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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024005028
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 45/00 20060101AFI20240110BHJP
F02B 19/12 20060101ALI20240110BHJP
F02P 5/152 20060101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
F02D45/00 368S
F02D45/00 368A
F02B19/12 A
F02P5/152
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022105000
(22)【出願日】2022-06-29
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100154380
【弁理士】
【氏名又は名称】西村 隆一
(74)【代理人】
【識別番号】100081972
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 豊
(72)【発明者】
【氏名】鳥居 建史
(72)【発明者】
【氏名】岡田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】小野 拓也
(72)【発明者】
【氏名】新谷 祐輔
(72)【発明者】
【氏名】木村 範孝
【テーマコード（参考）】
3G022
3G023
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G022DA02
3G022EA02
3G023AA06
3G023AB01
3G023AC04
3G023AD25
3G023AD28
3G384AA01
3G384AA06
3G384BA24
3G384DA55
3G384DA56
3G384EB03
3G384EB04
3G384ED07
3G384FA01Z
3G384FA29Z
3G384FA33Z
3G384FA52Z
3G384FA54Z
3G384FA56Z
3G384FA58Z
(57)【要約】
【課題】ノッキングの発生と燃焼騒音の発生とを検知する。
【解決手段】主燃焼室と副燃焼室と主室点火部と副室点火部とを有する内燃機関の制御装置１００は、筒内圧センサ１０と、第１、第２周波数帯の圧力変動データを抽出するＢＰＦ５３，５４と、燃焼サイクルごとに第１、第２周波数帯の圧力変動データに含まれる第１、第２最大振幅を算出する振幅算出部５７と、第１最大振幅に基づいてノッキングが発生しているか否かを判定する第１判定部５８と、ノッキングが発生していないと判定されることを条件として第２最大振幅に基づいて燃焼騒音が発生しているか否かを判定する第２判定部５９と、運転条件と判定結果とに基づいて、燃焼騒音が発生していると判定されると主室点火部の点火時期と副室点火部の点火時期との間の位相差を拡大するように点火部の動作を制御する点火プラグ制御部５６とを備える。
【選択図】図４
【解決手段】主燃焼室と副燃焼室と主室点火部と副室点火部とを有する内燃機関の制御装置１００は、筒内圧センサ１０と、第１、第２周波数帯の圧力変動データを抽出するＢＰＦ５３，５４と、燃焼サイクルごとに第１、第２周波数帯の圧力変動データに含まれる第１、第２最大振幅を算出する振幅算出部５７と、第１最大振幅に基づいてノッキングが発生しているか否かを判定する第１判定部５８と、ノッキングが発生していないと判定されることを条件として第２最大振幅に基づいて燃焼騒音が発生しているか否かを判定する第２判定部５９と、運転条件と判定結果とに基づいて、燃焼騒音が発生していると判定されると主室点火部の点火時期と副室点火部の点火時期との間の位相差を拡大するように点火部の動作を制御する点火プラグ制御部５６とを備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
気筒内を往復動するピストンに面した主燃焼室と、噴孔を介して前記主燃焼室に連通する副燃焼室と、前記主燃焼室の内部の混合気を点火する主室点火部と、前記副燃焼室の内部の混合気を点火する副室点火部と、を有する内燃機関の制御装置であって、
前記主燃焼室の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力の変動データから第１周波数帯の圧力変動データを抽出する第１抽出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力の変動データから、前記第１周波数帯より低い第２周波数帯の圧力変動データを抽出する第２抽出部と、
前記内燃機関の燃焼サイクルごとに、前記第１抽出部により抽出された前記第１周波数帯の圧力変動データに含まれる第１最大振幅を算出するとともに、前記第２抽出部により抽出された前記第２周波数帯の圧力変動データに含まれる第２最大振幅を算出する振幅算出部と、
前記振幅算出部により算出された前記第１最大振幅に基づいて、前記主燃焼室でノッキングが発生しているか否かを判定する第１判定部と、
前記第１判定部により前記主燃焼室でノッキングが発生していないと判定されることを条件として、前記振幅算出部により算出された前記第２最大振幅に基づいて、前記主燃焼室で燃焼騒音が発生しているか否かを判定する第２判定部と、
前記内燃機関の運転条件と、前記第１判定部および前記第２判定部による判定結果と、に基づいて、前記主室点火部および前記副室点火部の動作を制御する点火制御部と、を備え、
前記点火制御部は、前記第２判定部により前記主燃焼室で燃焼騒音が発生していると判定されると、前記主室点火部の点火時期と前記副室点火部の点火時期との間の位相差を拡大するように前記主室点火部および前記副室点火部の動作を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記主燃焼室の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力の変動データから第１周波数帯の圧力変動データを抽出する第１抽出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力の変動データから、前記第１周波数帯より低い第２周波数帯の圧力変動データを抽出する第２抽出部と、
前記内燃機関の燃焼サイクルごとに、前記第１抽出部により抽出された前記第１周波数帯の圧力変動データに含まれる第１最大振幅を算出するとともに、前記第２抽出部により抽出された前記第２周波数帯の圧力変動データに含まれる第２最大振幅を算出する振幅算出部と、
前記振幅算出部により算出された前記第１最大振幅に基づいて、前記主燃焼室でノッキングが発生しているか否かを判定する第１判定部と、
前記第１判定部により前記主燃焼室でノッキングが発生していないと判定されることを条件として、前記振幅算出部により算出された前記第２最大振幅に基づいて、前記主燃焼室で燃焼騒音が発生しているか否かを判定する第２判定部と、
前記内燃機関の運転条件と、前記第１判定部および前記第２判定部による判定結果と、に基づいて、前記主室点火部および前記副室点火部の動作を制御する点火制御部と、を備え、
前記点火制御部は、前記第２判定部により前記主燃焼室で燃焼騒音が発生していると判定されると、前記主室点火部の点火時期と前記副室点火部の点火時期との間の位相差を拡大するように前記主室点火部および前記副室点火部の動作を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記点火制御部は、前記第１判定部により前記主燃焼室でノッキングが発生していると判定されると、第１所定量だけ点火時期を遅角するように前記主室点火部および前記副室点火部の動作を制御し、前記第２判定部により前記主燃焼室で燃焼騒音が発生していると判定されると、前記第１所定量より小さい第２所定量だけ前記位相差を拡大するように前記主室点火部および前記副室点火部の動作を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記点火制御部は、前記第１判定部により前記主燃焼室でノッキングが発生していると判定されると、第１所定量だけ点火時期を遅角するように前記主室点火部および前記副室点火部の動作を制御し、前記第２判定部により前記主燃焼室で燃焼騒音が発生していると判定されると、前記第１所定量より小さい第２所定量だけ前記位相差を拡大するように前記主室点火部および前記副室点火部の動作を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記主燃焼室でノッキングが発生しているときの前記第１最大振幅に対応する第１閾値と、前記主燃焼室で燃焼騒音が発生しているときの前記第２最大振幅に対応する第２閾値と、所定頻度と、を記憶する記憶部をさらに備え、
前記第１判定部は、前記第１最大振幅が前記記憶部に記憶された前記第１閾値を超えると、前記主燃焼室でノッキングが発生していると判定し、
前記第２判定部は、前記第２最大振幅が前記記憶部に記憶された前記第２閾値を超える頻度が前記記憶部に記憶された前記所定頻度を超えると、前記主燃焼室で燃焼騒音が発生していると判定し、
前記第１閾値と前記第２閾値と前記所定頻度とは、前記内燃機関の運転条件に応じて予め定められることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記主燃焼室でノッキングが発生しているときの前記第１最大振幅に対応する第１閾値と、前記主燃焼室で燃焼騒音が発生しているときの前記第２最大振幅に対応する第２閾値と、所定頻度と、を記憶する記憶部をさらに備え、
前記第１判定部は、前記第１最大振幅が前記記憶部に記憶された前記第１閾値を超えると、前記主燃焼室でノッキングが発生していると判定し、
前記第２判定部は、前記第２最大振幅が前記記憶部に記憶された前記第２閾値を超える頻度が前記記憶部に記憶された前記所定頻度を超えると、前記主燃焼室で燃焼騒音が発生していると判定し、
前記第１閾値と前記第２閾値と前記所定頻度とは、前記内燃機関の運転条件に応じて予め定められることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項4】
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１周波数帯および前記第２周波数帯は、前記気筒の直径に応じて予め定められることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記第１周波数帯および前記第２周波数帯は、前記気筒の直径に応じて予め定められることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、副燃焼室を有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、内燃機関のノッキングを検出するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置では、筒内圧センサの出力を介して得た筒内圧信号から、ノッキングの周波数を含む所定の周波数帯域の信号を抽出し、抽出された信号に基づいて、ノッキングが発生したか否かが判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－１５７０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、主燃焼室と副燃焼室とを有する内燃機関では、副燃焼室から主燃焼室内に火炎を噴出させることで火炎伝播を早めるため、熱効率が高い半面、ノッキングの有無にかかわらず燃焼騒音が発生することがある。このため、ノッキングの発生だけでなく燃焼騒音の発生も検知することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様は、気筒内を往復動するピストンに面した主燃焼室と、噴孔を介して主燃焼室に連通する副燃焼室と、主燃焼室の内部の混合気を点火する主室点火部と、副燃焼室の内部の混合気を点火する副室点火部と、を有する内燃機関の制御装置であって、主燃焼室の圧力を検出する圧力検出部と、圧力検出部により検出された圧力の変動データから第１周波数帯の圧力変動データを抽出する第１抽出部と、圧力検出部により検出された圧力の変動データから、第１周波数帯より低い第２周波数帯の圧力変動データを抽出する第２抽出部と、内燃機関の燃焼サイクルごとに、第１抽出部により抽出された第１周波数帯の圧力変動データに含まれる第１最大振幅を算出するとともに、第２抽出部により抽出された第２周波数帯の圧力変動データに含まれる第２最大振幅を算出する振幅算出部と、振幅算出部により算出された第１最大振幅に基づいて、主燃焼室でノッキングが発生しているか否かを判定する第１判定部と、第１判定部により主燃焼室でノッキングが発生していないと判定されることを条件として、振幅算出部により算出された第２最大振幅に基づいて、主燃焼室で燃焼騒音が発生しているか否かを判定する第２判定部と、内燃機関の運転条件と、第１判定部および第２判定部による判定結果と、に基づいて、主室点火部および副室点火部の動作を制御する点火制御部と、を備える。点火制御部は、第２判定部により主燃焼室で燃焼騒音が発生していると判定されると、主室点火部の点火時期と副室点火部の点火時期との間の位相差を拡大するように主室点火部および副室点火部の動作を制御する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、ノッキングの発生と燃焼騒音の発生とを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される内燃機関としてのエンジンの要部構成を概略的に示す図。
【図4】本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置の要部構成を示すブロック図。
【図7】点火時期の調整による燃焼音の軽減とエンジン出力の低下について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図１～図８Ｃを参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明が適用される内燃機関の一例であるエンジン１の要部構成を概略的に示す図である。エンジン１は、例えばガソリンを燃料として火花点火により混合気の燃焼を行うガソリンエンジンであり、動作周期の間に吸気、膨張、圧縮および排気の４つの行程を経る４ストロークエンジンである。吸気行程の開始から排気行程の終了までを、便宜上、エンジン１の燃焼行程の１サイクルまたは燃焼サイクルと称する。エンジン１は４気筒、６気筒、８気筒等、複数の気筒を有するが、図１には、単一の気筒の構成を示す。なお、各気筒の構成は互いに同一である。燃料は、アルコールを含む燃料であってもよい。
【0009】
図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック１１に形成された略円筒形状のシリンダ２と、シリンダ２の内壁に沿って摺動可能に配置されたピストン３と、ピストン３とシリンダヘッド１２との間に形成された燃焼室４と、を有する。ピストン３は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結され、シリンダ２内をピストン３が往復動することにより、クランクシャフト６が回転する。なお、ピストン３の上面は例えば凹凸状に形成されるが、図１では、便宜上、平坦面として示す。
【0010】
シリンダヘッド１２には、吸気ポート１３と排気ポート１４とが設けられる。燃焼室４には、吸気ポート１３を介して吸気通路１５が連通する一方、排気ポート１４を介して排気通路１６が連通する。吸気ポート１３は吸気バルブ１７により開閉され、排気ポート１４は排気バルブ１８により開閉される。吸気バルブ１７の上流側の吸気通路１５には、スロットルバルブ１９が設けられ、スロットルバルブ１９により燃焼室４へ流れる吸気量が調整される。吸気バルブ１７と排気バルブ１８とは、不図示の動弁機構により、クランクシャフト６の回転に同期した所定のタイミングで開閉される。
【0011】
シリンダヘッド１２には、燃焼室４に臨むようにインジェクタ７が装着される。インジェクタ７は、例えばシリンダブロック１１の側方かつ吸気バルブ１７の近傍に、先端の燃料噴射口を斜め下方に向けて配置される。インジェクタ７は、コントローラ（図４）からの指令により、吸気行程から圧縮行程にかけての範囲内で１回または複数回、燃焼室４内に燃料を噴射する。すなわち、インジェクタ７は、筒内噴射型の燃料噴射弁として構成される。なお、インジェクタ７の配置はこれに限らず、例えば吸気ポート１３に面してインジェクタ７を配置し、ポート噴射型の燃料噴射弁として構成してもよい。
【0012】
図２は、シリンダ２を下方から見た図（図１の矢印II-II線に沿って切断した図）である。図２には、シリンダ２の中央を通り、互いに直交する一対の基準線Ｌ１，Ｌ２と、基準線Ｌ１，Ｌ２の交点を通って、基準線Ｌ１，Ｌ２に直交する軸線ＣＬ１と、が示される。さらに基準線Ｌ１上には、シリンダ２の中心線である軸線ＣＬ１と平行に、軸線ＣＬ２が示される。
【0013】
図２に示すように、吸気バルブ１７は、基準線Ｌ２の一方側に、基準線Ｌ１を挟んで一対設けられる。排気バルブ１８は、基準線Ｌ２の他方側に、基準線Ｌ１を挟んで一対設けられる。なお、吸気ポート１３と排気ポート１４も、吸気バルブ１７と排気バルブ１８に対応してそれぞれ一対設けられる。一対の排気バルブ１８間の距離は、一対の吸気バルブ１７間の距離よりも長い。図１のインジェクタ７は、基準線Ｌ１上（図２の領域Ａ１）に配置され、基準線Ｌ１に沿って吸気ポート側から排気ポート側へ燃料を噴射する。
【0014】
一対の吸気バルブ１７と一対の排気バルブ１８との間には、シリンダ２の壁面付近に筒内圧センサ１０が設けられる。筒内圧センサ１０は、燃焼室４（主燃焼室４１）に臨むようにシリンダヘッド１２に設けられ、燃焼室４（主燃焼室４１）の圧力である筒内圧、より具体的にはシリンダ２の壁面付近の筒内圧を検出する。
【0015】
図１、図２に示すように、シリンダヘッド１２の中央部には、吸気ポート１３と排気ポート１４との間において、ピストン３に向けてハウジング４５が突設される。図３は、ハウジング４５の周囲の構成を拡大して示す図１の要部拡大図である。図３に示すように、ハウジング４５は、軸線ＣＬ２を中心とした断面略Ｕ字状、より具体的には、突出側の先端部４６が略円弧状（例えば半円状ないしドーム状）に形成され、先端部４６は、軸線ＣＬ２を中心とした対称形状を呈する。なお、軸線ＣＬ２は、図１のシリンダ２の中心線（軸線ＣＬ１）からインジェクタ７の反対側にずれているが（図２）、軸線ＣＬ２が軸線ＣＬ１に一致するようにハウジング４５を設けてもよい。
【0016】
ハウジング４５の先端部４６には、軸線ＣＬ２を中心として周方向等間隔に周方向複数の貫通孔、すなわち噴孔４７が開口される。噴孔４７は、軸線ＣＬ２からピストン３側かつ径方向外側に斜めに延在する軸線ＣＬ３に沿って放射状に開口される。なお、軸線ＣＬ２と軸線ＣＬ３とのなす角α１は、燃焼室壁に火炎ジェットが触れないような角度に設定することが好ましく、例えば３０度～６０度の範囲にある。
【0017】
燃焼室４は、ハウジング４５により、ハウジング４５の外側の主燃焼室４１と、ハウジング４５の内側の副燃焼室４２とに分けられる。図１に示すように、インジェクタ７は主燃焼室４１に面して配置され、主燃焼室４１に燃料が噴射される。吸気ポート１３と排気ポート１４との間のシリンダヘッド１２の中央部、より具体的には、軸線ＣＬ２上には、点火プラグ８が設けられる。点火プラグ８は、先端の点火部が副燃焼室４２に面するようにその長手方向の中心線が例えば軸線ＣＬ２に沿って配置され、コントローラ（図４）からの指令に応じて電気エネルギーにより点火部で火花を発生するように構成される。
【0018】
インジェクタ７から主燃焼室４１に燃料が噴射されると、主燃焼室４１で空気と燃料との混合気が生成される。この混合気の一部は、周方向複数の噴孔４７を介して副燃焼室４２に流入し、点火プラグ８で点火されて燃焼する。副燃焼室４２で生成された燃焼ガスは、噴孔近傍の混合気を未燃ガスジェットとして主燃焼室４１に追いやった後、複数の噴孔４７からトーチ状の火炎ジェット４８として放射状に噴出し、主燃焼室４１の混合気を燃焼させる。膨張行程では、主燃焼室４１で燃焼した高温高圧の燃焼ガスによってピストン３が押し下げられ、クランクシャフト６が回転される。
【0019】
図２に示すように、シリンダヘッド１２には、一対の排気バルブ１８の間に、より詳しくは基準線Ｌ１上に、さらに点火プラグ９が設けられる。点火プラグ９は、シリンダ２の中心線（軸線ＣＬ１）からシリンダ壁部までの中間地点（シリンダ半径の１／２の地点）ないしほぼ中間地点において、先端の点火部が主燃焼室４１に面するようにその長手方向の中心線が軸線ＣＬ２と平行に配置され、コントローラ（図４）からの指令に応じて電気エネルギーにより点火部で火花を発生するように構成される。なお、シリンダ半径の１／２の地点よりも中心側またはシリンダ壁部側に、点火プラグ９を配置してもよい。インジェクタ７から主燃焼室４１に燃料が噴射された後、点火プラグ９が点火されると、主燃焼室４１で混合気が燃焼してピストン３が押し下げられ、クランクシャフト６が回転される。
【0020】
このように本実施形態では、主燃焼室４１と副燃焼室４２とにそれぞれ点火プラグ８，９が設けられる。以下では、主燃焼室４１に設けられる点火プラグ９を主室点火プラグと呼び、副燃焼室４２に設けられる点火プラグ８を副室点火プラグと呼ぶことがある。点火プラグ８，９の動作はコントローラ（図４）により制御される。点火モードには、燃焼サイクルで主室点火プラグ９のみが点火される主室点火モード、副室点火プラグ８のみが点火される副室点火モード、および主室点火プラグ９と副室点火プラグ８の双方が点火される位相差点火モードが含まれる。
【0021】
位相差点火モードでは、同一の燃焼サイクルで、主室点火プラグ９が点火された後、クランク角が所定クランク角（所定位相差）だけ変化すると、副室点火プラグ８が点火される。このときの主室点火プラグ９の点火時期と副室点火プラグ８の点火時期との差は、クランクシャフト６の回転角度の差（クランク角差）によって表される。なお、クランク角差を位相差とも呼ぶ。
【0022】
副室点火プラグ８による燃焼は火炎ジェットによる急速燃焼であるため、副室点火プラグ８による混合気の燃焼速度は、主室点火プラグ９による燃焼速度よりも速い。したがって、位相差が小さすぎると、主燃焼室４１における主室点火プラグ９の点火による火炎の伝播を、副室点火プラグ８の点火による火炎の伝播が追い越し、主室点火プラグ９の点火による効果が得られない。一方、位相差が大きすぎると、主室点火プラグ９の点火によって混合気が十分に燃焼されるため、副室点火プラグ８の点火による火炎が主燃焼室４１に到達するとき、主燃焼室４１では混合気の未燃部分が残っておらず、副室点火プラグ８による急速燃焼の効果を生じさせることができない。この点を考慮し、位相差点火モードにおいて、主室点火プラグ９の点火による燃焼の効果と副室点火プラグ８の点火による燃焼の効果とを得られるように、位相差点火モードの基準位相差が設定される。
【0023】
コントローラは、エンジン回転数やエンジン１に作用する負荷等のエンジン１の運転状態に応じて点火モードを決定し、点火モードに応じて、点火プラグ８，９に制御信号を出力する。これにより、運転状態に応じて、主室点火モード、副室点火モードおよび位相差点火モードの間で、点火モードが切り換えられる。より詳しくは、予めコントローラには、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じた基準点火時期を示す複数の特性マップが記憶されており、これら特性マップを用いて、点火モードが切り換えられる。
【0024】
副室点火モードおよび位相差点火モードでは、副燃焼室４２から主燃焼室４１内に火炎ジェット４８を噴出させることで主燃焼室４１での火炎伝播が早まるため、エンジン１の熱効率が高まる半面、ノッキングの有無にかかわらず燃焼騒音が発生することがある。そこで、本実施形態では、筒内圧センサ１０により検出された筒内圧に基づいてノッキングの発生と燃焼騒音の発生とを検知することができるよう、以下のように内燃機関の制御装置を構成する。
【0025】
図４は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、装置）１００の要部構成を示すブロック図である。図４に示すように、装置１００は、コントローラ５０を中心として構成され、コントローラ５０にそれぞれ接続された点火プラグ８，９と、筒内圧センサ１０と、クランク角センサ５１と、吸気量センサ５２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５３，５４とを有する。
【0026】
クランク角センサ５１は、クランクシャフト６に設けられ、クランクシャフト６の回転に伴いパルス信号を出力するように構成される。コントローラ５０は、クランク角センサ５１からのパルス信号に基づいて、ピストン３の吸気行程開始時の上死点ＴＤＣの位置を基準としたクランクシャフト６の回転角度（クランク角）を特定するとともに、エンジン回転数を算出する。したがって、クランク角センサ５１は、エンジン回転数センサとしても機能する。以下では、便宜上、クランク角センサ５１がエンジン回転数を検出するものとして扱う。
【0027】
吸気量センサ５２は、シリンダ２への吸入空気量を検出するセンサであり、例えば吸気通路１５（より具体的にはスロットルバルブの上流）に配置されたエアフロメータにより構成される。コントローラ５０は、吸気量センサ５２からの信号に基づいてインジェクタ７の目標噴射量を算出し、目標噴射量の燃料を噴射するようにインジェクタ７を制御する。吸気量センサ５２により検出される吸気量は、エンジン１の出力トルクと相関関係を有する。したがって、吸気量センサ５２は、エンジン負荷を検出するセンサとしても機能する。なお、エンジン負荷（エンジン出力トルク）はコントローラ５０で演算されるものであるが、以下では、便宜上、吸気量センサ５２がエンジン負荷を検出するものとして扱う。
【0028】
図５は、主燃焼室４１でノッキングや燃焼騒音が発生するときの共鳴周波数について説明するための図である。発明者らは、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を用いて筒内圧の変動（経時変化）を周波数ごとに解析し、ノッキング発生時と燃焼騒音発生時とでは圧力変動が大きくなる周波数帯が異なることを知見した。すなわち、ノッキング発生時は、第１周波数帯（１０～１６ｋＨｚ）と、第１周波数帯より低い第２周波数帯（６～９ｋＨｚ）とで圧力変動が大きくなり、燃焼騒音発生時は、第２周波数帯のみで圧力変動が大きくなることを知見した。
【0029】
副室点火プラグ８（図３）による点火が行われると、副燃焼室４２の各噴孔４７から主燃焼室４１内に火炎ジェット４８が噴出し、火炎ジェット４８が到達するシリンダ２の壁面付近で筒内圧が高まることで圧力波が発生する。また、ノッキング発生時は、シリンダ２の壁面付近の複数の着火点で混合気が自着火し、各着火点を起点とする圧力波も発生する。このように発生した圧力波は、シリンダ２の反対側の壁面で反射した反射波と干渉し、これにより主燃焼室４１内で共鳴現象が発生する。
【0030】
点火プラグ８，９による点火が行われる上死点ＴＤＣ付近のクランク角では、主燃焼室４１は直径に対して高さが十分小さい円筒空間を形成する。このような円筒空間では、周方向と径方向とに振幅と位相の空間分布を有する複数の共鳴モードが発生する。図５には、円筒空間で発生する共鳴モードのモード形状が示される。破線は共鳴振動の節線を表し、±は共鳴振動の位相を表す。周方向の次数ｍは、円筒空間の周方向における節線の本数に対応し、径方向の次数ｎは、円筒空間の径方向における節線の本数に対応する。
【0031】
このような共鳴モードの周波数（共鳴周波数）ｆm,n,0［Ｈｚ］は、Ｄｒａｐｅｒの式に基づいて推定することができる。ρm,n,0はモード定数、κは比熱比、Ｒは気体定数［Ｊ／ｋｇＫ］、Τは主燃焼室４１の代表温度［Ｋ］、Ｂは円筒空間の直径（すなわち、シリンダ２の直径）［ｍ］である。
ｆ1,0,0＝ρ1,0,0（κＲＴ）1/2／πＢ
ｆ1,0,0＝ρ1,0,0（κＲＴ）1/2／πＢ
【0032】
図５では、一例として、円筒空間の直径Ｂを０．０７３［ｍ］、比熱比κを１．３、気体定数Ｒを２８７［Ｊ／ｋｇＫ］、代表温度Τを２４２４［Ｋ］とした場合の共鳴周波数ｆm,n,0を示す。ノッキング発生時にのみ圧力変動が大きくなる第１周波数帯（１０～１６ｋＨｚ）は、（２，０，０）モードの共鳴周波数ｆ2,0,0（１２．６［ｋＨｚ］）付近の周波数帯である。ノッキング発生時および燃焼騒音発生時の両方で圧力変動が大きくなる第２周波数帯（６～９ｋＨｚ）は、（１，０，０）モードの共鳴周波数ｆ1,0,0（７．６３［ｋＨｚ］）付近の周波数帯である。
【0033】
ノッキング発生時は、火炎ジェット４８が到達するシリンダ２の壁面付近と、その反対側の壁面付近とで同時に自着火が発生し、各着火点を起点とする圧力波と反射波とが干渉する。これにより、（１，０，０）モードの共鳴と（２，０，０）モードの共鳴とが同時に発生する。ノッキングはエンジン部品の損傷につながるため、第１周波数帯（１０～１６ｋＨｚ）の圧力変動の大きさを監視し、ノッキング発生時に見られる所定以上の圧力変動が観測された場合には、直ちに対応する必要がある。
【0034】
一方、ノッキングが発生していなければ、燃焼騒音が発生していても、すなわち燃焼音がユーザに違和感を与えるほど大きくなったとしても、エンジン部品が損傷することはない。ただし、その音量（圧力変動の大きさ）が大きい状態が一定の頻度以上で発生すると、ユーザに違和感を与え、エンジン１の商品性を低下させるおそれがある。
【0035】
（１，０，０）モードの共鳴による第２周波数帯（６～９ｋＨｚ）の圧力変動は、燃焼騒音として認識され得るが、（２，０，０）モードの共鳴による第１周波数帯（１０～１６ｋＨｚ）の圧力変動は、高周波のため燃焼騒音として認識され難い。第２周波数帯（６～９ｋＨｚ）の圧力変動の大きさを監視し、燃焼騒音として認識され得る所定以上の圧力変動が観測され、かつ、その観測頻度が所定頻度を超えた場合には、対応することが好ましい。
【0036】
図４のＢＰＦ５３は、筒内圧センサ１０により検出された筒内圧の変動データから第１周波数帯の圧力変動データを抽出するように構成され、ＢＰＦ５４は、第２周波数帯の圧力変動データを抽出するように構成される。
【0037】
図６は、筒内圧センサ１０により検出される筒内圧（センサ値）Ｐ０の変動データおよびＢＰＦ５３，５４により抽出される筒内圧Ｐ１，Ｐ２の変動データの一例を示す図であり、クランク角θに対する筒内圧Ｐ０～Ｐ２の変動データの一例を示す。
【0038】
図４のコントローラ５０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成され、ＣＰＵ等の演算部５０Ａと、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部５０Ｂと、その他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。コントローラ５０の演算部５０Ａは、振幅算出部５７と、第１判定部５８と、第２判定部５９と、点火モード決定部５５と、点火プラグ制御部５６として機能する。
【0039】
記憶部５０Ｂには、基準点火時期を決定するための特性マップとして、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて予め定められた一対の特性マップが記憶される。より具体的には、点火プラグ８，９のうちの先行点火プラグの基準点火時期（例えば、最大トルクが得られる最適点火時期ＭＢＴ）を示す先行点火マップと、点火プラグ８，９の点火時期の基準位相差を示す位相差マップとが記憶される。
【0040】
先行点火プラグとは、燃焼サイクルにおいて最初に点火される点火プラグであり、副室点火モードでは副室点火プラグ８が、主室点火プラグでは主室点火プラグ９が、位相差点火モードでは主室点火プラグ９が、先行点火プラグとなる。位相差マップには、少なくとも所定値（下限値）以上かつ所定値（上限値）以下の位相差の範囲が含まれる。下限値は、位相差が小さすぎて主室点火プラグ９による点火の効果が得られない場合の位相差であり、例えば０度である。上限値は、位相差が大きすぎて副室点火プラグ８による点火の効果が得られない場合の位相差であり、例えば１５度である。位相差点火モードにおける点火プラグ８，９の位相差は、下限値より大きく、上限値より小さい。
【0041】
点火モード決定部５５は、クランク角センサ５１により検出されたエンジン回転数と、吸気量センサ５２により検出されたエンジン負荷とに応じて、主室点火モード、副室点火モードおよび位相差点火モードの中から目標点火モードを決定する。具体的には、まず、位相差マップを用いて、基準位相差を算出する。そして、基準位相差が下限値以下のとき、主室点火プラグ９の点火による燃焼の効果が得られないので、目標点火モードを副室点火モードに決定する。また、基準位相差が上限値以上のとき、副室点火プラグ８の点火による燃焼の効果が得られないので、目標点火モードを主室点火モードに決定する。一方、基準位相差が下限値より大きくかつ上限値より小さいとき、目標点火モードを位相差点火モードに決定する。
【0042】
点火プラグ制御部５６は、点火モード決定部５５により主室点火モードが目標点火モードに決定されると、記憶部５０Ｂに記憶された先行点火マップを用いて、先行点火プラグ（この場合は主室点火プラグ９）の基準点火時期θａを算出する。そして、副室点火プラグ８が点火することなく、主室点火プラグ９が基準点火時期θａで点火するように、点火プラグ８，９に制御信号を出力する。これにより点火モードが主室点火モードとなる。
【0043】
点火プラグ制御部５６は、点火モード決定部５５により副室点火モードが目標点火モードに決定されると、記憶部５０Ｂに記憶された先行点火マップを用いて、先行点火プラグ（この場合は副室点火プラグ８）の基準点火時期θａを算出する。そして、主室点火プラグ９が点火することなく、副室点火プラグ８が基準点火時期θａで点火するように、点火プラグ８，９に制御信号を出力する。これにより点火モードが副室点火モードとなる。
【0044】
点火プラグ制御部５６は、点火モード決定部５５により位相差点火モードが目標点火モードに決定されると、先行点火マップを用いて、先行点火プラグ（この場合は主室点火プラグ９）の基準点火時期θａを算出する。次いで、位相差マップを用いて、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じた主室点火プラグ９と副室点火プラグ８との間の基準位相差θｂを算出する。そして、主室点火プラグ９が基準点火時期θａで点火した後、副室点火プラグ８が基準点火時期θａから基準位相差θｂだけ遅れた点火時期θａ＋θｂで点火するように、点火プラグ８，９に制御信号を出力する。これにより点火モードが位相差点火モードとなる。
【0045】
振幅算出部５７は、エンジン１の燃焼サイクルごとに、ＢＰＦ５３により抽出された第１周波数帯の圧力変動データに含まれる最大振幅ＰＰ１を算出するとともに、ＢＰＦ５４により抽出された第２周波数帯の圧力変動データに含まれる最大振幅ＰＰ２を算出する。より具体的には、図６に示すように、第１周波数帯の筒内圧Ｐ１および第２周波数帯の筒内圧Ｐ２の変動データから、燃焼サイクルごとに振幅が最大となる箇所を検出し、最大振幅（Ｐ－Ｐ（Peak to Peak）値）ＰＰ１，ＰＰ２を算出する。
【0046】
なお、図５に示すように、第１周波数帯に対応する（２，０，０）モードでも、第２周波数帯に対応する（１，０，０）モードでも、シリンダ２の壁面付近が振幅の腹となる。図２に示すように、筒内圧センサ１０をシリンダ２の壁面付近に設け、シリンダ２の壁面付近の筒内圧Ｐ０を検出することで、圧力変動の最大振幅ＰＰ１，ＰＰ２を精度よく検出することができる。
【0047】
第１判定部５８は、振幅算出部５７により算出された最大振幅ＰＰ１に基づいて、主燃焼室４１でノッキングが発生しているか否かを判定する。より具体的には、最大振幅ＰＰ１がエンジン１の運転条件に応じて予め定められた第１閾値ｐｐ１を超えるか否かを判定する。最大振幅ＰＰ１が第１閾値ｐｐ１を超える場合（ＰＰ１＞ｐｐ１）は、ノッキングが発生していると判定し、第１閾値ｐｐ１以下の場合（ＰＰ１≦ｐｐ１）は、ノッキングが発生していないと判定する。
【0048】
第１判定部５８によるノッキングの判定に用いられる第１閾値ｐｐ１は、試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。第１閾値ｐｐ１を定めるための試験は、エンジン１の運転条件、すなわちエンジン回転数とエンジン負荷とを変えながら行われ、第１閾値ｐｐ１は、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて予め定められた特性マップとして記憶部５０Ｂに記憶される。第１判定部５８は、クランク角センサ５１により検出されたエンジン回転数と吸気量センサ５２により検出されたエンジン負荷とに基づいて、記憶部５０Ｂに記憶された特性マップから運転条件に応じた第１閾値ｐｐ１を検索し、ノッキングの判定に用いる。
【0049】
第２判定部５９は、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していないと判定されることを条件として、振幅算出部５７により算出された最大振幅ＰＰ２に基づいて、主燃焼室４１で燃焼騒音が発生しているか否かを判定する。
【0050】
第２判定部５９は、先ず、燃焼音が基準より大きいか否かを判定する。より具体的には、最大振幅ＰＰ２がエンジン１の運転条件に応じて予め定められた第２閾値ｐｐ２を超えるか否かを判定する。最大振幅ＰＰ２が第２閾値ｐｐ２を超える場合（ＰＰ２＞ｐｐ１）は、燃焼音が基準より大きいと判定し、第２閾値ｐｐ２以下の場合（ＰＰ２≦ｐｐ２）は、燃焼音が基準以下であると判定する。
【0051】
第２判定部５９による燃焼音の判定に用いられる第２閾値ｐｐ２も、第１閾値ｐｐ１と同様に、試験により予め定められ、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて予め定められた特性マップとして記憶部５０Ｂに記憶される。第２判定部５９は、クランク角センサ５１により検出されたエンジン回転数と吸気量センサ５２により検出されたエンジン負荷とに基づいて、記憶部５０Ｂに記憶された特性マップから運転条件に応じた第２閾値ｐｐ２を検索し、燃焼音の判定に用いる。
【0052】
第２判定部５９は、燃焼サイクルごとの燃焼音の判定において、連続して、燃焼サイクルで燃焼音が基準より大きいと判定した回数Ｃ２が所定回数ｃ２（例えば、１回）を超えると、主燃焼室４１で燃焼騒音が発生していると判定する。
【0053】
第２判定部５９による燃焼騒音の判定に用いられる所定回数ｃ２も、第１閾値ｐｐ１や第２閾値ｐｐ２と同様に、試験により予め定められ、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて予め定められた特性マップとして記憶部５０Ｂに記憶される。第２判定部５９は、クランク角センサ５１により検出されたエンジン回転数と吸気量センサ５２により検出されたエンジン負荷とに基づいて、記憶部５０Ｂに記憶された特性マップから運転条件に応じた所定回数ｃ２を検索し、燃焼騒音の判定に用いる。
【0054】
＜主室点火モードにおける点火時期の調整＞
主室点火モードにおける点火時期の調整について説明する。点火プラグ制御部５６は、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定されると、所定量θ１だけ点火時期を遅角するように先行点火プラグ（この場合は主室点火プラグ９）の動作を制御する（θａ→θａ＋θ１）。所定量θ１は、ノッキングを解消するために十分な遅角量（例えば、１．５度程度）として試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。
主室点火モードにおける点火時期の調整について説明する。点火プラグ制御部５６は、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定されると、所定量θ１だけ点火時期を遅角するように先行点火プラグ（この場合は主室点火プラグ９）の動作を制御する（θａ→θａ＋θ１）。所定量θ１は、ノッキングを解消するために十分な遅角量（例えば、１．５度程度）として試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。
【0055】
点火プラグ制御部５６は、主燃焼室４１でノッキングが発生していないと判定されると、最適点火時期ＭＢＴを上限として点火時期を徐々に進角するように先行点火プラグ（主室点火プラグ９）の動作を制御する。なお、主室点火モードでは、副室点火プラグ８からの火炎ジェットによる急速燃焼を伴わず、ノッキングを伴わない燃焼騒音は発生しないため、第２判定部５９による燃焼騒音の判定は行わない。
【0056】
＜副室点火モードにおける点火時期の調整＞
副室点火モードにおける点火時期の調整について説明する。点火プラグ制御部５６は、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定されると、所定量θ１だけ点火時期を遅角するように先行点火プラグ（この場合は副室点火プラグ８）の動作を制御する（θａ→θａ＋θ１）。
副室点火モードにおける点火時期の調整について説明する。点火プラグ制御部５６は、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定されると、所定量θ１だけ点火時期を遅角するように先行点火プラグ（この場合は副室点火プラグ８）の動作を制御する（θａ→θａ＋θ１）。
【0057】
点火プラグ制御部５６は、第２判定部５９により主燃焼室４１で燃焼騒音が発生していると判定されると、所定量θ２だけ点火時期を遅角するように先行点火プラグ（副室点火プラグ８）の動作を制御する（θａ→θａ＋θ２）。所定量θ２は、燃焼音を軽減するために十分な遅角量（例えば、０．５度程度）として試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。燃焼音を軽減するための所定量θ２は、ノッキングを解消するための所定量θ１よりも小さい（θ１＞θ２）。
【0058】
点火プラグ制御部５６は、主燃焼室４１でノッキングも燃焼騒音も発生していないと判定されると、最適点火時期ＭＢＴを上限として点火時期を徐々に進角するように先行点火プラグ（主室点火プラグ９）の動作を制御する。
【0059】
＜位相差点火モードにおける点火時期の調整＞
位相差点火モードにおける点火時期の調整について説明する。点火プラグ制御部５６は、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定されると、所定量θ１だけ点火時期を遅角するように先行点火プラグ（この場合は主室点火プラグ９）の動作を制御する（θａ→θａ＋θ１）。
位相差点火モードにおける点火時期の調整について説明する。点火プラグ制御部５６は、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定されると、所定量θ１だけ点火時期を遅角するように先行点火プラグ（この場合は主室点火プラグ９）の動作を制御する（θａ→θａ＋θ１）。
【0060】
点火プラグ制御部５６は、第２判定部５９により主燃焼室４１で燃焼騒音が発生していると判定されると、所定量θ３だけ点火プラグ８，９の点火時期の位相差を拡大するように点火プラグ８，９の動作を制御する（θｂ→θｂ＋θ３）。副室点火プラグ８は、主室点火プラグ９の点火時期から位相差分だけ遅れて点火されるため、位相差の拡大量（所定量θ３）は、副室点火プラグ８の点火時期の遅角量（所定量θ３）でもある。
【0061】
このような所定量θ３は、燃焼音を軽減するために十分な位相差の拡大量または副室点火プラグ８の点火時期の遅角量（例えば、０．５度程度）として試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。燃焼音を軽減するための所定量θ３は、ノッキングを解消するための所定量θ１よりも小さい（θ１＞θ３）。なお、拡大した後の位相差θｂ＋θ３が１５度以上になると、点火モード決定部５５により目標点火モードが主室点火モードに決定（変更）される。
【0062】
点火プラグ制御部５６は、主燃焼室４１でノッキングも燃焼騒音も発生していないと判定されると、点火プラグ８，９の点火時期の位相差を徐々に縮小するように点火プラグ８，９の動作を制御する。なお、縮小した後の位相差が０度以下になると、点火モード決定部５５により目標点火モードが副室点火モードに決定（変更）される。
【0063】
図７は、点火時期の調整による燃焼音の軽減とエンジン出力の低下について説明するための図であり、点火時期を調整したときの第２周波数帯の圧力変動の最大振幅ＰＰ２およびエンジン出力の変化の一例を示す。図７の状態Ａは、最大振幅ＰＰ２が第２閾値ｐｐ２を超えた状態、すなわち燃焼音が基準より大きい状態であり、状態Ｂおよび状態Ｃは、最大振幅ＰＰ２が第２閾値ｐｐ２の状態、すなわち基準の燃焼音の状態を示す。
【0064】
図７に一点鎖線で示すように、位相差を維持したまま点火プラグ８，９の点火時期を遅角すると、燃焼音の軽減に伴ってエンジン出力が大きく低下する（状態Ａ→状態Ｂ）。一方、二点鎖線で示すように、先行点火プラグである主室点火プラグ９の点火時期を維持したまま副室点火プラグ８の点火時期のみ遅角して位相差を拡大すると、燃焼音の軽減に伴うエンジン出力の低下を抑制することができる（状態Ａ→状態Ｃ）。
【0065】
図８Ａ～図８Ｃは、予め記憶されたプログラムに従い、図４のコントローラ５０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。図８Ａは、主室点火モードでの処理の一例を示し、図８Ｂは、副室点火モードでの処理の一例を示し、図８Ｃは、位相差点火モードでの処理の一例を示す。これらのフローチャートに示す処理は、エンジン始動後に開始され、所定周期で繰り返される。
【0066】
図８Ａに示すように、主室点火モードでの処理では、先ずステップＳ１で、クランク角センサ５１および吸気量センサ５２からの信号と、ＢＰＦ５３，５４により抽出された第１周波数帯の筒内圧Ｐ１および第２周波数帯の筒内圧Ｐ２の変動データとを読み込む。次いでステップＳ２で、ステップＳ１で読み込まれた信号に基づいてエンジン１の運転条件を特定する。次いでステップＳ３で、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する目標点火モードが主室点火モードであるか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、ステップＳ３で否定されると処理を終了する。
【0067】
ステップＳ４では、ステップＳ１で読み込まれた第１周波数帯の筒内圧Ｐ１の変動データに基づいて、エンジン１の燃焼サイクルごとの最大振幅ＰＰ１を算出する。次いでステップＳ５で、ステップＳ４で算出された最大振幅ＰＰ１が、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する第１閾値ｐｐ１を超えるか否かを判定する。
【0068】
ステップＳ５で肯定されると、ステップＳ６に進み、主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する基準点火時期θａを所定量θ１だけ遅角（θａ→θａ＋θ１）するように先行点火プラグ（主室点火プラグ９）に制御信号を出力し、処理を終了する。
【0069】
一方、ステップＳ５で否定されると、ステップＳ８に進み、主燃焼室４１でノッキングが発生していないと判定し、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する最適点火時期ＭＢＴを上限として点火時期を徐々に進角するように先行点火プラグ（主室点火プラグ９）に制御信号を出力し、処理を終了する。
【0070】
図８Ｂに示すように、副室点火モードでの処理では、先ずステップＳ１で、クランク角センサ５１および吸気量センサ５２からの信号と、ＢＰＦ５３，５４により抽出された第１周波数帯の筒内圧Ｐ１および第２周波数帯の筒内圧Ｐ２の変動データとを読み込む。次いでステップＳ２で、ステップＳ１で読み込まれた信号に基づいてエンジン１の運転条件を特定する。次いでステップＳ１０で、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する目標点火モードが副室点火モードであるか否かを判定する。ステップＳ１０で肯定されるとステップＳ４に進み、ステップＳ１０で否定されると処理を終了する。
【0071】
ステップＳ４では、ステップＳ１で読み込まれた第１周波数帯の筒内圧Ｐ１の変動データに基づいて、エンジン１の燃焼サイクルごとの最大振幅ＰＰ１を算出する。次いでステップＳ５で、ステップＳ４で算出された最大振幅ＰＰ１が、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する第１閾値ｐｐ１を超えるか否かを判定する。
【0072】
ステップＳ５で肯定されると、ステップＳ６に進み、主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する基準点火時期θａを所定量θ１だけ遅角（θａ→θａ＋θ１）するように先行点火プラグ（副室点火プラグ８）に制御信号を出力し、処理を終了する。
【0073】
一方、ステップＳ５で否定されると、ステップＳ８に進み、主燃焼室４１でノッキングが発生していないと判定し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、ステップＳ１で読み込まれた第２周波数帯の筒内圧Ｐ２の変動データに基づいて、エンジン１の燃焼サイクルごとの最大振幅ＰＰ２を算出する。次いでステップＳ１２で、ステップＳ１１で算出された最大振幅ＰＰ２が、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する第２閾値ｐｐ２を超えるか否かを判定する。
【0074】
ステップＳ１２で否定されると、燃焼音が基準以下であると判定してステップＳ１３に進み、主燃焼室４１でノッキングも燃焼騒音も発生していないと判定し、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する最適点火時期ＭＢＴを上限として点火時期を徐々に進角するように先行点火プラグ（副室点火プラグ８）に制御信号を出力し、処理を終了する。
【0075】
一方、ステップＳ１２で肯定されると、燃焼音が基準より大きいと判定してステップＳ１４に進み、燃焼音が基準より大きいと判定した回数Ｃ２をカウントアップし（Ｃ２（今回値）＝Ｃ２（前回値）＋１）、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、燃焼音が基準より大きいと判定した回数Ｃ２が、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する所定回数ｃ２を超えるか否かを判定する。
【0076】
ステップＳ１５で肯定されると、ステップＳ１６に進み、主燃焼室４１で燃焼騒音のみが発生していると判定し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する基準点火時期θａを所定量θ２だけ遅角（θａ→θａ＋θ２）するように先行点火プラグ（副室点火プラグ８）に制御信号を出力し、処理を終了する。一方、ステップＳ１５で否定されると、点火時期の遅角も進角も行うことなく処理を終了する。
【0077】
図８Ｃに示すように、位相差点火モードでの処理では、先ずステップＳ１で、クランク角センサ５１および吸気量センサ５２からの信号と、ＢＰＦ５３，５４により抽出された第１周波数帯の筒内圧Ｐ１および第２周波数帯の筒内圧Ｐ２の変動データとを読み込む。次いでステップＳ２で、ステップＳ１で読み込まれた信号に基づいてエンジン１の運転条件を特定する。次いでステップＳ２０で、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する目標点火モードが位相差点火モードであるか否かを判定する。ステップＳ２０で肯定されるとステップＳ４に進み、ステップＳ２０で否定されると処理を終了する。
【0078】
ステップＳ４では、ステップＳ１で読み込まれた第１周波数帯の筒内圧Ｐ１の変動データに基づいて、エンジン１の燃焼サイクルごとの最大振幅ＰＰ１を算出する。次いでステップＳ５で、ステップＳ４で算出された最大振幅ＰＰ１が、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する第１閾値ｐｐ１を超えるか否かを判定する。
【0079】
ステップＳ５で肯定されると、ステップＳ６に進み、主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する基準点火時期θａを所定量θ１だけ遅角（θａ→θａ＋θ１）するように先行点火プラグ（主室点火プラグ９）に制御信号を出力し、処理を終了する。
【0080】
一方、ステップＳ５で否定されると、ステップＳ８に進み、主燃焼室４１でノッキングが発生していないと判定し、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する最適点火時期ＭＢＴを上限として点火時期を徐々に進角するように先行点火プラグ（主室点火プラグ９）に制御信号を出力する。
【0081】
次いでステップＳ１１で、ステップＳ１で読み込まれた第２周波数帯の筒内圧Ｐ２の変動データに基づいて、エンジン１の燃焼サイクルごとの最大振幅ＰＰ２を算出する。次いでステップＳ１２で、ステップＳ１１で算出された最大振幅ＰＰ２が、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する第２閾値ｐｐ２を超えるか否かを判定する。
【0082】
ステップＳ１２で否定されると、燃焼音が基準以下であると判定してステップＳ１３に進み、主燃焼室４１でノッキングも燃焼騒音も発生していないと判定し、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、位相差を徐々に縮小するように点火プラグ８，９に制御信号を出力し、処理を終了する。
【0083】
一方、ステップＳ１２で肯定されると、燃焼音が基準より大きいと判定してステップＳ１４に進み、燃焼音が基準より大きいと判定した回数Ｃ２をカウントアップし（Ｃ２（今回値）＝Ｃ２（前回値）＋１）、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、燃焼音が基準より大きいと判定した回数Ｃ２が、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する所定回数ｃ２を超えるか否かを判定する。
【0084】
ステップＳ１５で肯定されると、ステップＳ１６に進み、主燃焼室４１で燃焼騒音のみが発生していると判定し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する基準位相差θｂを所定量θ３だけ拡大（θｂ→θｂ＋θ３）するように点火プラグ８，９に制御信号を出力し、処理を終了する。一方、ステップＳ１５で否定されると、点火時期の遅角も進角も位相差の拡大も行うことなく処理を終了する。
【0085】
ノッキング発生時にのみ圧力変動が大きくなる第１周波数帯と燃焼騒音発生時に圧力変動が大きくなる第２周波数帯とをそれぞれ監視することで、ノッキングの発生と燃焼騒音の発生とを個別に検知することができる（Ｓ４～Ｓ５，Ｓ１１～Ｓ１２）。また、エンジン部品の損傷につながるノッキングの発生を優先的に検知することで、ノッキングが発生した場合でも直ちに解消することができる（Ｓ５）。また、燃焼音が基準より大きい状態が継続したときに限って燃焼騒音の発生を検知するため、点火時期の過剰な遅角を抑制し、エンジン出力や燃費の低下を最小限に抑えることができる（Ｓ１２，Ｓ１５～Ｓ１７，Ｓ２２）。
【0086】
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）装置１００は、シリンダ２内を往復動するピストン３に面した主燃焼室４１と、噴孔４７を介して主燃焼室４１に連通する副燃焼室４２と、主燃焼室４１の内部の混合気を点火する主室点火プラグ９と、副燃焼室４２の内部の混合気を点火する副室点火プラグ８とを有するエンジン１を制御する（図１～図３）。
（１）装置１００は、シリンダ２内を往復動するピストン３に面した主燃焼室４１と、噴孔４７を介して主燃焼室４１に連通する副燃焼室４２と、主燃焼室４１の内部の混合気を点火する主室点火プラグ９と、副燃焼室４２の内部の混合気を点火する副室点火プラグ８とを有するエンジン１を制御する（図１～図３）。
【0087】
装置１００は、主燃焼室４１の圧力を検出する筒内圧センサ１０と、筒内圧センサ１０により検出された圧力の変動データから第１周波数帯（１０～１６ｋＨｚ）の圧力変動データを抽出するＢＰＦ５３と、筒内圧センサ１０により検出された圧力の変動データから、第１周波数帯より低い第２周波数帯（６～９ｋＨｚ）の圧力変動データを抽出するＢＰＦ５４と、エンジン１の燃焼サイクルごとに、ＢＰＦ５３により抽出された第１周波数帯の圧力変動データに含まれる最大振幅ＰＰ１を算出するとともに、ＢＰＦ５４により抽出された第２周波数帯の圧力変動データに含まれる最大振幅ＰＰ２を算出する振幅算出部５７とを備える（図４）。
【0088】
装置１００は、さらに、振幅算出部５７により算出された最大振幅ＰＰ１に基づいて、主燃焼室４１でノッキングが発生しているか否かを判定する第１判定部５８と、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していないと判定されることを条件として、振幅算出部５７により算出された最大振幅ＰＰ２に基づいて、主燃焼室４１で燃焼騒音が発生しているか否かを判定する第２判定部５９と、エンジン１の運転条件と、第１判定部５８および第２判定部５９による判定結果と、に基づいて、点火プラグ８，９の動作を制御する点火プラグ制御部５６とを備える（図４）。
【0089】
点火プラグ制御部５６は、第２判定部５９により主燃焼室４１で燃焼騒音が発生していると判定されると、主室点火プラグ９の点火時期と副室点火プラグ８の点火時期との間の位相差を拡大するように点火プラグ８，９の動作を制御する（図８Ｃ）。
【0090】
このように、ＢＰＦ５３，５４を設け、ノッキング発生時にのみ圧力変動が大きくなる第１周波数帯（１０～１６ｋＨｚ）と燃焼騒音発生時に圧力変動が大きくなる第２周波数帯（６～９ｋＨｚ）とをそれぞれ監視することで、単一の筒内圧センサ１０によりノッキングの発生と燃焼騒音の発生とをそれぞれ精度よく検知することができる。また、ノッキングが発生せず、燃焼騒音のみが発生している場合には、点火プラグ８，９の点火時期の位相差を拡大することで、エンジン出力や燃費の低下を最小限に抑え、効率よく燃焼騒音を解消することができる（図７）。
【0091】
（２）点火プラグ制御部５６は、第１判定部５８により主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定されると、所定量θ１だけ点火時期を遅角するように先行点火プラグ（主室点火プラグ９）の動作を制御し、第２判定部５９により主燃焼室４１で燃焼騒音が発生していると判定されると、所定量θ１より小さい所定量θ３だけ位相差を拡大するように点火プラグ８，９の動作を制御する（図８Ｃ）。
【0092】
すなわち、ノッキングが発生している場合は、主室点火プラグ９の点火時期を十分に遅角することでノッキングを確実に解消し、燃焼騒音が発生している場合は、位相差を拡大することで、副室点火プラグ８の点火時期をある程度遅角することで燃焼音を軽減する。ノッキングの発生と燃焼騒音の発生とをそれぞれ判定し、発生事象に応じた適切な態様で点火プラグ８，９の点火時期を補正することで、点火時期の遅角によるエンジン出力や燃費の低下を最小限に抑えることができる。
【0093】
（３）装置１００は、主燃焼室４１でノッキングが発生しているときの最大振幅ＰＰ１に対応する第１閾値ｐｐ１と、主燃焼室４１で燃焼騒音が発生しているときの最大振幅ＰＰ２に対応する第２閾値ｐｐ２と、所定回数ｃ２と、を記憶する記憶部５０Ｂをさらに備える（図４）。第１判定部５８は、最大振幅ＰＰ１が記憶部５０Ｂに記憶された第１閾値ｐｐ１を超えると、主燃焼室４１でノッキングが発生していると判定する。第２判定部５９は、最大振幅ＰＰ２が記憶部５０Ｂに記憶された第２閾値ｐｐ２を超えた回数Ｃ２が記憶部５０Ｂに記憶された所定回数ｃ２を超えると、主燃焼室４１で燃焼騒音が発生していると判定する。第１閾値ｐｐ１と第２閾値ｐｐ２と所定回数ｃ２とは、エンジン１の運転条件に応じて予め定められる。
【0094】
より具体的には、第１閾値ｐｐ１と第２閾値ｐｐ２と所定回数ｃ２とは、それぞれ、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて予め定められた特性マップとして記憶部５０Ｂに記憶される。このように、ノッキングや燃焼音、燃焼騒音の判定に用いる閾値をエンジン１の運転条件に応じてきめ細かく設定しておくことで、ノッキングの発生と燃焼騒音の発生とを一層精度よく検知することができる。また、ノッキングの発生と燃焼騒音の発生とを過剰に判定することを防止でき、点火時期の遅角によるエンジン出力や燃費の低下を最小限に抑えることができる。
【0095】
（４）第１周波数帯および第２周波数帯は、シリンダ２の直径Ｂに応じて予め定められる。すなわち、主燃焼室４１と副燃焼室４２とを有するエンジン１であれば、シリンダ２の直径Ｂに応じて適切な第１周波数帯および第２周波数帯を定め、ノッキングの発生と燃焼騒音の発生とを精度よく検知することができる。
【0096】
なお、上記実施形態では、インジェクタ７と副室点火プラグ８と主室点火プラグ９とを同一直線（基準線Ｌ１）上に配置したが、主室点火部と副室点火部の配置は上述したものに限らない。上記実施形態では、副室点火プラグ８をシリンダ２の中心線（軸線ＣＬ１）からずらして配置したが、シリンダ２の中心線上に配置してもよい。すなわち、シリンダ２の略中央部に配置されるのであれば、副室点火部の位置は上述したものに限らない。
【0097】
上記実施形態では、エンジン１の運転条件に応じて、主室点火プラグ９のみが点火する主室点火モードと、副室点火プラグ８のみが点火する副室点火モードと、主室点火プラグ９と副室点火プラグ８の双方が点火する位相差点火モードとを切り換えるようにしたが、エンジン１の運転条件にかかわらず位相差点火モードのみを行うようにしてもよい。
【0098】
上記実施形態では、点火モード決定部５５が、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて主室点火モードと副室点火モードと位相差点火モードとを切り換えるようにしたが、他のパラメータ（例えばエンジン温度）を考慮して、点火モードを切り換えるようにしてもよい。すなわち、エンジン１の低温始動時には副燃焼室４２の壁面温度が低下しており、燃焼が安定しない。そこで、エンジン１の温度（例えばシリンダブロックの温度）を検出し、検出された温度が所定値以下の場合には、点火モードを主室点火モードに決定してもよい。
【0099】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【0100】
１ エンジン、２ シリンダ、３ ピストン、８ 副室点火プラグ、９ 主室点火プラグ、１０ 筒内圧センサ、４１ 主燃焼室、４２ 副燃焼室、４７ 噴孔、５０ コントローラ、５０Ａ 演算部、５０Ｂ 記憶部、５１ クランク角センサ、５２ 吸気量センサ、５３，５４ ＢＰＦ、５５ 点火モード決定部、５６ 点火プラグ制御部、５７ 振幅算出部、５８ 第１判定部、５９ 第２判定部、１００ 制御装置（装置）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】