專利名稱：火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法及火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制具備對(duì)形成于發(fā)動(dòng)機(jī)主體的汽缸內(nèi)的混合氣能夠進(jìn)行火花點(diǎn)火的火花塞的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的方法等。
背景技術(shù)：
以往，人們進(jìn)行著為了抑制比火花點(diǎn)火的正常燃燒開(kāi)始時(shí)期早地使混合氣發(fā)生自燃的現(xiàn)象的早燃(preignition)的控制方法的開(kāi)發(fā)。在發(fā)生早燃時(shí),隨著在早期開(kāi)始燃燒，燃燒變得急劇化，其結(jié)果是有可能會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲變大，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變大，從而引起活塞等的損傷。因此，需要確實(shí)避免發(fā)生早燃。例如，在日本特開(kāi)2001-159348號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)有為了避免早燃而改變進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，以使有效壓縮比不超過(guò)規(guī)定的上限值。

發(fā)明內(nèi)容
作為當(dāng)有效壓縮比增加至其以上時(shí)發(fā)生早燃的閾值的有效壓縮比的上限值由非常多的環(huán)境條件決定，并且很難正確掌握隨著這些環(huán)境條件的變化而引起的所述上限值的全部變化。于是，在沒(méi)有適當(dāng)?shù)卣莆赵撋舷拗档淖兓那闆r下，有效壓縮比超出實(shí)際的上限值，有可能會(huì)發(fā)生早燃。本發(fā)明是鑒于上述情況而形成的，其目的是確實(shí)避免發(fā)生早燃。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種控制具備對(duì)形成于發(fā)動(dòng)機(jī)主體的汽缸內(nèi)的混合氣能進(jìn)行火花點(diǎn)火的火花塞和能改變所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比的有效壓縮比改變單元的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其中，包含根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的環(huán)境條件，推定作為不發(fā)生比火花點(diǎn)火引起的正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期早地使混合氣自燃的早燃的上限的有效壓縮比的極限有效壓縮比的極限有效壓縮比推定工序；計(jì)算當(dāng)前有效壓縮比的有效壓縮比計(jì)算工序；計(jì)算作為裕度的從上述極限有效壓縮比中減掉有效壓縮比的值的裕度計(jì)算工序；以及在所述裕度小于預(yù)先設(shè)定的最小裕度的情況下，通過(guò)所述有效壓縮比改變單元降低所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比，以此使所述裕度達(dá)到所述最小裕度以上的有效壓縮比降低工序；上述最小裕度至少不隨著所述環(huán)境條件變化而設(shè)定為一定值。又，本發(fā)明提供一種具備對(duì)形成于發(fā)動(dòng)機(jī)主體的汽缸內(nèi)的混合氣能進(jìn)行火花點(diǎn)火的火花塞和可以改變所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比的有效壓縮比改變單元以及控制所述有效壓縮比改變單元的動(dòng)作的控制單元的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的環(huán)境條件，推定作為不發(fā)生比火花點(diǎn)火引起的正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期早地使混合氣自燃的早燃的上限的有效壓縮比的極限有效壓縮比，并計(jì)算作為當(dāng)前有效壓縮比的有效壓縮比，同時(shí)計(jì)算作為裕度的從上述極限有效壓縮比中減掉有效壓縮比的差值，并在所述裕度小于預(yù)先設(shè)定的最小裕度的情況下，使所述有效壓縮比改變單元?jiǎng)幼鳎档退霭l(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比，以此使所述裕度達(dá)到所述最小裕度以上；上述最小裕度至少不隨著所述環(huán)境條件變化而設(shè)定為一定值。
在這樣的發(fā)明中，在發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的基礎(chǔ)上，還根據(jù)環(huán)境條件推定不發(fā)生早燃的上限值的極限有效壓縮比，并且當(dāng)前有效壓縮比維持在比從該極限有效壓縮比減掉最小裕度的值小的值。因此，可以對(duì)應(yīng)于環(huán)境條件以更高的精度推定極限有效壓縮比，即使在該推定中產(chǎn)生誤差的情況下，也能將有效壓縮比確實(shí)抑制在極限有效壓縮比以下，從而確實(shí)避免早燃。而且，由于作為有效壓縮比相對(duì)于極限有效壓縮比的裕度的最小值的最小裕度不隨著環(huán)境條件變化而保持一定值，因此即使環(huán)境條件發(fā)生變化也能確實(shí)保證規(guī)定的裕度。在這里，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在上述環(huán)境條件中燃料的辛烷值、進(jìn)氣的溫度及冷卻水的溫度對(duì)早燃的發(fā)生可能性帶來(lái)大的影響。因此，在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法中，最好是在所述極限有效壓縮比推定工序中至少根據(jù)包含于上述環(huán)境條件的供給至汽缸內(nèi)的燃料的辛烷值、吸入至汽缸的進(jìn)氣的溫度及用于冷卻所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的冷卻水的溫度推定所述極限有效壓縮比。又，在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，最好是所述控制單元至少根據(jù)包含于上述環(huán)境條件的供給至汽缸內(nèi)的燃料的辛烷值、吸入至汽缸的進(jìn)氣的溫度及用于冷卻所述發(fā)動(dòng) 機(jī)主體的冷卻水的溫度推定所述極限有效壓縮比。在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法中，最好是所述有效壓縮比改變單元能改變?cè)O(shè)置于所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期；在所述有效壓縮比降低工序中，通過(guò)改變所述進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期，降低所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比。又，在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，最好是所述有效壓縮比改變單元能改變?cè)O(shè)置于所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期；所述控制單元在所述裕度小于預(yù)先設(shè)定的最小裕度的情況下通過(guò)所述有效壓縮比改變單元改變所述進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期。這些形態(tài)不同于例如通過(guò)改變活塞的行程量降低發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比本身的情況，可以用更簡(jiǎn)單地結(jié)構(gòu)降低有效壓縮比。在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法中，最好是至少在設(shè)定于發(fā)動(dòng)機(jī)溫態(tài)下的低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域的特定運(yùn)行區(qū)域中實(shí)施所述有效壓縮比降低工序。又，在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，最好是所述控制單元至少在設(shè)定于發(fā)動(dòng)機(jī)溫態(tài)下的低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域的特定運(yùn)行區(qū)域中使所述有效壓縮比改變單元?jiǎng)幼鳎档退霭l(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比。根據(jù)這樣的形態(tài)，在由于汽缸內(nèi)部容易變成高溫 高壓化且燃料暴露于這樣的環(huán)境下的實(shí)際時(shí)間(受熱期間)變長(zhǎng)而最容易發(fā)生早燃的運(yùn)行條件下，可以適當(dāng)?shù)乇O(jiān)視有無(wú)早燃，因此可以抑制早燃。在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法中，最好是在上述特定運(yùn)行區(qū)域中在比壓縮上死點(diǎn)滯后的正時(shí)通過(guò)所述火花塞對(duì)混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火。又，在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，最好是上述控制單元在上述特定運(yùn)行區(qū)域中在比壓縮上死點(diǎn)滯后的正時(shí)通過(guò)所述火花塞對(duì)混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火。根據(jù)這樣的形態(tài)，在比壓縮上死點(diǎn)位于滯后側(cè)開(kāi)始燃燒時(shí)，可以降低汽缸內(nèi)的溫度，抑制早燃的發(fā)生，同時(shí)由于在點(diǎn)火后的燃燒過(guò)程中難以發(fā)生未燃混合氣(尾氣)的自燃，因此可以有效抑制爆震的發(fā)生。在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法中，最好是使用能向汽缸內(nèi)噴射燃料的噴射器；并在所述特定運(yùn)行區(qū)域中，實(shí)施在設(shè)定于壓縮工序中的后期噴射正時(shí)從所述噴射器向汽缸內(nèi)噴射燃料的后期噴射，同時(shí)實(shí)施在設(shè)定于比所述后期噴射正時(shí)位于提前側(cè)的正時(shí)從所述噴射器向汽缸內(nèi)噴射燃料的前期噴射。又，在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，最好是具備能向汽缸內(nèi)噴射燃料的噴射器；所述控制單元能控制所述噴射器的動(dòng)作，在所述特定運(yùn)行區(qū)域中，在設(shè)定于壓縮工序中的后期噴射正時(shí)從所述噴射器向汽缸內(nèi)噴射燃料，同時(shí)在設(shè)定于比所述后期噴射正時(shí)位于提前側(cè)的正時(shí)從所述噴射器向汽缸內(nèi)噴射燃料。根據(jù)這樣的形態(tài)，由于通過(guò)在壓縮行程中噴射的燃料的汽化潛熱可有效冷卻汽缸內(nèi)部，因此在最容易發(fā)生早燃的運(yùn)行條件下可預(yù)先抑制早燃。又，在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法中，最好是使用能檢測(cè)所述早燃的檢測(cè)單元；在通過(guò)所述檢測(cè)單元檢測(cè)到早燃的情況下，包含通過(guò)上述有效壓縮比改變單元將所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比降低規(guī)定量的早燃停止用有效壓縮比降低工序和從實(shí)施 上述早燃停止用有效壓縮比降低工序開(kāi)始到完成上述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比的降低之前的過(guò)渡期內(nèi)使基于從上述噴射器噴射的燃料的汽缸內(nèi)的空燃比暫時(shí)變濃的過(guò)渡控制工序。又，在本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，最好是具備能檢測(cè)所述早燃的檢測(cè)單元；所述控制單元在通過(guò)所述檢測(cè)單元檢測(cè)到早燃的情況下，通過(guò)上述有效壓縮比改變單元將所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比降低規(guī)定量，同時(shí)在開(kāi)始降低該有效壓縮比至完成該降低之前的過(guò)渡期內(nèi)，使基于從上述噴射器噴射的燃料的汽缸內(nèi)的空燃比暫時(shí)變濃。根據(jù)這樣的形態(tài)，在意外發(fā)生早燃的情況下，也可以通過(guò)降低有效壓縮比停止早燃。而且，有效壓縮比降低之前的過(guò)渡期內(nèi)，在濃(X > I)的環(huán)境下可以適當(dāng)?shù)亟档推變?nèi)溫度，同時(shí)在完成有效壓縮比的降低之后立即恢復(fù)(入=1附近)，從而可以盡可能地在短時(shí)間內(nèi)結(jié)束濃狀態(tài)下的燃燒。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法，可以確實(shí)避免發(fā)生早燃。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的 圖2是用于說(shuō)明上述發(fā)動(dòng)機(jī)具備的離子電流傳感器的結(jié)構(gòu)的示意 圖3是示出上述發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)的框 圖4是容易發(fā)生早燃的特定運(yùn)行區(qū)域的說(shuō)明 圖5是用于說(shuō)明早燃的檢測(cè)方法的 圖6是示出在上述特定運(yùn)行區(qū)域中實(shí)施的控制動(dòng)作的流程 圖7是示出包含于圖6的流程圖中的早燃停止控制的具體內(nèi)容的子程序；
圖8是示出燃料的噴射時(shí)期的圖，圖8 (a)示出通常時(shí)候的噴射時(shí)期，圖8 (b)示出在特定運(yùn)行區(qū)域中的噴射時(shí)期；
圖9是以時(shí)序示出早燃停止控制的動(dòng)作示例的時(shí)序 圖10是示出早燃裕度維持控制的控制結(jié)果示例的圖。
具體實(shí)施例方式( I)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)
圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的圖。該圖所示的發(fā)動(dòng)機(jī)是以汽油作為燃料的火花點(diǎn)火式的多汽缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)主體I，該發(fā)動(dòng)機(jī)主體I包含具備有在與紙面正交的方向排列的多個(gè)汽缸2 (圖中僅顯示其中的一個(gè))的汽缸體3和設(shè)置于汽缸體3上的汽缸蓋4。并且，該發(fā)動(dòng)機(jī)是車載用發(fā)動(dòng)機(jī)，且作為驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力源配設(shè)于圖外的發(fā)動(dòng)機(jī)室中。在上述發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的各汽缸2中可往復(fù)式滑動(dòng)地插入有活塞5。活塞5通過(guò)連桿8連接于曲軸7。曲軸7響應(yīng)于上述活塞5的往復(fù)運(yùn)動(dòng)繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。在上述汽缸體3中設(shè)置有將上述曲軸7的轉(zhuǎn)速作為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器30。
在上述活塞5的上方形成有燃燒室6。進(jìn)氣道9及排氣道10在燃燒室6上有開(kāi)口。在汽缸蓋4上分別設(shè)置有開(kāi)閉進(jìn)氣道9、排氣道10的進(jìn)氣門11及排氣門12。進(jìn)氣門11及排氣門12分別通過(guò)包含有配設(shè)于汽缸蓋4的一對(duì)凸輪軸(圖示省略)等的閥動(dòng)機(jī)構(gòu)13、14與曲軸7的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)并進(jìn)行開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)。用于上述進(jìn)氣門11的閥動(dòng)機(jī)構(gòu)13包含VVT 15。VVT 15是稱為可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(Variable Valve Timing Mechanism)的裝置,可變地設(shè)定進(jìn)氣門11的動(dòng)作正時(shí)。包含作為進(jìn)氣門11的實(shí)際關(guān)閉時(shí)期的實(shí)閉時(shí)期IVC_r的進(jìn)氣門11的動(dòng)作正時(shí)，通過(guò)設(shè)置于VVT15的凸輪角傳感器38檢測(cè)。作為上述VVT 15，多種形式的裝置已被實(shí)用化并已公知，例如可以將液壓式的可變機(jī)構(gòu)作為上述VVT 15應(yīng)用。并且，雖然圖示省略，但是該液壓式的可變機(jī)構(gòu)具有與進(jìn)氣門11用的凸輪軸同軸配置的從動(dòng)軸以及在凸輪軸和從動(dòng)軸之間以周向排列配置的多個(gè)液室。這些各液室之間形成有規(guī)定壓力差，從而在上述凸輪軸和從動(dòng)軸之間形成有相位差。于是，該相位差設(shè)定為在規(guī)定角度范圍內(nèi)可變，從而進(jìn)氣門11的動(dòng)作正時(shí)連續(xù)地變化。又，作為上述VVT 15，也可以設(shè)置通過(guò)改變氣門升程量來(lái)改變進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期的類型的可變機(jī)構(gòu)。并且，也可以將該升程式可變機(jī)構(gòu)和上述相位式可變機(jī)構(gòu)組合應(yīng)用。在上述發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的汽缸蓋4上,對(duì)于各個(gè)汽缸2設(shè)置有一組火花塞16及噴射器18。上述噴射器18設(shè)置為從進(jìn)氣側(cè)的側(cè)方面向燃燒室6，并由其前端部噴射從圖外的燃料供給管供給的燃料(汽油)。從上述噴射器18向燃燒室6噴射燃料時(shí)，噴射的燃料與空氣混合，在燃燒室6中生成具有期望的空燃比的混合氣。上述火花塞16設(shè)置為從上方面向燃燒室6,且響應(yīng)于圖外的點(diǎn)火電路的供電從前端部放電并產(chǎn)生火花。在規(guī)定的正時(shí)從上述火花塞16放電并產(chǎn)生火花時(shí)，以此混合氣開(kāi)始燃燒。上述火花塞16中內(nèi)設(shè)有用于檢測(cè)燃燒室6中混合氣燃燒而生成的火焰的離子電流傳感器34。如圖2所示，該離子電流傳感器34將規(guī)定的偏置電壓(例如100V左右)施加于火花塞16的電極，以此檢測(cè)在上述電極周圍形成火焰時(shí)生成的離子電流。在本實(shí)施形態(tài)中，利用該離子電流傳感器34檢測(cè)有無(wú)早燃。具體是，由后述ECU 40的早燃判定手段根據(jù)離子電流傳感器34的檢測(cè)值判斷有無(wú)早燃。
早燃是指燃燒室6的溫度及壓力過(guò)度上升等原因引起的比火花點(diǎn)火的正常燃燒開(kāi)始時(shí)期早地使混合氣發(fā)生自燃的異常燃燒現(xiàn)象。在早燃中，燃燒隨著早期混合氣的自燃而變得急劇化。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲變得相當(dāng)大，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變大，從而有可能會(huì)出現(xiàn)活塞等的損傷。于是，如后文所述，在本發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)施控制以避免發(fā)生早燃，同時(shí)利用該離子電流傳感器34檢測(cè)有無(wú)早燃，在檢測(cè)出早燃的時(shí)候?qū)嵤┭杆偻Ｖ乖缛嫉目刂拼胧８鶕?jù)圖5的圖表具體說(shuō)明利用上述離子電流傳感器34的早燃的檢測(cè)方法。該圖表中，實(shí)線的波形JO示出混合氣因火花點(diǎn)火IG而正常燃燒的情況下的熱釋放率的分布(時(shí)間變化)。并且，點(diǎn)劃線Jl示出發(fā)生早燃時(shí)的熱釋放率的分布。從正常燃燒時(shí)的波形JO可知，在正常燃燒時(shí)，用火花塞16進(jìn)行火花點(diǎn)火時(shí)，通常從火花點(diǎn)火起在規(guī)定的延遲時(shí)間之后開(kāi)始燃燒。因此，燃燒進(jìn)行至用離子電流傳感器34能檢測(cè)到火焰的程度的時(shí)間點(diǎn)(實(shí)質(zhì)性的燃燒開(kāi)始時(shí)期)t0比火花點(diǎn)火IG的時(shí)間點(diǎn)延遲規(guī)定的曲軸角。并且，圖例中火花點(diǎn)火IG的正時(shí)比壓縮上死點(diǎn)(壓縮行程和膨脹行程之間的上死點(diǎn))TDC稍微設(shè)定于滯后側(cè)，在比這位于更滯后側(cè)的正時(shí)t0開(kāi)始實(shí)質(zhì)性的燃燒。
另一方面，由早燃時(shí)的波形Jl明顯可知，發(fā)生早燃時(shí)，比正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期t0早地(在圖例中比壓縮上死點(diǎn)TDC稍早的時(shí)間點(diǎn)tl)開(kāi)始燃燒，與此同時(shí)燃燒變得急劇化。于是，在該實(shí)施形態(tài)中，當(dāng)上述離子電流傳感器34在比正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期t0提前了規(guī)定的判定時(shí)間以上的時(shí)間點(diǎn)上檢測(cè)出火焰時(shí)，所述早燃判定手段42判斷為發(fā)生早燃。又，為了以更高的精度檢測(cè)出早燃，所述判定時(shí)間優(yōu)選為小。但是，該判定時(shí)間過(guò)小時(shí)，即使是正常的燃燒，其開(kāi)始時(shí)期的較小偏移也會(huì)判斷成早燃，從而影響控制的穩(wěn)定性，并且，原來(lái)，由于從緊鄰火花點(diǎn)火IG之前到火花點(diǎn)火IG之后經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間的期間(圖5的期間Z)為了進(jìn)行火花點(diǎn)火IG而火花塞16的電極間的電壓變化大，因此在該期間Z內(nèi)無(wú)法檢測(cè)出離子電流。于是，考慮這種控制的穩(wěn)定性及系統(tǒng)上的制約，在本實(shí)施形態(tài)中，若離子電流傳感器34的火焰檢測(cè)正時(shí)提前至比上述電壓變化期間Z稍早的時(shí)期(例如時(shí)間點(diǎn)tl左右)，則判斷為發(fā)生早燃。又，在上述汽缸體3中設(shè)置有檢測(cè)汽缸體3的振動(dòng)、即爆震的振動(dòng)傳感器33(所謂爆震傳感器)。具體是，振動(dòng)傳感器33檢測(cè)汽缸體3的振動(dòng)強(qiáng)度的最大值，后述ECU 40利用該檢測(cè)值檢測(cè)有無(wú)規(guī)定值以上強(qiáng)度的振動(dòng)的爆震。爆震是混合氣因火花點(diǎn)火而開(kāi)始燃燒(火焰?zhèn)鞑ト紵?后，其火焰?zhèn)鞑サ倪^(guò)程中混合氣的未燃燒成分(尾氣)自燃的現(xiàn)象。在發(fā)生該爆震的情況下，也會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲變大，同時(shí)有可能會(huì)發(fā)生活塞的破損等。于是，在本發(fā)動(dòng)機(jī)中利用該振動(dòng)傳感器33檢測(cè)有無(wú)爆震。具體是，當(dāng)振動(dòng)傳感器33檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的振動(dòng)強(qiáng)度超出規(guī)定的基準(zhǔn)水平時(shí)，ECU 40的爆震判定手段(未圖示)判斷為發(fā)生爆震。而且，檢測(cè)到爆震時(shí)實(shí)施避免爆震的控制措施。又，爆震在火焰的生成時(shí)期從正常的燃燒時(shí)起不會(huì)發(fā)生變化，因此難以用前述離子電流傳感器34檢測(cè)有無(wú)爆震。另一方面，在早燃發(fā)生時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)也會(huì)變大。因此，利用該振動(dòng)傳感器33可以檢測(cè)早燃。于是，從減少傳感器數(shù)量等的觀點(diǎn)考慮，也可以省略前述離子電流傳感器34而用振動(dòng)傳感器33檢測(cè)早燃，但是在本實(shí)施形態(tài)中，具備這兩個(gè)傳感器33、34，并用離子電流傳感器34檢測(cè)早燃。又，在本實(shí)施形態(tài)中，該振動(dòng)傳感器33的檢測(cè)值也用于推定從前述噴射器18噴射的燃料的辛烷值。具體是，由后述ECU 40的辛烷值推定手段46利用該檢測(cè)值推定燃料的辛烷值。該辛烷值的推定值使用于后述的早燃裕度維持控制。燃料的辛烷值、即耐爆震性越高，汽缸體3的振動(dòng)強(qiáng)度越小。因此，辛烷值推定手段46推定為用振動(dòng)傳感器33檢測(cè)的汽缸體3的振動(dòng)強(qiáng)度的最大值越大，辛烷值越小。具體是，預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等求出對(duì)應(yīng)于汽缸體3的振動(dòng)強(qiáng)度的最大值的辛烷值的圖并儲(chǔ)存于后述ECU的存儲(chǔ)手段41，辛烷值推定手段46從該圖中將與振動(dòng)傳感器33檢測(cè)出的振動(dòng)強(qiáng)度的最大值對(duì)應(yīng)的值推定為當(dāng)前的辛烷值。在此，前述振動(dòng)強(qiáng)度的最大值，不僅隨著燃料的辛烷值而發(fā)生變化，而且在發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的幾何壓縮比變化的情況下(發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的幾何壓縮比因生產(chǎn)變動(dòng)及在進(jìn)氣門等上的碳的附著等而發(fā)生變化)也會(huì)發(fā)生變化。具體是，隨著幾何壓縮比增高，壓縮端溫度增高，燃燒變得急劇化，與此同時(shí)汽缸體3的振動(dòng)強(qiáng)度變大。但是，在本實(shí)施形態(tài)中，將該振動(dòng)強(qiáng)度的全部變化假定為辛烷值的變化。其原因是，該辛烷值的推定值是用于推定作為不發(fā)生早燃的有效壓縮比(根據(jù)進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期規(guī)定的實(shí)質(zhì)性的壓縮比)的上限值的極限有效壓縮比的值，并且對(duì)應(yīng)于該極限有效壓縮比的辛烷值和幾何壓縮比之間的相關(guān)關(guān)系與對(duì) 應(yīng)于振動(dòng)強(qiáng)度的辛烷值和幾何壓縮比之間的相關(guān)關(guān)系一致，因此即使將該振動(dòng)強(qiáng)度的全部變化假定為辛烷值的變化，也可以適當(dāng)?shù)赝贫ㄉ鲜鰳O限有效壓縮比。具體是，由于燃料的著火溫度隨著辛烷值的增高而提高，因此不易發(fā)生早燃，極限有效壓縮比變大。而且，辛烷值越高，振動(dòng)強(qiáng)度越小。另一方面，幾何壓縮比越低，越不容易發(fā)生早燃，極限有效壓縮比越大。并且，幾何壓縮比越低，振動(dòng)強(qiáng)度越小。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，將隨著辛烷值的變化和幾何壓縮比的變化而引起的汽缸體3的振動(dòng)強(qiáng)度的最大值的變化綜合后認(rèn)為是由辛烷值的變化而引起的變化。又，也可以設(shè)置檢測(cè)汽缸內(nèi)的壓力的缸內(nèi)壓力傳感器，利用該缸內(nèi)壓力傳感器檢測(cè)幾何壓縮比，并從上述振動(dòng)傳感器33的檢測(cè)值中排除幾何壓縮比的影響，個(gè)別地推定燃料的辛烷值和幾何壓縮比。再回到圖1，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)結(jié)構(gòu)。在上述發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的汽缸體3及汽缸蓋4的內(nèi)部設(shè)置有流通冷卻水的水套(圖示省略)。在上述汽缸體3中設(shè)置有檢測(cè)該水套內(nèi)的冷卻水溫度的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器31。在上述發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的進(jìn)氣道9及排氣道10上分別連接有進(jìn)氣通道20及排氣通道21。燃燒用的空氣(新氣)通過(guò)該進(jìn)氣通道20供給至燃燒室6，在燃燒室6內(nèi)生成的已燃?xì)怏w(排氣)通過(guò)上述排氣通道21向外排出。在上述進(jìn)氣通道20中設(shè)置有調(diào)節(jié)流入發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的吸入空氣的流量的節(jié)氣門22，檢測(cè)吸入空氣的流量的空氣流量傳感器32 (圖3)，以及檢測(cè)吸入空氣的溫度的進(jìn)氣溫度傳感器36。上述節(jié)氣門22由電子控制式的節(jié)氣門構(gòu)成，并響應(yīng)于由駕駛者踩踏而進(jìn)行操作的圖外的加速器踏板的開(kāi)度電動(dòng)地進(jìn)行開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)。即，在上述加速器踏板上設(shè)置有加速器開(kāi)度傳感器35 (圖3),圖外的電動(dòng)式執(zhí)行器響應(yīng)于用該加速器開(kāi)度傳感器35檢測(cè)出的加速器踏板的開(kāi)度(加速器開(kāi)度)對(duì)節(jié)氣門22進(jìn)行開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)。在上述排氣通道21上設(shè)置有用于凈化排氣的催化轉(zhuǎn)化器23。在催化轉(zhuǎn)化器23中內(nèi)設(shè)有例如三元催化器，經(jīng)過(guò)排氣通道21的排氣中的有害成分通過(guò)上述三元催化器的作用凈化。
又，在車輛的規(guī)定部位上也設(shè)置有檢測(cè)作為外部氣體壓力的外氣壓(大氣壓)的外氣壓傳感器37 (參照?qǐng)D3)。(2)控制系統(tǒng)
圖3是示出發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)的框圖。該圖所示的ECU 40是綜合控制發(fā)動(dòng)機(jī)各部的控制手段，由眾所周知的CPU、ROM、RAM等構(gòu)成。對(duì)上述E⑶40輸入來(lái)自各種傳感器的檢測(cè)信號(hào)。S卩，E⑶40電連接于上述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器30、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器31、空氣流量傳感器32、振動(dòng)傳感器33、離子電流傳感器34、加速器開(kāi)度傳感器35、進(jìn)氣溫度傳感器36、外氣壓傳感器37以及凸輪角傳感器38，并且作為各個(gè)傳感器30 38的檢測(cè)值的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、冷卻水溫度Tw、吸入空氣量Qa、振動(dòng)強(qiáng)度Va、離子電流值Io、加速器開(kāi)度Ac、進(jìn)氣溫度Ti、外氣壓Pa、進(jìn)氣門11的實(shí)閉時(shí)期IVC_r的信息，依次輸入至上述E⑶40。 上述E⑶40也與上述VVT 15、火花塞16、噴射器18及節(jié)氣門22電連接，對(duì)這些裝置分別輸出驅(qū)動(dòng)用的控制信號(hào)。要說(shuō)明上述E⑶40具有的更具體的功能時(shí)，作為其主要的功能性要素，上述E⑶40具有存儲(chǔ)手段41、早燃判定手段42、點(diǎn)火控制手段43、噴射控制手段44、有效壓縮比改變手段45、辛烷值推定手段46、極限有效壓縮比推定手段47、有效壓縮比計(jì)算手段48及早燃裕度計(jì)算手段49。上述存儲(chǔ)手段41存儲(chǔ)控制發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)所需的各種數(shù)據(jù)及程序。在上述存儲(chǔ)手段41中存儲(chǔ)有圖4所示的特定運(yùn)行區(qū)域R的范圍。該特定運(yùn)行區(qū)域R是存在早燃發(fā)生可能性的運(yùn)行區(qū)域，并設(shè)定在最高負(fù)荷線WOT的旁邊(即高負(fù)荷)且在低旋轉(zhuǎn)附近。S卩，如上所述，由于早燃是比火花點(diǎn)火的正常燃燒開(kāi)始時(shí)期早地使混合氣自燃的現(xiàn)象，因此在燃燒室6內(nèi)的空氣達(dá)到高溫 高壓化且燃料的受熱期間(燃料暴露于高溫 高壓環(huán)境下的實(shí)際時(shí)間)變長(zhǎng)的低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域下最容易發(fā)生早燃。于是，如圖4所示，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne比較低且負(fù)荷Ce高的區(qū)域設(shè)定為存在早燃發(fā)生可能性的特定運(yùn)行區(qū)域R。又，發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷態(tài)時(shí)，由于燃燒室6的壁溫低，因此即使是高旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域也難以發(fā)生早燃。因此，僅在發(fā)動(dòng)機(jī)溫態(tài)(發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度高的時(shí)候)時(shí)使用設(shè)定有上述特定運(yùn)行區(qū)域R的圖(區(qū)域判定圖)。在上述存儲(chǔ)手段41中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于前述汽缸體3的振動(dòng)強(qiáng)度的最大值的辛烷值的圖。又，在上述存儲(chǔ)手段41中存儲(chǔ)有作為不發(fā)生早燃的有效壓縮比的上限值的極限有效壓縮比的基準(zhǔn)值(基準(zhǔn)極限有效壓縮比)。該基準(zhǔn)極限有效壓縮比是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和負(fù)荷Ce通過(guò)實(shí)驗(yàn)或演算而求出的，并在存儲(chǔ)手段41中以圖的形式存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及負(fù)荷Ce的基準(zhǔn)極限有效壓縮比。前述基準(zhǔn)極限有效壓縮比是作為由駕駛者的操作決定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和負(fù)荷Ce構(gòu)成的操作條件除外的運(yùn)行條件且不會(huì)隨著駕駛者的操作而變化的環(huán)境條件在規(guī)定的基準(zhǔn)條件下的值。即，極限有效壓縮比除了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及負(fù)荷Ce以外也隨著燃料的辛烷值等的環(huán)境條件而變化，但是前述基準(zhǔn)極限有效壓縮比是在規(guī)定的辛烷值等的環(huán)境條件下的值。
此外，對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC的有效壓縮比以圖存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)手段41中。該有效壓縮比是通過(guò)實(shí)驗(yàn)或演算求出的。有效壓縮比計(jì)算手段48計(jì)算當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的有效壓縮比CR。該有效壓縮比計(jì)算手段48從前述存儲(chǔ)手段41中存儲(chǔ)的有效壓縮比的圖中提取對(duì)應(yīng)于當(dāng)前的進(jìn)氣門11的實(shí)閉時(shí)期IVC_r的值，并將提取的值決定為當(dāng)前有效壓縮比CR。極限有效壓縮比推定手段47推定在當(dāng)前的運(yùn)行條件下的極限有效壓縮比CR_max。如上所述，極限有效壓縮 比不僅隨著如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和負(fù)荷Ce的操作條件而變化，還隨著燃料的辛烷值等的環(huán)境條件而變化。于是，該極限有效壓縮比推定手段47從所述存儲(chǔ)手段41中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)極限有效壓縮比圖中提取對(duì)應(yīng)于當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和負(fù)荷Ce的極限有效壓縮比的基準(zhǔn)值，根據(jù)當(dāng)前的環(huán)境條件修正提取的值，將該修正后的值決定為極限有效壓縮比CRjnax。作為影響極限有效壓縮比的環(huán)境條件主要有前述燃料的辛烷值、幾何壓縮比、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度及外氣壓。即，如前面所述，燃料的辛烷值變小，幾何壓縮比變大時(shí)，容易發(fā)生早燃，極限有效壓縮比變小。又，進(jìn)氣溫度增高，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度增高，并且外氣壓甚至進(jìn)氣壓(汽缸內(nèi)的壓縮開(kāi)始?jí)毫?增高時(shí)，由于壓縮端溫度以及壓力增高，因此容易發(fā)生早燃，極限有效壓縮比變小。于是，上述極限有效壓縮比推定手段47根據(jù)該燃料的辛烷值、幾何壓縮比、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度及外氣壓修正根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和負(fù)荷Ce求出的基準(zhǔn)極限有效壓縮比。具體是，在存儲(chǔ)手段41中存儲(chǔ)有分別對(duì)應(yīng)于燃料的辛烷值、進(jìn)氣溫度、冷卻水溫度及外氣壓的極限有效壓縮比的修正量，極限有效壓縮比推定手段47分別提取對(duì)應(yīng)于由上述辛烷值推定手段46推定的辛烷值、進(jìn)氣溫度、冷卻水溫度及外氣壓的各值的修正量，利用該修正量修正基準(zhǔn)極限有效壓縮比，從而推定極限有效壓縮比CR_max。于是，如前面所述，由辛烷值推定手段46推定的辛烷值是將幾何壓縮比和燃料辛烷值加起來(lái)?yè)Q算成辛烷值的值。因此利用該推定出來(lái)的辛烷值的修正意味著利用燃料的辛烷值和幾何壓縮比的修正。上述早燃裕度計(jì)算手段49計(jì)算在當(dāng)前的運(yùn)行條件下到達(dá)早燃之前的，即對(duì)應(yīng)于極限有效壓縮比的有效壓縮比的裕度。具體是，早燃裕度計(jì)算手段49將從極限有效壓縮比CR_max中減掉有效壓縮比CR的值作為裕度CR_mrg來(lái)計(jì)算(CR_mrg=CR_max_CR)。上述早燃判定手段42根據(jù)上述離子電流傳感器34的檢測(cè)值判定是否發(fā)生早燃。具體是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)處于上述特定運(yùn)行區(qū)域R時(shí)，早燃判定手段42從上述離子電流傳感器34的檢測(cè)值特別規(guī)定火焰的生成正時(shí)(實(shí)質(zhì)性的燃燒開(kāi)始時(shí)期)，通過(guò)將它與正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期比較，判定是否發(fā)生早燃。并且，正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期的信息是通過(guò)實(shí)驗(yàn)或演算等預(yù)先求出的，并存儲(chǔ)于上述存儲(chǔ)手段41。上述點(diǎn)火控制手段43在根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)先規(guī)定的規(guī)定的正時(shí)向火花塞16的點(diǎn)火電路輸出供電信號(hào)，從而控制上述火花塞16進(jìn)行火花點(diǎn)火的正時(shí)(點(diǎn)火時(shí)期)等。例如，如圖5所示，在設(shè)定于發(fā)動(dòng)機(jī)的低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域的上述特定運(yùn)行區(qū)域R中，控制上述火花塞16，使進(jìn)行火花點(diǎn)火(IG)的正時(shí)(點(diǎn)火時(shí)期)比壓縮上死點(diǎn)(TDC)稍微延遲。這樣，在容易發(fā)生早燃的特定運(yùn)行區(qū)域R中使點(diǎn)火時(shí)期比壓縮上死點(diǎn)延遲的原因是在容易發(fā)生早燃的特定運(yùn)行區(qū)域R中也應(yīng)該容易發(fā)生爆震，因此是為了防止該區(qū)域R中的爆震。又，當(dāng)ECU 40的爆震判定手段(不圖示)根據(jù)前述振動(dòng)傳感器33的檢測(cè)值檢測(cè)到爆震的發(fā)生時(shí)，該點(diǎn)火控制手段43為了避免該爆震而延遲點(diǎn)火時(shí)期。上述噴射控制手段44控制從上述噴射器18向燃燒室6噴射的燃料的噴射量及噴射時(shí)期。更具體是，上述噴射器控制手段44根據(jù)從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器30輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及從空氣流量傳感器32輸入的吸入空氣量Qa等信息，演算作為目標(biāo)的燃料的噴射量及噴射時(shí)期，并根據(jù)其演算結(jié)果控制噴射器18的開(kāi)閥開(kāi)始時(shí)期及開(kāi)閥期間。尤其是，在容易發(fā)生早燃的上述特定運(yùn)行區(qū)域R中，上述噴射控制手段44為了預(yù)先抑制早燃的發(fā)生(即無(wú)論早燃發(fā)生與否)，將應(yīng)從噴射器18噴射的燃料(一個(gè)燃燒周期中應(yīng)從噴射器18噴射的燃料)的一部分在設(shè)定于壓縮行程的后期噴射正時(shí)進(jìn)行噴射(后期噴 射)的同時(shí)在比該后期噴射正時(shí)設(shè)定于提前側(cè)的前期正時(shí)進(jìn)行噴射(前期噴射)。在本實(shí)施形態(tài)中，前述后期噴射正時(shí)設(shè)定于壓縮工序的中期以后(參照?qǐng)D8 (b))。但是，即使實(shí)施如上所述的將一部分燃料在壓縮行程中噴射的壓縮行程噴射，也會(huì)出現(xiàn)在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中發(fā)生早燃的情況。如后面所述，在這樣的情況下上述噴射控制手段44提高來(lái)自噴射器18的燃料噴射量，使汽缸內(nèi)的空燃比(燃燒室6中形成的混合氣的空燃比)暫時(shí)變濃，從而抑制早燃。上述有效壓縮比改變手段45通過(guò)驅(qū)動(dòng)上述VVT 15而改變進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期，以此可變地設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比。即，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期通常設(shè)定于進(jìn)氣下死點(diǎn)的滯后側(cè)的附近(稍微超過(guò)進(jìn)氣下死點(diǎn)的正時(shí))，通過(guò)設(shè)定于這樣的正時(shí)，一旦被吸入的空氣不會(huì)返回至進(jìn)氣道9，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)質(zhì)性壓縮比的有效壓縮比維持與幾何壓縮比大致一致的值。相對(duì)于此，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期設(shè)定為比進(jìn)氣下死點(diǎn)大幅延遲時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比下降，發(fā)生進(jìn)氣的返回。上述有效壓縮比改變手段45驅(qū)動(dòng)VVT 15而增減上述進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期的延遲量(滯后量)，以此可變地設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比。在這里，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC設(shè)定為比進(jìn)氣下死點(diǎn)早時(shí)，有效壓縮比也會(huì)下降，但是在本實(shí)施形態(tài)中，有效壓縮比改變手段45通過(guò)提高進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期的延遲量，降低有效壓縮比。該有效壓縮比改變手段45驅(qū)動(dòng)VVT 15，改變有效壓縮比，使在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中用前述早燃裕度計(jì)算手段49計(jì)算的裕度CRjnrg為預(yù)先設(shè)定的最小裕度CRjnrgO以上。具體是，在特定運(yùn)行區(qū)域R中，前述裕度CRjnrg未到最小裕度CRjnrgO時(shí)，有效壓縮比改變手段45延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC，直到該裕度CRjnrg達(dá)到最小裕度CRjnrgO以上為止。詳細(xì)地說(shuō)，在通常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC由根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和負(fù)荷Ce預(yù)先設(shè)定的進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVCO所控制，有效壓縮比改變手段45從該進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVCO開(kāi)始延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC。并且，在所述存儲(chǔ)手段41中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和負(fù)荷Ce的進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVCO的圖。這樣，在本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)中控制有效壓縮比CR，使有效壓縮比CR比極限有效壓縮比CRjnax小裕度CRjnrg的量，從而確實(shí)避免早燃。如上所述，使有效壓縮比CR具有余裕的原因是即使在極限有效壓縮比CRjnax的推定中產(chǎn)生誤差，也能確實(shí)避免因有效壓縮比CR超過(guò)極限有效壓縮比CRjnax而發(fā)生早燃。具體是，如上所述，極限有效壓縮比CRjnax是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、辛烷值、幾何壓縮比、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度、外氣壓而變化的，但是除此之外也隨著存在每個(gè)周期變化的可能性的燃料的微粒化狀態(tài)及汽缸內(nèi)的流動(dòng)狀況而稍微變化，從而在極限有效壓縮比CRjnax的推定中可能產(chǎn)生誤差。并且，伴隨著振動(dòng)傳感器33、進(jìn)氣溫度傳感器36、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器31、外氣壓傳感器37、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器30的檢測(cè)誤差，有可能在極限有效壓縮比CR_max的推定中產(chǎn)生誤差。于是，在產(chǎn)生了該推定誤差的情況下，以確實(shí)避免發(fā)生早燃為目的，也將當(dāng)前有效壓縮比CR比極限有效壓縮比CRjnax降低最小裕度的量。在本實(shí)施形態(tài)中，由于前述目的，前述最小裕度CRjnrgO設(shè)定為與極限有效壓縮比CRjnax的推定誤差量的最大值大致相同的值。在這里，該推定誤差是因與運(yùn)行條件幾乎無(wú)關(guān)的傳感器的檢測(cè)誤差等而產(chǎn)生的。因此，推定誤差的最大值是一定的，與運(yùn)行條件無(wú)關(guān)，在本實(shí)施形態(tài)中，前述最小裕度CR_mrgO設(shè)定為無(wú)關(guān)于運(yùn)行條件(操作條件及環(huán)境條件)的一定值，該最小裕度例如是0. 5 I. 0之間的值，設(shè)定為0. 7等。并且，在該檢測(cè)誤差隨著由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和負(fù)荷Ce構(gòu)成的操作條件而變化或者隨著所述燃料的微粒化狀況等操作條件而變化等情況下，也可以根據(jù)操作條件改變最小裕度CR_mrgO。
又，當(dāng)檢測(cè)出早燃時(shí)，有效壓縮比改變手段45為了抑制早燃，延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期，從而降低有效壓縮比。又，上述說(shuō)明的“進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期”是將除了升程曲線的傾斜部(升程量緩慢上升的緩沖區(qū)間)以外的區(qū)間定義為氣門的開(kāi)閥期間的情況下的關(guān)閉時(shí)期，并不是指進(jìn)氣門11的升程量完全為零時(shí)的時(shí)期。(3)避免早燃的控制動(dòng)作
下面說(shuō)明通過(guò)如上所述構(gòu)成的ECU 40進(jìn)行的控制動(dòng)作。如前面所述，在本實(shí)施形態(tài)中，為了確實(shí)避免發(fā)生早燃，在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中實(shí)施向當(dāng)前有效壓縮比CR給予相對(duì)于極限有效壓縮比CRjnax的余裕的早燃裕度維持控制，同時(shí)在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中檢測(cè)到早燃時(shí)，實(shí)施早燃發(fā)生之后阻止其繼續(xù)發(fā)生的早燃停止控制。在這里，以該早燃裕度維持控制和早燃停止控制構(gòu)成的早燃避免控制為中心進(jìn)行說(shuō)明。圖6及圖7是用于說(shuō)明上述控制動(dòng)作的流程圖。當(dāng)開(kāi)始進(jìn)行圖6的流程圖所示的處理時(shí)，首先實(shí)施讀取各種傳感器值的控制(步驟SI)。具體是，從上述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器30、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器31、空氣流量傳感器32、振動(dòng)傳感器33、離子電流傳感器34、加速器開(kāi)度傳感器35、進(jìn)氣溫度傳感器36及外氣壓傳感器37中分別讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、冷卻水溫度Tw、吸入空氣量Qa、振動(dòng)強(qiáng)度Va、離子電流值Io、加速器開(kāi)度Ac、進(jìn)氣溫度Ti、外氣壓Pa，并輸入至ECU 40。接著，根據(jù)上述步驟SI中讀取的冷卻水溫度Tw是否為規(guī)定閾值(例如80°C)以上，來(lái)判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于溫態(tài)(步驟S2)。在上述步驟S2中判定為“是”，確定為溫態(tài)的情況下，進(jìn)一步判定當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)(在由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速Ne及負(fù)荷Ce特別規(guī)定的區(qū)域判定圖上的點(diǎn))是否位于圖4所示的特定運(yùn)行區(qū)域R內(nèi)(步驟S3)。具體是，判定上述步驟SI中讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和由吸入空氣量Qa (或者是加速器開(kāi)度Ac)演算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷Ce是否一起包含于圖4的特定運(yùn)行區(qū)域R的范圍。上述步驟S3中判定為“否”，確定為不包含于特定運(yùn)行區(qū)域R的情況下，由于不會(huì)發(fā)生早燃，因此不需要后述的步驟S7、S27的控制(早燃停止控制及恢復(fù)控制)，而維持通常的運(yùn)行(步驟S6)。即，燃料的噴射量及噴射時(shí)期、進(jìn)氣門11的動(dòng)作正時(shí)等按照根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)先規(guī)定的通常的目標(biāo)值來(lái)控制。在上述步驟S3中判定為“是”，確定為處于特定運(yùn)行區(qū)域R的情況下，實(shí)施將應(yīng)從噴射器18噴射的燃料的一部分在壓縮行程中噴射的控制(步驟S4)。即，如圖8所示，在特定運(yùn)行區(qū)域R以外的大部分區(qū)域中，在進(jìn)氣行程中噴射全部燃料(參照?qǐng)D8 Ca)的F)，在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中，將應(yīng)噴射的燃料的一部分的噴射時(shí)期延遲至壓縮行程的中期以后，從而分成在進(jìn)氣行程和壓縮行程噴射燃料(參照?qǐng)D8 (b)的Fl，F(xiàn)2)。如上所述的一部分燃料的壓縮行程噴射(分次噴射)的原因是為了預(yù)先防止早燃的發(fā)生而進(jìn)行的。如上所述，由于汽缸內(nèi)容易變成高溫 高壓化，而且燃料暴露在這樣的環(huán)境下的實(shí)際時(shí)間(受熱期間)變長(zhǎng)，因此設(shè)定在低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域的上述特定運(yùn)行區(qū)域R是最為容易引起早燃的區(qū)域。于是，在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中，實(shí)施將應(yīng)噴射的燃料的一部分在壓縮行程的中期以后噴射的控制，并且利用該燃料的汽化潛熱降低壓縮端溫度(壓縮上死點(diǎn)附近的汽缸內(nèi)溫度)，同時(shí)縮短燃料的受熱期間，從而預(yù)先降低發(fā)生早燃的可能性。又，與上述燃料的分次噴射一起，在特定運(yùn)行區(qū)域R中實(shí)施將利用火花塞16進(jìn)行 火花點(diǎn)火的正時(shí)(點(diǎn)火時(shí)期)延遲至壓縮上死點(diǎn)以后的控制(步驟S4)。這樣，通過(guò)將點(diǎn)火時(shí)期延遲設(shè)定，在壓縮上死點(diǎn)的進(jìn)一步滯后側(cè)(即汽缸內(nèi)溫度 壓力進(jìn)一步降低的狀態(tài))開(kāi)始燃燒，因此在之后的燃燒過(guò)程中難以發(fā)生未燃燒混合氣(尾氣)的自燃，從而抑制爆震。實(shí)施上述步驟S4 (燃料的分次噴射及點(diǎn)火延遲)后，根據(jù)在上述步驟SI中讀取的離子電流值Io判定是否發(fā)生早燃(步驟S5)。具體是，從上述離子電流值Io特別規(guī)定火焰的生成正時(shí)，當(dāng)該正時(shí)比預(yù)先存儲(chǔ)的正常燃燒開(kāi)始時(shí)期提前規(guī)定時(shí)間以上時(shí)(例如提前至圖5的時(shí)間點(diǎn)tl左右的情況)，判定為發(fā)生早燃。在上述步驟S5中判定為“否”，沒(méi)有檢測(cè)到早燃的發(fā)生的情況下，推定極限有效壓縮比CRjnax (步驟S21，極限有效壓縮比推定工序)。具體是，從前述極限有效壓縮比圖中提取對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及負(fù)荷Ce的基準(zhǔn)極限有效壓縮比，同時(shí)從各修正圖中提取分別對(duì)應(yīng)于冷卻水溫度Tw、進(jìn)氣溫度Ti及外氣壓Pa的修正量，根據(jù)該修正量修正基準(zhǔn)極限有效壓縮比，以此推定極限有效壓縮比CR_max。接著，根據(jù)上述步驟SI中讀取的進(jìn)氣門11的實(shí)閉時(shí)期IVC_r計(jì)算有效壓縮比CR(步驟S22，有效壓縮比計(jì)算工序)。具體是，從前述有效壓縮比的圖中提取對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne等的值。當(dāng)推定出極限有效壓縮比CRjnax并計(jì)算出有效壓縮比CR時(shí)，計(jì)算作為它們的差的裕度CR_mrg(步驟S23，裕度計(jì)算工序)。并且，判定該裕度CR_mrg是否未到最小裕度CR_mrgO (步驟 S24)。在上述步驟S24中判定為“否”時(shí)，即判定為前述裕度CR_mrg為最小裕度CR_mrgO以上的情況下，如后面所述，判定是否需要早燃停止控制后的恢復(fù)控制(步驟S26)，當(dāng)需要恢復(fù)控制時(shí)實(shí)施恢復(fù)控制(步驟S27)。另一方面，當(dāng)不需要恢復(fù)控制時(shí)維持通常的運(yùn)行(步驟 S6)。另一方面，在步驟S24中判定為“是”時(shí)，即判定為所述裕度CR_mrg未到最小裕度CRjnrgO的情況下，實(shí)施使進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC比前述進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVCO延遲從而降低有效壓縮比的控制(有效壓縮比降低控制)(步驟S25，有效壓縮比降低工序)。在本實(shí)施形態(tài)中，在前述存儲(chǔ)手段41中用圖存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于裕度CRjnrg和最小裕度CRjnrgO之差的進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC變化量，并從圖中提取對(duì)應(yīng)于所述差的變化量，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC延遲該變化量的量。通過(guò)實(shí)施以上步驟S21 S25的控制(早燃裕度維持控制)，即使運(yùn)行條件發(fā)生變化，發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的有效壓縮比也能確實(shí)抑制在比極限有效壓縮比小規(guī)定的最小裕度CR_mrgO的量的值以下。另一方面，在上述步驟S5中判定為“是”，確認(rèn)到發(fā)生早燃的情況下，作為停止該狀況的控制措施實(shí)施早燃停止控制(步驟S7)。接著，參照?qǐng)D7說(shuō)明上述步驟S7的早燃停止控制的具體內(nèi)容。當(dāng)該早燃停止控制開(kāi)始進(jìn)行時(shí)，首先，實(shí)施判定當(dāng)前設(shè)定的進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期(IVC)是否比后述的步驟Sll中最大限度地延遲的時(shí)候的關(guān)閉時(shí)期(最遲時(shí)期)Tx早的控制(步驟S10)。并且，這里的作為判定閾值的最遲時(shí)期Tx設(shè)定于發(fā)生進(jìn)氣的返回而發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比相對(duì)于幾何壓縮比充分下降的時(shí)期(例如進(jìn)氣下死點(diǎn)的通過(guò)后曲軸角110°左右)。假如，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期比最遲時(shí)期Tx進(jìn)一步延遲時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比極端地下降，輸出幅度不足， 因此上述最遲時(shí)期Tx設(shè)定為能最大限度延遲的量。在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中，最初，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期作為不發(fā)生進(jìn)氣返回的時(shí)期設(shè)定于例如進(jìn)氣下死點(diǎn)的通過(guò)后(ABDC)曲軸角30°前后。因此，上述步驟SlO中的最初的判定結(jié)果理所當(dāng)然地為“是”，并轉(zhuǎn)到下一個(gè)步驟S11，開(kāi)始進(jìn)行延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期的控制。具體是，通過(guò)向進(jìn)氣門11的動(dòng)作正時(shí)延遲的方向驅(qū)動(dòng)VVT 15，以此使進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期比當(dāng)前的設(shè)定值延遲規(guī)定量，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比下降(早燃停止用有效壓縮比降低工序)。這樣，主要降低壓縮端壓力(壓縮上死點(diǎn)附近的汽缸內(nèi)壓力)，從而抑制早燃。在這里，在延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期降低有效壓縮比的如上所述的控制中伴隨著一定程度的響應(yīng)延遲。即，為了降低有效壓縮比，需要通過(guò)利用VVT 15(可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu))的機(jī)械動(dòng)作逐步地改變進(jìn)氣門11的動(dòng)作正時(shí)，并將進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期延遲至對(duì)應(yīng)于上述有效壓縮比的降低量的規(guī)定的目標(biāo)時(shí)期為止。因此，將進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期延遲至目標(biāo)時(shí)期并將有效壓縮比降低期望的量需要一定程度的時(shí)間。于是，為了確保在上述有效壓縮比的降低控制(進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期的延遲)結(jié)束之前的期間的早燃的抑制效果，在后續(xù)的步驟S12中實(shí)施使汽缸內(nèi)的空燃比暫時(shí)變濃的控制(過(guò)渡控制工序)。具體是，通過(guò)增加來(lái)自噴射器18的燃料的噴射量，將汽缸內(nèi)的混合氣的空燃比設(shè)定為比當(dāng)前的空燃比濃且比理論空燃比濃的值。空燃比比理論空燃比濃時(shí)，汽缸內(nèi)溫度因燃料的汽化潛熱而下降，因此燃料的受熱量減少，從而抑制早燃的發(fā)生。并且，為了使空燃比變濃，僅需延長(zhǎng)噴射器18的開(kāi)閥期間(燃料的噴射時(shí)間)，因此尤其在沒(méi)有響應(yīng)延遲的基礎(chǔ)上可以瞬間應(yīng)對(duì)。在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中，在沒(méi)有發(fā)生早燃的通常時(shí)候，汽缸內(nèi)的空燃比設(shè)定為理論空燃比(14. 7)左右。因此，通過(guò)上述步驟S12中的空燃比的變濃，汽缸內(nèi)的空氣過(guò)剩率、，即形成于燃燒室6的混合氣的空燃比(實(shí)際空燃比)除以理論空燃比的值從I至降低至不到I的規(guī)定值(入<1)。例如，通過(guò)上述步驟S12的控制，空氣過(guò)剩率\下降至0.75左右(空燃比大約為11)。通過(guò)上述步驟使空燃比變濃后，判定進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期的延遲是否完成，即判定通過(guò)上述VVT 15的動(dòng)作延遲的進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期是否達(dá)到目標(biāo)時(shí)期(步驟S13)。并且，在這里的判定可以是實(shí)際檢測(cè)VVT 15的動(dòng)作角度并根據(jù)該角度進(jìn)行判定，也可以是用定時(shí)器等對(duì)是否經(jīng)過(guò)了通過(guò)預(yù)先實(shí)驗(yàn)等求出的所需時(shí)間進(jìn)行判定。在上述步驟S13之后，在那里等待判定為“是”(IVC的延遲完成)，然后實(shí)施解除空燃比變濃的控制(步驟S14)。即，通過(guò)降低來(lái)自噴射器18的燃料噴射量，汽缸內(nèi)的空燃比返回到理論空燃比左右。由此，空氣過(guò)剩率X從上述變濃后的值(例如0.75左右)增加至
入=1。又，在如本實(shí)施形態(tài)的直噴式多汽缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，通過(guò)對(duì)各汽缸分別控制來(lái)自噴射器18的燃料噴射量，可以對(duì)每個(gè)汽缸2個(gè)別地設(shè)定各汽缸2的空燃比。因此，也可以對(duì)每個(gè)汽缸2獨(dú)立地實(shí)施上述空燃比的變濃及其解除(步驟S12，S14)，并且也可以以全部汽缸2為對(duì)象實(shí)施上述空燃比的變濃及其解除(步驟S12，S14)。并且，在前者的情況下意味著某個(gè)汽缸檢測(cè)到早燃時(shí)，僅對(duì)該汽缸的空燃比實(shí)施變濃，而后者的情況下意味著一個(gè)汽缸檢測(cè)到早燃時(shí)，對(duì)其他的汽缸也同樣實(shí)施空燃比的變濃(即，對(duì)其他汽缸與有無(wú)早燃無(wú) 關(guān)地實(shí)施空燃比的變濃)。例如，假設(shè)將進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期延遲至目標(biāo)時(shí)期需要的所需時(shí)間比一個(gè)燃燒周期長(zhǎng)且比兩個(gè)燃燒周期短。在這樣的情況下，當(dāng)對(duì)每個(gè)汽缸2獨(dú)立地實(shí)施空燃比的變濃時(shí)，以某個(gè)汽缸中的早燃的發(fā)生為開(kāi)端，在發(fā)生該早燃的汽缸(以下稱為早燃發(fā)生汽缸)中的下一次燃燒時(shí)對(duì)該汽缸的空燃比實(shí)施變濃，并在上述早燃發(fā)生汽缸中的下下次的燃燒時(shí)解除該變濃。另一方面，當(dāng)以全部汽缸2為對(duì)象實(shí)施空燃比的變濃時(shí)，以某個(gè)汽缸中的早燃的發(fā)生為開(kāi)端，從燃燒順序比該早燃發(fā)生汽缸晚的汽缸開(kāi)始依次實(shí)施空燃比的變濃。因此，至少在早燃發(fā)生汽缸的下一次的燃燒之前繼續(xù)實(shí)施各汽缸的變濃，并且在早燃發(fā)生汽缸的下下次的燃燒之前解除上述變濃。此時(shí)，由于汽缸的變濃的順序越靠后，有效壓縮比越低，因此也可以隨著順序的推進(jìn)減小變濃的幅度。在結(jié)束上述步驟S14的控制(變濃的解除)后，在用于記錄早燃停止控制的實(shí)施/非實(shí)施的標(biāo)記F (其缺省值為0)中輸入表示該控制處于實(shí)施中的“I”(步驟S15)，并返回到圖6的主流程。如以上說(shuō)明的步驟SlO S15的控制(早燃停止控制)直到避免早燃為止(即圖6的步驟S5中判定為“否”為止)重復(fù)實(shí)施。因此，通過(guò)這樣的重復(fù)控制，逐步地延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期，從而與此同時(shí)也逐步地降低有效壓縮比。例如，假設(shè)進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期的每一次的延遲幅度通常設(shè)定為曲軸角2°，此時(shí)通過(guò)實(shí)施上述早燃停止控制，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期對(duì)于當(dāng)前的設(shè)定值首先僅延遲曲軸角2°，若這樣也無(wú)法避免早燃時(shí)，進(jìn)一步地僅延遲曲軸角2°。于是，這樣的曲軸角2°刻度的延遲在進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期未達(dá)到上述最遲時(shí)期Tx的范圍內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行(參照后述的圖9的時(shí)序圖)。相反，當(dāng)達(dá)到最遲時(shí)期Tx之前避免了早燃時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)上停止延遲。S卩，在發(fā)生早燃時(shí)，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期至少延遲一次，此時(shí)沒(méi)有避免早燃時(shí)，通過(guò)重復(fù)延遲逐步地增加從初期狀態(tài)開(kāi)始的延遲幅度。并且，在延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期時(shí)，在其每一次上一并實(shí)施空燃比變濃的控制，從而每一次補(bǔ)償上述延遲控制的響應(yīng)延遲。并且，在上述進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期達(dá)到最遲時(shí)期Tx之前避免早燃時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)上停止如上所述的進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期的延遲及空燃比的變濃。
在上述步驟Sll中進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期延遲至最遲時(shí)期Tx后，早燃仍然繼續(xù)發(fā)生時(shí)，在上述步驟SlO中判定為“否”，從而在下一步驟S16中發(fā)出規(guī)定的警告以向駕駛者等告知發(fā)動(dòng)機(jī)處于異常情況。即，即使將進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期延遲至最遲時(shí)期Tx (S卩，即使最大限度降低發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比)，早燃繼續(xù)發(fā)生的狀態(tài)中考慮因例如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的故障等原因發(fā)動(dòng)機(jī)處于異常高溫的狀態(tài)的情況，因此也難以在其以上繼續(xù)運(yùn)行。于是，為了向駕駛者等告知這樣的狀態(tài)的出現(xiàn)，從而發(fā)出規(guī)定的警告。并且，也可以在發(fā)出警告的同時(shí)實(shí)施大幅降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的控制。圖9是示出在實(shí)施上述早燃停止控制時(shí)，假設(shè)如果不多次實(shí)施有效壓縮比的降低控制則無(wú)法避免早燃的情況下，空氣過(guò)剩率(\ )、進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期(IVC)及節(jié)氣門22的開(kāi)度(節(jié)氣門開(kāi)度)分別隨著時(shí)間變化的時(shí)序圖。從該圖中可以理解，發(fā)生早燃時(shí)，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期(IVC)逐步地(例如每曲軸角2° )延遲，以此發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比每次下降規(guī)定量。并且，與每次的IVC的延遲(有效壓縮比的降低)一起實(shí)施暫時(shí)將空燃比變濃的控制。即，空氣過(guò)剩率、僅在IVC達(dá)到目標(biāo)時(shí)期之前的過(guò)渡期(IVC向右上傾斜的區(qū)間)內(nèi)從I下降至不到I的規(guī)定值。這樣，空燃比重復(fù)變濃(入< I)或者變成理論空燃比左右(入=1) 的狀態(tài)。并且，通過(guò)在將導(dǎo)入汽缸內(nèi)的空氣的量(吸入空氣量Qa)保持不變的基礎(chǔ)上，提高來(lái)自噴射器18的燃料的噴射量，以此進(jìn)行上述空燃比的變濃。因此，節(jié)氣門開(kāi)度不會(huì)因空燃比的變濃而變化，而維持例如圖示的一定的開(kāi)度。最后，說(shuō)明在實(shí)施上述早燃停止控制(圖7，圖9)的結(jié)果避免早燃的情況下的控制動(dòng)作。即使是實(shí)施早燃停止控制后避免早燃的情況下，首先也實(shí)施上述步驟S21 S24。于是，在步驟S24中判定為“否”時(shí)，即，僅在上述裕度CRjnrg為最小裕度CRjnrgO以上的情況下可以實(shí)施前述恢復(fù)控制。在該步驟S24中判定為“否”時(shí)，接著判定是否為早燃停止控制的實(shí)施之后。即，當(dāng)已實(shí)施早燃停止控制時(shí)標(biāo)記F變成F=l，因此在步驟S26中判定該標(biāo)記F是否為“I”。于是，該標(biāo)記F為“I”時(shí)，判定為早燃停止控制的實(shí)施之后，并實(shí)施恢復(fù)控制(步驟S27)。在上述恢復(fù)控制中，與圖9所示的早燃停止控制時(shí)相反地將進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期(IVC)逐步地提前(提前角)，以此實(shí)施每次以規(guī)定量提高有效壓縮比的控制。于是，IVC每次提前時(shí)，確認(rèn)有無(wú)發(fā)生早燃及早燃裕度是否為最小裕度以上，如果沒(méi)有發(fā)生早燃且早燃裕度為最小裕度以上，則進(jìn)一步提前IVC。并且，在進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期達(dá)到進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVCO等的通常時(shí)期(幾乎不發(fā)生進(jìn)氣的返回的時(shí)期)為止繼續(xù)逐步提前IVC。在進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC達(dá)到通常時(shí)期的情況下，或者在步驟S25中實(shí)施有效壓縮比降低控制時(shí)上述標(biāo)記F復(fù)位至“O”。并且，這樣的恢復(fù)控制時(shí)的空燃比維持在理論空燃比或者其附近值。(4)作用效果等
如以上所說(shuō)明，在本實(shí)施形態(tài)的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速Ne及負(fù)荷Ce、燃料的辛烷值、進(jìn)氣溫度、冷卻水溫度、外氣壓推定當(dāng)前的極限有效壓縮比CR_max，因此可以提高推定精度。并且，控制當(dāng)前有效壓縮比CR使其相對(duì)于該極限有效壓縮比CR_max 一直具有最小裕度CRjnrgO以上的余裕。因此，即使在極限有效壓縮比CRjnax的推定中產(chǎn)生誤差的情況下，也可以確實(shí)避免早燃。尤其是，由于最小裕度CRjnrgO無(wú)關(guān)于環(huán)境條件而維持一定值，因此即使環(huán)境條件發(fā)生變化也能確保規(guī)定的裕度，確實(shí)避免早燃。
圖10示出在進(jìn)行確保該有效壓縮比CR相對(duì)于極限有效壓縮比CRjnax的裕度的控制(早燃裕度維持控制)時(shí)的控制結(jié)果。該圖10的上側(cè)圖示出在規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及負(fù)荷Ce下，隨著環(huán)境條件而變化的極限有效壓縮比CRjnax及有效壓縮比CR的變化情況。在該上側(cè)圖中CR_base為進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC在前述進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVCO時(shí)的基本有效壓縮比。該圖10的下側(cè)圖示出隨著環(huán)境條件而變化的進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC的變化情況。在該圖中，橫軸示意性地表示環(huán)境條件的變化。在該橫軸中越靠近右側(cè)的位置是越容易發(fā)生早燃的環(huán)境條件。在該圖中示出的示例中，作為環(huán)境條件變化的有燃料的辛烷值、幾何壓縮比、進(jìn)氣溫度、冷卻水溫度、外氣壓。早燃隨著辛烷值的變小、進(jìn)氣溫度的升高、冷卻水溫度的升高、外氣壓的升高而變得容易發(fā)生。如圖10所示，在比環(huán)境條件A位于左偵彳、比環(huán)境條件A難以發(fā)生早燃的條件(區(qū)域X)中，極限有效壓縮比CRjnax顯著大于前述基本有效壓縮比CR_base，相對(duì)于極限有效壓縮比CRjnax的基本有效壓縮比CR_base的裕度CRjnrg為最小裕度CRjnrgO以上。因此，在該區(qū)域X中，為了抑制裕度CRjnrg使其不到最小裕度CR_mrgO，不實(shí)施延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC的控制，而是進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC成為進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVC0。另一方面，在比環(huán)境條件A位于右側(cè)、容易發(fā)生早燃的條件(區(qū)域Y)下，極限有效壓縮比CRjnax變小，相對(duì)于極限有效壓縮比CRjnax的基本有效壓縮比CR_base的裕度CR_mrg不到最小裕度CR_mrgO。因此,在該區(qū)域Y中，為了使裕度CR_mrg為最小裕度CR_ mrgO以上，而實(shí)施延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC的控制。這樣，進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC比進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVCO延遲。于是，通過(guò)該控制，有效壓縮比CR相對(duì)于極限有效壓縮比CR_max的裕度CR_mrg為最小裕度CR_ mrgO以上(圖例中，與最小裕度CR_mrgO幾乎一致)。又，在該實(shí)施形態(tài)的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，根據(jù)離子電流傳感器34 (檢測(cè)手段)的檢測(cè)值檢測(cè)到早燃的情況下，至少一次實(shí)施延遲進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期而將有效壓縮比降低規(guī)定量的控制，同時(shí)在完成該控制之前的過(guò)渡期內(nèi)實(shí)施使汽缸內(nèi)的空燃比暫時(shí)變濃的控制。這樣的結(jié)構(gòu)具有與降低有效壓縮比的控制的響應(yīng)延遲無(wú)關(guān)，可以迅速且有效地抑制早燃的優(yōu)點(diǎn)。S卩，在上述實(shí)施形態(tài)中，作為檢測(cè)到早燃時(shí)的對(duì)策降低有效壓縮比的同時(shí)在完成其控制之前的過(guò)渡期內(nèi)使汽缸內(nèi)空燃比暫時(shí)變濃，借助于此，即使在從開(kāi)始降低有效壓縮比到實(shí)際上將有效壓縮比降低規(guī)定量之前的期間需要因響應(yīng)延遲導(dǎo)致的時(shí)間，由于在該響應(yīng)延遲的期間內(nèi)通過(guò)空燃比的變濃而發(fā)揮冷卻效果(所需以上的燃料的汽化潛熱降低汽缸內(nèi)溫度的效果)，因此可與如上所述的控制的響應(yīng)延遲無(wú)關(guān)地迅速抑制早燃。于是，實(shí)際上有效壓縮比降低規(guī)定量，與此同時(shí)壓縮端壓力(壓縮上死點(diǎn)附近的壓力)下降時(shí)，通過(guò)在該狀態(tài)下解除空燃比的變濃，確保早燃的抑制效果的同時(shí)避免空然比的變濃經(jīng)過(guò)所需以上的時(shí)間，可以最低限度抑制油耗及排放性的惡化。更具體是，在上述實(shí)施形態(tài)中，在完成降低有效壓縮比的控制之前的過(guò)渡期內(nèi)使空氣過(guò)剩率、從I變化至不到I的規(guī)定值(例如0. 75左右)，并且完成有效壓縮比的降低時(shí)使空氣過(guò)剩率、恢復(fù)到I。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在有效壓縮比下降之前的過(guò)渡期內(nèi)、，在變濃至X < I的環(huán)境下可適當(dāng)?shù)亟档推變?nèi)溫度，同時(shí)完成有效壓縮比的降低后立即恢復(fù)至入=1，以此盡可能在短時(shí)間內(nèi)完成濃狀態(tài)下的燃燒。又，如圖9等所示，在上述實(shí)施形態(tài)中，將有效壓縮比降低規(guī)定量后，進(jìn)而檢測(cè)到早燃的情況下，實(shí)施進(jìn)一步降低有效壓縮比的控制(將進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期進(jìn)一步延遲的控制)的同時(shí)在完成該控制之前的過(guò)渡期內(nèi)實(shí)施再次將汽缸內(nèi)的空燃比暫時(shí)變濃的控制。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，即使僅僅將有效壓縮比降低一次不能避免早燃，也可通過(guò)之后的將有效壓縮比的降低量逐步地增加的措施確實(shí)避免早燃。并且，通過(guò)如上所述確認(rèn)有無(wú)早燃的同時(shí)逐步地降低有效壓縮比，有效壓縮比的降低量設(shè)定為能夠避免早燃的適當(dāng)?shù)牧浚虼藷o(wú)關(guān)于早燃的程度，不會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出驟減的現(xiàn)象，可以最低限度抑制駕駛性能的惡化。而且，由于每次降低有效壓縮比時(shí)空燃比暫時(shí)變濃，因此可以每次確實(shí)補(bǔ)償降低有效壓縮比的控制的響應(yīng)延遲。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，作為降低發(fā)動(dòng)機(jī)的有效壓縮比的機(jī)構(gòu)(可變機(jī)構(gòu))應(yīng)用可變地設(shè)定進(jìn)氣門11的動(dòng)作正時(shí)的VVT 15 (可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu))。于是，降低有效壓縮比時(shí)，直到對(duì)應(yīng)于其降低量的規(guī)定的目標(biāo)時(shí)期為止改變進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期，并在達(dá)到目標(biāo)時(shí)期之前的過(guò)渡期內(nèi)實(shí)施上述空燃比的變濃。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，與例如改變活塞5的行程量來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)幾何壓縮比本身的情況不同，可以以更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)降低有效壓縮比。并且，在進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期達(dá)到目標(biāo)時(shí)期之前的響應(yīng)延遲的期間使空燃比變濃，以此在有效壓 縮比實(shí)際降低之前的期間內(nèi)適當(dāng)?shù)匮永m(xù)空燃比的變濃，從而可以抑制早燃。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，在設(shè)定在發(fā)動(dòng)機(jī)溫態(tài)下的低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域的特定運(yùn)行區(qū)域R中，用上述離子電流傳感器34檢測(cè)早燃，并在檢測(cè)到早燃時(shí)實(shí)施上述有效壓縮比的降低及空燃比的變濃。根據(jù)這樣的機(jī)構(gòu)，在汽缸內(nèi)容易變成高溫 高壓化、且燃料暴露于這樣的環(huán)境下的實(shí)際時(shí)間(受熱期間)變長(zhǎng)的運(yùn)行條件下，即最容易發(fā)生早燃的運(yùn)行條件下，可以適當(dāng)?shù)乇O(jiān)視有無(wú)早燃并抑制早燃。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中運(yùn)行時(shí)，實(shí)施將應(yīng)從噴射器18噴射的燃料的一部分在壓縮行程(尤其是中期以后)中噴射的控制(分次噴射)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)壓縮行程的中期以后噴射的燃料的汽化潛熱有效地冷卻汽缸內(nèi)部，在最容易發(fā)生早燃的運(yùn)行條件下可以預(yù)先抑制早燃。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，在上述特定運(yùn)行區(qū)域R中運(yùn)行時(shí)，將火花塞16的火花點(diǎn)火的正時(shí)設(shè)定在比壓縮上死點(diǎn)延遲的正時(shí)，因此不僅是早燃也可以有效地抑制爆震的發(fā)生。即，在容易發(fā)生早燃的上述特定運(yùn)行區(qū)域R中，也應(yīng)當(dāng)容易發(fā)生爆震，但是通過(guò)如上所述延遲火花點(diǎn)火的正時(shí)，在壓縮上死點(diǎn)的更滯后側(cè)開(kāi)始燃燒，這樣在之后的燃燒過(guò)程中難以發(fā)生未燃混合氣(尾氣)的自燃，從而抑制爆震。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，在低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷的特定運(yùn)行區(qū)域R中時(shí)，將應(yīng)從噴射器18噴射的燃料的一部分在壓縮行程的中期以后噴射，但是即使在例如特定運(yùn)行區(qū)域R中尤其是容易發(fā)生早燃的區(qū)域，也可以將全部的燃料在壓縮行程的中期以后噴射。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，在早燃停止控制中進(jìn)行降低有效壓縮比的控制(步驟S25)時(shí)，通過(guò)將設(shè)定在比進(jìn)氣下死點(diǎn)位于滯后側(cè)且不發(fā)生進(jìn)氣的返回的時(shí)期(例如進(jìn)氣下死點(diǎn)的通過(guò)后曲軸角30°前后)的通常的進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期改變至更滯后側(cè)(即引起進(jìn)氣的返回)降低有效壓縮比，但是降低有效壓縮比的方法并不現(xiàn)定于此，也可以通過(guò)例如將進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期提前至比進(jìn)氣下死點(diǎn)位于提前側(cè)來(lái)降低有效壓縮比。但是在這種情況下，需要大幅度改變進(jìn)氣門11的動(dòng)作正時(shí)，增加VVT 15的控制量，從而引起控制的響應(yīng)性進(jìn)一步惡化的問(wèn)題。并且，為了避免這些，可以考慮將通常時(shí)候的進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期設(shè)定在與進(jìn)氣下死點(diǎn)大約一致的正時(shí)等，但是如果這樣做，則不能充分利用進(jìn)氣慣性，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出降低。 從這一點(diǎn)考慮，如上述實(shí)施形態(tài)所述，將通常時(shí)候(沒(méi)有發(fā)生早燃時(shí))的進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期設(shè)定在比進(jìn)氣下死點(diǎn)位于滯后側(cè)，并在降低有效壓縮比時(shí)，將進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期相對(duì)于上述通常時(shí)期延遲，這樣的做法在充分確保通常時(shí)候的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的同時(shí)必要時(shí)有效率地降低有效壓縮比的方面是有利的。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，作為檢測(cè)早燃的檢測(cè)手段應(yīng)用了在火花塞16的電極之間施加偏置電壓而檢測(cè)火焰發(fā)生時(shí)的離子電流的火花塞內(nèi)置型離子電流傳感器34，但是作為上述檢測(cè)手段也可以應(yīng)用與火花塞16分離設(shè)置的離子電流傳感器。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，根據(jù)離子電流傳感器34的火焰的檢測(cè)正時(shí)檢測(cè)早燃，但是也可以將例如用于檢測(cè)爆震等的振動(dòng)傳感器(爆震傳感器)設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)主體1，并根據(jù)該檢測(cè)值檢測(cè)早燃。當(dāng)然，簡(jiǎn)單地用振動(dòng)傳感器僅僅檢查振動(dòng)強(qiáng)度，并不能區(qū)別是爆震(火花點(diǎn)火后火焰?zhèn)鞑サ倪^(guò)程中尾氣自燃的現(xiàn)象)還是早燃(比火花點(diǎn)火引起的正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期早地使混合氣自燃的現(xiàn)象)，因此不能正確地檢測(cè)早燃。因此，為了利用振動(dòng)傳感器檢測(cè)早燃，例如可以有目的性地改變點(diǎn)火時(shí)期，并檢查與此相伴的振動(dòng)傳感器的檢測(cè)值的變化。由此，可以正確區(qū)別并檢測(cè)爆震和早燃。例如，點(diǎn)火時(shí)期設(shè)定在比壓縮上死點(diǎn)位于滯后側(cè)的上述特定運(yùn)行區(qū)域R中假如發(fā)生了爆震。此時(shí)振動(dòng)傳感器檢測(cè)到大的振動(dòng)強(qiáng)度，但是，這時(shí)相對(duì)于上述正時(shí)延遲點(diǎn)火時(shí)期的情況下，由于通過(guò)該措施抑制爆震，因此伴隨著點(diǎn)火時(shí)期的延遲出現(xiàn)振動(dòng)強(qiáng)度的降低。相對(duì)于此，發(fā)生早燃的情況下，由于與點(diǎn)火時(shí)期無(wú)關(guān)地發(fā)生自燃，因此即使延遲點(diǎn)火時(shí)期也不能抑制早燃，不能降低振動(dòng)強(qiáng)度。于是，如果利用這樣的性質(zhì)檢查伴隨著點(diǎn)火時(shí)期的延遲而出現(xiàn)的振動(dòng)強(qiáng)度的變化，則可以利用振動(dòng)傳感器檢測(cè)早燃。又，在上述實(shí)施形態(tài)中，作為通過(guò)有效壓縮比計(jì)算手段48計(jì)算當(dāng)前的有效壓縮比CR的具體方法，應(yīng)用利用凸輪角傳感器38檢測(cè)進(jìn)氣門11的實(shí)閉時(shí)期IVC_r的方法，但是也可以不利用檢測(cè)值而是利用進(jìn)氣門11的關(guān)閉時(shí)期IVC的指令值(上述進(jìn)氣門基本關(guān)閉時(shí)期IVCO或者在步驟S25等中修正該時(shí)期IVCO的值)。
權(quán)利要求
1.一種火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，所述方法是控制具備對(duì)形成于發(fā)動(dòng)機(jī)主體的汽缸內(nèi)的混合氣能進(jìn)行火花點(diǎn)火的火花塞和能改變所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比的有效壓縮比改變單元的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的環(huán)境條件，推定作為不發(fā)生比火花點(diǎn)火引起的正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期早地使混合氣自燃的早燃的上限的有效壓縮比的極限有效壓縮比的極限有效壓縮比推定工序； 計(jì)算當(dāng)前有效壓縮比的有效壓縮比計(jì)算工序； 計(jì)算作為裕度的從上述極限有效壓縮比中減掉有效壓縮比的值的裕度計(jì)算工序； 以及在所述裕度小于預(yù)先設(shè)定的最小裕度的情況下，通過(guò)所述有效壓縮比改變單元降低所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比，以此使所述裕度達(dá)到所述最小裕度以上的有效壓縮比降低工序；上述最小裕度至少不隨著所述環(huán)境條件變化而設(shè)定為一定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于，在所述極限有效壓縮比推定工序中，至少根據(jù)包含于上述環(huán)境條件的供給至汽缸內(nèi)的燃料的辛烷值、吸入至汽缸的進(jìn)氣的溫度及用于冷卻所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的冷卻水的溫度推定所述極限有效壓縮比。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于， 所述有效壓縮比改變單元能改變?cè)O(shè)置于所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期； 在所述有效壓縮比降低工序中，通過(guò)改變所述進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期，降低所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于， 所述有效壓縮比改變單元能改變?cè)O(shè)置于所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期； 在所述有效壓縮比降低工序中，通過(guò)改變所述進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期，降低所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于，至少在設(shè)定于發(fā)動(dòng)機(jī)溫態(tài)下的低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域的特定運(yùn)行區(qū)域中實(shí)施所述有效壓縮比降低工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于，在上述特定運(yùn)行區(qū)域中，在比壓縮上死點(diǎn)滯后的正時(shí)通過(guò)所述火花塞對(duì)混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于， 使用能向汽缸內(nèi)噴射燃料的噴射器； 在所述特定運(yùn)行區(qū)域中，實(shí)施在設(shè)定于壓縮工序中的后期噴射正時(shí)從所述噴射器向汽缸內(nèi)噴射燃料的后期噴射，同時(shí)實(shí)施在設(shè)定于比所述后期噴射正時(shí)位于提前側(cè)的正時(shí)從所述噴射器向汽缸內(nèi)噴射燃料的前期噴射。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于， 使用能檢測(cè)所述早燃的檢測(cè)單元； 在通過(guò)所述檢測(cè)單元檢測(cè)到早燃的情況下，包含通過(guò)上述有效壓縮比改變單元將所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比降低規(guī)定量的早燃停止用有效壓縮比降低工序；以及 從實(shí)施上述早燃停止用有效壓縮比降低工序開(kāi)始到完成上述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比的降低之前的過(guò)渡期內(nèi)使基于從上述噴射器噴射的燃料的汽缸內(nèi)的空燃比暫時(shí)變濃的過(guò)渡控制工序。
9.一種火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī),包括 對(duì)形成于發(fā)動(dòng)機(jī)主體的汽缸內(nèi)的混合氣能進(jìn)行火花點(diǎn)火的火花塞，能改變所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比的有效壓縮比改變單元，以及控制所述有效壓縮比改變單元的動(dòng)作的控制單兀； 所述控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的環(huán)境條件，推定作為不發(fā)生比火花點(diǎn)火引起的正常的燃燒開(kāi)始時(shí)期早地使混合氣自燃的早燃的上限的有效壓縮比的極限有效壓縮比，并計(jì)算作為當(dāng)前有效壓縮比的有效壓縮比，同時(shí)計(jì)算作為裕度的從上述極限有效壓縮比中減掉有效壓縮比的差值，并在所述裕度小于預(yù)先設(shè)定的最小裕度的情況下，使所述有效壓縮比改變單元?jiǎng)幼鳎档退霭l(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比，以此使所述裕度達(dá)到所述最小裕度以上； 上述最小裕度至少不隨著所述環(huán)境條件變化而設(shè)定為一定值。·
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制單元至少根據(jù)包含于上述環(huán)境條件的供給至汽缸內(nèi)的燃料的辛烷值、吸入至汽缸的進(jìn)氣的溫度及用于冷卻所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的冷卻水的溫度推定所述極限有效壓縮比。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述有效壓縮比改變單元能改變?cè)O(shè)置于所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期； 所述控制單元在所述裕度小于預(yù)先設(shè)定的最小裕度的情況下通過(guò)所述有效壓縮比改變單元改變所述進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述有效壓縮比改變單元能改變?cè)O(shè)置于所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期； 所述控制單元在所述裕度小于預(yù)先設(shè)定的最小裕度的情況下通過(guò)所述有效壓縮比改變單元改變所述進(jìn)氣門的閉閥時(shí)期。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制單元至少在設(shè)定于發(fā)動(dòng)機(jī)溫態(tài)下的低旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域的特定運(yùn)行區(qū)域中使所述有效壓縮比改變單元?jiǎng)幼鳎档退霭l(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述控制單元在所述特定運(yùn)行區(qū)域中在比壓縮上死點(diǎn)滯后的正時(shí)通過(guò)所述火花塞對(duì)混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 具備能向汽缸內(nèi)噴射燃料的噴射器； 所述控制單元能控制所述噴射器的動(dòng)作，在所述特定運(yùn)行區(qū)域中，在設(shè)定于壓縮工序中的后期噴射正時(shí)從所述噴射器向汽缸內(nèi)噴射燃料，同時(shí)在設(shè)定于比所述后期噴射正時(shí)位于提前側(cè)的正時(shí)從所述噴射器向汽缸內(nèi)噴射燃料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 具備能檢測(cè)所述早燃的檢測(cè)單元； 所述控制單元在通過(guò)所述檢測(cè)單元檢測(cè)到早燃的情況下，通過(guò)上述有效壓縮比改變單元將所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比降低規(guī)定量，同時(shí)在開(kāi)始降低該有效壓縮比至完成該降低之前的過(guò)渡期內(nèi)使基于從上述噴射器噴射的燃料的汽缸內(nèi)的空燃比暫時(shí)變濃。
全文摘要
本發(fā)明涉及火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法及火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。在本發(fā)明中，可確實(shí)避免發(fā)生早燃。本發(fā)明的控制方法實(shí)施根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(Ne)和負(fù)荷(Ce)及環(huán)境條件推定不發(fā)生早燃的有效壓縮比的上限值的極限有效壓縮比(CR_max)的工序；推定當(dāng)前有效壓縮比(CR)的工序；計(jì)算作為裕度(CR_mrg)的從極限有效壓縮比(CR_max)中減掉有效壓縮比(CR)的值的工序；降低發(fā)動(dòng)機(jī)主體的有效壓縮比(CR)，使裕度(CR_mrg)達(dá)到不隨著環(huán)境條件變化而設(shè)定為一定值的最小裕度(CR_mrg0)以上的工序。
文檔編號(hào)F02D43/00GK102748142SQ20121010952
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者志志目宏二 申請(qǐng)人:馬自達(dá)汽車株式會(huì)社