周波数出力値）に基づいて混合気の自着火燃焼が生じた時期を精度よく推定することができる。
特に、このエンジンでは、前記特定周波数出力値の最小値が予め定められた判定値未満となる時期が混合気の自着火燃焼が生じた時期として推定されるので、上述した知見に基づいた簡単な構成で精度よく自着火燃焼の時期を推定することができる。

前記特定周波数帯域は０．５ｋＨｚ以上３．０ｋＨｚ未満の範囲に含まれるように設定されているのが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、より適切に自着火燃焼が生じた時期を推定することができる。

前記構成において、前記検出手段により検出された値から前記特定周波数帯域の成分を抽出可能なバンドパスフィルタを備え、前記推定手段には、前記バンドパスフィルタで抽出された後の前記検出値が入力されるのが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、検出手段の検出値から特定周波数帯域の成分を抽出する処理およびこの抽出した成分から混合気の自着火燃焼が生じた時期を推定する処理を、比較的小さい演算負荷で実現することができる。

また、本願発明者らは、混合気が自着火燃焼した場合には、自着火燃焼しなかった場合に比べて、燃焼重心時期と前記特定周波数出力値が最小となる時期との間の相関が高くなることを突き止めた。

従って、前記構成において、前記推定手段は、前記特定周波数出力値の最小値が前記判定値以上であった場合に、１燃焼サイクルにおいて前記気筒への供給燃料の５０％質量分が燃焼した時点である燃焼重心時期を推定するとともに、当該燃焼重心時期と前記特定周波数出力値が最小となる時期との差が予め設定された判定範囲内であると混合気が自着火燃焼したと判定するように構成すれば、簡単な構成で且つ精度よく混合気が自着火燃焼したか否かを判定することができる（請求項５）。

前記構成において、前記検出手段は、前記気筒内の圧力を検出する筒内圧センサであるのが好ましい（請求項６）。
このようにすれば、気筒内の圧力の変化をより確実に検出することができ、より精度よく混合気の自着火燃焼が生じた時期を推定することができる。

また、本発明は、気筒内の混合気の一部を火花点火により強制的に燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火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圧縮着火式エンジンであって、前記気筒内の圧力または当該気筒の振動を検出する検出手段と、前記検出手段の検出値に基づいて前記混合気が自着火燃焼する時期である自着火燃焼時期を推定する推定手段とを備え、前記推定手段は、混合気が燃焼した期間を含む基準期間に前記検出手段により検出された値のうち予め設定された第１周波数以上且つ予め設定された第２周波数以下の周波数帯域の成分を抽出し、当該抽出した成分が最小となる時期を前記自着火燃焼時期として推定することを特徴とする（請求項７）。

以上説明したように、本発明の圧縮着火式エンジンによれば、部分圧縮着火燃焼において混合気が自着火燃焼した時期を簡単な構成で精度よく検出することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの信号処理装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 エンジン本体周辺の概略構成図である。 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。 エンジンの制御系統を示すブロック図である。 エンジンの運転領域を示した図である。 各運転領域における燃料噴射時期、点火時期、燃焼波形を例示した図である。 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。 筒内圧センサの信号処理を説明するための図である。 筒内圧を周波数解析した結果を示した図である。 ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が適切に生じたときの各パラメータの波形を示した図である。 ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が生じなかったときの各パラメータの波形を示した図である。 燃焼重心時期と特定周波数出力値が最小となる時期との関係を説明するための図である。 ＣＩ燃焼着火時期の推定手順およびＣＩ燃焼の判定手順を示したフローチャートである。 エンジン回転数と特定周波数帯域との関係を示した図である。 モータリング時の筒内圧の波形を示した図である。 燃焼重心時期θｍｆｂ５０の算出手順を示したフローチャートである。 オフセット量の算出手順を示したフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る圧縮着火式エンジンについて説明する。

（１）エンジンの全体構成
図１〜図３は、本発明の圧縮着火式エンジンの好ましい実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された４サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するＥＧＲ装置５０を備えている。

エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。図２に示すように、エンジン本体１は、多気筒型のものであり、図例では一列に並ぶ４つの気筒を有している。

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。

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。

気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、後述するＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）に好適な値として、１３以上３０以下に設定される。より詳しくは、気筒２の幾何学的圧縮比は、オクタン価が９１程度のガソリン燃料を使用するレギュラー仕様に場合に１４以上１７以下に設定し、オクタン価が９６程度のガソリン燃料を使用するハイオク仕様の場合に１５以上１８以下に設定するのが好ましい。

シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（クランク角度）およびクランク軸７の回転速度（エンジン回転速度）を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。

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。

図２および図３に示すように、本実施形態のエンジンのバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式である。すなわち、吸気ポート９は、第１吸気ポート９Ａおよび第２吸気ポート９Ｂを有しており、排気ポート１０は、第１排気ポート１０Ａおよび第２排気ポート１０Ｂを有している。吸気弁１１は、第１吸気ポート９Ａおよび第２吸気ポート９Ｂをそれぞれ開閉するように（合計２つ）設けられ、排気弁１２は、第１排気ポート１０Ａおよび第２排気ポート１０Ｂをそれぞれ開閉するように（合計２つ）設けられている。

そして、第２吸気ポート９Ｂには開閉可能なスワール弁１８が設けられており、このスワール弁１８の開閉によって気筒２内のスワール流（気筒２の軸線の回りを旋回する旋回流）の強度を変更できるようになっている。

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。

吸気弁１１用の動弁機構１３には、吸気弁１１の少なくとも開時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３ａが内蔵されている。同様に、排気弁１２用の動弁機構１４には、排気弁１２の少なくとも閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４ａが内蔵されている。これら吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａの制御により、当実施形態では、吸気弁１１および排気弁１２の双方が排気上死点を跨いで開弁するバルブオーバーラップ期間を調整することが可能であり、また、このバルブオーバーラップ期間の調整により、燃焼室６に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の量を調整することが可能である。なお、吸気ＶＶＴ１３ａ（排気ＶＶＴ１４ａ）は、吸気弁１１（排気弁１２）の開時期（閉時期）を固定したまま閉時期（開時期）のみを変更するタイプの可変機構であってもよいし、吸気弁１１（排気弁１２）の開時期および閉時期を同時に変更する位相式の可変機構であってもよい。

図３に示すように、ピストン５の冠面には、その中央部を含む比較的広い領域をシリンダヘッド４とは反対側（下方）に凹陥させたキャビティ２０が形成されている。キャビティ２０の中心部には、相対的に上方に隆起したほぼ円錐状の隆起部２０ａが形成されており、この隆起部２０ａを挟んだ径方向の両側がそれぞれ断面お椀状の凹部とされている。言い換えると、キャビティ２０は、隆起部２０ａを囲むように形成された平面視ドーナツ状の凹部である。また、ピストン５の冠面のうちキャビティ２０よりも径方向外側の領域は、円環状の平坦面からなるスキッシュ部２１とされている。

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。

インジェクタ１５は、その先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のインジェクタであり、当該複数の噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能である（図３中のＦは各噴孔から噴射された燃料の噴霧を表している）。インジェクタ１５は、その先端部がピストン５の冠面の中心部（隆起部２０ａ）と対向するように設けられている。

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。

図１に示すように、シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６（気筒２）内の圧力である筒内圧を検出するための筒内圧センサ（検出手段）ＳＮ２が設けられている。本実施形態では、各気筒２にそれぞれ１本ずつ筒内圧センサＳＮ２が設けられている。

筒内圧センサＳＮ２は燃焼室６の天井面から燃焼室６内を臨むようにシリンダヘッド４に取り付けられている。また、筒内圧センサＳＮ２は、その先端部がピストン５の冠面の中心付近と対向するように配置されている。

筒内圧センサＳＮ２は、燃焼室６内の圧力に応じた電圧を出力する。例えば、筒内圧センサＳＮ２は、その先端部に形成された燃焼室６と連通する通路と、この通路の終端に設けられて前記通路内の圧力に応じて変位するダイアフラムと、このダイアフラムに取付けられた圧電素子とを有する。このような筒内圧センサＳＮ２では、燃焼室６内およびこれと連通する前記通路内の圧力に応じてダイアフラムが変位し、このダイアフラムの変位量に応じた電圧つまり燃焼室６内の圧力である筒内圧に応じた電圧を圧電素子が出力する。このように筒内圧センサＳＮ２は電圧を出力するものであり、筒内圧センサＳＮ２から出力された電圧は後述するＥＣＵ１００において圧力に変換される。

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。

吸気通路３０には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁３２と、吸気を過給する過給機３３と、吸気を冷却するインタークーラ３５と、サージタンク３６とが設けられている。図２に示すように、吸気通路３０はサージタンク３６から下流側において４本の通路に分岐しており、各分岐通路がそれぞれ各気筒２の２本の吸気ポート９と連通している。

吸気通路３０の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ３と、吸気の温度を検出する第１・第２吸気温センサＳＮ４，ＳＮ５が設けられている。エアフローセンサＳＮ３および第１吸気温センサＳＮ４は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の流量および温度を検出する。第２吸気温センサＳＮ５は、吸気通路３０における過給機３３とインタークーラ３５との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。

また、吸気通路３０には、吸気通路内の圧力であって気筒２に導入される吸気の圧力である吸気圧を検出する吸気圧センサＳＮ６が設けられている。吸気圧センサＳＮ６は、サージタンク３６に設けられ、当該サージタンク３６内の吸気の圧力を検出する。吸気圧センサＳＮ６は、サージタンク３６内の絶対圧を検出可能に構成されている。

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。

過給機３３とエンジン本体１との間には、締結と解放を電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ３４が介設されている。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１から過給機３３に駆動力が伝達されて、過給機３３による過給が行われる。一方、電磁クラッチ３４が解放されると、前記駆動力の伝達が遮断されて、過給機３３による過給が停止される。

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。

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。

排気通路４０には触媒コンバータ４１が設けられている。触媒コンバータ４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）３１ｂとが内蔵されている。なお、触媒コンバータ４１の下流側に、三元触媒やＮＯｘ触媒等の適宜の触媒を内蔵した別の触媒コンバータを追加してもよい。

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。

ＥＧＲ通路５１には、ＥＧＲ弁５３の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検出するための差圧センサＳＮ７が設けられている。

（２）制御系統
図４は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＥＣＵ１００は、各種センサの検出信号が入力されるＩ／Ｆ回路１１０（図８参照）と、エンジンを統括的に制御するためのマイクロコンピューター１２０（図８参照）とを含む。

ＥＣＵ１００には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ＥＣＵ１００は、クランク角センサＳＮ１、筒内圧センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、第１・第２吸気温センサＳＮ４，ＳＮ５、吸気圧センサＳＮ６、および差圧センサＳＮ７と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報がＥＣＵ１００に逐次入力される。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダル（図示省略）の開度を検出するアクセルセンサＳＮ８が設けられており、このアクセルセンサＳＮ８による検出信号もＥＣＵ１００に入力される。

ＥＣＵ１００のマイクロコンピューター１２０は、前記各センサからの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００は、吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、およびＥＧＲ弁５３等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。

（３）燃焼制御
（３−１）基本制御
図５は、エンジンの回転速度／負荷に応じた制御の相違を説明するためのマップ図である。本図に示すように、エンジンの運転領域は、燃焼形態の相違によって４つの運転領域Ａ１〜Ａ４に大別される。それぞれ第１運転領域Ａ１、第２運転領域Ａ２、第３運転領域Ａ３、第４運転領域Ａ４とすると、第１運転領域Ａ１は、回転速度および負荷の双方が低い低速・低負荷の領域であり、第３運転領域Ａ３は、回転速度が低くかつ負荷が高い低速・高負荷の領域であり、第４運転領域Ａ４は、回転速度が高い高速領域であり、第２運転領域Ａ２は、第１、第３、第４運転領域Ａ１，Ａ３，Ａ４を除いた残余の領域（言い換えると低速・中負荷領域と中速領域とを合わせた領域）である。以下、各運転領域で選択される燃焼形態等について順に説明する。

（ａ）第１運転領域
低速・低負荷の第１運転領域Ａ１では、過給機３３による過給が停止された状態（自然吸気の状態）で、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスした部分圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）が実行される。なお、ＳＰＣＣＩ燃焼における「ＳＰＣＣＩ」とは、「Ｓｐａｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ」の略である。

ここで、ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる形態のことであり、ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮により高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる形態のことである。そして、これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスしたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、当該ＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる、という燃焼形態のことである。

ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時の熱発生がＣＩ燃焼時の熱発生よりも穏やかになる。例えば、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われたときの熱発生率の波形は、後述する図６または図７に示すように、立ち上がりの傾きが相対的に小さくなる。また、燃焼室６における圧力変動（つまりｄＰ／ｄθ：Ｐは筒内圧 θはクランク角度）も、ＳＩ燃焼時はＣＩ燃焼時よりも穏やかになる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼時の熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが小さい第１熱発生率部と、ＣＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが大きい第２熱発生部とが、この順に連続するように形成される。

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。

ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも熱発生が大きいため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン５の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、ＣＩ燃焼時のｄｐ／ｄθが過大になることが回避される。このように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるｄｐ／ｄθが過大になり難く、単純なＣＩ燃焼（全ての燃料をＣＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼騒音を抑制することができる。

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。

前記のようなＳＰＣＣＩ燃焼を実現するため、第１運転領域Ａ１では、ＥＣＵ１００によってエンジンの各部が次のように制御される。

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。

点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、前記運転ポイントＰ１において、点火プラグ１６は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する（図６のチャート（ａ））。

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。

吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａは、吸・排気弁１１，１２の双方が排気上死点を跨いで開弁されるバルブオーバーラップ期間が十分に形成されるようなタイミングに設定する。これにより、燃焼室６に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲが実現され、燃焼室６の温度（圧縮前の初期温度）が高められる。

スロットル弁３２は全開とされる。

ＥＧＲ弁５３は、基本的に、燃焼室６内の空気（新気）と燃料との重量比である空燃比（Ａ／Ｆ）が予め定められた空燃比となるように、その開度が制御される。具体的に、第１運転領域Ａ１での空燃比は、図５に示される負荷ラインＬよりも低負荷側で理論空燃比よりもリーン（λ＞１）に、負荷ラインＬよりも高負荷側で理論空燃比もしくはその近傍（λ≒１）に設定される。そして、ＥＧＲ弁５３の基本的な開度はこの空燃比が実現される開度に設定される。なお、λとは空気過剰率のことであり、空燃比が理論空燃比（１４．７）のときにλ＝１となり、理論空燃比よりもリーンなときにλ＞１となる。第１運転領域Ａ１では、前記のように空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比もしくはこれよりリーンに設定される上に、燃焼室６にＥＧＲガス（外部ＥＧＲガスおよび内部ＥＧＲガス）が導入されるので、燃焼室６内の全ガスと燃料との重量比であるガス空燃比（Ｇ／Ｆ）は、第１運転領域Ａ１内のいずれにおいてもリーンとなる。

スワール弁１８は、燃焼室６内に強いスワール流が形成されるように、全閉もしくは全閉に近い低開度まで閉じられる。このスワール流は、吸気行程中に成長して、圧縮行程の途中まで残存する。このため、例えば前述した運転ポイントＰ１のように圧縮行程中に燃料を噴射した場合には、噴射された燃料をスワール流が比較的弱い燃焼室６の中央部に集めることができ、燃料の成層化が実現される。例えば、燃焼室６の中央部の空燃比が２０以上３０以下に、燃焼室６の外周部の空燃比が３５以上に設定される。

（ｂ）第２運転領域
第２運転領域Ａ２（低速・中負荷領域と中速領域とを合わせた領域）では、過給機３３による過給を行いつつ混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させるべく、次のような制御が実行される。

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。

点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、点火プラグ１６は、前記運転ポイントＰ２では圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火し（図６のチャート（ｂ））、前記運転ポイントＰ３では圧縮上死点よりもやや遅角側のタイミングで混合気に点火する（図６のチャート（ｃ））。

過給機３３はＯＮ状態とされる。すなわち、電磁クラッチ３４が締結されて過給機３３とエンジン本体１とが連結されることにより、過給機３３による過給が行われる。このとき、第２吸気圧センサＳＮ６により検出されるサージタンク３６内の圧力（過給圧）が、運転条件（回転速度／負荷）ごとに予め定められた目標圧力に一致するように、バイパス弁３９の開度が制御される。

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。

スロットル弁３２は全開とされる。

ＥＧＲ弁５３は、基本的に、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が予め定められた空燃比となるように、その開度が制御される。具体的に、第２運転領域Ａ２での空燃比は、負荷ラインＬ（図５）よりも低負荷側でリーン（λ＞１）に、負荷ラインＬよりも高負荷側で理論空燃比もしくはその近傍（λ≒１）に設定される。例えば、排気ガスの還流量は、高負荷側ほど少なくなるように調整され、エンジンの最高負荷の近傍においてほぼゼロとされる。言い換えると、燃焼室６内のガス空燃比は、エンジンの最高負荷の近傍を除いていずれもリーンとされる。

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。

（ｃ）第３運転領域
低速・高負荷の第３運転領域Ａ３では、過給機３３による過給を行いつつ混合気をＳＩ燃焼させるべく、次のような制御が実行される。

インジェクタ１５は、１サイクル中に噴射すべき燃料の一部を吸気行程中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に噴射する。例えば、第３運転領域Ａ３に含まれる運転ポイントＰ４において、インジェクタ１５は、図６のチャート（ｄ）に示すように、比較的多量の燃料を噴射する１回目の燃料噴射を吸気行程中に実行するとともに、当該１回目の燃料噴射よりも少量の燃料を噴射する２回目の燃料噴射を圧縮行程の後期（圧縮上死点の直前）に実行する。

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。

過給機３３はＯＮ状態とされる。またこのとき、サージタンク３６内の圧力（過給圧）が目標圧力に一致するようにバイパス弁３９の開度が制御される。

スロットル弁３２は全開とされる。

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。

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。

（ｄ）第４運転領域
前記第１〜第３運転領域Ａ１〜Ａ３よりも高速側の第４運転領域Ａ４では、比較的オーソドックスなＳＩ燃焼が実現されるように、次のような制御が行われる。

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。

点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、前記運転ポイントＰ５において、点火プラグ１６は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する（図８のチャート（ｅ））。そして、この点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。

過給機３３はＯＮ状態とされる。またこのとき、サージタンク３６内の圧力（過給圧）が目標圧力に一致するようにバイパス弁３９の開度が制御される。

スロットル弁３２は全開とされる。

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。

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。

（３−２）ＳＩ率
前述したように、本実施形態では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスしたＳＰＣＣＩ燃焼が第１運転領域Ａ１および第２運転領域Ａ２において実行されるが、このＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との比率を運転条件に応じてコントロールすることが重要になる。

ここで、当実施形態では、前記比率として、ＳＰＣＣＩ燃焼（ＳＩ燃焼およびＣＩ燃焼）による全熱発生量に対するＳＩ燃焼による熱発生量の割合であるＳＩ率を用いる。図７は、このＳＩ率を説明するための図であり、ＳＰＣＣＩ燃焼が起きたときの熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）のクランク角度による変化を示している。図７の波形における変曲点Ｘは、燃焼形態がＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わるときに現れる変曲点であり、この変曲点Ｘに対応するクランク角度θｃｉを、ＣＩ燃焼の開始時期（混合気が自着火燃焼を開始した時期）と定義することができる。そして、このθｃｉよりも進角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｑ１をＳＩ燃焼による熱発生量とし、θｃｉよりも遅角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｑ２をＣＩ燃焼に熱発生率とする。これにより、（ＳＩ燃焼による熱発生量）／（ＳＰＣＣＩ燃焼による熱発生量）で定義される前述したＳＩ率は、前記各面積Ｑ１，Ｑ２を用いて、ＳＩ率＝Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）で表すことができる。

ＣＩ燃焼の場合は混合気が自着火により同時多発的に燃焼するため、火炎伝播によるＳＩ燃焼と比べて熱発生率が高くなり易く、大きな騒音が発生し易い。このため、ＳＰＣＣＩ燃焼におけるＳＩ率（＝Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２））は、総じて、負荷が高いほど大きくすることが望ましい。これは、負荷が高い場合は低い場合に比べて、燃料の噴射量が多く燃焼室６内でのトータルの熱発生量が大きいため、ＳＩ率を小さくする（つまりＣＩ燃焼の割合を増やす）と大きな騒音が発生するからである。逆に、ＣＩ燃焼は熱効率の面では優れているため、騒音が問題にならない限り、できるだけ多くの燃料をＣＩ燃焼させるのが好ましい。このため、ＳＰＣＣＩ燃焼におけるＳＩ率は、総じて、負荷が低いほど小さくする（つまりＣＩ燃焼の割合を増やす）ことが望ましい。このような観点から、当実施形態では、負荷が高いほどＳＩ率が大きくなるように、目標とするＳＩ率（目標ＳＩ率）がエンジンの運転条件に応じて予め定められており、この目標ＳＩ率が実現されるように、点火タイミング、燃料の噴射量／噴射タイミング、および筒内状態量といった制御量の目標値がそれぞれ定められている。なお、ここでいう筒内状態量とは、例えば、燃焼室６内の温度やＥＧＲ率等である。ＥＧＲ率には、燃焼室６内の全ガスに対する外部ＥＧＲガス（ＥＧＲ通路５１を通じて燃焼室６に還流される排気ガス）の割合である外部ＥＧＲ率と、燃焼室６内の全ガスに対する内部ＥＧＲガス（燃焼室６に残留する既燃ガス）の割合である内部ＥＧＲ率とが含まれる。

例えば、点火タイミングが進角されるほど、多くの燃料がＳＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が高くなる。また、燃料噴射タイミングが進角されるほど、多くの燃料がＣＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が低くなる。あるいは、燃焼室６の温度が高くなるほど、多くの燃料がＣＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が低くなる。

前記のような傾向に基づいて、当実施形態では、点火タイミング、燃料の噴射量／噴射タイミング、および筒内状態量（温度、ＥＧＲ率等）の目標値が、前述した目標ＳＩ率を実現可能な組合せになるように運転条件ごとに予め定められている。ＳＰＣＣＩ燃焼による運転時（つまり第１・第２運転領域Ａ１，Ａ２での運転時）、ＥＣＵ１００は、これら制御量の目標値に従って、インジェクタ１５、点火プラグ１６、ＥＧＲ弁５３、吸・排気ＶＶＴ１３ａ，１４ａ等を制御する。例えば、点火タイミングの目標値に従って点火プラグ１６を制御するとともに、燃料の噴射量／噴射タイミングの目標値に従ってインジェクタ１５を制御する。また、燃焼室６の温度およびＥＧＲ率の各目標値に従ってＥＧＲ弁５３および吸・排気ＶＶＴ１３ａ，１４ａを制御し、ＥＧＲ通路５１を通じた排気ガス（外部ＥＧＲガス）の還流量や内部ＥＧＲによる既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の残留量を調整する。すなわち、点火プラグ、インジェクタ１５、ＥＧＲ弁５３および吸・排気ＶＶＴ１３ａ，１４ａは、（３−１）で説明した基本制御に従って制御されつつ、さらに、詳細に前記目標ＳＩ率が実現されるように制御される。

（３−３）補正制御
前記のように制御されることで、基本的には、各領域でＳＰＣＣＩ燃焼あるいはＳＩ燃焼が実現され、且つ、ＳＰＣＣＩ燃焼が実施される領域において目標ＳＩ率が実現されるが、本実施形態では、これに加えて、ＳＰＣＣＩ燃焼が実施される領域において、筒内圧センサＳＮ２の出力値を用いてＣＩ燃焼の開始時期（混合気が自着火燃焼を開始した時期、自着火燃焼時期、以下、ＣＩ燃焼開始時期という）θｃｉを検出し、このＣＩ燃焼開始時期θｃｉが予め設定された目標値となるように点火タイミング等を補正する。ＣＩ燃焼開始時期θｃｉの検出手順については後述する。

（４）筒内圧センサの信号処理
図８は、筒内圧センサＳＮ２の信号処理を説明するための図である。ＥＣＵ１００のＩ／Ｆ回路１１０には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１１が設けられている。また、ＥＣＵ１００のマイクロコンピュータ１２０には、Ａ／Ｄ変換器１２１、記憶部１２２、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２３、ＩＩＲフィルタ（ＩＩＲ）１２４が設けられているとともに、機能的に、ＣＩ着火時期候補抽出部１２５、角度同期処理部１２６、圧力変換部１２７、および燃焼パラメータ算出部１２８が設けられている。本実施形態では、ＣＩ着火時期候補抽出部１２５と燃焼パラメータ算出部１２８とが、請求項における推定手段として機能する。

筒内圧センサＳＮ２の信号はまずＩ／Ｆ回路１１０のローパスフィルタ１１１に入力される。ローパスフィルタ１１１は、所定の周波数以下の波形のみを出力するフィルタであり、ローパスフィルタ１１１を通過することで筒内圧センサＳＮ２の信号から高周波の電気的なノイズ（いわゆるホワイトノイズ）が除去される。ローパスフィルタ１１１から出力された筒内圧センサＳＮ２の信号はＡ／Ｄ変換器１２１においてデジタル信号に変換される。例えば、筒内圧センサＳＮ２の信号は５０ｋＨｚのサンプリング周波数でデジタル信号に変換される。

デジタル信号に変換された筒内圧センサＳＮ２の信号は、記憶部１２２に送られ、この記憶部１２２にて記憶される。本実施形態では、吸気下死点付近の複数の信号と、圧縮行程後半（およそ圧縮上死点前９０°ＣＡ（クランク角度））から膨張下死点付近までの複数の信号が記憶部１２２に記憶される。

記憶部１２２に記憶された筒内圧センサＳＮ２の信号は、バンドパスフィルタ１２３、ＣＩ着火時期候補抽出部１２５を介して燃焼パラメータ算出部１２８へ、または、ＩＩＲフィルタ１２４、角度同期処理部１２６、圧力変換部１２７を介して燃焼パラメータ算出部１２８に送られる。

燃焼パラメータ算出部１２８は、入力された情報に基づいて燃焼状態を表すパラメータ（燃焼パラメータ）を算出する。本実施形態では、燃焼パラメータとして、ＣＩ燃焼開始時期θｃｉ、燃焼重心時期θｍｆｂ５０を算出する。

（４−１）ＣＩ着火時期算出
本願発明者らは、ＣＩ燃焼開始時期θｃｉつまりＳＰＣＣＩ燃焼においてＣＩ燃焼が開始する時期の検出方法について鋭意研究した結果、以下の知見を得た。

図９は、筒内圧を周波数解析した結果を示した図であり、所定のエンジン回転数およびエンジン負荷において、ＳＩ燃焼のみが行われたときの結果（破線）と、ＣＩ燃焼のみが行われたときの結果（実線）とを比較して示している。図９に示すように、本発明者らは、特定の周波数帯域（以下、特定周波数帯域という）Ｓであって第１周波数ｆ１以上且つ第２周波数ｆ２以下の周波数帯域Ｓでは、ＳＩ燃焼時とＣＩ燃焼時とで筒内圧のスペクトルが明確に異なることを突き止めた。

そして、筒内圧の波形に含まれる特定周波数帯域Ｓの成分の値、つまり、特定周波数帯域Ｓにおける筒内圧の値、が最小となる時期と、ＣＩ燃焼開始時期θｃｉとがほぼ一致することを突き止めた。

図１０は、これを例示した図であり、所定のエンジン回転数およびエンジン負荷において、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が適切に生じたときの各パラメータの波形（時間変化）を示している。図１０には、上から順に、筒内圧、筒内圧の波形に含まれる特定周波数帯域Ｓの波形（筒内圧の波形から特定周波数帯域Ｓの波形だけを抜き出したもの）、熱発生量の波形、熱発生率の波形を示している。

ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が生じた場合は、前記のように熱発生率の波形に変曲点Ｘが生じる。詳細には、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が生じた場合は、燃焼の途中で（熱発生率が０付近から立ち上がった後に）、ＣＩ燃焼の開始に伴って熱発生率が急上昇しており、この熱発生率が急上昇するタイミング（変曲点Ｘのタイミング）がＣＩ燃焼開始時期θｃｉとなる。そして、筒内圧の特定周波数帯域Ｓの成分の値（以下、特定周波数出力値という）は、このＣＩ燃焼開始時期θｃｉ近傍で最小となっている。

また、本願発明者らは、ＳＩ燃焼後においてＣＩ燃焼が適切に生じたときとＣＩ燃焼が適切に生じなかったときとで、特定周波数出力値の最小値が異なることを突き止めた。詳細には、ＳＩ燃焼後にＣＩ燃焼が適切に生じたときの方が、ＳＩ燃焼後にＣＩ燃焼が適切に生じなかったときよりも、特定周波数出力値の最小値が小さくなることを突き止めた。

図１１は、図１０と同じエンジン回転数およびエンジン負荷において、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が生じなかった場合、つまり、燃焼室６内においてＳＩ燃焼のみが行われた場合の図である。これら図１０と図１１との比較から明らかなように、ＳＩ燃焼後にＣＩ燃焼が適切に生じたときの方が、ＳＩ燃焼後にＣＩ燃焼が適切に生じなかったときよりも、特定周波数出力値の最小値は小さくなる。つまり、ＳＩ燃焼後にＣＩ燃焼が適切に生じたときは特定周波数出力値の最小値Ｃｍｉｎ＿ｃｉは所定の閾値Ｃｊよりも小さくなり特定周波数出力値に所定の閾値Ｃｊよりも小さい値が含まれることになり、ＳＩ燃焼後にＣＩ燃焼が適切に生じなかったときは特定周波数出力値の最小値Ｃｍｉｎ＿ｃｉは所定の閾値Ｃｊよりも大きくなり特定周波数出力値に所定の閾値Ｃｊよりも小さい値が含まれないことになる。

また、本願発明者らは、ＳＩ燃焼後に適切にＣＩ燃焼が生じた時と生じなかったときとで、特定周波数出力値が最小となる時期（最小時期）θｍｉｎと燃焼重心時期θｍｆｂ５０との差が大きく異なることを突き止めた。燃焼重心時期θｍｆｂ５０は、熱発生量（１燃焼サイクル中に燃焼によって燃焼室６内で発生した熱量）が、１燃焼サイクル中に燃焼室６内で発生する総熱発生量の５０％の量に達する時期である。

具体的には、図１０に示すように、ＳＩ燃焼後に適切にＣＩ燃焼が生じたときは、特定周波数出力値が最小となる時期θｍｉｎと燃焼重心時期θｍｆｂ５０とが近い時期にあってこれらの差αは０付近となる。一方、図１１に示すように、ＳＩ燃焼後に適切にＣＩ燃焼が生じなかったときは、特定周波数出力値が最小となる時期θｍｉｎと燃焼重心時期θｍｆｂ５０とが大きく離れておりこれらの差αの絶対値は大きい値となる。

図１２は、複数の運転条件においてＳＩ燃焼後に適切にＣＩ燃焼が生じたときと生じなかったときとで前記差αの値を調べた結果である。図１２の横軸は、燃焼重心時期θｍｆｂ５０、縦軸は、前記差α（α＝θｍｆｂ５０−θｍｉｎ）である。また、図１２において四角で示した点がＣＩ燃焼が生じたときのデータであり、丸で示した点がＣＩ燃焼が生じなかったときのデータである。図１２に示すように、運転条件によらず、適切にＣＩ燃焼が生じたときには、前記の差αは概ね所定の第１判定偏差Ｄ１以上第２判定偏差Ｄ２未満の範囲（判定範囲Ｄ）内に存在する一方、適切にＣＩ燃焼が所持なかったときには前記差αはこの範囲（判定範囲）から外れる。

さらに、本願発明者らは、特定周波数Ｓは、エンジン回転数によって変化することを突き止めた。具体的には、エンジン回転数が高いほど、特定周波数Ｓは高くなる。

以上の知見に基づき、本実施形態では、次のようにしてＣＩ燃焼開始時期θｃｉを推定するとともに、ＣＩ燃焼が適切に生じたか否かを判定する。

図１３は、ＥＣＵ１００で行われるこの推定手順および判定手順を示したフローチャートである。これらの推定および判定は、機能的に、燃焼パラメータ算出部１２８が統括している。

まず、ステップＳ１にて、ＥＣＵ１００は、記憶部１２２に記憶されている筒内圧センサＳＮ２の信号（デジタル信号に変換された後の筒内圧センサＳＮ２の電圧信号）であって混合気が燃焼した期間を含む予め設定された基準期間の信号を抽出する。本実施形態では、基準期間は、圧縮行程後半（およそ圧縮上死点前９０°ＣＡ）から膨張行程前半（およそ圧縮上死点後９０°ＣＡ）に設定されている。

次に、ステップＳ２にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１で抽出した筒内圧センサＳＮ２の信号をバンドパスフィルタ１２３に通す。

バンドパスフィルタ１２３は、所定の周波数帯域の波形のみを抽出するフィルタであり、この所定の周波数帯域が前記特定周波数帯域Ｓとされる。これにより、ステップＳ２では、筒内圧センサＳＮ２の出力波形から特定周波数帯域Ｓの波形つまり特定周波数出力値が抽出される。バンドパスフィルタ１２３から出力された特定周波数出力値はＣＩ着火時期候補抽出部１２５に送られる。

本実施形態では、このとき、特定周波数帯域Ｓがエンジン回転数に応じて変更される。具体的には、図１４に示すように、特定周波数帯域Ｓはエンジン回転数が高いほど高周波数側となるように設定されている。図１４に示す例では、エンジン回転数が１０００ｒｐｍにおいて第１周波数ｆ１は０．５ｋＨｚに、第２周波数ｆ２は１．５ｋＨｚに設定され、エンジン回転数が２０００ｒｐｍにおいて第１周波数ｆ１は１ｋＨｚに、第２周波数ｆ２は２ｋＨｚに設定され、エンジン回転数が３０００ｒｐｍにおいて第１周波数ｆ１は１．２５ｋＨｚに、第２周波数ｆ２は２．２５ｋＨｚに設定され、４０００ｒｐｍにおいて第１周波数ｆ１は１．５ｋＨｚに、第２周波数ｆ２は２．５ｋＨｚに設定され、エンジン回転数が５０００ｒｐｍにおいて第１周波数ｆ１は１．７５ｋＨｚに、第２周波数ｆ２は２．７５ｋＨｚに設定されており、全体で、特定周波数帯域Ｓは０．５ＫＨｚ以上３ｋＨｚ以下の領域に含まれるように設定されている。ＥＣＵ１００は、現在のエンジン回転数（筒内圧センサＳＮ２の値がステップＳ１で抽出した値となったときのエンジン回転数）に対応した特定周波数帯域Ｓを図１４のマップから抽出して、バンドパスフィルタ１２３に適用する。

次に、ステップＳ３において、ＥＣＵ１００（ＣＩ着火時期候補抽出部１２５）は、抽出した特定周波数出力値の最小値（以下、最小特定周波数出力値という）Ｃｍｉｎ＿ｃｉを求める。具体的には、筒内圧センサＳＮ２の出力値をバンドパスフィルタ１２３を通過させると、図１０の上から２つ目に示すような波形が得られる。この波形は、筒内圧の波形に含まれる特定周波数帯域内の各周波数の波形が合成された波形である。そして、この波形のうち値（圧力および電圧）が最も小さくなる値が前記最小値Ｃｍｉｎ＿ｃｉである。

次に、ステップＳ４において、ＥＣＵ１００（ＣＩ着火時期候補抽出部１２５）は、特定周波数出力値が最小特定周波数出力値Ｃｍｉｎ＿ｃｉとなるときのクランク角度を、ＣＩ着火時期候補θｍｉｎとして求める。

具体的には、記憶部１２２には、５０ｋＨｚでサンプリングされた筒内圧センサＳＮ２の信号と関連づけてクランク角センサＳＮ１の信号が記憶されており、ＥＣＵ１００（ＣＩ着火時期候補抽出部１２５）は、これらの信号に基づいて特定周波数出力値が最小となるときのクランク角度を求める。

ここで、本実施形態では、クランク角度をより精度よく求めるべく、クランク角センサＳＮ１で検出されたクランク角度を、モータリング時（燃焼室６内で燃焼が生じないときの）の筒内圧センサＳＮ２の信号を用いて補正しており、ステップＳ４では、この補正がなされた後のクランク角度が算出される。このクランク角度の補正については後述する。

次に、ステップＳ５において、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ステップＳ３で算出された最小特定周波数出力値Ｃｍｉｎ＿ｃｉが予め設定されたＣＩ燃焼判定値Ｃｊ未満であるか否かを判定する。ＣＩ燃焼判定値は、前記の所定の閾値Ｃｊであり予め設定されてＥＣＵ１００に記憶されている。

ステップＳ５の判定がＹＥＳであって最小特定周波数出力値Ｃｍｉｎ＿ｃｉがＣＩ燃焼判定値Ｃｊ未満のときは、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ステップＳ６に進み、ＣＩ燃焼が生じたと判定する（筒内圧センサＳＮ２の値がステップＳ１で抽出した値となったときの燃焼においてＣＩ燃焼が生じたと判定する）。また、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ステップＳ３で算出したＣＩ着火時期候補θｍｉｎをＣＩ燃焼開始時期θｃｉに決定する。

一方、ステップＳ５の判定がＮＯのときは、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、別途算出したＬＷ積分値が所定値より大きいか否かを判定する。ここで、ＬＷ積分値とは、従来より知られているＬｉｖｅｎｇｏｏｄ−Ｗｕ積分を行った値であり、このＬＷ積分が１付近に設定されたＬＷ積分判定値より大きければＣＩ燃焼が生じていると考えられる。このＬＷ積分およびＬＷ積分を用いてＣＩ燃焼が生じているか否かを判定する手法は従来より知られており、ここでは、この手法の詳細説明を省略する。なお、本実施形態では、ＬＷ積分判定値はおよそ０．９に設定されている。

ステップＳ７の判定がＹＥＳであれば、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ステップＳ６進む。

一方、ステップＳ６の判定がＮＯの場合は、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、テップＳ８に進む。

ステップＳ８では、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ＣＩ着火時期候補θｍｉｎつまり特定周波数出力値が最小となる時期θｍｉｎと燃焼重心時期θｍｆｂ５０との差αが、前記の第１判定偏差Ｄ１以上第２判定偏差Ｄ２未満であるか否かを判定する。これら第１判定偏差Ｄ１、第２判定偏差Ｄ２は予め設定されてＥＣＵ１００に記憶されている。

ステップＳ８の判定がＹＥＳであれば、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ステップＳ６に進む。そして、前記のように、ＣＩ燃焼が生じたと判定するとともにステップＳ４で算出したＣＩ着火時期候補θｍｉｎをＣＩ燃焼の開始時期θｃｉに決定する。

一方、ステップＳ８の判定がＮＯの場合はステップＳ９に進む。そして、ステップＳ８において、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ＣＩ燃焼が生じなかったと判定する（筒内圧センサＳＮ２の値がステップＳ１で抽出した値となったときの燃焼において、ＣＩ燃焼が生じなかったと判定する）。また、ＣＩ着火時期候補θｍｉｎをＣＩ燃焼の開始時期θｃｉとして決定せずに、処理を終了する。

このように、本実施形態では、最小特定周波数出力値Ｃｍｉｎ＿ｃｉがＣＩ燃焼判定値Ｃｊ未満であればＣＩ燃焼が適切に生じたと判定するとともに、特定周波数出力値が最小となる時期θｍｉｎをＣＩ燃焼開始時期θｃｉに決定する。

また、ＬＷ積分値がＬＷ積分判定値より大きければ、あるいは、特定周波数出力値が最小となる時期θｍｉｎと燃焼重心時期θｍｆｂ５０との差αが第１判定偏差Ｄ１以上第２判定偏差Ｄ２未満であれば、ＣＩ燃焼が適切に生じたと判定するとともに、特定周波数出力値が最小となる時期θｍｉｎをＣＩ燃焼の開始時期θｃｉに決定する。

（４−２）クランク角度の補正
次に、クランク角センサＳＮ１で検出されたクランク角度の補正手順について説明する。

図１５は、横軸をクランク角度として圧縮上死点付近における筒内圧の波形を示した図であって、モータリング時つまり燃焼室６で燃焼が生じなかったときのグラフである。図１５に示すように、モータリング時において筒内圧が最大となる時期θＰｍａｘは圧縮上死点ＴＤＣよりも進角側の所定の時期となる。これは、圧縮上死点に近づくと、高温となったガスから燃焼室６の壁面を介して外部にエネルギーが放出されるためである。そして、この筒内圧が最大となる時期θＰｍａｘは、エンジン回転数毎にそれぞれ一定の時期に決まっている。具体的には、エンジン回転数が高くなるほど、この時期θＰｍａｘは進角側の時期となる。そこで、本実施形態では、モータリング時に筒内圧が最大となる実際のクランク角度（以下、実筒内圧最大角度）を各エンジン回転数について予め実験等で求めてＥＣＵ１００に記憶させておき、この実筒内圧最大角度を用いてクランク角センサＳＮ１で検出されたクランク角度を算出する。

具体的には、減速時等のモータリングが行われたときに、筒内圧センサＳＮ２の出力値が最大となるクランク角度であってクランク角センサＳＮ１から算出したクランク角度（以下、検出筒内圧最大角度という）を抽出する。また、このときに、エンジン回転数に応じた実筒内圧最大角度を記憶部分から抽出しておく。そして、検出筒内圧最大角度と実筒内圧最大角度との差を補正量として求め、クランク角センサＳＮ１から算出されるクランク角度をこの補正量を用いて補正する。例えば、検出筒内圧最大角度が実筒内圧最大角度よりも所定角度進角側にずれているときは、これらの差（＞０）である補正量分、クランク角センサＳＮ１から算出されるクランク角度から遅角した角度を、最終的なクランク角度とする。

（４−３）燃焼重心時期の算出
次に、燃焼重心時期θｍｆｂ５０の算出手順について、図１６のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ３１にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１と同様に、記憶部１２２に記憶されている筒内圧センサＳＮ２の信号（デジタル信号に変換された後の筒内圧センサＳＮ２の電圧信号）であって圧縮行程後半から吸気行程前半の信号を抽出する。

次に、ステップＳ３２にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３１で抽出した筒内圧センサＳＮ２の信号をＩＩＲフィルタ１２４に通す。ＩＩＲフィルタ１２４は、所定の周波数の信号を除去可能なフィルタである。ＩＩＲフィルタ１２４は、ノッキングが生じたときの筒内圧の波形の周波数であって予め設定された比較的高い周波数の信号を除去できるように構成されており、ＩＩＲフィルタ１２４を通過することで、筒内圧センサＳＮ２の信号からノッキングの信号が除去される。ＩＩＲフィルタ１２４から出力された筒内圧センサＳＮ２の信号は、角度同期処理部１２６に送られる。

次に、ステップＳ３３にて、ＥＣＵ１００（角度同期処理部１２６）は、ＩＩＲフィルタ１２４から出力された筒内圧センサＳＮ２の信号であって５０ｋＨｚでサンプリングされた信号を、この信号と関連づけて記憶されているクランク角センサＳＮ１の信号を用いて、所定クランク角度毎の信号に変換する。このとき、ＥＣＵ１００（角度同期処理部１２６）は、（４−２）で説明した補正を行った後のクランク角度と筒内圧センサＳＮ２の信号とを対応付ける。本実施形態では、ステップＳ３３にて、筒内圧センサＳＮ２の信号が３°ＣＡ毎の信号に変換される。この筒内圧センサＳＮ２の信号は、圧力変換部１２７に送られる。

次に、ステップＳ３４にて、ＥＣＵ１００（圧力変換部１２７）は、角度同期処理部１２６から入力された筒内圧センサＳＮ２の信号を、筒内圧の絶対圧に変換する。つまり、角度同期処理部１２６から出力された信号はまだ電圧値であり、圧力変換部１２７においてこの信号がはじめて筒内圧の絶対圧に変換される。

本実施形態では、筒内圧の絶対圧Ｐｃｐｓが、筒内圧センサＳＮ２の電圧をＶｃｐｓとしてＰｃｐｓ＝Ｋ×Ｖｃｐｓ＋ＯＦＦＳＥＴで算出できるようになっており、この式を用いて筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）が絶対圧に変換される。

係数Ｋは、筒内圧センサＳＮ２毎に予め決められている値であり、ＥＣＵ１００に記憶されている。一方、係数ＯＦＦＳＥＴ（以下、適宜、この係数をオフセット量という）は予め設定されておらず、本実施形態では、吸気圧センサＳＮ５の値を用いて算出する。オフセット量ＯＦＦＳＥＴの算出手順については後述する。

筒内圧の絶対圧に変換された筒内圧センサＳＮ２の出力値は、燃焼パラメータ算出部１２８に入力される。

次に、ステップＳ３５にて、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、クランク角度θにおける熱発生率△Ｑ（θ）を、筒内圧センサＳＮ２の出力値（絶対圧）Ｐを用いて下記の式（１）より算出する。本実施形態では、前記のように、圧力変換部１２７を介して角度同期処理部１２６から燃焼パラメータ算出部１２８には３°ＣＡ刻みの筒内圧センサＳＮ２の出力値が入力されるようになっており、ここでは、３°ＣＡ刻みで３°ＣＡあたりの熱発生率△Ｑ（θ）が算出される。また、熱発生率△Ｑ（θ）の演算は、圧縮行程後半に設定された熱発生量演算開始クランク角度θ＿ｓから膨張下死点付近までの範囲について実施される。

式（１）におけるκは燃焼室６内のガスの比熱比であり予め設定された値が用いられる。Ｖ（θ）は、クランク角度θにおける燃焼室６の容積である。ＥＣＵ１００には各クランク角度に対する燃焼室６の容積がマップで記憶されており、このマップからクランク角度θに対応する燃焼室６の容積Ｖ（θ）が抽出されて式（１）に用いられる。△Ｖ（θ）は、クランク角度θにおける燃焼室６の容積Ｖの変化速度であり、ここでは、クランク角度θにおける燃焼室６の容積Ｖから、クランク角度θよりも３°ＣＡ前の燃焼室６の容積Ｖを引いた値が用いられる。つまり、△Ｖ（θ）には、△Ｖ（θ）＝Ｖ（θ）−Ｖ（θ−３°ＣＡ）により算出された値が用いられる。

また、Ｐ（θ）は、クランク角度θにおける筒内圧（筒内圧センサＳＮ２の出力値（絶対圧））である。△Ｐ（θ）は、クランク角度θにおける筒内圧Ｐの変化速度であり、ここでは、クランク角度θにおける筒内圧Ｐから、クランク角度θよりも３°ＣＡ前の筒内圧Ｐを引いた値が用いられる。つまり、△Ｐ（θ）には、△Ｐ（θ）＝Ｐ（θ）−Ｐ（θ−３°ＣＡ）により算出された値が用いられる。

次に、ステップＳ３６において、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、熱発生量演算開始クランク角度θ＿ｓにおける熱発生量Ｑ（θ＿ｓ）（以下、初期熱発生量Ｑ（θ＿ｓ）という）を算出する。本実施形態では、初期熱発生量Ｑ（θ＿ｓ）を、熱発生量演算開始クランク角度θ＿ｓにおける筒内圧センサＳＮ２の出力値（絶対圧）と、モータリング時圧力との差を用いて算出する。

モータリング時圧力は、現在のエンジン回転数（熱発生量を算出しようとしている筒内圧の波形が得られたエンジン回転数）と同じエンジン回転数でモータリングを行ったときの、熱発生量演算開始クランク角度θ＿ｓにおける圧力である。本実施形態では、減速時に、熱発生量演算開始クランク角度θ＿ｓにおける筒内圧センサＳＮ２の出力値（絶対圧）を検出するとともに、ＥＣＵ１００に、この出力値をエンジン回転数と関連付けて記憶させるようにしており、この記憶された値から現在のエンジン回転数に対応する筒内圧センサＳＮ２の出力値（絶対圧）をモータリング時圧力として抽出する。

次に、ステップＳ３７にて、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、ステップＳ３６で算出した初期熱発生量Ｑ（θ＿ｓ）に、ステップＳ３５で算出した熱発生率を積算していき、各クランク角度θにおける熱発生量Ｑ（θ）を算出する。具体的には、次の式（２）によって熱発生量Ｑ（θ）を算出する。

次に、ステップＳ３８にて、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、算出された各クランク角度θの熱発生量Ｑ（θ）の最大値Ｑｍａｘ、および、熱発生量Ｑ（θ）がこの最大値Ｑｍａｘとなるときのクランク角度θｍｆ１００（以下、最大クランク角度という）を求める。

次に、ステップＳ３９にて、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、最大クランク角度θｍｆ１００よりも進角側のクランク角度において、熱発生量Ｑ（θ）が最小となるときのクランク角度θｍｆ０（以下、最小クランク角度という）を求めるとともに、この最小クランク角度θｍｆ０における熱発生量Ｑ（θ）を熱発生量Ｑ（θ）の最小値Ｑｍｉｎとして求める。

次に、ステップＳ４０にて、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、熱発生量Ｑ（θ）の最大値Ｑｍａｘと熱発生量Ｑ（θ）の最小値Ｑｍｉｎの平均値（最大値Ｑｍａｘと最小値Ｑｍｉｎとを足して２で割った値）Ｑ５０を算出する。

次に、ステップＳ４１にて、ＥＣＵ１００（燃焼パラメータ算出部１２８）は、最大クランク角度θｍｆ１００よりも進角側のクランク角度において、熱発生量Ｑ（θ）がステップＳ４０で算出した平均値Ｑ５０となるときのクランク角度θを算出し、このクランク角度θを燃焼重心時期として決定する。

このように、本実施形態では、最大クランク角度θｍａｘつまり熱発生量Ｑ（θ）の最大値Ｑｍａｘとなるクランク角度θｍａｘをまず求める。そして、最大クランク角度θｍａｘよりも進角側で且つ熱発生量が前記平均値Ｑ５０となるクランク角度を燃焼重心時期θｍｆｂ５０として決定する。

なお、燃焼重心時期の算出手順はこれに限らない。例えば、筒内圧センサＳＮ２で検出された圧力から予め記憶したモータリング圧力を差し引いた値を用いて熱発生量を算出し、これに基づいて燃焼重心時期を算出してもよい。

（４−４）オフセット量の算出
次に、筒内圧センサＳＮ２から出力された電圧を絶対圧に変換するのに必要なオフセット量ＯＦＦＳＥＴの算出手順について図１７を用いて説明する。

まず、ステップＳ２１で、圧力変換部１２７は吸気弁１１が閉弁した時期である吸気閉弁時期ＩＶＣを読み込む。詳細には、変換処理の対象となる筒内圧センサＳＮ２が設けられた気筒２の吸気閉弁時期ＩＶＣ、且つ、変換処理の対象となる燃焼サイクルにおける吸気閉弁時期ＩＶＣを読み込む。

次に、ステップＳ２２にて、圧力変換部１２７は、吸気閉弁時期ＩＶＣよりも所定のクランク角度前の時期から吸気閉弁時期ＩＶＣまでの期間（所定の期間、以下、適宜、平均処理期間という）に吸気圧センサＳＮ５で検出された複数の吸気圧を読み込むとともに、この平均処理期間に筒内圧センサＳＮ２から出力された複数の電圧値を記憶部１２２から読み込む。なお、本実施形態では、記憶部１２２には、少なくとも平均処理期間を含む所定の期間にわたって吸気圧センサＳＮ５からの出力値が記憶されている。また、記憶部１２２には、吸気下死点付近の筒内圧センサＳＮ２の複数の信号であって、平均処理期間を含む期間中に出力された信号が記憶されている。平均処理期間は例えば１２°ＣＡ（クランク角度）に設定されている。

次に、ステップＳ２３にて、圧力変換部１２７は、ステップＳ２２で読み込んだ複数の吸気圧の平均値Ｐｉｍ＿ａｖｅつまり平均処理期間における吸気圧の平均値Ｐｉｍ＿ａｖｅを算出する。

また、ステップＳ２４にて、圧力変換部１２７は、ステップＳ２２で読み込んだ複数の筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）の平均値Ｖｃｐｓ＿ａｖｅつまり平均処理期間における筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）の平均値Ｖｃｐｓ＿ａｖｅを算出する。

次に、ステップＳ２５にて、圧力変換部１２７は、ステップＳ２４にて算出した筒内圧センサＳＮ２の出力値（電圧値）の平均値Ｖｃｐｓ＿ａｖｅに、前記係数Ｋをかけた値をオフセット補正前筒内圧として算出する。つまり、ステップＳ２５では、オフセット補正前筒内圧をＰｃｐｓ＿ｏｆとして、これを、Ｐｃｐｓ＿ｏｆ＝Ｋ×Ｖｃｐｓ＿ａｖｅにより算出する。

次に、ステップＳ２６にて、圧力変換部１２７は、ステップＳ２３で算出した吸気圧の平均値Ｐｉｍ＿ａｖｅからステップＳ２５で算出したオフセット補正前筒内圧Ｐｃｐｓ＿ｏｆを引いた値をオフセット量として算出する。つまり、オフセット量をＯＦＦＳＥＴとして、これを、ＯＦＦＳＥＴ＝Ｐｉｍ＿ａｖｅ−Ｐｃｐｓ０により算出する。

（５）作用等
以上のように、本実施形態では、第１周波数ｆ１以上且つ第２周波数ｆ２以下の周波数帯域ＳではＳＩ燃焼時とＣＩ燃焼時とで筒内圧のスペクトルが明確に異なること、および、筒内圧の波形に含まれる特定周波数帯域Ｓの成分の値（特定周波数帯域Ｓにおける筒内圧の値）が最小となる時期とＣＩ燃焼開始時期θｃｉとがほぼ一致すること、を利用して、混合気が燃焼した期間を含む基準期間に筒内圧センサＳＮ２により検出された値のうち第１周波数ｆ１以上且つ第２周波数ｆ２以下の周波数帯域の成分（特定周波数出力値）に基づいてＣＩ燃焼開始時期θｃｉを推定しており、容易に且つ精度よくＣＩ燃焼開始時期θｃｉを推定することができる。

特に、本実施形態では、第１周波数ｆ１以上且つ第２周波数ｆ２以下の周波数帯域の成分のみを抽出するバンドパスフィルタ１２３を設け、このバンドパスフィルタ１２３で抽出された筒内圧センサＳＮ２の信号のみをＣＩ着火時期候補抽出部１２５に送信している。

そのため、筒内圧センサＳＮ２の信号の検出値から第１周波数ｆ１以上且つ第２周波数ｆ２以下の特定周波数帯域Ｓの成分を抽出する処理およびこの抽出した成分からＣＩ燃焼開始時期θｃｉ（ＣＩ着火時期候補）を推定する処理を、ＣＩ着火時期候補抽出部１２５が行う必要がない。そのためＣＩ着火時期候補抽出部１２５の演算負荷を小さく抑えることができる。

また、本実施形態では、ＣＩ燃焼が適切に生じたときの方が、ＣＩ燃焼が適切に生じなかったときよりも、特定周波数出力値の最小値が小さくなるという知見、つまり、混合気がＣＩ燃焼すると、気筒２内の圧力波のうち特定周波数帯域Ｓの成分の最小値が所定の閾値Ｃｊ以下となりやすいという知見に基づき、特定周波数出力値の最小値Ｃｍｉｎ＿ｃｉが閾値Ｃｊ以下の場合、つまり、前記基準期間に筒内圧センサＳＮ２により検出された値のうち特定周波数帯域Ｓの成分に閾値Ｃｊ以下の値が含まれていると、混合気が適切にＣＩ燃焼したと判定しており、特定周波数出力値の最小値Ｃｍｉｎ＿ｃｉと閾値Ｃｊとを比較するという値簡単な構成で、精度よく、混合気が自着火燃焼（ＣＩ燃焼）したか否かを判定することができる。

さらに、本実施形態では、適切にＣＩ燃焼が生じたときは、特定周波数出力値が最小となる時期θｍｉｎと燃焼重心時期θｍｆｂ５０との差αが０付近になる一方、適切にＣＩ燃焼が生じなかったときは、特定周波数出力値が最小となる時期θｍｉｎと燃焼重心時期θｍｆｂ５０との差が大きくなるという知見に基づき、前記差αが第１判定偏差Ｄ１以上第２判定偏差Ｄ２の範囲内であればＣＩ燃焼が適切に生じたと判定し、前記差が前記範囲を外れているとＣＩ燃焼が生じなかったと判定しており、ＣＩ燃焼が適切に生じたか否かの判定を簡単な構成で且つ精度よく行うことができる。

（６）変形例
前記実施形態において、筒内圧センサＳＮ２の代わりに気筒２内の振動を検出する振動センサ（検出手段）を用いてもよい。例えば、ノックセンサを持ち手もよい。ただし、筒内圧センサＳＮ２を用いれば、気筒内の圧力変動をより精度よく検出することができるため、より精度よくＣＩ燃焼開始時期θｃｉを求めることができる。

また、前記実施形態において、ステップＳ７の判定は省略してもよい。

また、前記第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２、基準期間等の具体的な値は前記に限らない。

１ エンジン本体
２ 気筒
６ 燃焼室
１２３ バンドパスフィルタ
１２５ ＣＩ着火時期候補抽出部（推定手段）
１２８ 燃焼パラメータ算出部（推定手段）
ＳＮ２ 筒内圧センサ（検出手段）

Claims (6)

1. 気筒内の混合気の一部を火花点火により強制的に燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火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圧縮着火式エンジンであって、
   前記気筒内の圧力または当該気筒の振動を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出値に基づいて前記混合気が自着火燃焼する時期である自着火燃焼時期を推定する推定手段とを備え、
   前記推定手段は、混合気が燃焼した期間を含む基準期間に前記検出手段により検出された値のうち予め設定された第１周波数以上且つ予め設定された第２周波数以下の周波数を有する特定周波数帯域の成分を抽出し、当該特定周波数帯域の成分の値である特定周波数出力値の最小値が予め定められた判定値未満となる時期を前記自着火燃焼時期として推定することを特徴とする圧縮着火式エンジン。
2. 請求項１に記載の圧縮着火式エンジンであって、
   前記特定周波数帯域は０．５ｋＨｚ以上３．０ｋＨｚ未満の範囲に含まれ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。
3. 請求項１または２に記載の圧縮着火式エンジンであって、
   前記検出手段により検出された値から前記特定周波数帯域の成分を抽出可能なバンドパスフィルタを備え、
   前記推定手段には、前記バンドパスフィルタで抽出された後の前記検出値が入力されることを特徴とする圧縮着火式エンジン。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮着火式エンジンであって、
   前記推定手段は、前記特定周波数出力値の最小値が前記判定値以上であった場合に、１燃焼サイクルにおいて前記気筒への供給燃料の５０％質量分が燃焼した時点である燃焼重心時期を推定するとともに、当該燃焼重心時期と前記特定周波数出力値が最小となる時期との差が予め設定された判定範囲内であると混合気が自着火燃焼したと判定することを特徴とする圧縮着火式エンジン。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮着火式エンジンであって、
   前記検出手段は、前記気筒内の圧力を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。
6. 気筒内の混合気の一部を火花点火により強制的に燃焼させた後に気筒内の残りの混合気を自着火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圧縮着火式エンジンであって、
   前記気筒内の圧力または当該気筒の振動を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出値に基づいて前記混合気が自着火燃焼する時期である自着火燃焼時期を推定する推定手段とを備え、
   前記推定手段は、混合気が燃焼した期間を含む基準期間に前記検出手段により検出された値のうち予め設定された第１周波数以上且つ予め設定された第２周波数以下の周波数帯域の成分を抽出し、当該抽出した成分が最小となる時期を前記自着火燃焼時期として推定することを特徴とする圧縮着火式エンジン。
   

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