(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室内に配設される点火プラグと、
この点火プラグを点火放電させる点火回路と、
この点火回路を制御して前記点火プラグの点火放電時期を制御する点火制御手段と、
前記点火プラグを経由して流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
この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、
前記点火制御手段は、前記点火プラグによる点火放電前に前記イオン電流検出手段がイオン電流を検出したことに基づいて、前記点火回路による前記点火プラグの点火放電を中止又は遅延させるように構成され、
前記プリイグニッション検出手段は、前記点火プラグによる点火放電の中止又は遅延期間中に、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がエンジンに及ぼす作用の大きさであるプリイグニッション強度を検出し、
前記点火制御手段は、前記イオン電流検出手段が前記点火プラグによる点火放電前にイオン電流を検出したことに基づいて、前記点火プラグの点火放電時期を排気行程まで遅延させることを特徴とする車両用エンジンのプリイグニッション検出装置。
【請求項２】
前記点火回路は、前記点火プラグに接続された点火コイルを有し、
前記点火制御手段は、前記点火コイルへの通電時間を設定時間よりも延長することにより、前記点火プラグの点火放電時期を遅延させ、前記点火プラグの点火放電時期の遅延が所定回数以上になったとき、前記点火コイルへの通電時間を前記設定時間よりも短縮することを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンのプリイグニッション検出装置。
【請求項３】
前記点火プラグは、少なくとも第１及び第２の点火プラグを含んで複数設けられ、
前記点火回路は、前記各点火プラグに接続され、点火放電時に電荷が充電されるように設けられた複数のコンデンサを有し、
前記イオン電流検出手段は、前記各コンデンサに充電された電荷が放電されることによるイオン電流をそれぞれ検出するように構成され、
前記点火制御手段は、前記第２の点火プラグの点火放電時期が前記第１の点火プラグの点火放電時期に対して遅角するように点火放電時期を位相差制御し、前記イオン電流検出手段が前記第２の点火プラグによる点火放電前に第２の点火プラグを経由して流れるイオン電流を検出したことに基づいて、前記点火回路による前記第２の点火プラグの点火放電を中止又は遅延させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用エンジンのプリイグニッション検出装置。
【請求項４】
前記プリイグニッション検出手段は、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の発生時期又はピーク値に基づいてプリイグニッション強度を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用エンジンのプリイグニッション検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンのプリイグニッション検出装置に係り、特にイオン電流の検出に基づいてプリイグニッションがエンジンに及ぼす作用の大きさであるプリイグニッション強度を検出する車両用エンジンのプリイグニッション検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火花点火式の内燃機関において、燃焼室内に存在するイオンを媒介として流れるイオン電流の検出に基づき、プリイグニッションの発生の前兆状態を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の内燃機関の点火回路では、点火コイルの二次巻線の一端側に点火プラグが接続され、二次巻線の他端側にコンデンサとイオン電流検出回路が接続されている。この構成により、点火回路のイオン電流検出回路は、気筒内のイオン状態に応じて、コンデンサから放電される電荷によるイオン電流を検出することができる。
【０００３】
そして、特許文献１の内燃機関の制御装置は、点火回路から受けとったイオン電流検出信号に基づいて、イオン電流のピーク発生時期を検出し、ピーク発生時期が所定の限界時期よりも進角している場合に、プリイグニッションが発生し易い状態であると判定するように構成されている。
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように点火プラグを介してイオン電流を検出する構成の場合、イオン電流と点火放電電流は共に点火プラグを流れ、かつ、イオン電流は点火放電電流と比べて極めて小さいから、点火放電中にはイオン電流を検出することができず、プリイグニッションの発生を検出することができない場合が生じるという問題があった。すなわち、特許文献１の構成では、点火放電中はイオン電流を検出することができず、少なくとも点火放電期間だけイオン電流の検出ウインドウが狭められてしまう。
特に、プリイグニッションが発生し易い環境にある高圧縮比タイプのエンジンにおいて、点火放電時期が上死点以降に設定されるような場合、プリイグニッションの発生又はその前兆状態に起因してイオン電流のピーク発生時期が進角すると、点火放電期間に接近又は重なってしまい、イオン電流のピーク発生時期の検出精度が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、エンジンのプリイグニッションの発生をイオン電流に基づいて検出するプリイグニッション検出装置において、イオン電流の検出ウインドウを拡大して、プリイグニッションがエンジンに及ぼす作用の大きさであるプリイグニッション強度の検出精度を向上することができる車両用エンジンのプリイグニッション検出装置を提供することを目的としている。
【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、本発明は、エンジンの燃焼室内に配設される点火プラグと、この点火プラグを点火放電させる点火回路と、この点火回路を制御して点火プラグの点火放電時期を制御する点火制御手段と、点火プラグを経由して流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、この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、点火制御手段は、点火プラグによる点火放電前にイオン電流検出手段がイオン電流を検出したことに基づいて、点火回路による点火プラグの点火放電を中止又は遅延させるように構成され、プリイグニッション検出手段は、点火プラグによる点火放電の中止又は遅延期間中に、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がエンジンに及ぼす作用の大きさであるプリイグニッション強度を検出し、点火制御手段は、イオン電流検出手段が点火プラグによる点火放電前にイオン電流を検出したことに基づいて、点火プラグの点火放電時期を排気行程まで遅延させることを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明によれば、点火プラグの点火放電前に点火プラグを経由してイオン電流が検出された場合に、点火プラグによる点火放電を中止又は遅角するように構成されているので、点火放電電流に妨げられることなく、プリイグニッションに基づくイオン電流を検出することができる。
すなわち、点火プラグの点火放電前にイオン電流が検出されることは、プリイグニッションが発生して燃焼室内のイオン濃度が上昇したことを意味する。そして、プリイグニッションの発生を検出した場合には、点火放電を中止又は遅延させることにより、イオン電流検出ウインドウを拡大することができる。これにより、プリイグニッションによるイオン電流の検出を確実に行うことができ、プリイグニッションが例えばシリンダ内圧力の上昇や衝撃音の発生等によってエンジンに及ぼす悪影響の程度を精度よく判定することが可能となる。
【０００９】
また、本発明によれば、排気行程で点火放電させることにより、イオン電流検出ウインドウを通常の点火放電時期から排気行程までの長期間にわたって確保することができる。
【００１０】
また、本発明において好ましくは、点火回路は、点火プラグに接続された点火コイルを有し、点火制御手段は、点火コイルへの通電時間を設定時間よりも延長することにより、点火プラグの点火放電時期を遅延させ、点火プラグの点火放電時期の遅延が所定回数以上になったとき、点火コイルへの通電時間を設定時間よりも短縮する。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、頻繁に点火放電時期を遅角、すなわち通電時間を延長すると、点火コイルの信頼性上好ましくないので、所定期間又は所定エンジンサイクルで所定回数以上のプリイグニッションが発生する場合には、点火コイルへの通電時間を通常時よりも短縮化する。これにより、点火コイルの信頼性を確保することができる。なお、頻繁にプリイグニッションが発生する状況は着火し易い状態であるので、点火放電時間を短縮しても着火性を維持することができる。この場合、点火はしているが、点火放電時間が短縮されているため、イオン電流の検出ウインドウが広がり、プリイグニッションの判定精度を高めることができる。
【００１２】
また、本発明において好ましくは、点火プラグは、少なくとも第１及び第２の点火プラグを含んで複数設けられ、点火回路は、各点火プラグに接続され、点火放電時に電荷が充電されるように設けられた複数のコンデンサを有し、イオン電流検出手段は、各コンデンサに充電された電荷が放電されることによるイオン電流をそれぞれ検出するように構成され、点火制御手段は、第２の点火プラグの点火放電時期が第１の点火プラグの点火放電時期に対して遅角するように点火放電時期を位相差制御し、イオン電流検出手段が第２の点火プラグによる点火放電前に第２の点火プラグを経由して流れるイオン電流を検出したことに基づいて、点火回路による第２の点火プラグの点火放電を中止又は遅延させる。
【００１３】
このように構成された本発明によれば、複数点火プラグを位相差点火することにより、遅角側で点火放電される点火プラグは、進角側で点火放電される点火プラグよりも広いイオン電流検出ウインドウを確保することができる。弱いプリイグニッションは、強いプリイグニッションよりも遅角側で検出可能となるが、本発明では、位相差点火方式を採用することにより、弱いプリイグニッションの発生をも検出することができる。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、プリイグニッション検出手段は、イオン電流検出手段によって検出されたイオン電流の発生時期又はピーク値に基づいてプリイグニッション強度を検出する。
このように構成された本発明によれば、イオン電流のピーク発生時期又はピーク値に応じて容易にプリイグニッションの作用の大きさを検出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両用エンジンのプリイグニッション検出装置によれば、エンジンのプリイグニッションの発生を検出するためのイオン電流の検出ウインドウを拡大して、プリイグニッションがエンジンに及ぼす作用の大きさであるプリイグニッション強度の検出精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。先ず、図１乃至図１１により、本発明の第１実施形態による車両用エンジンのプリイグニッション検出装置を説明する。
図１は車両用エンジンの構成を表す図、図２は点火回路の構成図、図３，図４はエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフ、図５はプリイグニッション検出処理のフローチャート、図６はプリイグニッション判定領域を表すグラフ、図７は点火放電前のイオン電流検出処理のフローチャート、図８はイオン電流の発生評価時期の算出処理のフローチャート、図９はイオン電流の変化を表す図、図１０はイオン電流の発生評価時期とプリイグニッション強度との関係を示すグラフ、図１１はプリイグニッション抑制制御処理のフローチャートである。
【００１７】
まず、図１及び図２により本実施形態のエンジン１の概略構成を説明する。
エンジン１は、直列多気筒型の火花点火式直墳ガソリンエンジンである。エンジン１は、シリンダブロック２及びその上部に固定されたシリンダヘッド３からなるエンジン本体を有する。シリンダブロック２の上端面に開口するシリンダ４の上端は、シリンダヘッド３の下面により閉塞されている。
シリンダ４内にはピストン５が往復動可能に嵌挿されており、このピストン５の上面とシリンダヘッド３のペントルーフ型の下面（天井面）との間に燃焼室６が区画されている。一方、ピストン５の下方のクランクケース内には、クランク軸（図示せず）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。
【００１８】
また、クランク角センサ２６が、エンジン１のシリンダブロック２下部のクランクケース内に設けられている。クランク角センサ２６は、クランク軸の回転角（クランク角）を検出するものであり、クランク軸の端部に一体回転するように取付けられたロータ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等から構成されている。
【００１９】
また、冷却水の温度状態を検出する水温センサ２８が、シリンダブロック２のウォータジャケット（図示せず）に臨設されている。さらに、エンジンオイル温度センサ２９が、取付けられている。
【００２０】
点火プラグ７は、各シリンダ４に対応して複数設けられており、点火プラグ７の先端電極が各燃焼室６内に臨むようにシリンダヘッド３に取付けられている。また、点火プラグ７は、それぞれ点火回路８に接続されている。
本実施形態では、点火回路８は、各点火プラグ７にそれぞれ対応して複数設けられているが、これに限らず、複数の点火プラグ７に対応して１つ又は複数設ける構成としてもよい。
【００２１】
図２に示すように、点火回路８は、パワートランジスタからなるイグナイタ８ａと、一次巻線及び二次巻線からなる点火コイル８ｂと、点火コイル８ｂに接続されたコンデンサ８ｃと、さらにコンデンサ８ｃと接地電位との間に接続されたイオン電流検出回路８ｄとを有している。イオン電流検出回路８ｄは、本発明のイオン電流検出手段に相当する。
各シリンダ４に対応する点火回路８は、ＰＣＭ３０から、点火プラグ７を点火放電させるための制御信号を受けている間、イグナイタ８ａをＯＮにし、これにより点火コイル８ｂに通電する。そして、点火回路８は、所定の通電時間経過後、制御信号を受けなくなるとイグナイタ８ａがＯＦＦとなり、これにより点火コイル８ｂの二次巻線から点火放電電流が流れ、点火プラグ７を点火放電させる。
【００２２】
また、点火回路８では、この点火放電によってコンデンサ８ｃが充電される。イオン電流検出回路８ｄは、コンデンサ８ｃの充電電荷が放電することにより流れる電流を、イオン電流として検出する。そして、点火回路８は、イオン電流の検出信号をＰＣＭ３０へ出力する。
【００２３】
また、シリンダヘッド３には、各燃焼室６に連通する２つの吸気ポート９及び２つの排気ポート１０が形成されている。そして、吸気ポート９及び排気ポート１０のポート開口部には、それぞれカム軸（図示せず）の回転により開閉動作する吸排気バルブ（吸気弁１１及び排気弁１２）が配設されている。
カム軸は、吸気側及び排気側に１本ずつ設けられており、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いる。吸気側及び排気側のカム軸は、クランク軸の回転に同期してそれぞれ回転し、これにより吸気弁１１及び排気弁１２がそれぞれ所定のタイミングで開閉動作される。
【００２４】
また、吸気側のカム軸には、クランク軸の回転に対する位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１３（以下「ＶＶＴ（Variable Valve Timing）」という）が取付けられている。吸気側のカム軸は、ＶＶＴ１３によって、吸気弁１１のリフトカーブＩｎが進角側、遅角側に変更可能となっている。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、燃焼室６に残留する既燃ガス（以下「内部ＥＧＲ」という）の量を変化させることができる。
【００２５】
シリンダヘッド３の吸気側には、吸気ポート９に連通する吸気通路（吸気マニホールド）１５が配設されている。吸気通路１５は、各シリンダ４に向けて分岐する分岐通路と、この分岐通路からさらに各シリンダ４の２つの吸気ポート９に向けて二股に分岐する二股通路を有している。二股通路のうち一方には、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」という）１４が設けられている。
また、吸気通路１５には、その上流端とＴＳＣＶ弁１４との間に、上流側からエアクリーナ１６と、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。また、吸気通路１５には、エアクリーナ１６付近に吸気温度センサ２３が設けられている。
さらに、シリンダヘッド３には、各シリンダ４に対応して、燃料を各燃焼室６内に直接噴射供給する複数のインジェクタ１９が設けられている。
【００２６】
また、シリンダヘッド３の排気側には、各燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出するための排気通路（排気マニホールド）２０が、排気ポート１０に連通して配設されている。排気通路２０は、吸気通路１５と同様に、分岐通路及び二股通路を有しており、各二股通路がそれぞれ排気ポート１０に接続されている。
この排気通路２０には、上流側から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」という）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。
【００２７】
また、排気通路２０には、Ｏ2センサ２１よりも上流側に排気還流通路２４（以下「ＥＧＲ通路」という）の一端が分岐接続されている。このＥＧＲ通路２４の他端は、スロットル弁１８よりも下流側で吸気通路１５に連通されている。このＥＧＲ通路２４には開度調節可能な電気式の流量制御弁２５（以下「ＥＧＲ弁」という）が配設されており、ＥＧＲ弁２５によってＥＧＲ通路２４を還流される排気ガス（以下「外部ＥＧＲ」という）の流量を調節することができるようになっている。
【００２８】
ＰＣＭ（Power-train Control Module）３０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構成されている。ＰＣＭ３０には、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、エンジンオイル温度センサ２９、吸気温度センサ２３、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、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、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３３、点火回路８等の出力信号が入力される。
【００２９】
そして、ＰＣＭ３０は、上記センサ等の出力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し、各シリンダ４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、各シリンダ４のインジェクタ１９に対し燃料噴射量及び噴射時期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し、点火回路８に対し所定タイミングで点火プラグ７を点火放電させるための制御信号を出力する。
【００３０】
また、ＰＣＭ３０は、後述するように、点火回路８からのイオン電流検出信号により、エンジン１でのプリイグニッションの発生、及びプリイグニッションがエンジン１に及ぼす作用の大きさであるプリイグニッション強度を検出する。そして、ＰＣＭ３０は、プリイグニッションの発生が検出されると、プリイグニッション強度に基づき、プリイグニッション抑制制御を行う。この制御は、具体的にはＶＶＴ１３やスロットル弁１８等の制御によるプリイグニッションの発生を抑制するための制御である。ＰＣＭ３０は、本発明の点火制御手段及びプリイグニッション検出手段に相当する。
【００３１】
次に、本実施形態のプリイグニッション検出の概要について説明する。
まず、図３に基づいて、本実施形態のプリイグニッション検出処理を行わない場合について説明する。図３は、一般的な圧縮行程及び膨張行程における筒内圧力及びイオン電流の変化を示している。
図３及び以降の同様のグラフでは、一点鎖線が通常燃焼時の変化、実線がプリイグニッション発生時の変化を表す。
【００３２】
図３（Ａ）の一点鎖線で示すように、通常燃焼時、シリンダ４内の圧力は、クランク角の進角に伴い圧縮行程で徐々に高まり、クランク角Ａ1（上死点ＴＤＣ）付近でピーク（極大値）となる。本実施形態のエンジン１は、高圧縮比タイプのエンジンであり、上死点後のクランク角Ａ2−Ａ3間に点火プラグ７が点火放電されるように設定期間が設定されている。この設定期間は、エンジン１の運転状態により予め決定される。この点火放電により、燃焼室６内の混合気が燃焼及び膨張して筒内圧力が高まり、クランク角Ａ4で再びピークとなり、その後徐々に筒内圧力が減少していく。
【００３３】
また、図３（Ｂ）の一点鎖線で示すように、通常燃焼時、イオン電流は、クランク角Ａ2で点火放電が開始されるまではほぼゼロ値であり、点火放電後に大きくなっていく。
なお、本実施形態の構成では、点火プラグ７を用いてイオン電流を検出しており、点火放電中はイオン電流に非常に大きな点火放電電流が載るのでイオン電流のみを検出することはできない。すなわち、クランク角Ａ2−Ａ3間は、イオン電流を検出することができない。しかしながら、図３を含めて以降のイオン電流の変化を表すグラフでは、理解の容易のため、イオン電流のみを図示している。
【００３４】
この例では、点火放電終了直後に、イオン電流がピークとなっている。このピークは、混合気が着火した後、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、このピークは、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】
そして、イオン電流は、筒内圧力がピークとなるクランク角Ａ4にほぼ対応して、第２のピークとなり、その後徐々に低下してほぼゼロ値となる。この第２のピークは、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る。この第２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。
【００３６】
一方、図３（Ａ）の実線で示すように、上死点後、プリイグニッションが早期に発生すると、筒内圧力は、点火放電開始前（クランク角Ａ2以前）のクランク角Ａ5付近から上昇傾向又は通常燃焼時よりも大きくなる。この例では、点火放電終了直後のクランク角Ａ6でピークとなり、その後徐々に減少している。
また、図３（Ｂ）の実線で示すように、プリイグニッション発生時には、イオン電流は、点火放電開始前のクランク角Ａ5でゼロ値から徐々に上昇し始め、点火放電中（クランク角Ａ2−Ａ3間）に第１のピークをとり、筒内圧力がピークとなるクランク角Ａ6にほぼ対応して再び第２のピークとなり、その後減少する。この第２のピークは、通常燃焼時のイオン電流の第１のピークと第２のピークとの間のクランク角位置で生じている。
【００３７】
このように、プリイグニッション発生時は、点火放電中にイオン電流が１つ又は２つのピークをとるが、本実施形態のプリイグニッション検出処理を行わないとき、すなわち従来は、点火放電期間中にイオン電流を検出することができなかったため、プリイグニッションを精度よく評価することができない場合が生じていた。
【００３８】
次に、図４に基づいて、本実施形態におけるプリイグニッション検出処理を適用した場合の筒内圧力及びイオン電流の変化について説明する。
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、点火放電以前のクランク角Ａ5でプリイグニッションが発生すると、筒内圧力が上昇し始めると共に、イオン電流がゼロ値から上昇し始める。本実施形態では、点火放電前にイオン電流が上昇したことを検出したとき、設定されていたクランク角Ａ2−Ａ3における点火放電を中止又は遅延する。図４（Ｂ）では、点火放電期間が、イオン電流検出に影響を及ぼさない膨張行程後の排気行程におけるクランク角Ａ7−Ａ8まで遅延されている。
【００３９】
このように、本実施形態では、点火放電前のイオン電流の上昇に基づいて、プリイグニッションの発生を判定している。この場合、設定点火放電時期（クランク角Ａ2−Ａ3）に点火放電が行われないが、プリイグニッションの発生により、燃焼室６内の混合気が燃焼し、イオン電流が発生する。
そして、本実施形態では、点火放電時期を排気行程まで遅延させることにより、イオン電流検出ウインドウがクランク角Ａ2−Ａ3間にも拡大される。すなわち、従来は、プリイグニッションによってイオン電流の急激な上昇が起こる点火放電時期にはイオン電流を検出することができなかったが、本実施形態のように、点火放電時期を遅延させることにより、プリイグニッションによるイオン電流の急激な上昇を検出することが可能となる。
【００４０】
次に、図５乃至図１１により、第１実施形態のプリイグニッション検出処理フローについて説明する。
図５は、ＰＣＭ３０のプリイグニッション検出処理のメインフローであり、エンジンサイクル毎に実行される。
まず、ＰＣＭ３０は、前回のエンジンサイクルデータを用いて、内部メモリに記憶している設定サイクル数の点火放電開始遅延データを更新する（ステップＳ１１）。点火放電開始遅延データは、過去の各エンジンサイクルにおいて、点火放電開始時期を遅延させたか否かを表すデータである。この点火放電開始遅延データは、エンジン始動時に遅延無のデータに初期化されるが、エンジンサイクル毎に更新される。なお、設定サイクル数は、点火コイル８ｂの性能に基づいて設定される。
【００４１】
次いで、ＰＣＭ３０は、設定サイクル数の点火放電開始遅延データにおける点火放電開始の遅延回数をカウントし（ステップＳ１２）、設定サイクル数に対する遅延回数割合を算出する（ステップＳ１３）。
そして、ＰＣＭ３０は、遅延回数割合が破損許容設定値よりも大きいときは点火遅延禁止フラグを「１」にセットし、そうでないときは「０」にセットする（ステップＳ１４）。破損許容設定値は、遅延回数を制限して点火コイル８ｂを保護するために設定されており、点火コイル８ｂの性能に基づいて決定されている。点火遅延禁止フラグは、「１」が点火放電開始の遅延禁止を意味し、「０」が点火放電開始の遅延許容を意味する。
【００４２】
次いで、ＰＣＭ３０は、上述のセンサからの信号に基づいて、現在のエンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にあるか否かを判定する（ステップＳ１５）。プリイグニッション判定領域は、プリイグニッションが発生する可能性のある作動領域である。ＰＣＭ３０は、このプリイグニッション判定領域を予め内部記憶データとして保持している。プリイグニッション判定領域は、エンジン回転数，充填効率，エンジン水温，エンジン油温度，吸気温度，オクタン価等をパラメータとして設定される。定性的には、低エンジン回転数（例えば１５００ｒｐｍ程度まで），高充填効率，高エンジン水温，高エンジン油温度，高吸気温度，低オクタン価のときほどプリイグニッションが発生し易く、これらの組み合わせによってプリイグニッション判定領域が設定される。例えば、図６に示すように、横軸をエンジン回転数、縦軸を充填効率とした場合、プリイグニッション判定領域は、低回転高負荷な領域Ｂに設定される。
【００４３】
現在のエンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、再びステップＳ１１に戻る。
一方、現在のエンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にある場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ＰＣＭ３０は、点火遅延禁止フラグが「０」であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００４４】
点火遅延禁止フラグが「０」でない場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ＰＣＭ３０は、点火放電期間を通常の設定期間よりも短縮した長さに設定し（ステップＳ１７）、ステップＳ２１へ移行する。この場合、点火遅延禁止フラグが「１」なので、最新の設定サイクル数内で頻繁にプリイグニッションが発生していると評価されるから、点火放電期間を短縮化しても混合気を着火することが容易である。そして、点火放電期間の短縮により、イオン電流検出ウインドウを拡大することができる。また、点火放電は、通常の点火放電開始タイミングで行われる。
【００４５】
点火放電期間の短縮化は、ＰＣＭ３０からの制御信号の送出期間を短くして、イグナイタ８ａの導通時間を設定長さよりも短くすることにより達成される。これにより、点火コイル８ｂの通電時間が短縮されるので、点火コイル８ｂの点火エネルギが低減され、点火コイル８ｂからの点火放電電流の継続時間（点火放電期間）が短縮される。また、点火コイル８ｂの通電時間が短くなるので、点火コイル８ｂの損傷を防止することができる。
【００４６】
点火遅延禁止フラグが「０」である場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、ＰＣＭ３０は、点火放電前の特定期間におけるイオン電流の検出を行う（ステップＳ１８）。すなわち、この処理フローは、点火回路８から取得するイオン電流検出信号に基づいて、上死点から点火放電開始までの間（クランク角Ａ1−Ａ2）で設定された特定期間に、イオン電流が発生しているか否かを判定するための処理である。
【００４７】
図７は、ステップＳ１８の処理を示している。本実施形態では、ＰＣＭ３０は、この特定期間に、点火回路８からのイオン電流検出信号を取得して、イオン信号プリイグニッション判定値として記憶する（ステップＳ１８−１）。
なお、本実施形態では、イオン信号プリイグニッション判定値として、イオン電流値を採用しているが、これ以外にも、イオン電流検出信号の積分値や、イオン電流のクランク角に対する変化率を採用してもよい。これにより、イオン電流の発生を確実に検出することができる。また、特定期間を点火コイル８ｂのドエル期間としてもよい。
【００４８】
次いで、ＰＣＭ３０は、イオン信号プリイグニッション判定値に基づいて、イオン電流が有意に発生しているか否かを判定する（ステップＳ１９）。この処理では、イオン信号プリイグニッション判定値であるイオン電流が、所定閾値範囲にあるか否かの判定が行われ、所定閾値範囲を超えていればイオン電流が発生した（すなわちプリイグニッションが発生した）と判定され、所定閾値範囲を超えていなければイオン電流が発生していない（すなわちプリイグニッションが発生していない）と判定される。上記閾値は、プリイグニッションが発生していない通常燃焼時に検出されるイオン電流の大きさを基準データとして、エンジン作動条件に応じて設定される。
【００４９】
また、例えば、イオン信号プリイグニッション判定値にイオン電流検出信号の積分値を採用した場合には、所定の閾値を超えた場合にイオン電流が発生したと判定することができる。また、イオン信号プリイグニッション判定値にイオン電流のクランク角に対する変化率を採用した場合には、ノイズ除去のため、ある閾値範囲内の変化率である場合にイオン電流が発生したと判定することができる。
【００５０】
イオン電流が発生していると判定されなかった場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ステップＳ２１に移行する。
一方、イオン電流が発生していると判定された場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、ＰＣＭ３０は、点火放電開始時期を排気行程まで遅延させる処理を行い、イオン電流検出ウインドウを拡大する（ステップＳ２０）。この処理の結果、点火回路８に出力している制御信号は、遮断されることなくそのまま排気行程まで継続される。そして、排気行程で制御信号の出力が遮断され、点火放電電流が開放される。
【００５１】
点火放電期間の遅延によりイオン電流検出ウインドウが拡大されると、点火放電によってイオン電流検出が妨げられることがないので、以後の処理ステップにおいて、プリイグニッション強度を精度よく検出することが可能となる。
なお、この遅延処理で点火コイル８ｂに長期間継続して通電されると、点火コイル８ｂが破損するおそれがあるので、本実施形態では、ステップＳ１１−Ｓ１４及びＳ１６，Ｓ１７において、遅延回数を制限するようになっている。
【００５２】
次いで、ＰＣＭ３０は、点火回路８からのイオン電流検出信号に基づいて、イオン電流を検出し、メモリに記憶する（ステップＳ２１）。
このイオン電流検出に基づいて、ＰＣＭ３０は、イオン電流の実質的な発生時期と評価することができるイオン電流発生評価時期を算出する（ステップＳ２２）。この処理では、イオン電流検出ウインドウが拡大されずに、点火放電が本来の膨張行程中に行われた場合には、点火放電時期を除いてイオン電流の発生評価時期が算出される。図８に、ステップＳ２２の処理フローを示す。
【００５３】
図８に示すように、まず、ＰＣＭ３０は、イオン電流をクランク角に対応させて取り込む（ステップＳ２２−１）。イオン電流が取り込まれるイオン電流検出ウインドウは、点火放電していない場合は、例えば上死点から１８０°（ＣＡ）の範囲となり、点火放電している場合は、この期間を除いた範囲となる。この際、点火ノイズ，燃焼ノイズ，電磁ノイズ等のノイズ成分の平滑化処理（例えば移動平均）が行われる。
【００５４】
そして、ＰＣＭ３０は、イオン電流の発生評価時期を検出する（ステップＳ２２−２）。この場合、ＰＣＭ３０は、イオン電流のピークを検出し、そのときのクランク角を記憶する。
なお、本実施形態では、イオン電流の発生評価時期を、イオン電流がピークとなるクランク角に対応させていたが、これに限らず、図９に示す例のようにイオン電流の発生評価時期を設定してもよい。
図９（Ａ）は、イオン電流の発生評価時期を、イオン電流検出ウインドウ（又はそのうちのある区間）のイオン電流の積算値の一定割合に相当するクランク角に設定する例を示している。図９（Ａ）の例では、積算値の５０％の相当するクランク角がイオン電流の発生評価時期に設定され、クランク角Ｃ1（実線），Ｃ2（二点鎖線）がイオン電流の発生評価時期となる。
【００５５】
また、図９（Ｂ）は、イオン電流の発生評価時期を、イオン電流の立ち上がり位置に設定した例を示している。図９（Ｂ）の例では、イオン電流のピークの１０％まで立ち上がったクランク角がイオン電流の発生評価時期に設定され、クランク角Ｃ3（実線），Ｃ4（二点鎖線）がイオン電流の発生評価時期となる。
また、図９（Ｂ）の例では、イオン電流の立ち上がり位置に設定していたが、立ち下がり位置に設定してもよい。さらに、本実施形態では、イオン電流の発生評価時期をクランク角としているが、これに限らず、イオン電流の発生評価時期を時間（例えば上死点からの時間）としてもよい。
【００５６】
次いで、ＰＣＭ３０は、イオン電流の発生評価時期に基づいて、プリイグニッションがエンジン１に及ぼす作用の大きさであるプリイグニッション強度を算出する（ステップＳ２３）。
プリイグニッション強度は、エンジン１に悪影響を及ぼしたり、ダメージを与えたりする度合を表しており、例えば、筒内の最高燃焼圧力の大きさや、シリンダ４に発生する音の大きさである。筒内の最高燃焼圧力が大きいとエンジン１が破損するおそれがあり、音の発生は、商品性の低下につながる。
図１０は、イオン電流の発生評価時期とプリイグニッション強度との関係を示す実験データである。図１０は、プリイグニッション強度が、イオン電流の発生評価時期が通常燃焼時よりも進角しているほど影響度合が大きいことを示している。具体的には、プリイグニッションが早い時期に発生するほど、筒内の最高燃焼圧力が上昇し、ノックが発生してノック音が大きくなる。
【００５７】
そして、ＰＣＭ３０は、プリイグニッション強度に応じて、プリイグニッションの抑制処理を行う（ステップＳ２４）。図１１は、このプリイグニッション抑制処理のフローを示している。
図１１に示すように、まず、ＰＣＭ３０は、プリイグニッション強度を読み込む（ステップＳ２５−１）。そして、ＰＣＭ３０は、このプリイグニッション強度が所定の許容限界値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２５−２）。なお、この許容限界値は、エンジン１による実験によって商品性等を考慮して決定された値である。
【００５８】
プリイグニッション強度が所定の許容限界値を超えている場合（ステップＳ２５−２；Ｙｅｓ）、ＰＣＭ３０は、プリイグニッション抑制制御を行う（ステップＳ２５−３）。このプリイグニッション抑制制御には、ＶＶＴ１３の制御や、スロットル弁１８の制御等が含まれる。ＰＣＭ３０は、これらのうち１つ若しくはこれらの組み合わせにより、プリイグニッション抑制制御を行う。例えば、ＰＣＭ３０は、ＶＶＴ１３により有効圧縮比を所定量低減したり、スロットル弁１８を絞って充填効率を下げたりして（実圧縮比を低下させる）、プリイグニッションが発生し難いエンジン作動条件とする。また、これら以外に、可変圧縮比を低下させるようにエンジン１を構成してもよい。
【００５９】
プリイグニッション強度が所定の許容限界値を超えていない場合（ステップＳ２５−２；Ｎｏ）、ＰＣＭ３０は、プリイグニッション抑制制御における、ＶＶＴ１３やスロットル弁１８の制御量を通常設定値に向けて段階的に戻す処理を行う（ステップＳ２５−４）。すなわち、プリイグニッション抑制制御により通常設定値からずれていた場合には、制御量が通常設定値に徐々に戻される。
【００６０】
プリイグニッション抑制処理後、ＰＣＭ３０は、次サイクルでステップＳ１１−Ｓ２４の処理を再度行うか否かを決定し（ステップＳ２５）、再度行う場合は、ステップＳ１１に戻り、再度行わない場合は、処理を終了する。
【００６１】
上述のように、本実施形態のプリイグニッション検出装置では、点火放電前にイオン電流の上昇が検出された場合には、プリイグニッションの発生と判定し、点火放電時期を遅延させるように構成されている。これにより、イオン電流検出ウインドウを大幅に拡大することができ、プリイグニッション強度を確実に検出することが可能となる。
そして、本実施形態では、遅延処理において、点火放電時期を排気行程まで遅延させることにより、燃焼が点火放電により影響を受けないようにすることができる。
さらに、本実施形態では、遅延処理により点火コイル８ｂへの通電時間が長くなるので、遅延処理を頻繁に行うと点火コイル８ｂが破損するおそれがある。このため、本実施形態では、遅延処理回数を制限することにより、点火コイル８ｂの破損を防止している。
【００６２】
さらに、本実施形態では、遅延処理が制限された場合には、点火放電期間を短縮化するように構成されている。遅延処理を行う場合は、燃焼室６内の混合気が着火し易い状態にあると考えられるから、点火コイル８ｂへの通電時間を短くして点火コイル８ｂを保護しても混合気の着火を達成できる。また、点火放電期間の短縮化により、イオン電流検出ウインドウを拡大し、検出性を向上させることができる。
【００６３】
次に、図１２に基づいて、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、プリイグニッションが検出された場合に、点火放電を遅延する処理を行っていたが、本実施形態は、プリイグニッションが検出された場合に、点火放電を中止する処理を行うものである。なお、以下の実施形態では、上記実施形態と異なる部分を主に説明し、重複する説明は省略する。
【００６４】
図１２はプリイグニッション検出処理のフローチャートである。
プリイグニッション検出処理が始まると、ＰＣＭ３０は、上記実施形態のステップＳ１５，Ｓ１８，Ｓ１９と同様の処理であるステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を行う。
ステップＳ３３で、イオン電流が発生していると判定された場合（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、ＰＣＭ３０は、点火放電を中止する処理を行う（ステップＳ３４）。これにより、イオン電流検出ウインドウを拡大することができる。
以降の処理ステップＳ３５−Ｓ３９は、上記実施形態のステップＳ２１−Ｓ２５と同様である。
【００６５】
第２実施形態では、点火放電開始前にイオン電流が検出された場合に、点火放電を中止しているが、これによってもイオン電流検出ウインドウを拡大することができ、検出性を向上させることが可能である。
また、第２実施形態では、点火放電を中止するように構成することで、点火コイル８ｂの通電時間が長くなってしまうことを回避することができる。これにより、点火コイル８ｂを保護することができると共に、遅延処理回数の制限処理（ステップＳ１１−Ｓ１４等）を行う必要がないので、処理を簡単化することができる。
【００６６】
次に、図１３乃至図１６に基づいて、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、各シリンダ４に独立に点火放電時期を制御することができる点火プラグ７が２つ配設された例である。
図１３は点火プラグの配置を示す図、図１４，図１５はエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフ、図１６はプリイグニッション検出処理のフローチャートである。
【００６７】
図１３（Ａ）に示すように、シリンダヘッド３の下面（天井面）には、吸気側と排気側に、それぞれ２つの吸気ポート９の開口と、２つの排気ポート１０の開口が設けられている。そして、シリンダヘッド３の下面には、これらの４つの開口に取り囲まれたシリンダボアの中心に主点火プラグ７ａが設けられ、主点火プラグ７ａから２つの吸気ポート９の開口を越えた吸気側の縁部付近に副点火プラグ７ｂが設けられている。このように、主点火プラグ７ａと副点火プラグ７ｂとを燃焼室６内で離間して配置することが望ましい。
【００６８】
また、図１３（Ａ）の配置に限らず、図１３（Ｂ）−（Ｄ）のような配置であっても主点火プラグ７ａと副点火プラグ７ｂとを燃焼室６内で離間して配置することができる。図１３（Ｂ）では、副点火プラグ７ｂが排気側の縁部付近に配置されている。すなわち、同図（Ａ）の副点火プラグ７ｂと主点火プラグ７ａを挟んで対称な位置に配置されている。図１３（Ｃ）では、副点火プラグ７ｂが、主点火プラグ７ａから一方側の吸気ポート９の開口と排気ポート１０の開口との間を越えた縁部付近に配置されている。図１３（Ｄ）では、シリンダボアの中心を挟んで、吸気側の縁部に主点火プラグ７ａが配置され、排気側の縁部に副点火プラグ７ｂが配置されている。
【００６９】
これらの点火プラグ７ａ，７ｂには、それぞれ図２で示した点火回路８が接続されており、ＰＣＭ３０は、２つの点火プラグ７ａ，７ｂをそれぞれ独立に点火放電制御することが可能である。以下に述べるように、第３実施形態では、ＰＣＭ３０は、現在のエンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にない場合には点火プラグ７ａ，７ｂを同時に、若しくは位相差で点火放電するように制御し、現在のエンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にある場合には一方の点火放電時期を遅延制御するように構成されている。
【００７０】
次に、本実施形態のプリイグニッション検出の概要について説明する。
まず、図１４に基づいて、本実施形態のプリイグニッション検出処理を行わない場合の一般的な筒内圧力及びイオン電流の変化について、図３と異なる部分を説明する。図１４の一点鎖線は通常燃焼時の変化、実線はプリイグニッション発生時の変化を表している。
図１４（Ａ）に示すシリンダ４内の圧力変化は、通常燃焼時及びプリイグニッション発生時共に、図３（Ａ）とほぼ同様の変化を示している。また、図１４（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ主点火プラグ７ａ，副点火プラグ７ｂを介して検出されたイオン電流の変化を示している。これらのイオン電流の変化も、通常燃焼時及びプリイグニッション発生時共に、図３（Ｂ）とほぼ同様の変化を示している。
【００７１】
次に、図１５に基づいて、本実施形態におけるプリイグニッション検出処理を適用した場合の筒内圧力及びイオン電流の変化について説明する。本実施形態では、現在のエンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にある場合に、プリイグニッション検出処理が実行されるように構成されている。
図１５（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図１４（Ａ），（Ｂ）と同じである。図１５（Ｂ）に示すように、主点火プラグ７ａは通常通りの点火放電時期（クランク角Ａ2−Ａ3）に点火放電が行われるが、同図（Ｃ）に示すように、副点火プラグ７ｂは点火放電が中止又は点火放電時期がクランク角Ａ7−Ａ8に遅延される。
【００７２】
このように第３実施形態では、エンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にある場合には、副点火プラグ７ｂの点火放電が中止又は遅延されるので、副点火プラグ７ｂを介して副点火プラグ７ｂ周辺のイオン濃度に応じたイオン電流を継続して検出することができる。すなわち、副点火プラグ７ｂを介したイオン電流検出の検出ウインドウを拡大することができる。
図１５（Ｃ）に示すように、通常燃焼時にはイオン電流のピークが膨張行程中のクランク角Ａ10に現れるが、プリイグニッション発生時にはクランク角Ａ10よりも進角したクランク角Ａ9に現れる。
【００７３】
すなわち、通常時には、主点火プラグ７ａで着火した火炎が副点火プラグ７ｂ付近に伝播するのが、クランク角Ａ10である。火炎の伝播によってイオン電流を検出可能となる。
一方、プリイグニッション発生時には、主点火プラグ７ａによる着火よりも早期に自着火すると共に、火炎の伝播速度が通常燃焼時よりも速いため、クランク角Ａ10よりも進角したクランク角Ａ9で火炎が副点火プラグ７ｂ付近に伝播する。
このように、プリイグニッション発生時には、通常時よりも進角したイオン電流のピークを検出することができる。そして、ＰＣＭ３０は、プリイグニッション発生時のイオン電流の発生評価時期と、予めデータとして有している通常燃焼時のイオン電流の発生評価時期とを比較して、プリイグニッション強度を判定することができる。
【００７４】
次に、図１６により、第３実施形態のプリイグニッション検出処理フローについて説明する。
まず、ＰＣＭ３０は、上記実施形態のステップＳ１５の処理と同様のステップＳ５１を行う。
次いで、ＰＣＭ３０は、現在のエンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にある場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、副点火プラグ７ｂの点火放電を中止又は点火放電時期を遅延する処理を行う（ステップＳ５２）。これにより、副点火プラグ７ｂを介したイオン電流検出の検出ウインドウを拡大することができる。
【００７５】
ステップＳ５２以降の処理、すなわちステップＳ５３−Ｓ５７は、上記実施形態のステップＳ２１−Ｓ２５と同じである。ただし、副点火プラグ７ｂを介して検出されたイオン電流が用いられる。
このように、第３実施形態では、プリイグニッションが発生し易い作動条件において、副点火プラグ７ｂをイオン電流検出に特化させている。これにより、確実にプリイグニッションに起因するイオン電流を検出することができる。
【００７６】
また、第３実施形態では、主点火プラグ７ａと副点火プラグ７ｂとが離間して配置されているので、通常燃焼時とプリイグニッション発生時における火炎の伝播の差を拡大して検出することができ、より検出性を向上させることができる。
なお、第３実施形態では、プリイグニッションが発生し易い作動条件では、副点火プラグ７ｂが混合気の着火に寄与しなくなるので、プリイグニッションが発生せず且つ主点火プラグ７ａのみによる着火が行われる場合が発生する。このため、第３実施形態は、主点火プラグ７ａのみによる着火に起因する性能劣化を許容できるエンジン１に適用することが望ましい。
【００７７】
次に、図１７乃至図１９に基づいて、本発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態は、第３実施形態と同様に、各シリンダ４に独立に点火放電時期を制御することができる点火プラグ７が２つ配設された例である。ただし、第４実施形態では、通常燃焼持において、予め主点火プラグ７ａよりも副点火プラグ７ｂの点火放電時期が所定量だけ遅角するように設定された位相差点火方式が採用されている。そして、第４実施形態では、第１実施形態と同様に、点火放電前にイオン電流が検出された場合に、副点火プラグ７ｂの点火放電を中止又は点火放電時期を遅延させるように構成されている。
図１７，図１８はエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフ、図１９はプリイグニッション検出処理のフローチャートである。
【００７８】
次に、本実施形態のプリイグニッション検出の概要について説明する。
まず、図１７に基づいて、本実施形態のプリイグニッション検出処理を行わない場合の一般的な筒内圧力及びイオン電流の変化について、図１４と異なる部分を説明する。図１７の一点鎖線は通常燃焼時の変化、実線はプリイグニッション発生時の変化を表している。
図１７（Ａ）に示すシリンダ４内の圧力変化は、通常燃焼時及びプリイグニッション発生時共に、図３（Ａ）と同様の変化を示している。また、図１７（Ｂ）は、主点火プラグ７ａを介して検出されたイオン電流の変化を示しており、このイオン電流の変化は通常燃焼時及びプリイグニッション発生時共に、図３（Ｂ）とほぼ同様の変化を示している。
【００７９】
また、図１７（Ｃ）は、副点火プラグ７ｂを介して検出されたイオン電流の変化を示しており、このイオン電流の変化は、副点火プラグ７ｂで点火放電されることによる影響があるものの、通常燃焼時及びプリイグニッション発生時共に、図１７（Ｂ）とほぼ同様の変化を示している。
図１７（Ｂ），（Ｃ）から分かるように、主点火プラグ７ａの点火放電時期（クランク角Ａ2−Ａ3）よりも、副点火プラグ７ｂの点火放電時期（クランク角Ａ11−Ａ12）の方が遅角方向にシフトされている。
【００８０】
次に、図１８に基づいて、本実施形態におけるプリイグニッション検出処理を適用した場合の、圧縮行程及び膨張行程における筒内圧力及びイオン電流の変化について説明する。
この場合、図１８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）共に、図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）とほぼ同じとなる。
このように第４実施形態では、副点火プラグ７ｂの点火放電前にイオン電流が検出された場合には、第３実施形態と同様に、副点火プラグ７ｂの点火放電が中止又は遅延されるので、副点火プラグ７ｂを介したイオン電流検出の検出ウインドウを拡大することができる。
【００８１】
次に、図１９により、第４実施形態のプリイグニッション検出処理フローについて説明する。
まず、ＰＣＭ３０は、上記実施形態のステップＳ１５の処理と同様のステップＳ５１を行う。次いで、ＰＣＭ３０は、現在のエンジン１の作動状態がプリイグニッション判定領域にある場合（ステップＳ６１；Ｙｅｓ）、副点火プラグ７ｂの点火位相をさらに遅角方向にずらす（シフト）する処理を行う（ステップＳ６２）。これにより、副点火プラグ７ｂを介したイオン電流検出の検出ウインドウを拡大し、プリイグニッションの検出感度を向上させている。この場合、副点火プラグ７ｂの点火位相を遅角させると共に、点火放電期間を短縮してもよい。
【００８２】
ステップＳ５２以降の処理、すなわちステップＳ６３−Ｓ７０は、上記実施形態のステップＳ１８−Ｓ２５と同じである。ただし、副点火プラグ７ｂを介して検出されたイオン電流が用いられる。
このように、第４実施形態では、通常状態において副点火プラグ７ｂの方が主点火プラグ７ａよりも点火放電時期が遅れて設定されているので、第１実施形態の放電点火前の検出ウインドウと比較して、副点火プラグ７ｂの点火放電前の検出ウインドウを広く確保することができる。これにより、点火放電前におけるプリイグニッションに起因したイオン電流の検出感度を向上させることができる。すなわち、第４実施形態では、プリイグニッションが弱く、遅い時期に発生する場合でも、このようなプリイグニッションを検出可能となる。
【００８３】
また、第３実施形態では、プリイグニッションが発生し易い作動条件では、副点火プラグ７ｂの点火の中止又は点火放電時期の遅延処理が行われるので、必ずしもプリイグニッションが発生しないときも、副点火プラグ７ｂで正常な点火放電時期に点火放電が行われない場合があり、エンジン性能低下のおそれがあった。
これに対して、第４実施形態では、副点火プラグ７ｂの点火放電前の特定期間にイオン電流が検出された場合にのみ、副点火プラグ７ｂの点火を中止又は点火放電時期の遅延処理が行われるので、エンジン性能低下を抑制することができる。
【００８４】
上記実施形態は、以下のように改変してもよい。
上記実施形態では、イオン電流の発生評価時期が進角しているほど、プリイグニッション強度が大きいと判定していたが、これに限らず、イオン電流の大きいほどプリイグニッション強度が大きいと判定してもよく、また、これらの組み合わせによって判定してもよい。
【００８５】
また、上記第３及び第４実施形態では、点火プラグ７が２つの場合について説明したが、これに限らず、３つ以上の点火プラグ７を備えた構成としてもよい。
また、上記第３及び第４実施形態において、副点火プラグ７ｂの点火放電時期の遅延処理が頻繁に行われ、遅延処理が設定回数によって制限されるような場合には、第１実施形態と同様に、副点火プラグ７ｂの点火遅延処理を中止し、且つ、通電時間を短縮化するように構成してもよい。この場合、プリイグニッション抑制制御によってプリイグニッションの発生が検出されなくなった後、所定期間経過後に、副点火プラグ７ｂの点火を再開するように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施形態による車両用エンジンの構成を表す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による点火回路の構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態によるエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態によるプリイグニッション検出処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態によるプリイグニッション判定領域を表すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態による点火放電前のイオン電流検出処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態によるイオン電流の発生評価時期の算出処理のフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態によるイオン電流の変化を表す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態によるイオン電流の発生評価時期とプリイグニッション強度との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第１実施形態によるプリイグニッション抑制制御処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態によるプリイグニッション検出処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の第３実施形態による点火プラグの配置を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態によるエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフである。
【図１５】本発明の第３実施形態によるエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフである。
【図１６】本発明の第３実施形態によるプリイグニッション検出処理のフローチャートである。
【図１７】本発明の第４実施形態によるエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフである。
【図１８】本発明の第４実施形態によるエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフである。
【図１９】本発明の第４実施形態によるプリイグニッション検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１    エンジン
２    シリンダブロック
３    シリンダヘッド
４    シリンダ
６    燃焼室
７    点火プラグ
８    点火回路
８ａ  イグナイタ
８ｂ  点火コイル
８ｃ  コンデンサ
８ｄ  イオン電流検出回路
９    吸気ポート
１０    排気ポート
１１    吸気弁
１２    排気弁
１３    可変バルブタイミング（ＶＶＴ）
１４    ＴＳＣＶ弁
１５    吸気通路
１７    エアフローセンサ
１８    スロットル弁
１９    インジェクタ
２０    排気通路
２１    Ｏ2センサ
２３    吸気温度センサ
２４    排気還流通路（ＥＧＲ通路）
２５    流量制御弁（ＥＧＲ弁）
２６    クランク角センサ
２８    水温センサ
２９    エンジンオイル温度センサ
３０    ＰＣＭ
３１    カム角センサ
３２    アクセル開度センサ
３３    エンジン回転数センサ
【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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