ホーム > 特許ランキング > 本田技研工業株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024005030
(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 368A
F02B19/12 A
F02P5/152
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022105002
(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】岡田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】鳥居 建史
(72)【発明者】
【氏名】新谷 祐輔
(72)【発明者】
【氏名】小野 拓也
【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
3G384FA01Z
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、ノックセンサ１０と、ノッキング、燃焼騒音発生時の振動パターンの第１、第２マップを記憶する記憶部５０Ｂと、燃焼サイクル毎の振動データを短時間フーリエ変換して所定クランク角毎および所定周波数帯毎の最大振幅を算出する振幅算出部５６と、最大振幅に基づいて実測マップを生成するマップ生成部５７と、実測マップと第１マップとを比較してノッキング発生を判定する第１判定部５８と、ノッキング発生なしと判定されることを条件として実測マップと第２マップとを比較して燃焼騒音発生を判定する第２判定部５９と、燃焼騒音発生と判定されると主室点火時期と副室点火時期と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制御部５５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、ノックセンサ１０と、ノッキング、燃焼騒音発生時の振動パターンの第１、第２マップを記憶する記憶部５０Ｂと、燃焼サイクル毎の振動データを短時間フーリエ変換して所定クランク角毎および所定周波数帯毎の最大振幅を算出する振幅算出部５６と、最大振幅に基づいて実測マップを生成するマップ生成部５７と、実測マップと第１マップとを比較してノッキング発生を判定する第１判定部５８と、ノッキング発生なしと判定されることを条件として実測マップと第２マップとを比較して燃焼騒音発生を判定する第２判定部５９と、燃焼騒音発生と判定されると主室点火時期と副室点火時期と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制御部５５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、
前記内燃機関の振動を検出する振動検出部と、
ノッキングが発生しているときの前記内燃機関の振動パターンを示す第１マップと、燃焼騒音が発生しているときの前記内燃機関の振動パターンを示す第２マップと、を記憶する記憶部と、
前記内燃機関の燃焼サイクル毎に前記振動検出部により検出された振動データに対して短時間フーリエ変換を行い、所定クランク角毎および所定周波数帯毎の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最大振幅に基づいて前記燃焼サイクル毎の前記内燃機関の振動パターンを示す実測マップを生成するマップ生成部と、
前記マップ生成部により生成された実測マップと前記記憶部に記憶された第１マップとを比較することでノッキングが発生したか否かを判定する第１判定部と、
前記第１判定部により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、前記マップ生成部により生成された実測マップと前記記憶部に記憶された第２マップとを比較することで燃焼騒音が発生した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判定部により燃焼騒音が発生したと判定されると、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。
前記内燃機関の振動を検出する振動検出部と、
ノッキングが発生しているときの前記内燃機関の振動パターンを示す第１マップと、燃焼騒音が発生しているときの前記内燃機関の振動パターンを示す第２マップと、を記憶する記憶部と、
前記内燃機関の燃焼サイクル毎に前記振動検出部により検出された振動データに対して短時間フーリエ変換を行い、所定クランク角毎および所定周波数帯毎の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最大振幅に基づいて前記燃焼サイクル毎の前記内燃機関の振動パターンを示す実測マップを生成するマップ生成部と、
前記マップ生成部により生成された実測マップと前記記憶部に記憶された第１マップとを比較することでノッキングが発生したか否かを判定する第１判定部と、
前記第１判定部により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、前記マップ生成部により生成された実測マップと前記記憶部に記憶された第２マップとを比較することで燃焼騒音が発生した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判定部により燃焼騒音が発生したと判定されると、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判定部によりノッキングが発生したと判定されると第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判定部により燃焼騒音が発生した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判定部によりノッキングが発生したと判定されると第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判定部により燃焼騒音が発生した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。
【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、所定クランク角間隔でノックセンサの出力信号の周波数成分分析を行い、周波数成分強度の時系列データを二値化し、ノッキングが発生した状態のデータと比較することでノッキングを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－２５７３１６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、内燃機関の振動を検出する振動検出部と、ノッキングが発生しているときの内燃機関の振動パターンを示す第１マップと、燃焼騒音が発生しているときの内燃機関の振動パターンを示す第２マップと、を記憶する記憶部と、内燃機関の燃焼サイクル毎に振動検出部により検出された振動データに対して短時間フーリエ変換を行い、所定クランク角毎および所定周波数帯毎の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最大振幅に基づいて燃焼サイクル毎の内燃機関の振動パターンを示す実測マップを生成するマップ生成部と、マップ生成部により生成された実測マップと記憶部に記憶された第１マップとを比較することでノッキングが発生したか否かを判定する第１判定部と、第１判定部により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、マップ生成部により生成された実測マップと記憶部に記憶された第２マップとを比較することで燃焼騒音が発生した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判定部により燃焼騒音が発生したと判定されると、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6A】ノッキングによる振動が発生する第１領域について説明するための図。
【図6B】燃焼騒音による振動が発生する第２領域について説明するための図。
【図6C】着座ノイズによる振動が発生する第３領域について説明するための図。
【図8】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１０Ｃ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】
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２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２に示すように、ハウジング４５は、軸線ＣＬ１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ＣＬ１を中心とした対称形状を呈する。軸線ＣＬ１は、例えば図１のシリンダ２の中心線に一致する。軸線ＣＬ１がシリンダ２の中心線から例えばインジェクタ７の反対側にずれるようにハウジング４５を設けてもよい。
【0013】
ハウジング４５の先端部４６には、軸線ＣＬ１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ＣＬ１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ＣＬ２に沿って放射状に開口される。なお、軸線ＣＬ１と軸線ＣＬ２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°～６０°の範囲にある。
【0014】
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ＣＬ１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ＣＬ１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。
【0015】
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。
【0016】
図示は省略するが、シリンダヘッド１２には、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の中心線からシリンダ壁部までの間において、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ＣＬ１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。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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
図３は、シリンダブロック１１を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、シリンダブロック１１には、エンジン１の振動を検出するノックセンサ１０が取り付けられる。ノックセンサ１０は、重りと圧電セラミックス等の圧電素子とを有する振動センサとして構成され、重りの振動に応じた力が圧電素子に加わることで電気信号を生じる。ノックセンサ１０は１つのシリンダ２に対して１つ設けられてもよく、図３に示すように複数のシリンダ２に対して１つ設けられてもよい。この場合、ノックセンサ１０は、複数のシリンダ２により構成されるシリンダ列の中央付近に取り付けられる。
【0021】
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、ノックセンサ１０により検出されたエンジン１の振動データ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。
【0022】
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、ノックセンサ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とを有する。
【0023】
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。
【0024】
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トルクセンサとしても機能する。
【0025】
図５は、エンジン１（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。図６Ａは、ノッキングによる振動が発生する第１領域ＫＳ１について説明するための図である。図６Ｂは、燃焼騒音による振動が発生する第２領域ＫＳ２について説明するための図である。図６Ｃは、着座ノイズによる振動が発生する第３領域ＫＳ３について説明するための図である。図６Ａ～図６Ｃの横軸はクランク角θを示し、縦軸は周波数ｆを示す。
【0026】
発明者らは、短時間フーリエ変換を用いてエンジン１の振動データを周波数毎に解析し、ノッキングによる振動と燃焼騒音による振動とでは発生する周波数帯や減衰するまでの時間が異なることを知見した。また、吸気バルブ１７の着座（閉弁）による振動（以下、着座ノイズという）が減衰するまでの時間が、ノッキングや燃焼騒音による振動が減衰するまでの時間よりも極めて短いことを知見した。
【0027】
副室点火プラグ８（図２）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。
【0028】
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。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複雑に干渉し合う。これにより複数のモードの共鳴が同時に発生する。
【0029】
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
【0030】
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。ノッキング発生時の振動は、（１，０，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ1,0,0（７．６３［ｋＨｚ］）、（２，０，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ2,0,0（１２．６［ｋＨｚ］）、（０，１，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ0,1,0（１５．９［ｋＨｚ］）、（３，０，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ3,0,0（１７．４［ｋＨｚ］）、および（１，１，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ1,1,0（２２．１［ｋＨｚ］）付近で発生する。
【0031】
燃焼騒音発生時の振動は、（１，０，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ1,0,0（７．６３［ｋＨｚ］）および（１，１，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ1,1,0（２２．１［ｋＨｚ］）付近で発生する。燃焼騒音発生時の振動は、（２，０，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ2,0,0（１２．６［ｋＨｚ］）、（０，１，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ0,1,0（１５．９［ｋＨｚ］）、および（３，０，０）モードに対応する共鳴周波数ｆ3,0,0（１７．４［ｋＨｚ］）付近では発生しない。
【0032】
図６Ａ～図６Ｃを参照して、エンジン１の燃焼サイクル毎にノックセンサ１０により検出された振動データに対して短時間フーリエ変換を行ったときの解析結果について説明する。図６Ａに第１領域ＫＳ１として示すように、ノッキングによる振動は広い周波数帯で発生し（例えば５ｋＨｚ～２３ｋＨｚ程度）、減衰にかかる時間は長い（例えば６０度程度）。図６Ｂに第２領域ＫＳ２として示すように、燃焼騒音による振動は一部の周波数帯のみで発生し（例えば５ｋＨｚ～１２ｋＨｚ程度の周波数帯と１８ｋＨｚ～２２ｋＨｚ程度の周波数帯）、減衰にかかる時間はノッキング発生時の振動より短い（例えば５０度程度）。ノッキングや燃焼騒音による振動は、点火プラグ８，９による点火が行われる上死点ＴＤＣ直後（膨張行程開始直後）のクランク角で発生する。
【0033】
図６Ｃに第３領域ＫＳ３として示すように、着座ノイズによる振動は、広い周波数帯で発生し（例えば１０ｋＨｚ～２４ｋＨｚ程度）、減衰にかかる時間はノッキングや燃焼騒音による振動に比して極めて短い（例えば１５度程度）。着座ノイズによる振動が発生するタイミングは、吸気バルブ１７の閉弁時期に連動して変化する。
【0034】
図４のＢＰＦ５３は、ノックセンサ１０により検出された振動データから予め定められた周波数帯、すなわちノッキング、燃焼騒音および着座ノイズによる振動が発生し得る周波数帯（例えば、４ｋＨｚ～２４ｋＨｚ）の振動データを抽出するように構成される。
【0035】
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、点火モード決定部５４と、点火制御部５５と、振幅算出部５６と、マップ生成部５７と、第１判定部５８と、第２判定部５９として機能する。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
点火モード決定部５４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。
【0039】
点火制御部５５は、点火モード決定部５４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。
【0040】
点火制御部５５は、点火モード決定部５４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。
【0041】
点火制御部５５は、点火モード決定部５４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。
【0042】
振幅算出部５６は、エンジン１の燃焼サイクル毎にノックセンサ１０により検出され、ＢＰＦ５３により抽出された振動データに対して短時間フーリエ変換を行い、所定クランク角（例えば６度）毎および所定周波数帯（例えば１ｋＨｚ）毎の最大振幅Ａを算出する。より具体的には、短時間フーリエ変換された振動データに基づいて、所定クランク角毎および所定周波数帯毎の複数の領域（ｉ，ｊ）について、各領域における振動データの最大振幅Ａ（ｉ，ｊ）を算出する。
【0043】
図７は、振幅算出部５６により振動データの最大振幅Ａ（ｉ，ｊ）が算出される領域（ｉ，ｊ）について説明するための図である。各領域のクランク角θは、例えば０～６度（ｉ＝１）、６～１２度（ｉ＝２），...，８４～９０度（ｉ＝１５）に設定され、各領域の周波数ｆは、例えば４～５ｋＨｚ（ｊ＝１），５～６ｋＨｚ（ｊ＝２），...，２３～２４ｋＨｚ（ｊ＝２０）に設定される。この場合、振幅算出部５６により算出される最大振幅Ａ（３，４）は、クランク角θが１２～１８度（ｉ＝３）、周波数ｆが７～８ｋＨｚ（ｊ＝４）の領域（３，４）における振動データの最大振幅Ａを表す。
【0044】
マップ生成部５７は、振幅算出部５６により算出された各領域の最大振幅Ａ（ｉ，ｊ）に基づいて、実際に観測された燃焼サイクル毎のエンジン１の振動パターンを示す２次元マップを生成する。先ず、マップ生成部５７は、振幅算出部５６により算出された各領域の最大振幅Ａ（ｉ，ｊ）をそのまま格納した２次元マップ（最大振幅マップ）を生成し、記憶部５０Ｂに記憶する。
【0045】
次いで、マップ生成部５７は、最大振幅マップの各領域の最大振幅Ａ（ｉ，ｊ）がエンジン１の運転条件に応じて予め定められた閾値ａを超えるか否かを判定する。閾値ａは、試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。最大振幅Ａ（ｉ，ｊ）が閾値ａを超える場合（Ａ＞ａ）、その領域（ｉ，ｊ）にマップ値Ｍ０＝１を割り当て、閾値ａ以下の場合（Ａ≦ａ）、その領域（ｉ，ｊ）にマップ値Ｍ０＝０を割り当てる。マップ生成部５７は、各領域に割り当てられたマップ値Ｍ０（ｉ，ｊ）（“１”または“０”）を格納した２次元マップ（振動パターンマップ、実測マップ）を生成し、記憶部５０Ｂに記憶する。
【0046】
閾値ａ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、閾値ａ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。マップ生成部５７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閾値ａを検索し、実測マップの生成に用いる。実測マップの生成に用いる閾値ａ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、以降のノッキングの検知や燃焼騒音の検知を精度よく行うことができる。
【0047】
閾値ａは、ノッキング判定用の閾値ａ１と燃焼騒音判定用の閾値ａ２として別々に定められてもよい。ノッキング検知用の実測マップの生成に用いる閾値ａ１と、燃焼騒音検知用の実測マップの生成に用いる閾値ａ２とを別々に設けることで、以降のノッキングの検知や燃焼騒音の検知を一層精度よく行うことができる。
【0048】
記憶部５０Ｂには、ノッキングによる振動パターンマップ（第１マップ）と、燃焼騒音による振動パターンマップ（第２マップ）と、着座ノイズによる振動パターンマップ（第３マップ）とが記憶される。第１マップには、図６Ａの第１領域ＫＳ１内に相当する各領域（ｉ，ｊ）にマップ値Ｍ１＝１が格納され、第１領域ＫＳ１外に相当する各領域（ｉ，ｊ）にマップ値Ｍ１＝０が格納される。第２マップには、図６Ｂの第２領域ＫＳ２内に相当する各領域（ｉ，ｊ）にマップ値Ｍ２＝１が格納され、第２領域ＫＳ２外に相当する各領域（ｉ，ｊ）にマップ値Ｍ２＝０が格納される。第３マップには、図６Ｃの第３領域ＫＳ３内に相当する各領域（ｉ，ｊ）にマップ値Ｍ３＝１が格納され、第３領域ＫＳ３外に相当する各領域（ｉ，ｊ）にマップ値Ｍ３＝０が格納される。なお、着座ノイズによる振動が発生するタイミングは吸気バルブ１７の閉弁時期に連動して変化するため、吸気バルブ１７の閉弁時期に応じて複数の第３マップが記憶部５０Ｂに予め記憶される。
【0049】
マップ生成部５７は、実測マップの各領域のマップ値Ｍ０（ｉ，ｊ）から着座ノイズに対応する第３マップの各領域のマップ値Ｍ３（ｉ，ｊ）を減算することでノイズ除去後の実測マップを生成し、記憶部５０Ｂに記憶する。このとき、マップ生成部５７は、記憶部５０Ｂに記憶された複数の第３マップから吸気バルブ１７の閉弁時期に応じた第３マップを検索して用いる。これにより、吸気バルブ１７の着座ノイズの影響を受けることがなく、ノッキングや燃焼騒音の過剰検知を抑制することができる。
【0050】
第１判定部５８は、マップ生成部５７により生成された実測マップ（ノイズ除去後の実測マップ）と、記憶部５０Ｂに記憶されたノッキングに対応する第１マップとを比較することで、ノッキングが発生したか否かを判定する。より具体的には、先ず、第１判定部５８は、ノイズ除去後の実測マップの各領域のマップ値Ｍ０（ｉ，ｊ）に第１マップの各領域のマップ値Ｍ１（ｉ，ｊ）を乗算し、全領域のマップ値の積Ｍ０Ｍ１（ｉ，ｊ）を積算して積算値ΣＭ０Ｍ１を算出する。これにより、実測マップの振動パターンとノッキングに対応する第１マップの振動パターンとが一致する領域には“１”が、一致しない領域には“０”が割り当てられる。
【0051】
次いで、第１判定部５８は、ノッキングに対応する第１マップの全領域のマップ値Ｍ１（ｉ，ｊ）を積算して積算値ΣＭ１を算出する。次いで、第１判定部５８は、算出された積算値ΣＭ０Ｍ１から積算値ΣＭ１を除算する。これにより、実測マップの振動パターンとノッキングに対応する第１マップの振動パターンとが一致する領域の割合（第１適合率）ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１が算出される。
【0052】
第１判定部５８は、算出された第１適合率ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１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Ｔｈ１を超えるか否かを判定する。第１適合率ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１が第１閾値Ｔｈ１を超える場合（ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１＞Ｔｈ１）は、ノッキングが発生したと判定され、第１閾値Ｔｈ１以下の場合（ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１≦Ｔｈ１）は、ノッキングが発生していないと判定される。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Ｔｈ１は、試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。
【0053】
第１閾値Ｔｈ１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Ｔｈ１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Ｔｈ１を検索し、ノッキングの判定に用いる。ノッキングの判定に用いる第１閾値Ｔｈ１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、ノッキングの発生を一層精度よく検知することができる。
【0054】
図６Ａおよび図６Ｃに示すように、着座ノイズによる振動の減衰にかかる時間はノッキングによる振動に比して極めて短い。このため、着座ノイズの発生時期（図６Ｃの第３領域ＫＳ３の左端）がノッキングの発生時期（図６Ａの第１領域ＫＳ１の左端）に一致し、第３領域ＫＳ３が第１領域ＫＳ１に大幅に重なったとしても、ノッキングが発生したか否かの判定には影響しない。すなわち、第１閾値Ｔｈ１は、着座ノイズを除いた分だけ第１適合率ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１が低下したとしてもノッキングが発生したか否かを判定できるよう、適切な値に定められる。
【0055】
ノッキングはエンジン部品の損傷につながるため、ノッキングの発生が検知された場合には、直ちに点火時期を遅角し、ノッキングを解消する必要がある。この場合、ノッキングを解消するために十分な遅角量（所定量）θ１を確保する必要がある（例えば、１．５度程度）。
【0056】
第２判定部５９は、第１判定部５８により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、ノイズ除去後の実測マップと、記憶部５０Ｂに記憶された燃焼騒音に対応する第２マップとを比較することで、燃焼騒音が発生したか否かを判定する。より具体的には、先ず、第２判定部５９は、ノイズ除去後の実測マップの各領域のマップ値Ｍ０（ｉ，ｊ）に第２マップの各領域のマップ値Ｍ２（ｉ，ｊ）を乗算し、全領域のマップ値の積Ｍ０Ｍ２（ｉ，ｊ）を積算して積算値ΣＭ０Ｍ２を算出する。これにより、実測マップの振動パターンと燃焼騒音に対応する第２マップの振動パターンとが一致する領域には“１”が、一致しない領域には“０”が割り当てられる。
【0057】
次いで、第２判定部５９は、燃焼騒音に対応する第２マップの全領域のマップ値Ｍ２（ｉ，ｊ）を積算して積算値ΣＭ２を算出する。次いで、第２判定部５９は、算出された積算値ΣＭ０Ｍ２から積算値ΣＭ２を除算する。これにより、実測マップの振動パターンと燃焼騒音に対応する第２マップの振動パターンとが一致する領域の割合（第２適合率）ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２が算出される。
【0058】
第２判定部５９は、算出された第２適合率ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２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Ｔｈ２を超えるか否かを判定する。第２適合率ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２が第２閾値Ｔｈ２を超える場合（ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２＞Ｔｈ２）は、燃焼音が基準より大きいと判定され、第２閾値Ｔｈ２以下の場合（ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２≦Ｔｈ２）は、燃焼音が基準以下であると判定される。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Ｔｈ２も、試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。
【0059】
第２閾値Ｔｈ２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２閾値Ｔｈ２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Ｔｈ２を検索し、燃焼音の判定に用いる。燃焼音の判定に用いる第２閾値Ｔｈ２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、燃焼騒音の発生を一層精度よく検知することができる。
【0060】
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、燃焼騒音による振動は一部の周波数帯のみで発生し、減衰にかかる時間はノッキング発生時の振動より短いため、燃焼騒音の振動パターン（第２領域ＫＳ２）はノッキングの振動パターン（第１領域ＫＳ１）に含まれる。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燃焼騒音が発生したか否かを判定することで、ノッキングによる振動の影響を受けることなく、燃焼騒音が発生したか否かを適切に判定することができる。
【0061】
図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、着座ノイズによる振動の減衰にかかる時間は燃焼騒音による振動に比して極めて短い。このため、着座ノイズの発生時期（図６Ｃの第３領域ＫＳ３の左端）が燃焼騒音の発生時期（図６Ｂの第２領域ＫＳ２の左端）に一致し、第３領域ＫＳ３が第２領域ＫＳ２に大幅に重なったとしても、燃焼音が基準を超えたか否かの判定には影響しない。すなわち、第２閾値Ｔｈ２は、着座ノイズを除いた分だけ第２適合率ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２が低下したとしても燃焼音が基準を超えたか否かを判定できるよう、適切な値に定められる。
【0062】
第２判定部５９は、燃焼サイクル毎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、燃焼騒音が発生したと判定する。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は、試験により予め定められ、記憶部５０Ｂに記憶される。
【0063】
所定回数ｃ２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、所定回数ｃ２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。燃焼音が基準を超える頻度の判定に用いる閾値としての所定回数ｃ２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、燃焼騒音の発生を一層精度よく検知することができる。
【0064】
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（振動）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。燃焼音も、ノッキングと同様に、点火時期を遅角することで緩和することができる。燃焼騒音の発生が検知された場合には、点火時期を遅角して燃焼音を緩和することが好ましい。燃焼音をユーザに違和感を与えない程度まで軽減するための遅角量（所定量）θ２は、ノッキングを解消するために必要となる所定量θ１よりも小さい（θ１＞θ２）（例えば、０．５度程度）。
【0065】
＜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。点火制御部５５は、第１判定部５８によりノッキングが発生したと判定されると、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。点火制御部５５は、第１判定部５８によりノッキングが発生したと判定されると、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。
【0066】
点火制御部５５は、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。
【0067】
＜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。点火制御部５５は、第１判定部５８によりノッキングが発生したと判定されると、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。点火制御部５５は、第１判定部５８によりノッキングが発生したと判定されると、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）。
【0068】
点火制御部５５は、第２判定部５９により燃焼騒音が発生したと判定されると、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。
【0069】
点火制御部５５は、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。
【0070】
＜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。点火制御部５５は、第１判定部５８によりノッキングが発生したと判定されると、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。点火制御部５５は、第１判定部５８によりノッキングが発生したと判定されると、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）。
【0071】
点火制御部５５は、第２判定部５９により燃焼騒音が発生したと判定されると、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。
【0072】
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５４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。
【0073】
点火制御部５５は、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度になると、点火モード決定部５４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。
【0074】
図８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振動データの最大振幅Ａおよびエンジン出力の変化の一例を示す。図８の状態Ｐは、最大振幅Ａが閾値ａ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Ｑおよび状態Ｒは、最大振幅Ａが閾値ａに一致した状態、すなわち基準の燃焼音の状態を示す。
【0075】
図８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Ｐ→状態Ｑ）。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Ｐ→状態Ｒ）。
【0076】
図９Ａ～図１０Ｃ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９Ａは、第１適合率算出処理の一例を示し、図９Ｂは、第２適合率算出処理の一例を示し、図１０Ａは、主室点火モードでの処理の一例を示し、図１０Ｂは、副室点火モードでの処理の一例を示し、図１０Ｃ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。
【0077】
図９Ａに示すように、第１適合率算出処理では、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により抽出された振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Ｓ１で読み込まれたエンジン１の燃焼サイクル毎の振動データに対して短時間フーリエ変換を行い、所定クランク角毎および所定周波数帯毎の最大振幅Ａ（ｉ，ｊ）を算出し、最大振幅マップを生成する。次いでステップＳ４で、ステップＳ３で生成された最大振幅マップと、ステップＳ２で特定された運転条件に対応する閾値ａとに基づいて、振動パターンの実測マップを生成する。次いでステップＳ５で、ステップＳ４で生成された実測マップから、記憶部５０Ｂに記憶された着座ノイズによる振動パターンの第３マップを減算し、ノイズ除去後の実測マップを生成する。
【0078】
次いでステップＳ６で、ステップＳ５で生成されたノイズ除去後の実測マップに、記憶部５０Ｂに記憶されたノッキングの振動パターンの第１マップを乗算する。次いでステップＳ７で、ステップＳ６で算出されたマップ値の積Ｍ０Ｍ１（ｉ，ｊ）を積算して積算値ΣＭ０Ｍ１を算出するとともに、記憶部５０Ｂに記憶された第１マップのマップ値Ｍ１（ｉ，ｊ）を積算して積算値ΣＭ１を算出する。次いでステップＳ８で、ステップＳ７で算出された積算値ΣＭ０Ｍ１，ΣＭ１に基づいて、実測マップとノッキングの振動パターンの第１マップとの第１適合率ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１を算出する。
【0079】
図９Ｂに示すように、第２適合率算出処理では、図９Ａに示す第１適合率算出処理と同様に、ステップＳ１～Ｓ５でノイズ除去後の実測マップを生成する。次いでステップＳ９で、ステップＳ５で生成されたノイズ除去後の実測マップに、記憶部５０Ｂに記憶された燃焼騒音の振動パターンの第２マップを乗算する。次いでステップＳ１０で、ステップＳ９で算出されたマップ値の積Ｍ０Ｍ２（ｉ，ｊ）を積算して積算値ΣＭ０Ｍ２を算出するとともに、記憶部５０Ｂに記憶された第２マップのマップ値Ｍ２（ｉ，ｊ）を積算して積算値ΣＭ２を算出する。次いでステップＳ１１で、ステップＳ１０で算出された積算値ΣＭ０Ｍ２，ΣＭ２に基づいて、実測マップと燃焼騒音の振動パターンの第２マップとの第２適合率ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２を算出する。
【0080】
図１０Ａに示すように、主室点火モードでの処理では、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により抽出された振動データとを読み込み、ステップＳ２でエンジン１の運転条件を特定した後、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、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Ｓ１２で肯定されるとステップＳ１３に進み、ステップＳ１２で否定されると処理を終了する。
【0081】
ステップＳ１３では、図９ＡのステップＳ８で算出された第１適合率ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１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Ｔｈ１を超えるか否かを判定する。ステップＳ１３で肯定されると、ステップＳ１４に進み、ノッキングが発生したと判定し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５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。
【0082】
一方、ステップＳ１３で否定されると、ステップＳ１６に進み、ノッキングが発生していないと判定し、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。
【0083】
図１０Ｂに示すように、副室点火モードでの処理では、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により抽出された振動データとを読み込み、ステップＳ２でエンジン１の運転条件を特定した後、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、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Ｓ１８で肯定されるとステップＳ１３に進み、ステップＳ１８で否定されると処理を終了する。
【0084】
ステップＳ１３では、図９ＡのステップＳ８で算出された第１適合率ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１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Ｔｈ１を超えるか否かを判定する。ステップＳ１３で肯定されると、ステップＳ１４に進み、ノッキングが発生したと判定し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５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。
【0085】
一方、ステップＳ１３で否定されると、ステップＳ１６に進み、ノッキングが発生していないと判定し、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、図９ＢのステップＳ１１で算出された第２適合率ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２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Ｔｈ２を超えるか否かを判定する。
【0086】
ステップＳ１８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Ｓ１９に進み、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。
【0087】
一方、ステップＳ１８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Ｓ２０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Ｓ２１に進む。ステップＳ２１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。
【0088】
ステップＳ２１で肯定されると、ステップＳ２２に進み、燃焼騒音のみが発生していると判定し、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３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Ｓ２１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。
【0089】
図１０Ｃに示すように、位相差点火モードでの処理では、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により抽出された振動データとを読み込み、ステップＳ２でエンジン１の運転条件を特定した後、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、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Ｓ１３に進み、ステップＳ２０で否定されると処理を終了する。
【0090】
ステップＳ１３では、図９ＡのステップＳ８で算出された第１適合率ΣＭ０Ｍ１／ΣＭ１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Ｔｈ１を超えるか否かを判定する。ステップＳ１３で肯定されると、ステップＳ１４に進み、ノッキングが発生したと判定し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５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。
【0091】
一方、ステップＳ１３で否定されると、ステップＳ１６に進み、ノッキングが発生していないと判定し、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。次いでステップＳ１８で、図９ＢのステップＳ１１で算出された第２適合率ΣＭ０Ｍ２／ΣＭ２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Ｔｈ２を超えるか否かを判定する。
【0092】
ステップＳ１８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Ｓ１９に進み、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Ｓ２４に進む。ステップＳ２４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。
【0093】
一方、ステップＳ１８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Ｓ２０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Ｓ２１に進む。ステップＳ２１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。
【0094】
ステップＳ２１で肯定されると、ステップＳ２２に進み、燃焼騒音のみが発生していると判定し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５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Ｓ２１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。
【0095】
エンジン１の燃焼サイクル毎に実際に観測された振動パターンを、互いに異なるノッキングおよび燃焼騒音の振動パターンのそれぞれと比較することで、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（Ｓ１～Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１８）。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（Ｓ１３）。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（Ｓ１８，Ｓ２０～Ｓ２２、Ｓ２５）。
【0096】
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２）。
（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２）。
【0097】
装置１００は、エンジン１の振動を検出するノックセンサ１０と、ノッキングが発生しているときのエンジン１の振動パターンを示す第１マップと燃焼騒音が発生しているときのエンジン１の振動パターンを示す第２マップとを記憶する記憶部５０Ｂと、エンジン１の燃焼サイクル毎にノックセンサ１０により検出された振動データに対して短時間フーリエ変換を行い、所定クランク角毎および所定周波数帯毎の最大振幅Ａ（ｉ，ｊ）を算出する振幅算出部５６と、振幅算出部５６により算出された最大振幅に基づいて燃焼サイクル毎のエンジン１の振動パターンを示す実測マップを生成するマップ生成部５７と、マップ生成部５７により生成された実測マップと記憶部５０Ｂに記憶された第１マップとを比較することでノッキングが発生したか否かを判定する第１判定部５８と、第１判定部５８により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、マップ生成部５７により生成された実測マップと記憶部５０Ｂに記憶された第２マップとを比較することで燃焼騒音が発生した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制御部５５と、を備える（図３、図４）。
【0098】
点火制御部５５は、第２判定部５９により燃焼騒音が発生したと判定されると、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１０Ｃ）。
【0099】
このように、エンジン１の燃焼サイクル毎に実際に観測された振動パターンを、互いに異なるノッキングの振動パターンおよび燃焼騒音の振動パターンのそれぞれと比較することで、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８）。
【0100】
（２）点火制御部５５は、第１判定部５８によりノッキングが発生した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により燃焼騒音が発生した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１０Ｃ）。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
上記実施形態では、点火モード決定部５４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。
【0104】
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】
【0105】
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 ノックセンサ、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 ＢＰＦ、５４ 点火モード決定部、５５ 点火制御部、５６ 振幅算出部、５７ マップ生成部、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6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】