(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を有するエンジンと、
前記燃焼室内に臨んで配設された点火プラグに設けられかつ、当該燃焼室内で発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
前記イオン電流検出手段によって検出されたイオン電流に基づいてプリイグニッションの発生を検出するプリイグニッション検出手段と、を備え、
前記プリイグニッション検出手段は、前記検出されたイオン電流の発生終了時期を判断すると共に、その終了時期に基づいてプリイグニッションの発生及びその強度を検出するエンジンの燃焼状態検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの燃焼状態検出装置において、
前記エンジンは、前記点火プラグによる点火時期が圧縮上死点以降に設定されているエンジンの燃焼状態検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエンジンの燃焼状態検出装置において、
前記エンジンは、少なくとも２の点火プラグが前記燃焼室内に臨んで配設されており、
前記イオン電流検出手段は、いずれか１の点火プラグに設けられており、
前記イオン電流検出手段が設けられた点火プラグの点火時期は、他の点火プラグの点火時期よりも遅角側に設定されているエンジンの燃焼状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼状態検出装置に関し、特にプリイグニッション（過早着火）の発生を検出する装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃焼室内に発生するイオン電流を検出し、その検出したイオン電流に基づいてプリイグニッションを検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、プリイグニッションの前兆現象であるポストイグニッションを検出するようにしており、具体的には検出したイオン電流波形のピークの発生時期に基づいてポストイグニッションの発生を検出している。
【特許文献１】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】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１にも記載されているように、点火プラグにより点火放電をしている期間内はイオン電流の検出をすることができない。このため特許文献１の装置では、イオン電流波形のピークの発生時期と点火放電期間とが重なる場合には、イオン電流波形のピークを検出することができず、プリイグニッションの検出精度が低くなる又は検出ができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、か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、プリイグニッションの発生を精度良く検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面によると、エンジンの燃焼状態検出装置は、燃焼室を有するエンジンと、前記燃焼室内に臨んで配設された点火プラグに設けられかつ、当該燃焼室内で発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、前記イオン電流検出手段によって検出されたイオン電流に基づいてプリイグニッションの発生を検出するプリイグニッション検出手段と、を備え、前記プリイグニッション検出手段は、前記検出されたイオン電流の発生終了時期を判断すると共に、その終了時期に基づいてプリイグニッションの発生及びその強度を検出する。
【０００６】
つまり、プリイグニッションが発生したときに検出される、クランク角に対するイオン電流波形は、その立ち上がりが、通常燃焼時において検出されるイオン電流波形に比べて進角する。また、プリイグニッションの発生時期が進角するほど、プリイグニッションの強度は強くなるから、プリイグニッションの強度が強いほどイオン電流波形の立ち上がりは進角することになる。そのイオン電流波形の立ち上がりが進角するに伴い、イオン電流の発生終了時期も、プリイグニッションの強度が強いほど進角することになる。
【０００７】
ここで、検出されるイオン電流波形には、通常は前半及び後半の２つの山が現れる。そのため、例えばその前半又は後半の山のピークが発生するクランク角位置を特定すれば、通常燃焼時において検出されるイオン電流波形のピークのクランク角位置と比較することによって、プリイグニッションの発生及びその強度を検出することは可能である。
【０００８】
しかしながら、前半又は後半の山のピークは、イオン電流波形において、相対的に進角側で現れるため、点火プラグによる点火放電期間と重なりやすい。特にプリイグニッションが発生することによって、イオン電流波形が通常燃焼時よりも進角しているときには、その前半や後半の山のピークは点火放電期間と重なりやすい。従って、前半又は後半の山のピークが発生するクランク角位置を特定すること自体が困難になってしまう。
【０００９】
これに対し前記の構成では、イオン電流の発生終了時期に基づいてプリイグニッションの発生及びその強度を検出する。イオン電流の発生終了時期は、点火放電期間よりも遅角側にずれる。また、点火放電期間から外れることで点火ノイズの影響等も受けにくい。そのため、イオン電流の発生終了時期は比較的正確に把握することが可能になる。従って、イオン電流の発生終了時期とプリイグニッションの強度との関係を予め持っておけば、その発生終了時期を比較的正確に把握することによって、プリイグニッションの発生及びその強度を精度良く検出することが可能になる。
【００１０】
また、プリイグニッションは、その強度が弱い段階のうちに、早期に検出することが望ましいが、発生したプリイグニッションの強度が弱いほどイオン電流の発生終了時期は遅角側になって、点火放電期間とは大きくずれることになるから、プリイグニッションの強度が弱い段階でも、プリイグニッションの発生を比較的精度良く検出することが可能である。従って、プリイグニッションの強度が弱い段階で早期にそれを検出することで、プリイグニッションの抑制制御が早期に実行可能となり、その結果、強いプリイグニッションの発生、ひいてはノック音の発生やエンジンの損傷を未然に回避することが可能になる。
【００１１】
前記エンジンは、前記点火プラグによる点火時期が圧縮上死点以降に設定されている、としてもよい。
【００１２】
例えば高圧縮比のエンジンにおいて低回転、高充填効率の運転領域では、ノッキングを抑制する観点から、点火プラグによる点火時期を圧縮上死点以降に設定する場合がある。この場合、点火プラグによる点火前に、筒内温度が上昇することに伴い、プリイグニッションが発生する虞があるため、プリイグニッションの発生及びその強度を精度良く検出したいという要求が生まれる。
【００１３】
ところが、点火プラグによる点火時期が比較的遅角側に設定されていることにより、イオン電流波形におけるピークは点火放電期間と重なりやすい。
【００１４】
しかしながら、前述したように、イオン電流の発生終了時期に基づいてプリイグニッションの発生及び強度を検出することによって、点火プラグによる点火時期が圧縮上死点以降の比較的遅角側に設定されていても、イオン電流の発生終了時期は、その点火放電期間とは重ならない。従って、イオン電流の発生終了時期を正確に把握することで、プリイグニッションの発生及びその強度を精度良く検出することが可能になる。つまり、本構成は、高圧縮比のエンジンにおいて、プリイグニッションの発生及びその強度を検出する装置として特に適している。
【００１５】
前記エンジンは、少なくとも２の点火プラグが前記燃焼室内に臨んで配設されており、前記イオン電流検出手段は、いずれか１の点火プラグに設けられており、前記イオン電流検出手段が設けられた点火プラグの点火時期は、他の点火プラグの点火時期よりも遅角側に設定されている、としてもよい。
【００１６】
複数の点火プラグを位相差を持って点火させることにより、点火放電時間が長くなるため、特に低回転域において燃焼性を向上させることができる。
【００１７】
このように位相差点火を行うエンジンにおいて、イオン電流検出手段が設けられた点火プラグの点火時期が、相対的に遅角側に設定されるときには、当該点火プラグの点火放電期間とイオン電流のピークとは重なりやすいが、前述したように本構成では、点火放電期間から外れる、イオン電流の発生終了時期を検出する。このため、位相差点火を行うエンジンにおいても、プリイグニッションの発生及びその強度を精度良く検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によると、点火放電期間から外れる、イオン電流の発生終了時期に基づいてプリイグニッションの発生及びその強度を検出するため、イオン電流の発生終了時期を確実にかつ精度良く把握して、プリイグニッションの発生及びその強度を、精度良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２０】
図１は、本発明に係る検出装置を備えた実施形態のエンジン１を模式的に示し、この例ではエンジン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エンジンである。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が往復動可能に嵌挿されていて、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。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。
【００２１】
前記シリンダヘッド４には各シリンダ２毎に点火プラグ７が配設され、その先端の電極が燃焼室６に臨むように配置される一方、該点火プラグ７の基端部は点火回路８に接続されている。この点火回路８には、図２にのみ示すが、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とが含まれており、後述のＰＣＭ３０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）で点火プラグ７に通電するようになっている。この例では各点火回路８にイオン電流検出回路３３が接続されていて、例えば図３に示すように、シリンダ２毎にイオン電流を検出することができるようになっているが、これについては後述する。
【００２２】
また、シリンダヘッド４には、各シリンダ２毎の燃焼室６に臨んで開口するように吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ形成され、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弁１１及び排気弁１２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。
【００２３】
また、この例では前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（Variable Valve Timing 以下、ＶＶＴともいう）が付設されており、このＶＶＴ１３によって、吸気弁１１のリフトカーブが進角側、遅角側に変更されるようになっている。このことで吸気の充填効率を高めることができ、また、排気弁１２のリフトカーブとのオーバーラップ期間を調整して、燃焼室６に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲ）の量を変化させることもできる。
【００２４】
さらに、シリンダヘッド４の一側（図１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、各シリンダ２毎に燃料を噴射供給する４つのインジェクタ１９，１９，…（図には１つのみ示す）とが配設されている。
【００２５】
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。
【００２６】
また、前記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の下流端が前記スロットル弁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（外部ＥＧＲ）の流量を調節するようになっている。
【００２７】
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。
【００２８】
前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、前記各センサ以外に、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、からそれぞれ出力される信号を受け入れる。
【００２９】
そして、ＰＣＭ３０は、前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、点火回路８に対し各シリンダ２毎の点火時期の制御信号を出力し、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するとともに、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する。また、ＰＣＭ３０は、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に、ＥＧＲ弁２５に対し制御信号を出力する。
【００３０】
この実施形態のエンジン１は、その圧縮比が比較的高く設定された、いわゆる高圧縮比エンジン１とされており、所定のエンジン運転状態、具体的には低回転かつ、高充填効率の運転領域では、ノッキングの発生を抑制する観点から、その点火時期が圧縮上死点以降に設定されるようになっている（例えば図３参照）。
【００３１】
そして、この実施形態のエンジン１では、上述の如く点火回路８に接続したイオン電流検出回路３３によって、点火後に燃焼室６に発生するイオン電流をシリンダ２毎に検出し、それによって、プリイグニッションの発生及び、発生した場合にはその強度を検出するようにしている。
【００３２】
（イオン電流によるプリイグニッションの検出）
イオン電流は、従来より、燃焼に伴い発生するイオンが媒体となって発生するものと考えられており、この実施形態では、前記図２に示すように、エンジン１の点火回路８にイオン電流検出回路３３が接続されている。
【００３３】
図の例ではイオン電流検出回路３３は、イグニッションコイル８ｂの２次側が接地される点火プラグ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３３ａと、検出回路３３ｂとからなり、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３３ａに蓄えられた電荷と、その後、燃焼室６において発生したイオンとで回路が構成されて電流が流れ、この電流を検出回路３３ｂが検出するようになっている。検出回路３３ｂからの信号はＰＣＭ３０へ出力される。
【００３４】
そうして検出されるイオン電流の値は、図３に実線で示すように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。前半の山に表されるイオン電流は、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。
【００３５】
一方、後半の山に表されるイオン電流は、前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。
【００３６】
このような通常燃焼時におけるイオン電流に対し、プリイグニションが発生した場合のイオン電流は、図３において一点鎖線又は二点鎖線で示すように、その立ち上がりが通常燃焼に比べて進角すると共に、その発生終了時期も、通常燃焼に比べて進角する（図３の丸印参照）。
【００３７】
また、プリイグニッションの発生時期が進角側であるほど、プリイグニッションの強度は強くなるため、イオン電流の立ち上がりが進角側でかつ、その発生終了時期が進角側であるほど、強いプリイグニッションが発生していることになる。
【００３８】
ここで、点火プラグ７の点火放電期間は、ノイズの影響により、燃焼室に発生しているイオン電流を検出することができない。特にこの実施形態のエンジン１では、前述したように、点火プラグ７の点火時期が圧縮上死点以降に設定される場合があり、そうした場合、図３に示すように、イオン電流波形のピーク位置付近は、点火放電期間と重なってしまい、それを検出することができないという不都合がある。
【００３９】
これに対し、イオン電流の発生終了時期は、点火放電期間に対し遅角側になって、その点火放電期間からは外れることになる。従って、イオン電流の発生終了時期を検出することは可能である。
【００４０】
図４は、イオン電流の発生終了時期（ＩＳＦＴ）に対するプリイグニッションの強度（ＰＩＧＩ）の関係を示した実験データである。これによると、イオン電流の発生終了時期が所定のクランク角よりも遅角側であるときには、プリイグニッションが発生せず、イオン電流の発生終了時期が所定のクランク角よりも進角側であるときには、プリイグニッションが発生することになる。また、その発生終了時期が進角側であるほど、プリイグニッションの強度が強いことになる。従って、イオン電流の発生終了時期に基づくことによって、プリイグニッションの発生及びその強度を、精度良く検出することができる。
【００４１】
そこで、この実施形態では、イオン電流の発生終了時期（ＩＳＦＴ）とプリイグニッションの強度（ＰＩＧＩ）との関係式（ＰＩＧＩ＝ｆ（ＩＳＦＴ））を予め実験によって求めておくと共に、イオン電流の発生終了時期を判断し、その関係式と発生終了時期とに基づいて、プリイグニッションの発生及びその強度を検出する。
【００４２】
次に、図５〜７を参照しながら、前記のようにイオン電流の検出値から、その発生終了時期を求め、それによって、プリイグニッションの発生及び強度を検出する手順を具体的に説明する。
【００４３】
まず、図５は、イオン電流の検出値から、イオン電流の発生終了時期を特定してプリイグニッションの発生及びその強度を検出すると共に、その検出結果に応じて、プリイグニッション抑制制御を行う手順を示すメインフローである。
【００４４】
図示のスタート後のステップＳＡ１では、エンジンの運転領域がプリイグニッション判定領域であるか否かを判定する。ここで、プリイグニッション判定領域は、図８に示すように、低回転でかつ高充填効率の運転領域に設定されている。この運転領域は圧縮比が相対的に高くなりプリイグニッションが発生しやすい。判定領域でないのＮＯのときは、判定領域となるまでステップＳＡ１を繰り返し、判定領域であるのＹＥＳのときはステップＳＡ２に移行する。
【００４５】
ステップＳＡ２では、イオン電流検出回路３３によって燃焼サイクル中のイオン電流を検出し、続くステップＳＡ３では検出したイオン電流から、その発生終了時期（ＩＳＦＴ）を特定する。この発生終了時期の特定は、詳細には図６に示すフローに従って行われる。
【００４６】
つまり、図６のフローにおけるステップＳＢ１では、前記ステップＳＡ２で検出したイオン電流のデータから、点火プラグ７による点火放電の終了後のイオン電流（ＩＣＳ）をサンプリングする。このときに、例えば電磁ノイズや燃焼ノイズ等の影響がある部分においては、例えば移動平均等を行うことによる、データの平滑化処理を行ってもよい。
【００４７】
続くステップＳＢ２では、イオン電流の発生終了を判定するためのしきい値（ＤＴＶ）を設定する。このステップにおけるしきい値の設定方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、前記のサンプル区間におけるイオン電流波形の最大値に対し所定割合となる値（例えば最大値の５％となる値）をしきい値としてもよい。また、サンプル区間におけるイオン電流波形の平均値に対して所定割合となる値（例えば平均値の１０％となる値）をしきい値としてもよい。さらに、予め実験を行うことによって決定した一定値を、しきい値としてもよい。
【００４８】
そうしてステップＳＢ３では、設定したしきい値（ＤＴＶ）と、イオン電流のサンプルデータ（ＩＣＳ）とに基づいて、イオン電流値としきい値とが一致するクランク角を探索する（ＤＴＶＣＡ）。尚、イオン電流値としきい値とが一致するクランク角が複数存在するときには、それら複数のクランク角をそれぞれ特定する（ＤＴＶＣＡ１，ＤＴＶＣＡ２，…，ＤＴＶＣＡ＊）。
【００４９】
ステップＳＢ４では、ステップＳＢ３において求めたクランク角（ＤＴＶＣＡ）、又はそのクランク角が複数存在するときには、その最も遅角側のクランク角（ＤＴＶＣＡ＊）がイオン電流の発生終了時期（ＩＳＦＴ）であるとして、メインフローに戻る。
【００５０】
図５のメインフローに戻って、ステップＳＡ４では、特定したイオン電流の発生終了時期（ＩＳＦＴ）に基づいて、予め実験によって求められたイオン電流の発生終了時期と、プリイグニッションの強度との関係式（ＰＩＧＩ＝ｆ（ＩＳＦＴ））によって（図４参照）、プリイグニッションの強度ＰＩＧＩを算出する。この場合、ＩＳＦＴの値によっては、プリイグニッションが発生していないＰＩＧＩ＝０となる場合もある。
【００５１】
そうして、ステップＳＡ５では、プリイグニッション対応ロジックを実行する。このロジックは図７に示すフローに従って行われ、そのステップＳＣ１では、前記ステップＳＢ４で判定したプリイグニッション強度（ＰＩＧＩ）を読み込み、続くステップＳＣ２では、そのプリイグニッション強度が、予め設定している許容限界（ＰＩＧＩＬＭＴ）を超えているか否かを判定する。許容限界は、実験によって得られたデータに基づき、例えば許容できるノック音の大きさ等の観点から、商品性を考慮して予め設定し、ＰＣＭ３０に記憶されているものとする。許容限界を超えているのＹＥＳのときにはステップＳＣ３に移行する一方、許容限界を超えていないのＮＯのときにはステップＳＣ４に移行する。
【００５２】
ステップＳＣ３では、プリイグニッションの抑制制御を実行する。具体的には、例えばＶＶＴ１３の制御により吸気弁１１を所定量だけ遅閉じとすることで有効圧縮比を低減させたり、スロットル弁１８を所定量だけ閉側にして充填効率を下げたりする制御を実行する。そうして、メインフローに戻る。
【００５３】
これに対し、ステップＳＣ４では、前述したＶＶＴ１３の制御や、スロットル弁１８の制御によるプリイグニッションの抑制制御を既に行っているのであれば、それらの制御量を初期側に所定量だけ戻し制御する。尚、プリイグニッションの抑制制御を行っていないのであれば、そのままメインフローに戻る。
【００５４】
図５のメインフローにおけるステップＳＡ６では、次のサイクルにおいても制御を続行するか否かを判定し、制御を続行するのＹＥＳのときにはステップＳＡ１に戻る一方、制御を終了するのＮＯのときにはフローを終了する。
【００５５】
このように、このエンジンの燃焼状態検出装置においては、イオン電流の発生終了時期に基づいて、プリイグニッションの発生及びその強度を検出している。イオン電流の検出対象パラメータであるイオン電流の発生終了時期は、点火放電期間と重なることがなく、しかも、点火ノイズ等の影響を受けないため、比較的精度良く把握することが可能である。従って、その精度良く把握されたイオン電流の発生終了時期に基づいて、プリイグニッションの発生及びその強度を、精度良く検出することができる。
【００５６】
また、プリイグニッションの強度が弱いほど、イオン電流の発生終了時期は遅角側になり、点火放電期間とは大きくずれることになるため、強度の弱いプリイグニッションは更に精度良く検出することが可能である。つまり、強度の弱いプリイグニッションが発生している段階で早期にそれを検出することで、それの対応制御を早期に行うことが可能になり、強いプリイグニッションの発生、ひいてはノック音の発生やエンジン１の損傷を未然に回避することができる。
【００５７】
尚、エンジン１の構成としては前記の構成に限らず、例えば図９，１０に示すように、主点火プラグ７ａと副点火プラグ７ｂとが燃焼室６に臨んで配設された、いわゆるツインプラグ方式のエンジンとしてもよい。
【００５８】
図１０に示すように、燃焼室６は、稜線６ｃを挟んだ左右の両側に吸気側斜面６ａ及び排気側斜面６ｂが形成されたペントルーフ型に構成されており、主点火プラグ７ａは稜線６ｃの中央部に、副点火プラグ７ｂは稜線６ｃの端部にそれぞれ配置されている。
【００５９】
こうしたツインプラグ方式のエンジンにおいては、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂの点火回路８それぞれに、イオン電流検出回路３３を接続してもよいし、いずれか一方の点火回路にのみイオン電流検出回路３３を接続してもよい。ここでは、例えばコスト低減の観点から、図９に示すように、副点火プラグ７ｂの点火回路８にのみイオン電流検出回路３３が接続されている。尚、図示は省略するが、主点火プラグ７ａには点火回路は接続されている。
【００６０】
このエンジンにおいては、エンジン回転速度が所定回転速度以上の高回転領域（図８に示すマップにおいて一点鎖線よりも右側の領域）であるときには、主点火プラグ７ａと副点火プラグ７ｂとの双方によって、同時に点火放電を行う一方、エンジン回転速度が所定回転速度未満の低回転領域（図８に示すマップにおいて一点鎖線よりも左側の領域）であるときには、主点火プラグ７ａと副点火プラグ７ｂとを位相差をもって点火放電させる。具体的には、図１２に示すように、副点火プラグ７ｂの点火時期を、主点火プラグ７ａの点火時期に対して遅角側にずらすことによって、点火放電時間を長くして、低回転領域における燃焼性を向上させる。このような位相差点火を行う場合には、イオン電流検出回路３３が設けられた副点火プラグ７ｂの点火時期は相対的に遅角側になるため、イオン電流の検出が不可能な点火放電期間が、プリイグニッション発生時のイオン電流のピークとが重なりやすい。しかしながら、このエンジンの燃焼状態検出装置では、前述したように、イオン電流の発生終了時期に基づいてプリイグニッションの発生及びその強度を検出している。イオン電流の発生終了時期は、図１２にも示されるように、副点火プラグ７ｂの点火放電期間から外れることから、イオン電流の発生終了時期を精度良く検出することができる。ひいては、プリイグニッションの発生及びその強度を精度良く検出することができるから、前記構成の燃焼状態検出装置は、ツインプラグ方式のエンジンにおいても有効である。
【００６１】
尚、ツインプラグ方式のエンジンにおいても、プリイグニッションの検出に係る制御フローチャートは、図５〜７に示すフローチャートと同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００６２】
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば図７のフローにおけるステップＳＣ３でのプリイグニッションの抑制制御としては、エンジンが、その圧縮比を可変に構成されたエンジンであるときには、その圧縮比を低下させる制御を採用するようにしてもよい。
【００６３】
また、図６のフローにおけるステップＳＢ２においては、イオン電流の発生終了時期を判定するためのしきい値を設定し、続くステップＳＢ３においてサンプリングしたイオン電流データ（ＩＣＳ）と設定したしきい値（ＤＴＶ）とを比較して、イオン電流の発生終了時期を求めていたが、イオン電流の発生終了時期の求める手法はこれに限るものではない。例えば図１２に示すように、サンプル区間内におけるイオン電流値を積算し、その総積算値（図に斜線を入れて示す範囲の面積に相当する）の所定割合、例えば９９％までが積算されたクランク角位置を、イオン電流の発生終了時期とすることも可能である。
【００６４】
また、イオン電流の発生終了時期をクランク角位置によって特定しているが、例えば点火プラグ７による点火開始時期（Ｉｇｔ）からイオン電流の発生終了時期（ＩＳＦＴ）までの遅れ時間、つまり、ＩＳＦＴ−Ｉｇｔをパラメータとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本発明は、プリイグニッションの発生及びその強度を精度良く検出することができるから、例えば自動車等に搭載されるエンジンの燃焼状態検出装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼状態検出装置を備えたエンジンの概略構造図である。
【図２】イオン電流検出回路の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】クランク角に対するイオン電流の変化と燃焼圧力の変化とを示すグラフ図である。
【図４】イオン電流の発生終了時期に対するプリイグニッションの強度の関係を示す実験結果のグラフ図である。
【図５】プリイグニッションの発生検出に係る手順を示すフローチャートである。
【図６】イオン電流の発生終了時期を特定する手順を示すフローチャートである。
【図７】プリイグニッションの抑制制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】プリイグニッション判定領域を示す説明図である。
【図９】ツインプラグ方式のエンジンにおけるイオン電流検出回路の構成の一例を示す模式図である。
【図１０】主点火プラグ及び副点火プラグの配置を示す模式図である。
【図１１】位相差点火を行った場合における、クランク角に対するイオン電流の変化と燃焼圧力の変化とを示すグラフ図である。
【図１２】イオン電流値の積算値を利用したイオン電流の発生終了時期を決定する手法を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    エンジン
３０  ＰＣＭ（プリイグニッション検出手段）
３３  イオン電流検出回路（イオン電流検出手段）
６    燃焼室
７    点火プラグ
７ａ  主点火プラグ
７ｂ  副点火プラグ
【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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