(57)【要約】【課題】エンジンの燃焼室内に発生するイオン電流に基づいてノッキングを検出するエンジンのノッキング検出装置において、その検出精度の向上を図る。【解決手段】主点火プラグ及び副点火プラグをそれぞれ、燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の振幅が略同一になる部分に臨ませて配設するとともに、ＰＣＭ３０おいて、主点火プラグ対応するイオン電流検出回路より出力されるイオン電流信号から、副点火プラグに対応するイオン電流検出回路より出力されるイオン電流信号を減算する処理を実行する（ステップＳＡ４の処理を実行する）とともに、該減算処理後のイオン電流信号を基にノッキング検出を行う（ステップＳＡ５の処理を行う）ようにする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に臨んでその天井面に配設された点火プラグに設けられ、該点火プラグに通電する点火回路と、上記燃焼室内に発生するイオン電流を検出するとともにその値に応じたイオン電流信号を出力するイオン電流検出手段と、該イオン電流検出手段から出力されるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出するノッキング検出手段とを備えたエンジンのノッキング検出装置であって、
上記点火プラグは、上記天井面に複数配設されていて、上記燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の振幅が略同一になる部分に臨んで配設される、第一点火プラグと第二点火プラグとを含んでおり、
少なくとも上記第一及び第二点火プラグに対応する点火回路はそれぞれ、上記イオン電流検出手段を有しており、
上記ノッキング検出手段は、上記第一点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段から出力される第一イオン電流信号と上記第二点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段から出力される第二イオン電流信号とを加算する加算処理と、該第一イオン電流信号及び第二イオン電流信号のいずれか一方から他方を減算する減算処理とのいずれかの処理を実行するとともに、該実行した処理により得られるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出するように構成されていることを特徴とするエンジンのノッキング検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンのノッキング検出装置において、
上記第一及び第二点火プラグはそれぞれ、上記燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が互いに逆相になる部分に臨んで配設されており、
上記ノッキング検出手段は、上記減算処理を実行するとともに、該減算処理の実行により得られるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出するように構成されていることを特徴とするエンジンのノッキング検出装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンのノッキング検出装置において、
上記第一及び第二点火プラグはそれぞれ、上記燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が同相になる部分に臨んで配設されており、
上記ノッキング検出手段は、上記加算処理を実行するとともに、該加算処理の実行により得られるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出するように構成されていることを特徴とするエンジンのノッキング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室内に発生するイオン電流を利用したノッキング検出装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のノッキング検出装置として、火花点火式エンジンにおいて混合気への点火後に燃焼室に発生するイオン電流を検出し、これに基づいてエンジンのノッキングやその予兆を検出するようにしたものが知られている。
【０００３】
このノッキング検出装置においては通常、火花点火用の点火プラグが各燃焼室の中心部に１つずつ配設されており、各点火プラグ毎にこれに通電する点火回路が設けられている。この点火回路には、該点火回路の通電時に電荷が蓄積されるコンデンサと、該点火回路に流れるイオン電流を検出するためのイオン電流検出手段とが接続されている。そして、上記ノッキング検出装置は、着火に伴う火炎核の成長により火炎面に発生したイオンと着火後の燃焼室内の温度上昇に伴い既燃ガスから熱電離したイオンとを媒体として上記点火回路を閉成させて、上記コンデンサに蓄積された電荷を放電させることによって上記点火回路にイオン電流を導通させる。上記イオン電流検出回路は、このイオン電流を検出するとともにその値に応じたイオン電流信号を出力する。
【０００４】
そして、例えば特許文献１に示すノッキング検出装置では、この検出したイオン電流信号の強度が所定値以上である場合にはノッキングが発生しているものと判定するようになっている。この他にも、イオン電流のピーク発生時期に基づいてノッキングの発生予兆を検出するようにしたもの等が知られている（例えば文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２７３４７０号公報
【特許文献２】特開２００６−４６１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１及び特許文献２に示すように、燃焼室内に発生するイオンを媒体とするイオン電流を利用したノッキング検出装置では、燃焼室内の燃焼ムラ等に起因して該燃焼室内のイオン分布に局所的な偏りが生じるため、イオン電流検出手段により検出されるイオン電流（イオン電流検出手段から出力されるイオン電流信号）にノイズが重畳してＳ／Ｎ比が低下し、延いてはノッキング検出手段によるノッキング検出精度の低下を招くという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃焼室内に発生するイオン電流に基づいてノッキングを検出するエンジンのノッキング検出装置に対して、その構成及び検出アルゴリズムに工夫を凝らすことで、ノッキング検出精度の向上を図ろうとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明では、第一点火プラグ及び第二点火プラグの２つの点火プラグをそれぞれ、燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の振幅が略同一になる部分に臨ませて配設するとともに、該第一及び第二点火プラグのそれぞれに対応する点火回路のイオン電流検出手段から出力されるイオン電流信号を加算又は減算して得られるイオン電流信号を基にノッキング検出を行うようにした。
【０００８】
具体的には、請求項１の発明では、エンジンの燃焼室に臨んでその天井面に配設された点火プラグに設けられ、該点火プラグに通電する点火回路と、上記燃焼室内に発生するイオン電流を検出するとともにその値に応じたイオン電流信号を出力するイオン電流検出手段と、該イオン電流検出手段から出力されるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出するノッキング検出手段とを備えたエンジンのノッキング検出装置を対象とする。
【０００９】
そして、上記点火プラグは、上記天井面に複数配設されていて、上記燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の振幅が略同一になる部分に臨んで配設される、第一点火プラグと第二点火プラグとを含んでおり、少なくとも上記第一及び第二点火プラグに対応する点火回路にはそれぞれ、上記イオン電流検出手段を有しており、上記ノッキング検出手段は、上記第一点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段から出力される第一イオン電流信号と上記第二点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段から出力される第二イオン電流信号とを加算する加算処理と、該第一イオン電流信号及び第二イオン電流信号のいずれか一方から他方を減算する減算処理とのいずれかの処理を実行するとともに、該実行した処理により得られるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出するように構成されているものとする。
【００１０】
上記の構成により、イオン電流検出手段により検出されるイオン電流に対応するイオン電流信号（イオン電流検出手段から出力されるイオン電流信号）に現れるノック成分信号（ノッキング発生時における燃焼室内の圧力振動に起因するイオン電流信号の振動成分）のＳ／Ｎ比を向上（増加）させることが可能となる。
【００１１】
すなわち、本発明では、第一点火プラグ及び第二点火プラグはそれぞれ、燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の振幅が略同一になる部分に配設されており、このため、ノッキング発生時に、上記第一イオン電流信号及び第二イオン電流信号のそれぞれに現れるノック成分信号の振動振幅は同一になる。そして、例えば、第一点火プラグ及び第二点火プラグを、燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が互いに逆相になる部分に臨んで配設した場合には、上記第一イオン電流信号に現れるノック成分信号波形と、上記第二イオン電流信号に現れるノック成分信号波形とは互いに逆相となる。このため、ノッキング検出手段により、第一イオン電流信号及び第二イオン電流信号のいずれか一方から他方を減算する減算処理を実行することで得られるイオン電流信号に含まれるノック成分信号の振幅（強度）を、該減算処理を行わない場合に比べて２倍に増幅させることができる。一方、上記第一イオン電流信号及び第二イオン電流信号には通常、燃焼室内の燃焼ムラや雑電等に起因するノイズ電流信号が現れるが、その発生箇所や発生時期は不規則であるため、第一イオン電流信号に現れるノイズ電流信号と第二イオン電流信号に現れるノイズ電流信号との発生時期が重なる可能性は極めて低い。このため、ノッキング検出手段により上記減算処理を実行したとしても、該減算処理後のイオン電流信号に含まれるノイズ電流信号の振幅（強度）が増幅されることはなく該減算処理を行わない場合と同強度に保たれる。
【００１２】
従って、ノッキング検出手段により上記減算処理を実行することで、該減算処理後のイオン電流に含まれるノック成分信号に対するノイズ電流信号の比率を半減させることができ、この結果、該ノック成分信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１３】
また、例えば、第一点火プラグ及び第二点火プラグを、燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が同相となる部分に臨んで配設した場合には、上記第一イオン電流信号に現れるノック成分信号波形と、上記第二イオン電流信号に現れるノック成分信号波形とは同相となる。このため、ノッキング検出手段により、第一イオン電流信号と第二イオン電流信号とを加算する加算処理を実行することで得られるイオン電流信号に含まれるノック成分信号波形の振幅（大きさ）を、該加算処理を行わない場合に比べて２倍に増幅させることができる。一方、ノイズ電流信号は、上述したように、場所的にも時間的にも不規則に発生するものであり、このため、ノッキング検出手段により上記加算処理を実行したとしても、該加算処理後のイオン電流信号に含まれるノイズ電流信号の振幅（強度）が増幅されることはない。
【００１４】
従って、ノッキング検出手段により上記加算処理を実行することで、上記減算処理を実行した場合と同様に、該加算処理後のイオン電流信号に含まれるノック成分信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、延いては、ノッキング検出精度の向上を図ることが可能となる。
【００１５】
尚、ノッキング検出手段により、上記減算又は加算処理後のイオン電流信号を平均化処理して該平均化処理後のイオン電流信号を基にノッキング検出を行うようにしてもよい。すなわち、例えば、ノッキング検出手段により、上記加算処理後のイオン電流信号を２で除することによって加算平均処理を実行した場合には、該加算平均処理後のイオン電流に含まれるノック成分信号の振幅（強度）は、該加算平均処理を実行しない場合に比べて同強度に保たれる一方、ノイズ電流信号の振幅は半減する（１／２倍になる）こととなる。従って、該加算平均処理の実行により、加算処理のみを実行した場合と同様に、ノック成分信号に対するノイズ電流信号の比率を半減させることができる。
【００１６】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記第一及び第二点火プラグはそれぞれ、上記燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が互いに逆相になる部分に臨んで配設されており、上記ノッキング検出手段は、上記減算処理を実行するとともに、該減算処理の実行により得られるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出するように構成されているものとする。
【００１７】
これにより、請求項１の発明と同様の作用効果を確実に得ることが可能となる。すなわち、上記第一及び第二点火プラグはそれぞれ、上記燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が互いに逆相になる部分に臨んで配設されおり、このため、上記第一イオン電流信号及び第二イオン電流信号のそれぞれに現れるノック成分信号波形の位相は互いに逆相となる。従って、本発明の如く、上記ノッキング検出手段により上記減算処理を実行させることで、上述したように、該減算処理後のイオン電流信号に含まれるノック成分信号のＳ／Ｎを向上させることができ、延いてはノッキング検出精度の向上を図ることが可能となる。
【００１８】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記第一及び第二点火プラグはそれぞれ、上記燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が同相になる部分に臨んで配設されており、上記ノッキング検出手段は、上記加算処理を実行するとともに、該加算処理の実行により得られるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出するように構成されているものとする。
【００１９】
これにより、請求項１の発明と同様の作用効果を確実に得ることが可能となる。すなわち、上記第一及び第二点火プラグはそれぞれ、上記燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が同相になる部分に臨んで配設されおり、このため、上記第一イオン電流信号及び第二イオン電流信号のそれぞれに現れるノック成分信号波形の位相も同相となる。従って、本発明の如く、上記ノッキング検出手段により上記加算処理を実行させることで、上述したように、該加算処理後のイオン電流信号に含まれるノック成分信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、延いてはノッキング検出精度の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明のエンジンのノッキング検出装置によると、第一点火プラグ及び第二点火プラグの２つの点火プラグをそれぞれ、燃焼室内におけるノッキング発生時の圧力波の振幅が略同一になる部分に臨ませて配設するとともに、該第一及び第二点火プラグのそれぞれに対応するイオン電流検出手段から出力されるイオン電流信号を加算又は減算処理して得られるイオン電流信号を基にノッキング検出を行うようにしたことで、該加算又は減算処理後のイオン電流信号に含まれるノック成分信号のＳ／Ｎ比を向上（増加）させることができ、延いてはノッキング検出手段によるノッキング検出精度の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るノッキング検出装置を備えたエンジン１を示し、このエンジン１は、複数のシリンダ２，２，…（図には１つのみ示す）が直列に配置された火花点火式直墳ガソリンエンジンとされている。図示の如く、シリンダ２の上端はシリンダブロック３の上端面に開口し、そこに載置されたシリンダヘッド４の下面により閉塞されている。シリンダ２内にはピストン５が往復動可能に嵌装されていて、このピストン５の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室６が区画される。つまり、シリンダヘッド４の下面が燃焼室６の天井面を構成している。この天井面は、図２にのみ示すが、吸気側斜面６ａ及び排気側斜面６ｂを有する、いわゆるペントルーフ型のものである。そして、吸気側斜面６ａ及び排気側斜面６ｂの間の稜線６ｃが天井面のシリンダボア中心を通ってシリンダ径方向に延びている。一方、ピストン５の下方のクランクケース内には、図示しないがクランク軸が配設され、コネクティングロッドによってピストン５と連結されている。
【００２３】
上記シリンダヘッド４（燃焼室６の天井面）には後述するように各シリンダ２毎に２つの点火プラグ７ａ，７ｂ（主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂ）が配設され、その各先端の電極が燃焼室６に臨む一方、該各点火プラグ７の基端部はそれぞれ点火回路８０，８１に接続されている。
【００２４】
ところで、燃焼室形状（バルブ挟み角等）は、耐ノック性能が所定性能以上となるように火炎伝播距離の短縮や燃焼速度の向上を図るべく決定される。そして、この燃焼室形状は、エンジン１のノック振動特性、つまり各シリンダ２内にノッキング（異常燃焼）が発生した場合における該シリンダ２内に発生する圧力波の振動モードに影響する要素の一つであり、本実施形態においては、この振動モードは、ノッキング発生時にそのシリンダ２内に発生する圧力波の節となる部分が燃焼室６の中心部（シリンダ２の中心部）に位置する一方で腹となる部分が燃焼室６における吸排気方向（Ｙ方向）の両端部に位置する所謂１次の振動モードとなっている（図３参照）。ここで、燃焼室６内に発生した圧力波の伝播方向は吸排気方向（Ｙ方向）におおよそ一致しており、燃焼室６の中心軸Ｚを通って左右に延びるＸ軸が上記圧力波の節に対応している。尚、吸排気方向（Ｙ方向）とは、シリンダ２の中心軸方向（Ｚ軸方向）から見て、燃焼室６の中心軸Ｚ軸と、吸気ポート９，９の中心同士（若しくは排気ポート１０，１０の中心同士）を結ぶ線分の中点とを通るＹ軸方向を意味する。また、以下の説明では、Ｚ軸を通ってＹ軸に直行するＸ軸方向をボア配列方向（Ｘ方向）と呼ぶものとする。
【００２５】
そして、主点火プラグ７ａは、燃焼室６内の中心部でＸ軸に対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ１を隔てた部分に臨んで配設されており、副点火プラグ７ｂは、燃焼室６内における吸排気方向（Ｙ方向）の吸気側端部でＸ軸に対してその吸気側に所定距離Ｋ２隔てた部分に臨んで配設されている。ここで、所定距離Ｋ１及びＫ２は、各点火プラグ７ａ，７ｂの先端部が位置する部分における、ノッキング発生時の圧力波の振幅が同一になるように設定される。また、上述のように、上記主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂはそれぞれ、上記圧力波の節に対応するＸ軸を跨いで吸排気方向（Ｙ方向）の排気側及び吸気側に臨んで配設されており、このため、燃焼室６内における該各点火プラグ７ａ，７ｂの先端部が位置する部分におけるノッキング発生時の圧力波の位相は互いに逆相となる。
【００２６】
また、図４に示すように、上記各点火回路８０，８１はそれぞれ、パワートランジスタからなるイグナイタ８ａとイグニッションコイル８ｂとを含んでいて、後述のＰＣＭ３０（点火制御手段、ノッキング検出手段）からの制御信号を受けて各シリンダ２毎に所定のタイミング（点火時期）で各点火プラグ７ａ，７ｂに通電するようになっている。この例では各点火回路８０，８１にイオン電流検出回路３４（イオン電流検出手段）が接続されていて、燃焼室６内の燃焼反応に伴い発生するイオン電流を検出可能になっている。具体的には、イオン電流検出回路３４は、イグニッションコイル８ｂの２次側が接続される点火プラグ７とは反対側の端部に直列に接続された電源コンデンサ３４ａと、検出回路３４ｂとからなる。そして、後述するように、上記検出回路３４ｂは、このイオン電流を検出するととも、その値に応じたイオン電流信号出力する
また、シリンダヘッド４には、燃焼室６に臨んで吸気側斜面６ａ（図２参照）及び排気側斜面６ｂに開口するように、各シリンダ２毎に吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ２つずつ形成され、その各ポート開口部にはそれぞれカム軸により開閉されるように吸気及び排気弁１１，１２，…（吸排気バルブ、図１参照）が配設されている。同図には示さないが、カム軸は、吸気側及び排気側に１本ずつ設けられていて、共通のカムチェーンによりクランク軸に駆動連結されており、このクランク軸の回転に同期して吸気側及び排気側のカム軸がそれぞれ回転されることにより、吸気及び排気弁１１，１２，…がそれぞれ所定のタイミングで開閉されるようになっている。
【００２７】
また、この例では上記吸気側のカム軸に、クランク軸の回転に対する位相を所定の角度範囲（例えば４０〜６０°ＣＡ）内で連続的に変更可能な位相可変機構１３（図１参照、Variable Valve Timing 以下、ＶＶＴともいう）が取り付けられており、このＶＶＴ１３によって、吸気弁１１のリフトカーブＩｎが進角側、遅角側に変更されるようになっている。これに伴い排気弁１２のリフトカーブＥｘとのオーバーラップ期間が変化し、これにより、燃焼室６に残留する既燃ガス（以下、内部ＥＧＲ）の量も変化するようになる。
【００２８】
上記シリンダヘッド４の一側（同図の左側）には、下流端が吸気ポート９に連通するように吸気通路１５が配設されている。この吸気通路１５の上流端は外部から導入される新気を濾過するためのエアクリーナ１６に接続されており、そこから下流側に向かって順に、吸気流量を検出するエアフローセンサ１７と、電動モータ１８ａにより駆動されて吸気通路１５を絞るスロットル弁１８とが配設されている。同図には示さないが、吸気通路１５の吸気マニホールドの各分岐通路はそれぞれ二股に分かれていて、その各二股通路がそれぞれ吸気ポート９に接続されている。そして、各二股通路のうち一方には、各シリンダ２毎に燃焼室６内の吸気流動の強さを調整するタンブルスワールコントロール弁（以下、ＴＳＣＶ）１４が設けられている。さらに、シリンダヘッド４には、各シリンダ２毎に燃料を燃焼室６内に直接噴射供給する複数のインジェクタ１９，１９，…（図には１つのみ示す）が設けられている。
【００２９】
一方、シリンダヘッド４の反対側（図１の右側）には、排気ポート１０に連通して各シリンダ２内の燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出するように、排気通路２０が配設されている。この排気通路２０には上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度を基に混合気の空燃比を検出するための酸素濃度センサ（以下、Ｏ2センサ）２１と、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ２２とが配設されている。同図には示さないが、排気通路２０の排気マニホールドの各分岐通路は二股に分かれていて、その各二股通路がそれぞれ排気ポート１０に接続されている。
【００３０】
また、上記Ｏ2センサ２１よりも上流側の排気通路２０には、排気ガスの一部を吸気通路１５に還流するための排気還流通路２４（以下、ＥＧＲ通路）が分岐接続されていて、このＥＧＲ通路２４の下流端が上記スロットル弁１８よりも下流側の吸気通路１５に連通している。このＥＧＲ通路２４の下流端寄りには開度調節可能な電気式の流量制御弁２５（以下、ＥＧＲ弁）が配設されていて、ＥＧＲ通路２４を還流される排気ガス（以下、外部ＥＧＲ）の流量を調節するようになっている。
【００３１】
さらにまた、エンジン１のシリンダブロック３下部のクランクケース内には、クランク軸の回転角（クランク角）を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ２６が設けられている。このクランク角センサ２６は、クランク軸の端部に一体に回転するように取り付けられたロータ２７の回転に伴い、その外周部に設けられた凸部の通過に対応して信号を出力する電磁ピックアップコイル２６からなる。また、シリンダブロック３のウォータジャケット（図示せず）には、冷却水の温度状態を検出する水温センサ２８が臨設されている。
【００３２】
上記エアフローセンサ１７、Ｏ2センサ２１、クランク角センサ２６、水温センサ２８等からの出力信号は、それぞれＰＣＭ（Power-train Control Module）３０に入力されるようになっている。このＰＣＭ３０は、周知の如くＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース回路等を備えており、上記各センサ以外に、少なくとも、吸気側カム軸の回転角（回転位置）を検出するカム角センサ３１と、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ３２と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３３と、からそれぞれ出力される信号を受け入れる。
【００３３】
そして、ＰＣＭ３０は、上記各センサ等から入力した信号に基づいてエンジン１の運転状態を判定し、これに応じてエンジン１の運転制御を行うようになっている。すなわち、ＰＣＭ３０は、ＶＶＴ１３に対し吸気弁１１の作動タイミングを制御するための信号を出力し、スロットル弁１８に対し吸気流量を制御するための信号を出力するとともに、各シリンダ２毎のＴＳＣＶ１４に対し燃焼室６内の吸気流動の強さを制御するための信号を出力し、さらに、各シリンダ２毎のインジェクタ１９，１９，…に対し燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するためのパルス信号を出力し、ＥＧＲ弁２５に対しＥＧＲ通路２４によって吸気系に環流する排気ガス（外部ＥＧＲ）の量を制御するための信号を出力する。
【００３４】
また、ＰＣＭ３０は、膨張行程開始後のシリンダ２の燃焼室６に臨む上記主点火プラグ７ａにより燃焼用点火を実行させる一方、副点火プラグ７ｂによる燃焼用点火を非実行とする一点点火制御を行うように構成されている。
【００３５】
そして更に、ＰＣＭ３０は、燃焼工程中に、主点火プラグ７ａに対応する点火回路８０（以下、主点火回路８０と呼ぶ）のイオン電流検出回路３４より出力されるイオン電流信号（第一イオン電流信号）から、副点火プラグ７ｂに対応する点火回路８１（以下、副点火回路８１と呼ぶ）のイオン電流検出回路３４より出力されるイオン電流信号（第二イオン電流信号）を減算する減算処理を実行するとともに、該減算処理により得られるイオン電流信号を基にノッキング検出（ノッキング検出制御）を行うように構成されている。
【００３６】
次に、図５のフローチャートを参照しながら、ＰＣＭ３０によるノッキング検出制御について説明する。
【００３７】
先ず、最初のステップＳＡ１では、上記各センサからの各種信号を読み込む。
【００３８】
ステップＳＡ２では、ステップＳＡ１で読み込んだ信号に基づいて、エンジン１がノッキングの判定を必要とするノック判定域にあるか否かを判定し、この判定がＹＥＳの場合にはステップＳＡ３に進み、ＮＯの場合にはこのステップＳＡ２の判定を再度行う。
【００３９】
具体的には、水温センサ２８及びエンジン回転数センサ３３からの検出信号を基に、冷却水の温度及びエンジン回転数を算出し、エンジン回転数が５００ｒｐｍよりも大きく５５００ｒｐｍ未満で且つ冷却水温度が７０℃以上となる条件が満たされているときにはＹＥＳの判定を行い、この条件が満たされていないときにはＮＯの判定を行う。
【００４０】
ステップＳＡ３では、燃焼室６内の混合ガスを燃焼させるための燃焼用点火を主点火プラグ７ａにより実行させる一方で副点火プラグ７ｂによる燃焼用点火を非実行とする一点点火制御を行う。
【００４１】
具体的には、膨張行程開始後においてクランク軸のクランク角が設定点火角になった時に、主点火回路８０を通電させて主点火プラグ７ａによる点火を実行させ、これによって燃焼室６内の混合ガスの燃焼を開始させる。
【００４２】
そして、上記膨張行程後の排気行程中に副点火回路８１を通電させて副点火プラグ７ｂによる点火を実行させる。ここで、該副点火プラグ７ｂによる点火は、排気行程中に行われるため該点火による燃焼反応を伴わずエンジン１の出力に寄与しない所謂捨打ち点火であり、この捨打ち点火を行うことにより副点火回路８１のコンデンサ３４ａが充電される。
【００４３】
尚、本実施形態では、本ＰＣＭ３０により一点点火制御を実行するようになっているが、これに限ったものではなく、例えば、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂにこの順に燃焼用点火を実行させる２点点火制御を行うようにしてもよい。
【００４４】
ステップＳＡ４では、膨張行程中つまり未燃ガスの燃焼反応中において、主点火回路８０及び副点火回路８１のそれぞれのイオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号同士の差分信号を算出する。具体的には、本実施形態においては、主点火回路８０のイオン電流検出回路３４より出力されるイオン電流信号から、副点火回路８１のイオン電流検出回路３４より出力されるイオン電流信号を減算する減算処理を行う。
【００４５】
尚、各イオン電流検出回路３４の検出精度のバラツキ等に起因して、該各検出回路３４から出力されるイオン電流信号の信号強度レベルに差が生じる場合があるが、この場合には、例えば、燃焼工程中（膨張行程中）に各イオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号の平均値を算出するとともに、一方の平均イオン電流信号強度を他方の平均イオン電流信号強度に一致させるべく、イオン電流信号全体を定数倍する等することが好ましい。
【００４６】
ステップＳＡ５では、ステップＳＡ４にて算出した減算処理後のイオン電流信号を基に、ノッキングが発生しているか否かの判定を行うとともに、ノッキングが発生していると判定した場合にはその強度判定を行う。
【００４７】
具体的には、本実施形態においては、この減算処理後のイオン電流信号の強度が所定の下限値未満である場合には、ノッキングが発生していないものと判定する一方、該イオン電流信号の強度が該下限値以上のときには、ノッキングが発生しているものと判定するとともに、該イオン電流信号の強度（大きさ）に基づいてノッキングの強度レベルを判定する。
【００４８】
ステップＳＡ６では、ステップＳＡ５の判定に基づいて次サイクルにおける主点火プラグ７ａの点火時期を設定して、その後に本ノッキング制御処理を終了する。具体的には、ステップＳＡ５にてノッキングが発生していないと判定した場合には、上記設定点火角を変更しないようにする一方、ノッキングが発生していると判定した場合には、その強度レベルが大きいほど点火時期を遅らせる、つまり上記設定点火角を遅角させて新たな設定点火角とする。
【００４９】
ステップＳＡ７では、次の燃焼サイクルに進むか否か、つまりエンジン１の運転を続行するか否かの判定を行い、この判定がＹＥＳの場合にはステップＳＡ２に戻る一方、ＮＯの場合には本ノッキング制御処理を終了する。
【００５０】
以上のような構成のノッキング検出手段としてのＰＣＭ３０を備えたエンジン１が作動して、該ＰＣＭ３０によりその運転状態がノック判定域にあると判定された場合（ステップＳＡ２の判定がＹＥＳの場合）には、一点点火制御が実行され（ステップＳＡ３の制御処理が実行され）、この結果、上記圧縮行程から膨張行程に移行した後のシリンダ２に対して、その燃焼室６に配設された主点火プラグ７ａによる燃焼用点火が実行される一方、副点火プラグ７ｂによる燃焼用点火は非実行とされる。
【００５１】
そして、この主点火プラグ７ａの燃焼用点火により、シリンダ２内における未燃ガスの燃焼反応が進み、それに伴ってシリンダ２内にはイオンが発生し、この結果、主点火回路８０及び副点火回路８１にはそれぞれ、イオンを媒体とするイオン電流が流れることとなる。
【００５２】
そして、各点火回路８０，８１に配設されたイオン電流検出回路３４，３４により、該各点火回路８０，８１を流れるイオン電流が検出されてその値に応じたイオン電流信号がＰＣＭ３０に送信される。具体的には、イグナイタ８ａの作動によって点火プラグ７に通電される際（点火）に電源コンデンサ３４ａに蓄えられた電荷と、燃焼室６において発生した上記イオンとで回路が構成されて電流（イオン電流）が流れる。つまり、イオン電流は、電源コンデンサ３４ａに蓄積された電荷が放出されることによって燃焼室６内に発生するようになっている。そして、上記検出回路３４ｂは、このイオン電流を検出するととも、その値に応じたイオン電流信号を該検出と略同時にＰＣＭ３０に出力する。従って、点火回路８０，８１にイオン電流が流れているときには、その値に応じたイオン電流信号がイオン電流検出回路３４からＰＣＭ３０に連続的に出力される一方、点火回路８０，８１にイオン電流が流れていないとき（例えば、シリンダ２内が失火状態にあるとき）には、イオン電流検出回路３４からＰＣＭ３０に対してイオン電流信号が出力されることはない。
【００５３】
ここで、副点火回路８１のイオン電流検出回路３４により検出されるイオン電流の信号波形（イオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号の波形）は、図６（ｂ）に示すように主点火プラグ７ａによる点火後のクランク角の進行に伴い変化し、その波形には通常、前半及び後半の２つの山が現れる。
【００５４】
前半の山に表されるイオン電流信号は、混合気が着火した後に、火炎核の成長に伴い拡大する火炎面に存在するイオン（ラジカル）を媒体とするものと考えられ、これは、特に初期燃焼の速度や燃焼室６の流動強さの影響を強く受ける。すなわち、前半の山は、初期燃焼が活発であるほど急峻になり、そのピークが進角する。後半の山に表されるイオン電流は、上記のように燃焼反応そのものによって発生するイオン（ラジカル）の他に、燃焼室６の温度上昇に伴い既燃ガス中に存在するＮＯｘが熱電離して発生するイオンをも媒体とするものと考えられ、そのピークは、燃焼室６の温度が最高になるクランク角位置に現れて、全体として燃焼が活発であるほど高くなり、それが緩慢なほど低くなる。また、上記イオン電流の信号波形には、スパイク状のノイズ電流信号Ｎが不規則に現れる。このノイズ電流信号Ｎは、燃焼反応中の燃焼ムラ等に起因して燃焼室６内のイオン分布に局所的な偏りが生じるために発生するものであって、後述するノック成分信号ＶのＳ／Ｎ比を低下させる要因となる。
【００５５】
そして、ノッキングが発生した場合には、該ノッキングの発生に伴う燃焼室６内の圧力振動に起因するイオン電流の振動成分Ｖ（以下、ノック成分信号Ｖと呼ぶ。）が、上記イオン電流信号波形における後半の山のピークを過ぎた部分に現れる（図６（ｂ）参照）。
【００５６】
一方、主点火回路８０のイオン電流検出回路３４により検出されるイオン電流の信号波形（イオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号の波形）は、図６（ａ）に示すように、前半の山の殆どが大電流領域Ｅに包含されて識別不能になっている点で、上記副点火回路８１を流れるイオン電流の信号波形（図６（ｂ）参照）とは異なっている。
【００５７】
この大電流領域Ｅは、主点火プラグ７ａの点火の際に主点火回路８０を流れる火花放電電流に対応する電流領域であり、本実施形態においては、この領域Ｅは、前半の山の殆どをその領域内に包含しているものの、後半の山までは及んでいない。従って、ノッキング発生時には、ＰＣＭ３０により上記ノック成分信号Ｖを識別可能になっている。
【００５８】
そして、上記実施形態１では、ＰＣＭ３０は、膨張行程中（燃焼反応中）に、主点火回路８０のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流の信号波形から、副点火回路８１のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流の信号波形を減算する（ステップＳＡ４の処理を実行する）とともに、該減算処理により得られる信号波形（図６（ｃ）に示す波形）を基にノッキング検出を行うようになっている（ステップＳＡ５の処理を実行するようになっている）。
【００５９】
ここで、上記実施形態１では、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂはそれぞれ、燃焼室６内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が逆相で且つその振幅が同じになる位置に臨んで配設されている。
【００６０】
従って、上記減算処理後のイオン電流信号波形（図６（ｃ）に示す波形）におけるノック成分信号Ｖの強度（振幅）を、該減算処理を行わない場合に比べて略２倍に増幅することができる一方、ノイズ信号強度を増加させることなく略一定に保つことが可能となる（図８参照）。
【００６１】
すなわち、図７（ａ）に示すように、例えば、ノッキング発生時においてクランク角がＣ１となっている場合において、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号は、ノッキングが発生していない場合に該主点火回路８０を流れる基本イオン電流信号Ｔと、ノッキングの発生に伴う燃焼室６内の圧力波の振幅Ｌ（図３参照）に比例するノック成分信号Ｖの振幅Ｗとの和で表される。一方、副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号は、図７（ｂ）に示すように、ノッキングが発生していない場合に該副点火回路８１を流れる基本イオン電流信号Ｔから上記ノック成分信号Ｖの振幅Ｗを減算した値として表される。従って、主点火回路８０を流れるイオン電流信号から副点火回路８１を流れるイオン電流信号を減算することで、図７（ｃ）に示すように、減算後のイオン電流信号波形におけるノック成分信号Ｖの振幅は２Ｗとなって、減算処理を行わない場合のノック成分信号Ｖの振幅Ｗに比べて略２倍の大きさに増幅されることとなる。
【００６２】
また、図７（ａ）に示すように、クランク角がＣ２となった場合において、主点火回路８０を流れるイオン電流の信号波形には、スパイク状のノイズ電流信号Ｎが重畳しており、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号は、燃焼室６内のイオン分布の局所的な偏りがないとした場合における基準電流信号Ｒと、イオン分布の偏りに起因するノイズ電流信号Ｎの振幅Ｕとの和で表される。
【００６３】
これに対して、副点火回路８１を流れるイオン電流の信号波形におけるクランク角Ｃ２に対応する部分には、図７（ｂ）に示すように、上記ノイズ電流信号Ｎが現れていない。すなわち、副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号は上記基準電流信号Ｒに等しい。
【００６４】
従って、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号から副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号を減算することにより、図７（ｃ）に示すように、減算後のイオン電流信号波形におけるクランク角Ｃ２に対応する部分には、主点火回路８０を流れるイオン電流信号波形に現れるノイズ電流信号Ｎと同じ大きさＵのノイズ電流信号Ｎが現れることとなる。
【００６５】
従って、ＰＣＭ３０にて上記減算処理を行うことで、該減算処理後のイオン電流信号波形において、ノイズ電流信号Ｎの強度を一定に保ちつつノック成分信号Ｖのみを増幅することが可能となる。よって、該ノック成分信号ＶのＳ／Ｎ比を向上させてノッキング検出精度の向上を図ることが可能となる。
【００６６】
（実施形態２）
図９及び図１０は、本発明の実施形態２を示し、両点火プラグ７ａ，７ｂの配置及びＰＣＭ３０によるノッキング検出制御処理を上記実施形態１とは異ならせたものである。すなわち、本実施形態では、主点火プラグ７ａは、上記実施形態１と同様に燃焼室６内の中心軸Ｚに対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ１を隔てた部分に臨んで配設されている一方、副点火プラグ７ｂは、燃焼室６内におけるボア配列方向（Ｘ方向）の一側（図９の左側）端部で且つＸ軸に対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ１を隔てた部分に臨んで配設されている。
【００６７】
ここで、ノッキング発生時に燃焼室６内に生じる一次の振動モードは、圧力波が吸排気方向（Ｙ方向）に往復伝播することに起因して発生するものであるため、燃焼室６内における圧力波の振幅及び位相は、その発生位置の吸排気方向（Ｙ方向）の位置（Ｘ軸からの距離）が同じである限りボア配列方向（Ｘ方向）の位置に拘わらず一定値となる。従って、両点火プラグ７ａ、７ｂは、ノッキング発生時における燃焼室６内の圧力波の振幅及び位相が略同一になる部分に配設されていると言える。
【００６８】
そして、ＰＣＭ３０は、主点火回路８０のイオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号（第一イオン電流信号）と、副点火回路８１のイオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号（第二イオン電流信号）とを加算平均する加算平均処理を実行するとともに、該加算平均処理により得られるイオン電流信号を基にノッキング検出（ノッキング検出制御）を行うように構成されている。
【００６９】
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、ＰＣＭ３０によるノッキング検出制御について説明する。
【００７０】
ステップＳＢ１乃至ステップＳＢ３ではそれぞれ、上記実施形態１におけるステップＳＡ１乃至ステップＳＡ３と同様の処理を行う。
【００７１】
ステップＳＢ４では、膨張行程中つまり未燃ガスの燃焼反応中において、主点火回路８０及び副点火回路８１のそれぞれのイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流の電流信号の加算平均処理を行う。
【００７２】
ステップＳＢ５以後のステップでは、上記実施形態１におけるステップＳＡ５以後のステップと同様の処理を行う。
【００７３】
以上のような構成のノッキング検出手段としてのＰＣＭ３０を備えたエンジン１が作動して、該ＰＣＭ３０によりその運転状態がノック判定域にあると判定された場合（ステップＳＢ２の判定がＹＥＳの場合）には、上記実施形態１と同様に、一点点火制御が実行され（ステップＳＢ３の制御処理が実行され）、この結果、圧縮行程から膨張行程に移行した後のシリンダ２に対して、その燃焼室天井面に配設された主点火プラグ７ａによる燃焼用点火が実行される一方、副点火プラグ７ｂによる燃焼用点火は非実行とされる。
【００７４】
そして、主点火回路８０及び副点火回路８１にはそれぞれ、イオンを媒体とするイオン電流が流れることとなり、各点火回路８０，８１に配設されたイオン電流検出回路３４によりイオン電流が検出されてそのイオン電流信号がＰＣＭ３０に出力される。
【００７５】
ここで、副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号波形には、図１１（ｂ）に示すように、上記実施形態１と同様の２つの山が現れてノイズ電流信号Ｎが不規則に重畳されている。また、後半の山におけるそのピークを過ぎた部分には、ノッキング発生時における燃焼室６内の圧力波の振動に起因するノック成分信号Ｖが現れている。
【００７６】
また、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号波形には、図１１（ａ）に示すように、その前半の山の殆どを包含する大電流領域Ｅが現れるものの、該領域Ｅは後半の山までは及んでいない。このため、後半の山に現れるノック成分信号Ｖを識別可能になっている。
【００７７】
そして、上記実施形態２では、ＰＣＭ３０は、膨張行程中（燃焼反応中）に、主点火回路８０のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流の信号波形と、副点火回路８１のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流の信号波形とを加算平均する（ステップＳＢ４の制御処理を実行する）とともに、該加算平均処理により得られる信号波形（図１１（ｃ）に示す波形）を基にノッキング検出を行うようになっている（ステップＳＢ５の処理を実行する）。
【００７８】
ここで、上記実施形態２では、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂはそれぞれ、ノッキング発生時における燃焼室６内の圧力波の振幅及び位相が略同一になる部分に配設されており、このため、主点火回路８０及び副点火回路８１のそれぞれを流れるイオン電流のノック成分信号Ｖはその振幅及び位相が同一になる。
【００７９】
従って、ＰＣＭ３０により上記加算平均処理を行うことで、該加算平均処理後のイオン電流信号波形におけるノック成分信号Ｖの強度を、該加算平均処理を行わない場合に比べて同強度に保ちつつ、ノイズ電流信号Ｎの強度を半減させることが可能となる（図１３参照）。
【００８０】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、例えば、ノッキング発生時においてクランク角がＣ３なっている場合において、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号は、ノッキングが発生していない場合に該主点火回路８０を流れる基本イオン電流信号Ｔと、ノッキングの発生に伴う燃焼室６内の圧力波の振幅Ｌ（図３参照）に比例するノック成分信号Ｖの振幅Ｗとの和で表される。また、図１２（ｂ）に示すように、副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号も同様に、基本イオン電流信号Ｔとノック成分信号Ｖの振幅Ｗとの和で表される。
【００８１】
従って、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号と副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号とを加算平均することで、図１２（ｃ）に示すように、加算平均後のイオン電流信号波形におけるクランク角Ｃ３に対応する位置での電流信号の強度は、Ｔ＋Ｗ（＝（（Ｔ＋Ｗ）＋（Ｔ＋Ｗ））／２）となって、そのノック成分信号Ｖの振幅（強度）はＷ（＝（Ｔ＋Ｗ）−Ｔ）となる。よって、ノック成分信号Ｖの強度は、上記加算平均処理を行わない場合のノック成分信号Ｖと同じ強度となる。
【００８２】
また、図１２（ａ）に示すように、クランク角がＣ４となった場合において、主点火回路８０を流れるイオン電流の信号波形には、スパイク状のノイズ電流信号Ｎが重畳しており、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号は、燃焼室６内のイオン分布の局所的な偏りがないとした場合における基準電流信号Ｒと、イオン分布の偏りに起因するノイズ電流信号Ｎの信号強度Ｕとの和で表される。
【００８３】
これに対して、副点火回路８１を流れるイオン電流の信号波形（図１２（ｂ）参照）におけるクランク角Ｃ４に対応する部分には、上記ノイズ電流信号Ｎが現れていない。すなわち、副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号は上記基準電流信号Ｒに等しい。
【００８４】
従って、主点火回路８０及び副点火回路８１のそれぞれを流れるイオン電流の電流信号を加算平均することにより、図１２（ｃ）に示すように、該加算平均後のイオン電流信号波形におけるクランク角Ｃ４に対応する部分の信号強度は、Ｒ＋Ｕ／２（＝（（Ｒ＋Ｕ）＋Ｒ）／２）となって、そのノイズ電流信号Ｎの強度はＵ／２（＝（Ｒ＋Ｕ／２）−Ｒ）となる。よって、ノイズ電流信号Ｎの強度は、上記加算平均処理を行わない場合のノイズ電流信号Ｎに比べて半分になる。
【００８５】
従って、ＰＣＭ３０にて上記加算平均処理を行うことで、該加算平均処理後のイオン電流波形において、ノック成分信号Ｖの強度を、該加算平均処理を行わない場合に比べて同強度に保ちつつ、ノイズ電流信号Ｎの強度を半減させることが可能となる（図１３参照）。よって、上記実施形態１と同様に、ノック成分信号ＶのＳ／Ｎ比を向上させてノッキング検出精度の向上を図ることが可能となる。
【００８６】
（実施形態３）
図１４は、本発明の実施形態３を示し、ノッキング発生時における燃焼室６内の圧力波の振動モードが上記実施形態１とは異なってなるものである。尚、ＰＣＭ３０によるノッキング制御処理は、上記実施形態１と同様であるものとする。
【００８７】
すなわち、本実施形態では、上記振動モードは、圧力波の腹となる部分が燃焼室６の周縁部及び燃焼室６の中心部に位置する一方で節となる部分が燃焼室６におけるその中心部と周縁部との間の中間ラインｍ上（Ｚ軸を中心とする半径ｒ／２のライン上、図１４参照）に位置する所謂２次の振動モードとなっている。ここで、この２次の振動モードを有する圧力波は、燃焼室６の中心部を通ってボア壁面との反射を繰り返しながら放射状に往復伝播するため、燃焼室６の中心部と該燃焼室６の周縁部の全周に亘る範囲（全周縁部）とに圧力波の腹が位置することとなる。
【００８８】
そして、上記主点火プラグ７ａは、図２に示すように、上記中間ラインｍの径方向内側で且つ中心軸Ｚに対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ１を隔てた部分に臨んで配設されており、副点火プラグ７ｂは、上記中間ラインｍの径方向外側で且つ燃焼室６内の吸気側端部に（中心軸Ｚに対して吸排気方向（Ｙ方向）の吸気側に所定距離Ｋ２を隔てた部分に）臨んで配設されている。ここで、所定距離Ｋ１及びＫ２は、各点火プラグ７ａ，７ｂの先端部が位置する部分における、ノッキング発生時の圧力波の振幅が同一になるように設定される。また、上述のように、上記主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂはそれぞれ、燃焼室６内における上記中間ラインｍを跨いで径方向内側及び外側に臨んで配設されており、このため、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂの先端部が位置する部分における、ノッキング発生時の圧力波の位相は互いに逆相となる。
【００８９】
以上の如く上記実施形態３では、ノッキング発生時における燃焼室６内の圧力波の振動モードは上記実施形態１とは異なっているものの、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂはそれぞれ、上記実施形態１と同様に、燃焼室６内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が逆相で且つその振幅が同じになる部分に臨んで配設されている。このため、ＰＣＭ３０によるノッキング制御処理の開始後、エンジン１の膨張行程中（燃焼工程中）に主点火回路８０及び副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号は、上記実施形態１と同様の信号波形（図６及び図７参照）となる。すなわち、主点火回路８０及び副点火回路８１のそれぞれを流れるイオン電流の電流信号中に現れるノック成分信号Ｖは互いにその振幅が等しくなる一方で位相は逆相となる。
【００９０】
従って、上記実施形態１と同様に、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号波形から副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号波形を減算処理して得られる信号波形における、ノック成分信号Ｖの強度は、該減算処理を行わない場合に比べて２倍に増幅される一方、ノイズ電流信号Ｎの強度はおおよそ同強度に保たれる（図８参照）。従って、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００９１】
また、上記実施形態３では、上記主点火プラグ７ａは、その端端部が燃焼室６内における上記中間ラインｍの径方向内側部分に臨むように配設されている一方、副点火プラグ７ｂは、その先端部が燃焼室６内における上記中間ラインｍの径方向外側部分に臨むように配設されている。これにより、燃焼室６内における各点火プラグ７ａ，７ｂの先端部が臨む部分における圧力波の位相を確実に逆相にすることが可能となる。従って、上記実施形態３の如く、ＰＣＭ３０にて上記減算処理を行うことで、上記実施形態１と同様に、ノック成分信号ＶのＳ／Ｎ比を向上させてノッキング検出精度の向上を図ることが可能となる。
【００９２】
（実施形態４）
図１５は、本発明の実施形態４を示し、イオン電流の検出に用いる点火プラグ７ａ，７ｂの配置を上記実施形態３とは異ならせたものである。尚、ＰＣＭ３０によるノッキング検出制御処理は上記実施形態２と同様である。すなわち、本実施形態では、上記主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂは共に、燃焼室６内におけるノッキング発生時の圧力波の節に対応する中間ラインｍの径方向外側部分に臨んで配設されている。換言すると、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂはそれぞれ、燃焼室６内におけるノッキング発生時の圧力波の位相が同相となる部分に臨んで配設されている。より具体的には、主点火プラグ７ａは、燃焼室６内における上記中間ラインｍの径方向外側で且つ吸排気方向（Ｙ方向）の吸気側端部（Ｘ軸に対して吸排気方向（Ｙ方向）の吸気側に所定距離Ｋ４を隔てた部分）に臨んで配設されており、副点火プラグ７ｂは、燃焼室６内における上記中間ラインｍの径方向外側で且つ吸排気方向（Ｙ方向）の排気側端部（Ｘ軸に対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ５を隔てた部分）に臨んで配設されている。ここで、所定距離Ｋ４及びＫ５は、各点火プラグ７ａ，７ｂの先端部が位置する部分における、ノッキング発生時の圧力波の振幅が同じになるように設定される。尚、本実施形態においては、Ｋ４＝Ｋ５とされている。
【００９３】
また、本実施形態においては、上記両点火プラグ７ａ，７ｂの他に、燃焼室６内におけるボア配列方向（Ｘ方向）の両端部に臨む２つの補助点火プラグ７ｃ，７ｄが設けられている。
【００９４】
そして、ＰＣＭ３０は、主点火回路８０のイオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号（第一イオン電流信号）と、副点火回路８１のイオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号（第二イオン電流信号）とを加算平均する加算平均処理を実行するとともに、該加算平均処理により得られるイオン電流信号を基にノッキング検出を行うように構成されている。ここで、ＰＣＭ３０における具体的な制御処理は、上記実施形態２と同様であるためその説明を省略する。尚、上記実施形態２では、ＰＣＭ３０は、ステップＳＢ３にて一点点火制御を実行するようになっているが、これに限ったものではなく、例えば、上記４つの点火プラグ７ａ乃至７ｄにより燃焼用点火を行う四点点火制御を実行するようにしてもよい。こうすることで、燃焼室６内の燃焼反応を早期に完了させて耐ノッキング性の向上を図ることが可能となる。
【００９５】
以上の如く上記実施形態４では、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂはそれぞれ、燃焼室６内におけるノッキング発生時の圧力波の振幅及び位相が同じになる部分に臨んで配設されている。このため、ＰＣＭ３０によるノッキング制御処理の開始後、エンジン１の膨張行程中（燃焼工程中）に主点火回路８０及び副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号は、上記実施形態２と同様の信号波形（図１２（ａ），（ｂ）参照）となる。すなわち、主点火回路８０及び副点火回路８１のそれぞれを流れるイオン電流の電流信号中に現れるノック成分信号Ｖの振幅及び位相は同じになる。
【００９６】
従って、上記実施形態２と同様に、主点火回路８０を流れるイオン電流の電流信号波形と副点火回路８１を流れるイオン電流の電流信号波形とを加算平均して得られる信号波形における、ノック成分信号Ｖの強度（振幅）は、該加算処理を行わない場合とおおよそ同強度に保たれる一方、ノイズ電流信号Ｎの強度は半減することとなる（図１３参照）。従って、上記実施形態１乃至実施形態３と同様に、ノック成分信号ＶのＳ／Ｎ比を向上させてノッキング検出精度の向上を図ることが可能となる。
【００９７】
（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態２及び実施形態４では、ＰＣＭ３０は、主点火回路８０及び副点火回路８１のそれぞれのイオン電流検出回路３４から出力されるイオン電流信号を加算平均処理した結果を基にノッキング検出を行うようになっているが、必ずしも平均化処理を行う必要はなく加算処理のみを行うようにしてもよい。
【００９８】
また、上記実施形態１及び実施形態３では、ＰＣＭ３０は、主点火回路８０のイオン電流検出回路３４より出力されるイオン電流信号から、副点火回路８１のイオン電流検出回路３４より出力されるイオン電流信号を減算することによって上記減算処理を実行するようになっているが、これに限ったものではなく、例えば、副点火回路８１のイオン電流検出回路３４より出力されるイオン電流信号から、主点火回路８０のイオン電流検出回路３４より出力されるイオン電流信号を減算するようにしてもよい。
【００９９】
また、上記実施形態１では、上記主点火プラグ７ａは、燃焼室６内の中心部におけるＸ軸に対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ１を隔てた部分に臨んで配設されているが、これに限ったものではなく、例えば、燃焼室６内における吸排気方向（Ｙ方向）の排気側端部（図１６のＣ´軸に対応する部分）に臨んで配設するようにしてもよいし、ボア配列方向（Ｘ方向）の一側端部（図１６のＢ軸に対応する部分）に臨んで配設するようにしてもよい。尚、このように燃焼室６内の中心部に臨む点火プラグを配設しないようにした場合には、燃焼室６内の燃焼性を向上させるために、上記実施形態４に示す如く、更に２つの補助点火プラグ７ｃ，７ｄを設けて４点点火制御を行うことが好ましい。
【０１００】
また、上記実施形態２では、上記主点火プラグ７ａは、燃焼室６内の中心部でＸ軸に対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ１を隔てた部分に配設され、副点火プラグ７ｂは、燃焼室６内におけるボア配列方向（Ｘ方向）の一側端部でＸ軸に対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ１を隔てた部分に配設されているが、これに限ったものではなく、例えば、副点火プラグ７ｂを燃焼室６内における吸排気方向（Ｙ方向）の排気側端部（図１６のＣ´軸に対応する部分）に臨んで配設するようにしてもよい。
【０１０１】
また、例えば、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂをそれぞれ、燃焼室６内におけるボア配列方向（Ｘ方向）の両端部でＸ軸に対して吸排気方向（Ｙ方向）の排気側に所定距離Ｋ１を隔てた部分（図１６のＢ軸及びＢ´軸に対応する部分）に臨んで配設するようにしてもよいし、主点火プラグ７ａを燃焼室６内におけるボア配列方向（Ｘ方向）の一側端部（図１６のＢ軸に対応する部分）に臨んで配設するとともに、副点火プラグ７ｂを燃焼室６内における吸排気方向（Ｙ方向）の排気側端部（図１６におけるＣ´軸に対応する部分）に臨んで配設するようにしてもよい。このように燃焼室６内の中心部に臨む点火プラグを配設しないようにした場合には、燃焼室６内の燃焼性を向上させるために、上記実施形態４に示す如く、更に２つの補助点火プラグ７ｃ，７ｄを設けて４点点火制御を行うことが好ましい。
【０１０２】
また、上記実施形態３では、上記主点火プラグ７ａは、燃焼室６内における上記中間ラインｍの径方向内側部分で且つ該燃焼室６の中心部に臨んで配設されており、上記副点火プラグ７ｂは、燃焼室６内における上記中間ラインｍの径方向外側部分で且つ吸排気方向（Ｙ方向）の吸気側端部に配設されているが、これに限ったものではなく、例えば、副点火プラグ７ｂを燃焼室６内における上記中間ラインｍの径方向外側でボア配列方向（Ｘ方向）の一側端部（図１６のＢ軸に対応する部分）に配設するようにしてもよいし、吸排気方向（Ｙ方向）の排気側端部（図１６のＣ´軸に対応する部分）に配設するようにしてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態４では、燃焼室６内における吸排気方向（Ｙ方向）の両端部のそれぞれに臨んで配設される点火プラグ７ａ，７ｂをイオン電流の検出用に使用しているが、これに限ったものではなく、例えば、補助点火プラグ７ｃ，７ｄをイオン電流の検出用に使用するようにしてもよい（図１５参照）。
【０１０４】
また、上記各実施形態では、エンジン１は、各シリンダ２毎に２つの吸気弁１１と２つの排気弁１２とを有してなる４弁エンジンとされているが、これに限ったものではなく、例えば、各シリンダ２毎に１つの吸気弁１１と２つの排気弁１２とを有してなる３弁エンジンであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、エンジンの燃焼室内に発生するイオン電流を利用したノッキング検出装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施形態に係るノッキング検出装置を備えたエンジンの概略構造図である。
【図２】燃焼室の天井面を軸方向の燃焼室側から見た概略構造図である。
【図３】ノッキング発生時における燃焼室内の圧力波の振動モードを示す模式図である。
【図４】イオン電流検出回路の構成を示す概略図である。
【図５】ＰＣＭ（Power-train Control Module）におけるノッキング検出制御を示すフローチャートである。
【図６】ＰＣＭにおけるノック成分信号の減算処理を示す説明図であって、（ａ）は副点火回路に配設されたイオン電流検出回路により検出されるイオン電流の電流信号波形を示す模式図であり、（ｂ）は主点火回路に配設されたイオン電流検出回路により検出されるイオン電流の電流信号波形を示す模式図であり、（ｃ）は主点火回路及び副点火回路のそれぞれのイオン電流検出回路により検出されるイオン電流の電流信号波形を減算処理した後の波形を示す模式図である。
【図７】ＰＣＭにおけるノック成分信号の減算処理を示す拡大説明図であって、（ａ）は副点火回路に配設されたイオン電流検出回路により検出されるイオン電流の電流信号波形に現れるノック成分信号を拡大して示す模式図であり、（ｂ）は主点火回路に配設されたイオン電流検出回路により検出されるイオン電流の電流信号波形に現れるノック成分信号を拡大して示す模式図であり、（ｃ）は主点火回路及び副点火回路のそれぞれのイオン電流検出回路を流れるイオン電流の電流信号波形を減算処理した後の電流信号波形を拡大して示す模式図である。
【図８】ＰＣＭにおけるイオン電流信号の減算処理を行った場合と行わない場合とで、ノック成分信号及びノイズ電流信号の信号強度を比較したグラフである。
【図９】実施形態２を示す図２相当図である。
【図１０】実施形態２を示す図５相当図である。
【図１１】実施形態２を示す図６相当図であって、（ａ）は副点火回路に配設されたイオン電流検出回路により検出されるイオン電流の電流信号波形を示す模式図であり、（ｂ）は主点火回路に配設されたイオン電流検出回路により検出されるイオン電流の電流信号波形を示す模式図であり、（ｃ）は主点火回路及び副点火回路のそれぞれのイオン電流検出回路により検出されるイオン電流の電流信号波形を加算平均処理した後の波形を示す模式図である。
【図１２】実施形態２を示す図７相当図である。
【図１３】実施形態２を示す図８相当図である。
【図１４】実施形態３を示す図３相当図である。
【図１５】実施形態４を示す図２相当図である。
【図１６】他の実施形態を説明するための図２相当図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１      エンジン
６      燃焼室
７ａ    第一点火プラグ
７ｂ    第二点火プラグ
３０    ＰＣＭ３０（ノッキング検出手段）
３４    イオン電流検出回路
８０    主点火回路（点火回路）
８１    副点火回路（点火回路）
【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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