專利名稱：火花點火式發(fā)動機的控制方法及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火花點火式發(fā)動機的控制方法及控制裝置，該火花點火式發(fā)動機具備檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的早燃的異常燃燒檢測單元、 將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器、以及將進氣門的關(guān)閉時期可變地予以設(shè)定的可變機構(gòu)。
背景技術(shù)：
以往，例如日本專利公開公報特開2002-339780號(以下稱作“專利文獻1”)所示，在具備將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)(燃燒室)的噴射器和點燃氣缸內(nèi)的混合氣體的火花塞的缸內(nèi)直噴式發(fā)動機中，檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的異常燃燒(以下稱作“早燃”)的發(fā)生，在檢測到早燃時，延遲從上述噴射器噴射燃料的噴射時期，從而抑制早燃的發(fā)生。更具體而言，在上述專利文獻1中，將通常的燃料噴射時期設(shè)定在進氣沖程中，如果檢測到早燃，則延遲噴射時期以在壓縮沖程中噴射燃料，縮短噴射時期到點火為止的期間(即縮短燃料的受熱期間)，從而抑制早燃的發(fā)生。另外，作為用于抑制早燃的技術(shù)，公知有日本專利公開公報特開2001-159348號 (以下稱作“專利文獻2”)所示的技術(shù)。在該專利文獻2的技術(shù)中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為指定值以下、且所需轉(zhuǎn)矩的增大方向的變化量為指定值以上時，判斷為處于早燃容易發(fā)生的條件下。在這樣的條件下，通過改變進氣門的關(guān)閉時期，降低發(fā)動機的有效壓縮比，可謀求缸內(nèi)溫度、壓力的降低，抑制早燃的發(fā)生。使用上述專利文獻1、2中的任一種技術(shù)，均可抑制早燃，防止因早燃引起的燃燒噪音或振動的發(fā)生。但是，如上述專利文獻1那樣將燃料的噴射時期延遲至壓縮沖程時，燃料的汽化霧化不充分，如在此狀態(tài)下進行點火會產(chǎn)生以下問題殘存較多的未燃碳成分而產(chǎn)生煙，排放性惡化。另一方面，如上述專利文獻2那樣改變進氣門的關(guān)閉時期，降低有效壓縮比時，雖然無需擔(dān)心上述的煙的產(chǎn)生，但會產(chǎn)生因壓縮比的降低而造成發(fā)動機輸出降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而作，其目的在于提供一種在盡可能地避免排放性的惡化和發(fā)動機輸出的下降的情況下能夠有效地抑制早燃的發(fā)生的火花點火式發(fā)動機的控制方法及控制裝置。本發(fā)明的火花點火式發(fā)動機的控制方法中，所述火花點火式發(fā)動機具備用于檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的早燃的檢測單元、將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器、以及將進氣門的關(guān)閉時期可變地予以設(shè)定的可變機構(gòu)，所述控制方法包括以下步驟執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于指定值時的控制的第一早燃規(guī)避控制的步驟；執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速為所述指定值以上時的控制的第二早燃規(guī)避控制的步驟；其中，所述第一早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在該第一空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，利用所述可變機構(gòu)改變所述進氣門的關(guān)閉時期從而使發(fā)動機的有效壓縮比降低的有效壓縮比降低控制；在該有效壓縮比降低控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第一噴射時期延遲控制，所述第二早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在該第二空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第二噴射時期延遲控制。另外，本發(fā)明的火花點火式發(fā)動機的控制裝置具備用于檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的早燃的檢測單元；將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器；將進氣門的關(guān)閉時期可變地予以設(shè)定的可變機構(gòu)；以及控制所述噴射器和所述可變機構(gòu)的控制單元，其中，所述控制單元是執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于指定值時的控制的第一早燃規(guī)避控制以及執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速為所述指定值以上時的控制的第二早燃規(guī)避控制的控制單元，所述第一早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在該第一空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，利用所述可變機構(gòu)改變所述進氣門的關(guān)閉時期從而使發(fā)動機的有效壓縮比降低的有效壓縮比降低控制；在該有效壓縮比降低控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第一噴射時期延遲控制，所述第二早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在該第二空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第二噴射時期延遲控制。根據(jù)上述控制方法以及控制裝置，能夠盡可能地避免排放性的惡化或發(fā)動機輸出的下降且能夠有效地抑制早燃的發(fā)生。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示上述發(fā)動機的控制系統(tǒng)的框圖。圖3是用以說明早燃的檢測方法的圖。圖4是表示在怎樣的運轉(zhuǎn)區(qū)域容易發(fā)生早燃的圖。圖5是表示檢測到早燃時進行的控制動作的流程圖。圖6是表示圖5的流程圖中所含的第一早燃規(guī)避控制的具體內(nèi)容的子程序。圖7是表示圖5的流程圖中所含的第二早燃規(guī)避控制的具體內(nèi)容的子程序。圖8是表示圖5的流程圖中所含的恢復(fù)控制的具體內(nèi)容的子程序。圖9是表示燃料的噴射時期的圖，圖9的(a)表示常規(guī)時的噴射時期，圖9的(b) 表示早燃發(fā)生時的噴射時期。
圖10是以時間序列表示上述第一早燃規(guī)避控制的動作例的時間圖。圖11是以時間序列表示上述第二早燃規(guī)避控制的動作例的時間圖。圖12是以時間序列表示圖10的控制后執(zhí)行的恢復(fù)控制的內(nèi)容的時間圖。圖13是以時間序列表示圖11的控制后執(zhí)行的恢復(fù)控制的內(nèi)容的時間圖。
具體實施例方式(1)發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)的圖。本圖所示的發(fā)動機是多氣缸汽油發(fā)動機，其具有發(fā)動機主體1，該發(fā)動機主體1包括具有沿著與紙面正交的方向排列的多個氣缸2(圖中僅示出其中的一個)的氣缸體3 ；以及設(shè)置在氣缸體3上的氣缸蓋4。另外，該發(fā)動機是車載用發(fā)動機，作為用于驅(qū)動車輛的動力源而設(shè)置在圖外的發(fā)動機室內(nèi)?；钊?可往復(fù)滑動地插入上述發(fā)動機主體1的各氣缸2內(nèi)?；钊?經(jīng)由連接桿8 連結(jié)于曲軸7，對應(yīng)于上述活塞5的往復(fù)運動，上述曲軸7繞中心軸旋轉(zhuǎn)。在上述氣缸體3中，設(shè)有檢測上述曲軸7的轉(zhuǎn)速來作為發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器30。在上述活塞5的上方形成有燃燒室6，在燃燒室6上開設(shè)有進氣口 9以及排氣口 10，開閉各口 9、10的進氣門11以及排氣門12分別設(shè)在上述氣缸蓋4上。進氣門11以及排氣門12分別通過包括配設(shè)在氣缸蓋4上的一對凸輪軸(未圖示)等的氣門傳動機構(gòu)13、 14而與曲軸7的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動地受到開閉驅(qū)動。在上述進氣門11用的氣門傳動機構(gòu)13內(nèi)裝入有VVT15。VVT15被稱作可變氣門正時機構(gòu)(Variable Valve Timing Mechanism)，是用于可變地設(shè)定進氣門11的動作正時的可變機構(gòu)。作為上述VVT15，已有各種形式的VVT得到實用化而為人公知，例如，可將液壓式的可變機構(gòu)用作上述VVT15。另外，雖省略圖示，但此液壓式的可變機構(gòu)具有同軸配置于進氣門11用的凸輪軸上的被驅(qū)動軸、以及在凸輪軸與被驅(qū)動軸之間以沿著周方向排列的方式所配置的多個液室，通過在所述各液室間形成指定的壓力差，從而在上述凸輪軸與被驅(qū)動軸之間形成相位差。并且，通過在指定的角度范圍內(nèi)可變地設(shè)定此相位差，使進氣門11 的動作正時連續(xù)變化。另外，作為上述VVT15，也可以設(shè)置通過改變氣門升程量來改變進氣門11的關(guān)閉時期的類型的可變機構(gòu)。而且，也可以組合使用此類提升式的可變機構(gòu)與上述相位式的可變機構(gòu)。在上述發(fā)動機主體1的氣缸蓋4上，針對每個氣缸2各設(shè)有1組火花塞16以及噴射器18。上述噴射器18以從進氣側(cè)的側(cè)面面臨燃燒室6的方式設(shè)置，從遠端部噴射從圖外的燃料供應(yīng)管供應(yīng)的燃料(汽油)。在發(fā)動機的進氣沖程等中，從上述噴射器18對燃燒室 6噴射燃料，使所噴射的燃料與空氣混合，借此，在燃燒室6內(nèi)生成所需空燃比的混合氣體。上述火花塞16以從上方面臨燃燒室6的方式設(shè)置，對應(yīng)于來自圖外的點火電路的供電而從遠端部放出火花。在設(shè)定在壓縮上止點附近的指定時機，從上述火花塞16放出火花，以此來開始混合氣體的燃燒。在上述火花塞16的近傍，設(shè)有對基于混合氣體在燃燒室6內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的火焰進行檢測的離子電流傳感器31。此離子電流傳感器31具有被施加例如100V左右的偏壓的電極，通過檢測在此電極周圍形成火焰時產(chǎn)生的離子電流，來檢測火焰。通過使用上述離子電流傳感器31，可檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的早燃。即，進行基于火花塞16的火花點火后，通常在指定的延遲時間之后開始燃燒，但在燃燒室6的溫度及壓力過度上升等情況下，混合氣體可能會在上述正常的燃燒開始時期之前自燃著。對此，為了檢測這種混合氣體自燃著導(dǎo)致的異常燃燒(早燃)，而設(shè)置上述離子電流傳感器31來檢測火焰，如果其測得時期(火焰的發(fā)生時期)與正常的燃燒開始時期相比過早，則判定為發(fā)生早燃。根據(jù)上述情況，在本實施方式中，基于離子電流檢測火焰的離子電流傳感器31相當(dāng)于本發(fā)明中的“用于檢測早燃的檢測單元”?；趫D3具體說明使用上述離子電流傳感器31的早燃檢測方法。在該圖中，實線的波形JO表示以火花點火IG為起始混合氣體正常燃燒時的發(fā)熱量的分布(時間變化)。 在該正常燃燒時的波形JO中，將燃燒進行到離子電流傳感器31可檢測到火焰的程度的時刻(實質(zhì)的燃燒開始時期)設(shè)為t0時，此時刻t0比火花點火IG的時刻延遲指定的曲柄角。另一方面，發(fā)生早燃時的發(fā)熱量的分布如點劃線的波形Jl J3所示。波形Jl表示輕度的早燃，波形J2表示中度的早燃，波形J3表示重度的早燃，各情況下的實質(zhì)的燃燒開始時期分別為tl、t2、t3。由該圖可知，發(fā)生早燃后，燃燒早于正常的燃燒開始時期t0而開始，且燃燒期間變短(即燃燒急劇化)。尤其，一旦發(fā)展到重度的早燃(波形J3)，燃燒將極端急劇化，發(fā)動機會發(fā)出極大的噪音和振動，還會對活塞等造成損傷。對此，至少為了防止發(fā)展至如上所述的重度的早燃，本實施方式中，當(dāng)上述離子電流傳感器31在比正常的燃燒開始時期t0早指定時間以上的階段檢測到火焰時，將此作為早燃予以測出，并采取必要的措施。此時，較為理想的是，為了在盡可能輕度的階段檢測到早燃，離子電流傳感器31的火焰測得時期例如提前到tl左右，即判斷為早燃。再次返回圖1，對發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)進行說明。在上述發(fā)動機主體1的進氣口 9以及排氣口 10上，分別連接著進氣通路20以及排氣通路21。即，燃燒用空氣(新鮮空氣)通過上述進氣通路20被供應(yīng)至燃燒室6，并且燃燒室6內(nèi)生成的已燃氣體(廢氣)通過上述排氣通路21被排出至外部。在上述進氣通路20上，設(shè)有對流入發(fā)動機主體1的吸入空氣的流量進行調(diào)節(jié)的節(jié)流閥22以及檢測吸入空氣的流量的氣流傳感器32。上述節(jié)流閥22為電子控制式節(jié)流閥，對應(yīng)于由駕駛者進行踩踏操作的圖外的加速踏板的開度而被電開閉驅(qū)動。亦即，在上述加速踏板上設(shè)有加速踏板開度傳感器33 (圖 2)，對應(yīng)于由此加速踏板開度傳感器33檢測到的加速踏板的開度(加速踏板開度)，圖外的電子式致動器驅(qū)動節(jié)流閥22開閉。在上述排氣通路21上，設(shè)有廢氣凈化用催化劑轉(zhuǎn)換器23。在催化劑轉(zhuǎn)換器23中內(nèi)置有例如三元催化劑，通過排氣通路21的廢氣中的有害成分在上述三元催化劑的作用下得到凈化。(2)控制系統(tǒng)圖2是表示發(fā)動機的控制系統(tǒng)的框圖。本圖中所示的ECU40是用于綜合控制發(fā)動機的各部分的控制單元，包含眾所周知的CPU、ROM、RAM等。來自各種傳感器類的檢測信號被輸入上述E⑶40。即，E⑶40與上述發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器30、離子電流傳感器31、氣流傳感器32以及加速踏板開度傳感器33電連接，作為所述各傳感器30 33的檢測值，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、離子電流值Ιο、吸入空氣量Qa以及加速踏板開度AC等信息依次輸入上述E⑶40。而且，上述E⑶40也與上述VVT15、火花塞16、噴射器18以及節(jié)流閥22電連接，向這些裝置分別輸出驅(qū)動用控制信號。下面，就上述E⑶40所具有的更具體的功能進行說明，上述E⑶40具有存儲單元 41、早燃判定單元42、燃料控制單元43以及壓縮比控制單元44作為其主要的構(gòu)成要素。上述存儲單元41存儲控制發(fā)動機時所需的各種數(shù)據(jù)或程序。作為其一例，在上述存儲單元41中存儲有圖4所示的控制圖。該圖4的控制圖是根據(jù)早燃容易發(fā)生的點將以橫軸為發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、縱軸為負載Ce時的二維區(qū)域分割為多個區(qū)域所得的圖。另外，圖中的TOT表示發(fā)動機的最高負載線。在上述圖4的控制圖中，設(shè)定了作為早燃比較容易發(fā)生的區(qū)域的早燃區(qū)域R。艮口， 早燃是混合氣體在火花點火引起的正常燃燒開始時期之前發(fā)生自燃著的現(xiàn)象，因此，處于靠近燃燒室6內(nèi)的空氣高溫/高壓化的高負載的運轉(zhuǎn)區(qū)域時，最容易發(fā)生早燃。此處，在圖 4中，將相對負載較高的圖中上側(cè)區(qū)域設(shè)定為上述早燃區(qū)域R。 上述早燃區(qū)域R進一步以指定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nex (例如2500rpm左右)為界，分為第一早燃區(qū)域Rl和第二早燃區(qū)域R2。所述各區(qū)域Rl、R2中，引起早燃的主要原因有所不同。例如，設(shè)定于低轉(zhuǎn)速側(cè)的第一早燃區(qū)域Rl中的早燃因燃料長時間從因壓縮而高溫/高壓化的燃燒室6內(nèi)的空氣接受熱量而引起。另一方面，在相對于第一早燃區(qū)域Rl而設(shè)定于高轉(zhuǎn)速側(cè)的第二早燃區(qū)域R2中，燃料從燃燒室6內(nèi)的空氣接受熱量的期間變短，但單位時間的發(fā)熱量增加，排氣門12的傘部或火花塞16溫度升高，它們變?yōu)闊嵩?熱點)而引起早燃。上述早燃判定單元42基于上述離子電流傳感器31的檢測值來判定是否發(fā)生早燃。具體而言，早燃判定單元42在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)處于上述早燃區(qū)域R時，基于上述離子電流傳感器31的檢測值來確定火焰的發(fā)生時期(實際的燃燒開始時期)，并將其與正常的燃燒開始時期進行比較，借此來判定是否發(fā)生早燃。另外，正常的燃燒開始時期的信息通過實驗或運算等方式求得，并存儲在上述存儲單元41中。上述燃料控制單元43控制從上述噴射器18向燃燒室6噴射的燃料的噴射量和噴射時期。更具體而言，上述噴射器控制單元44基于從發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器30輸入的發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、從氣流傳感器32輸入的吸入空氣量Qa等信息，運算作為目標(biāo)的燃料的噴射量以及噴射時間，并基于此運算結(jié)果來控制噴射器18的開閥時期以及開閥期間。尤其在上述早燃區(qū)域R(第一、第二早燃區(qū)域R1、M)中檢測到早燃時，上述燃料控制單元43增大從上述噴射器18噴射的燃料噴射量，由此來執(zhí)行使缸內(nèi)的空燃比富油化的控制。執(zhí)行這樣的控制是為了通過噴射相對較多量的燃料來降低缸內(nèi)溫度，從而減少燃料的受熱量、降低壓縮上止點附近的燃料溫度，以抑制早燃的發(fā)生。此外，如果有需要，上述燃料控制單元43執(zhí)行將原本應(yīng)在進氣沖程中噴射的燃料的一部分延遲到壓縮沖程的中期之后再噴射(即分割在進氣沖程與壓縮沖程中噴射燃料)的控制。借此，燃料的受熱期間被縮短，壓縮上止點附近的缸內(nèi)的燃料溫度降低，并且因此能夠創(chuàng)造出更難發(fā)生早燃的環(huán)境。上述壓縮比控制單元44驅(qū)動上述VVT15來改變進氣門11的關(guān)閉時期，借此，將發(fā)動機的有效壓縮比可變地予以設(shè)定。即，進氣門11的關(guān)閉時期常規(guī)設(shè)定在進氣下止點的延遲角側(cè)的附近(稍許越過進氣下止點的時期)，通過設(shè)定成這樣的時期，一旦被吸入的空氣不會被吹回到進氣口 9，發(fā)動機的實質(zhì)壓縮比(有效壓縮比)與幾何壓縮比大體一致。與此相對，如果進氣門11的關(guān)閉時期被設(shè)定成相對于進氣下止點大幅延遲，則會發(fā)生進氣的逆流，發(fā)動機的有效壓縮比將相應(yīng)地降低。上述壓縮比控制單元44驅(qū)動VVT15來增減上述進氣門11的關(guān)閉時期的延遲量，借此來可變地設(shè)定發(fā)動機的有效壓縮比。尤其，上述壓縮比控制單元44在第一早燃區(qū)域Rl中檢測到早燃時，在一定的條件下，執(zhí)行使進氣門11的關(guān)閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制。借此，以實現(xiàn)缸內(nèi)溫度、壓力的降低，抑制早燃。但是，這種有效壓縮比的降低控制僅在第一早燃區(qū)域Rl可行，在第二早燃區(qū)域R2不可行。其原因在于，在第二早燃區(qū)域R2中，排氣門12或火花塞16等變?yōu)闊嵩炊鹪缛?，因此即使降低有效壓縮比也幾乎不會影響到熱源的溫度，無法充分地抑制早燃。另外，上述說明中提到的“進氣門11的關(guān)閉時期”，是指將除了提升曲線的坡道部 (提升量緩慢上升的緩沖區(qū)間)以外的區(qū)間定義為氣門的打開期間情況下的關(guān)閉時期，而非進氣門11的提升量完全為零的時期。(3)用于規(guī)避早燃的控制動作接下來，對通過以上述方式構(gòu)成的E⑶40進行的控制動作進行說明。這里，以在上述早燃區(qū)域R中檢測到早燃時進行的控制動作、以及結(jié)果早燃得以規(guī)避時進行的控制動作為中心進行說明。圖5至圖8是用于說明上述控制動作的流程圖。當(dāng)圖5的流程圖所示的處理開始時，首先，執(zhí)行讀取各種傳感器值的控制(步驟Si)。具體而言，從上述發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器 30、離子電流傳感器31、氣流傳感器32以及加速踏板開度傳感器33分別讀出發(fā)動機轉(zhuǎn)速 Ne、離子電流值Ιο、吸入空氣量Qa以及加速踏板開度AC，并輸入E⑶40。接著，基于上述步驟Sl中讀取的信息，執(zhí)行判定當(dāng)前的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于圖4所示的早燃區(qū)域R內(nèi)的控制(步驟S3)。具體而言，基于上述步驟Sl中讀取的發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne和根據(jù)吸入空氣量Qa (或加速踏板開度AC)運算出的發(fā)動機負載Ce，在圖4的控制圖上確定當(dāng)前的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并判斷其是否在早燃區(qū)域R內(nèi)。如果在上述步驟S3中判定為“否”而確認處于早燃區(qū)域R之外，則不可能發(fā)生早燃，因此不再需要后述的步驟S6、S7、S11的處理(早燃規(guī)避控制或恢復(fù)控制)，而維持常規(guī)的運轉(zhuǎn)(步驟Si； )。即，按照對應(yīng)于運轉(zhuǎn)狀態(tài)而預(yù)先設(shè)定的常規(guī)的目標(biāo)值來控制燃料的噴射量和噴射時期、進氣門U的動作正時等。另一方面，當(dāng)在上述步驟S3中判定為“是”而確認處于早燃區(qū)域R內(nèi)時，基于上述步驟Sl中讀取的離子電流值Io來執(zhí)行判定是否發(fā)生早燃的控制(步驟S4)。具體而言，基于上述離子電流值Io，火焰的發(fā)生時期得以確定，該時期比預(yù)先存儲的正常燃燒開始時期 (比火花點火稍遲的時期；例如圖3的時刻tO)早指定時間以上時，判定為發(fā)生早燃。當(dāng)在上述步驟S4中判定為“是”而確認發(fā)生早燃時，執(zhí)行判定上述步驟Sl中讀取的發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne是否低于預(yù)先設(shè)定的閾值Nex的控制(步驟S5)。此處的閾值Nex如圖4所示，是第一早燃區(qū)域Rl與第二早燃區(qū)域R2的分界轉(zhuǎn)速。即，上述步驟S5的判定用于判定發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)處于第一及第二早燃區(qū)域Rl、 R2中的哪一個中，由此推定當(dāng)前發(fā)生的早燃的性質(zhì)。具體而言，如果是低轉(zhuǎn)速側(cè)的第一早燃區(qū)域R1，則可推定是因燃料從燃燒室6內(nèi)的空氣接受熱量的期間較長而引起的早燃，如果是高轉(zhuǎn)速側(cè)的第二早燃區(qū)域R2，則可推定是因高溫化的排氣門12的傘部或火花塞16變?yōu)闊嵩炊鸬脑缛?。?dāng)在上述步驟S5中判定為“是”而確認發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne < Nex時，即確認是第一早燃區(qū)域Rl內(nèi)的早燃時，作為規(guī)避其的控制，執(zhí)行第一早燃規(guī)避控制(步驟S6)。另一方面， 當(dāng)在上述步驟S5中判定為“否”而確認發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne ^ Nex時，即確認是第二早燃區(qū)域R2 內(nèi)的早燃時，作為規(guī)避其的控制，執(zhí)行與上述第一早燃規(guī)避控制不同的第二早燃規(guī)避控制 (步驟S7)。接下來，參照圖6，對上述步驟S6的第一早燃規(guī)避控制的具體內(nèi)容進行說明。開始此第一早燃規(guī)避控制后，首先，執(zhí)行判定當(dāng)前設(shè)定的缸內(nèi)的空燃比(A/F)是否小于11的控制(步驟S20)。另外，此處的判定閾值(A/F= 11)是在后述的步驟S22中使空燃比富油化時允許的臨界值。假如使空燃比比A/F = 11更加富油化(小)，則有產(chǎn)生煙的危險，而且， 在燃耗方面也變得不利，因此作為富油化的臨界值，設(shè)定A/F = 11。在上述第一早燃區(qū)域Rl中，最初將缸內(nèi)的空燃比設(shè)定為理論空燃比(=14. 7)或比其稍許富油的值，是比上述臨界值(=11)貧油的空燃比。因此，上述步驟S20中的最初判定當(dāng)然為“是”，過渡到下個步驟S22，執(zhí)行使空燃比富油化的控制。具體而言，通過增大從噴射器18噴射的燃料的噴射量，使缸內(nèi)的空燃比比當(dāng)前設(shè)定的空燃比富油指定量。上述空燃比的富油化分成多次、分階段地進行。例如，如果當(dāng)前的空燃比為A/F = 14. 7 (理論空燃比)，則使空燃比富油化至比其更小的A/F = 12. 5，如果這樣仍無法避免早燃，則富油化至更小的空燃比即A/F = 11 (臨界值)。相反，如果在A/F= 12. 5時早燃被規(guī)避，則在此時停止富油化。如果在上述步驟S22中將空燃比富油化至臨界值的A/F = 11之后，仍繼續(xù)發(fā)生早燃，則在上述步驟S20中判定為“否”，因此在下個步驟S21中，執(zhí)行判定當(dāng)前設(shè)定的進氣門 11的關(guān)閉時期(IVC)是否早于在后述的步驟S23中使IVC延遲到最大限度時的關(guān)閉時期 (最遲時期)Tx的控制(步驟S21)。另外，此處的判定閾值即最遲時期Tx，設(shè)定為會引起進氣的逆流而發(fā)動機的有效壓縮比相對于幾何壓縮比低一定程度的時期(例如通過進氣下止點后110°C A左右)。假如使進氣門11的關(guān)閉時期比最遲時期Tx進一步延遲，則發(fā)動機的有效壓縮比將極端降低而輸出不足，因此作為可最大限度地延遲的量，設(shè)定上述最遲時期Tx0在上述第一早燃區(qū)域Rl中，最初，進氣門11的關(guān)閉時期作為幾乎不會引起進氣的逆流的時期，而設(shè)定為例如通過進氣下止點后30°C A左右。因此，上述步驟S21中的最初判定當(dāng)然為“否”，過渡到下個步驟S23，執(zhí)行使進氣門11的關(guān)閉時期延遲的控制。具體而言，通過向進氣門11的動作正時延遲的方向驅(qū)動VVT15，進氣門11的關(guān)閉時期比當(dāng)前的設(shè)定值延遲指定量，發(fā)動機的有效壓縮比降低。上述進氣門11的關(guān)閉時期的延遲例如以10°C A為單位，分階段進行。S卩，進氣門的關(guān)閉時期相對于當(dāng)前的設(shè)定值延遲10°C A，就此仍然無法規(guī)避早燃時，再延遲10°C Α。而且，這種以10°C A為單位的延遲持續(xù)進行，直至進氣門11的關(guān)閉時期達到上述最遲時期Tx 為止。相反如果在達到最遲時期Tx之前早燃得以規(guī)避，則在此時停止延遲。在上述步驟S23中使進氣門11的關(guān)閉時期延遲至最遲時期Tx后，如果仍繼續(xù)發(fā)生早燃，則在上述步驟S21中判定為“否”，因此在下個步驟SM中執(zhí)行對燃料的噴射時期進行分割、在壓縮沖程噴射其一部分的控制。即，如圖9的(a)所示，原本應(yīng)在進氣沖程中噴射所有燃料(參照圖中的F)，但如圖9的(b)所示，通過使其中的一部分燃料的噴射時期延遲至壓縮沖程的中期之后，分割為在進氣沖程與壓縮沖程中來噴射燃料(參照圖中的F1、 F2)。如上所述，在上述第一早燃規(guī)避控制中，依次優(yōu)先執(zhí)行空燃比的富油化(步驟 S22)、進氣門11的關(guān)閉時期的延遲(步驟S2!3)、燃料的壓縮沖程噴射(步驟S24)。當(dāng)執(zhí)行上述步驟S22、S23、S24中的任一控制時，隨后，對標(biāo)記F (其默認值為0)輸入“1”(步驟S25)，返回圖5的主流程。圖10是表示假定在上述第一早燃規(guī)避控制中，如果不執(zhí)行全部上述步驟S22、 S23、SM的控制就無法避免早燃的情況下，空燃比(A/F)、進氣門11的關(guān)閉時期(IVC)以及燃料噴射時期如何對應(yīng)于時間的經(jīng)過而分別變化的時間圖?；诒緢D也可以理解，在第一早燃規(guī)避控制中，首先，優(yōu)先執(zhí)行分階段使空燃比富油化的控制，此時如果最大限度地(至 A/F = 11)富油化后仍無法避免早燃，則分階段地使進氣門11的關(guān)閉時期(IVC)延遲，此時如果即便最大限度地延遲之后仍無法避免早燃，則執(zhí)行燃料的壓縮沖程噴射。接下來，參照圖7，對圖5的步驟S7所示的第二早燃規(guī)避控制的具體內(nèi)容進行說明。開始此第二早燃規(guī)避控制后，首先，執(zhí)行判定當(dāng)前設(shè)定的缸內(nèi)的空燃比(A/F)是否小于 11的控制(步驟S30)，如果在此處判定為“是”而確認小于11，則執(zhí)行使空燃比富油化的控制(步驟S31)。該步驟S31中的空燃比的富油化與上述第一早燃規(guī)避控制的步驟S22相同，例如以A/F = 14. 7 — 12. 5 — 11的方式分階段地進行。在上述步驟S31中使空燃比富油化至A/F = 11后，如果仍繼續(xù)發(fā)生早燃，則在上述步驟S30中判定為“否”，因此在下個步驟S32中執(zhí)行對燃料的噴射時期進行分割、在壓縮沖程噴射其一部分的控制。如上所述，在上述第二早燃規(guī)避控制中，依次優(yōu)先執(zhí)行空燃比的富油化(步驟 S31)、燃料的壓縮沖程噴射(步驟S3》。另外，與上述第一早燃規(guī)避控制(圖6)時不同，不執(zhí)行使進氣門11的關(guān)閉時期延遲的控制(相當(dāng)于圖6的步驟S23的控制)。S卩，在上述第二早燃區(qū)域R2中，進氣門11的關(guān)閉時期作為幾乎不會引起進氣的逆流的時期，被設(shè)定為例如通過進氣下止點后45°C A左右，即使在上述第二早燃規(guī)避控制中，該時期也不被延遲，有效壓縮比維持一定。若執(zhí)行上述步驟S31、S32中的任一控制，隨后，對標(biāo)記F輸入“ 1 ”(步驟S33)，返回圖5的主流程。 圖11是表示假定在上述第二早燃規(guī)避控制中，如果不執(zhí)行上述步驟S31、S32兩者的控制就無法避免早燃的情況下，空燃比(A/F)以及燃料噴射時期如何對應(yīng)于時間的經(jīng)過而分別變化的時間圖。基于本圖也可以理解，在第二早燃規(guī)避控制中，首先，優(yōu)先執(zhí)行分階段使空燃比富油化的控制，此時如果最大限度地(至A/F= 11)富油化后仍無法避免早燃， 則執(zhí)行燃料的壓縮沖程噴射。
接下來，對執(zhí)行上述第一或第二早燃規(guī)避控制(圖6、圖7)后的結(jié)果是早燃的發(fā)生被規(guī)避時的控制動作進行說明。此時，由于圖5的步驟S4中判定為“否”，因此在接下來的步驟SlO中判定標(biāo)記F是否為“1”。執(zhí)行上述早燃規(guī)避控制過程中，標(biāo)記F= 1，因此上述步驟SlO中判定為“是”，其結(jié)果是，在接下來的步驟Sll中，執(zhí)行用于解除上述早燃規(guī)避控制而恢復(fù)常規(guī)運轉(zhuǎn)的恢復(fù)控制。圖8表示上述步驟Sll中的恢復(fù)控制的具體內(nèi)容。開始此恢復(fù)控制后，首先，判定壓縮沖程噴射(圖6的步驟S24、圖7的步驟S3》是否正在執(zhí)行(步驟S40)，當(dāng)此處判定為“是”而確認壓縮沖程噴射正在執(zhí)行時，執(zhí)行使燃料的噴射時期恢復(fù)到常規(guī)的噴射時期即進氣沖程中的控制(步驟S43)。如上所述，如果即便燃料的噴射時期恢復(fù)到常規(guī)時期(進氣沖程中)后也不發(fā)生早燃，或者，如果從最初開始便未執(zhí)行壓縮沖程噴射，則上述步驟S40中的判定為“否”。于是，過渡到步驟S41，執(zhí)行判定進氣門11的關(guān)閉時期是否比原本的設(shè)定時期延遲的控制。如果在上述圖6的步驟S23中進氣門11的關(guān)閉時期已經(jīng)延遲，則在上述步驟S41 中判定為“是”。于是，過渡到步驟S44，執(zhí)行使進氣門11的關(guān)閉時期恢復(fù)到前進(advance) (提前)側(cè)而增大有效壓縮比的控制。上述進氣門11的關(guān)閉時期的提前化與上述圖6的步驟S23時相同，例如以10°C A 為單位，分階段進行。即，進氣門的關(guān)閉時期相對于當(dāng)前的設(shè)定值提前10°c A，確認就此仍然不發(fā)生早燃時，再提前10°C Α。而且，這種以10°C A為單位的提前持續(xù)進行，直至進氣門 11的關(guān)閉時期達到常規(guī)時期(不會發(fā)生進氣的逆流的時期)而有效壓縮比與幾何壓縮比大
體一致為止。如上所述，如果在進氣門11的關(guān)閉時期恢復(fù)到常規(guī)時期后仍不發(fā)生早燃，或者， 自最初開始進氣門11的關(guān)閉時期便未延遲，則上述步驟S51中的判定為“否”。于是，過渡到步驟S42，執(zhí)行判定缸內(nèi)的空燃比是否比常規(guī)值(理論空燃比或其近傍值)富油化的控制。接著，如果在此處判定為“是”而確認空燃比富油化，則執(zhí)行使空燃比恢復(fù)到貧油側(cè)(接近常規(guī)值的一側(cè))的控制(步驟S45)。上述空燃比的貧油化與上述圖6的步驟S22以及圖7的步驟S31時相同，分為多次，分階段進行。例如，使缸內(nèi)的空燃比以A/F =11-12.5- 14. 7的方式分階段貧油化， 而恢復(fù)到常規(guī)值。當(dāng)上述步驟S45的控制完成而空燃比恢復(fù)到常規(guī)值時，上述步驟S42的判定為 “否”。于是，在步驟S46中對標(biāo)記F輸入“0”，返回圖5的主流程。圖12及圖13是表示進行如上所述的恢復(fù)控制時的空燃比和燃料噴射時期等的時間變化的時間圖。其中，在圖12中表示的是當(dāng)進行如先前的圖10所示的第一早燃規(guī)避控制時，即，當(dāng)為了規(guī)避第一早燃區(qū)域Rl中的早燃而必須進行空燃比的富油化、進氣門11的關(guān)閉時期的延遲以及壓縮沖程噴射的所有操作時，通過隨后的恢復(fù)控制，各狀態(tài)量如何變化。如圖12所示，在從第一早燃規(guī)避控制恢復(fù)之際，首先解除燃料的壓縮沖程噴射以使燃料噴射時期恢復(fù)到常規(guī)時期(進氣沖程中)，如果隨后仍不發(fā)生早燃，則執(zhí)行使進氣門 11的關(guān)閉時期(IVC)向常規(guī)時期分階段地提前的控制，如果這樣仍不發(fā)生早燃，則執(zhí)行使空燃比向常規(guī)值分階段地貧油化的控制。
另外，在圖13中表示的是當(dāng)進行如先前的圖11所示的第二早燃規(guī)避控制時，即， 當(dāng)為了規(guī)避第二早燃區(qū)域R2中發(fā)生的早燃而必須進行空燃比的富油化以及燃料的壓縮沖程噴射兩者時，通過隨后的恢復(fù)控制，各狀態(tài)量如何變化。如圖13所示，在從第二早燃規(guī)避控制恢復(fù)之際，首先執(zhí)行解除壓縮沖程噴射的控制，接著執(zhí)行使空燃比貧油化的控制。(4)作用效果等如以上所說明，對于本實施方式的火花點火式發(fā)動機，基于離子電流傳感器31的檢測值檢測到早燃時，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne是高于還是低于指定的閾值Nex (即根據(jù)是第一及第二早燃區(qū)域Rl、R2中的哪一個區(qū)域中發(fā)生的早燃)，選擇性地執(zhí)行第一及第二早燃規(guī)避控制中的某一個。其中，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne < Nex時所選擇的第一早燃規(guī)避控制中，依次執(zhí)行使缸內(nèi)的空燃比富油化的控制(步驟S2》、延遲進氣門11的關(guān)閉時期而降低有效壓縮比的控制(步驟S2!3)、在壓縮沖程的中期之后噴射燃料的一部分的控制(步驟S24)。另一方面，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne ^ Nex時所選擇的第二早燃規(guī)避控制中，依次執(zhí)行使空燃比富油化的控制(步驟S31)、和使燃料的一部分進行壓縮沖程噴射的控制(步驟S3》，但與上述第一早燃規(guī)避控制不同，不執(zhí)行延遲進氣門11的關(guān)閉時期的控制，有效壓縮比維持一定。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，具有不僅可盡可能地避免排放性的惡化或發(fā)動機輸出的下降，而且能夠有效抑制早燃的發(fā)生的優(yōu)點。即，在上述實施方式中，在檢測到早燃時執(zhí)行的第一及第二早燃規(guī)避控制中，首先進行使空燃比富油化的控制，后執(zhí)行使燃料的一部分進行壓縮沖程噴射的控制，因此不僅能夠盡可能地避免排放性惡化，并且能夠有效控制早燃的發(fā)生。例如，如在檢測到早燃時立即進行壓縮沖程噴射(在壓縮沖程的中期之后噴射燃料的一部分的控制)，則可能殘存較多的未燃碳成分而產(chǎn)生煙。與此相對，在上述實施方式中，在早燃發(fā)生時首先使空燃比富油化以實現(xiàn)缸內(nèi)溫度的降低，從而抑制早燃，只在就此仍然無法規(guī)避早燃的情況下才執(zhí)行上述壓縮沖程噴射，因此具有能夠極力避免上述煙的產(chǎn)生的優(yōu)點。此外，在檢測到早燃時發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne低于閾值Nex的情況下(即選擇第一早燃規(guī)避控制的情況下)，作為優(yōu)先度低于空燃比的富油化但高于壓縮沖程噴射的控制，執(zhí)行使進氣門11的關(guān)閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制，因此具有可使進行壓縮沖程噴射的頻度更低，從而更有效地防止因煙的產(chǎn)生導(dǎo)致排放性惡化的優(yōu)點。S卩，在空燃比的富油化之后，執(zhí)行使發(fā)動機的有效壓縮比降低的控制，以實現(xiàn)缸內(nèi)溫度、壓力的降低，并且，當(dāng)就此仍無法規(guī)避早燃時，才執(zhí)行壓縮沖程噴射，因此即使不執(zhí)行壓縮沖程噴射，也能夠以更高的概率來規(guī)避早燃。借此，執(zhí)行壓縮沖程噴射的頻度變得極低，能夠極力避免煙的產(chǎn)生，并且抑制早燃。另外，如上所述的有效壓縮比的降低僅在發(fā)生早燃時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne低于閾值 Nex時(第一早燃規(guī)避控制時)執(zhí)行，在閾值Nex以上時(第二早燃規(guī)避控制時)不執(zhí)行， 因此具有可僅選擇對應(yīng)于早燃的性質(zhì)的有效措施、適宜且切實地抑制早燃的優(yōu)點。S卩，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時的早燃因排氣門12或火花噴16等變?yōu)闊嵩炊穑虼思词菇档陀行嚎s比也幾乎不會影響到熱源的溫度，無法充分地抑制早燃。對此，在此種性質(zhì)的早燃發(fā)生時進行的上述第二早燃規(guī)避控制中，即使使空燃比富油化也無法規(guī)避早燃時， 不進行降低有效壓縮比的控制，而直接進行壓縮沖程噴射。由此，可省略基本上無效的壓縮比降低這一措施，避免浪費時間于該控制，同時可切實地謀求早燃的抑制。另外，在上述結(jié)構(gòu)中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne低于閾值Nex時執(zhí)行的第一早燃規(guī)避控制中， 首先使空燃比富油化，當(dāng)就此仍無法規(guī)避早燃時，才使進氣門11的關(guān)閉時期延遲而降低有效壓縮比，但就這樣兩種控制(空燃比的富油化以及有效壓縮比的降低)而言，實施任一種都不會對排放性(煙的產(chǎn)生)造成影響，如果僅從此點考慮，可認為也可使有效壓縮比的降低優(yōu)先于空燃比的富油化而進行。但是，降低有效壓縮比的控制不僅會導(dǎo)致發(fā)動機的輸出降低，而且存在控制的響應(yīng)性差的問題。即，尤其當(dāng)VVT15是液壓式的可變機構(gòu)時，通過此 VVT15的驅(qū)動來改變進氣門11的動作正時會產(chǎn)生相對較長的時間的響應(yīng)延遲，因此使進氣門11的關(guān)閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制與增加從噴射器18的噴射量以使空燃比富油化的控制相比，控制響應(yīng)性方面較差。因此，上述實施方式中，在第一早燃規(guī)避控制時，先執(zhí)行空燃比的富油化，后執(zhí)行有效壓縮比的降低。這樣，通過將有效壓縮比的降低放到后面，能夠盡可能地避免因壓縮比的降低引起的發(fā)動機輸出的下降，并且通過最優(yōu)先進行響應(yīng)性優(yōu)異的空燃比的富油化，具有在早燃發(fā)生之后能夠立即迅速地實現(xiàn)其抑制的利點。而且，上述實施方式中，如圖10所示，在第一早燃規(guī)避控制時，首先分階段地進行空燃比的富油化，如果在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃，則延遲進氣門的關(guān)閉時期，降低有效壓縮比。同樣，在圖11所示的第二早燃規(guī)避控制中，首先分階段地進行空燃比的富油化，如果在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃，則使燃料的一部分進行壓縮沖程噴射。如上述結(jié)構(gòu)所示，分階段地進行空燃比的富油化時，例如在早燃的程度較輕、只要使空燃比稍許富油化便能規(guī)避早燃的情況下，不會使空燃比過度富油化，可將燃耗性能等的惡化抑制到最小限度。而且，當(dāng)即便使空燃比最大限度地富油化仍無法規(guī)避早燃時，能夠通過有效壓縮比的降低或燃料的壓縮沖程噴射來實現(xiàn)早燃的抑制，從而不僅能夠防止空燃比過度富油化，而且對于比較重度的早燃，也能夠可靠地加以規(guī)避。此外，上述第一早燃規(guī)避控制(圖10)中，分階段地進行上述有效壓縮比的降低 (進氣門的關(guān)閉時期的延遲)，如果在最大限度地降低的狀態(tài)下仍檢測到早燃，則執(zhí)行上述燃料的壓縮沖程噴射。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，具有能夠防止有效壓縮比過度降低而發(fā)動機輸出大幅降低，并且能夠更可靠地規(guī)避早燃的優(yōu)點。另外，上述實施方式中，執(zhí)行第一早燃規(guī)避控制時，當(dāng)空燃比的富油化、有效壓縮比的降低(進氣門的關(guān)閉時期的延遲)以及燃料的壓縮沖程噴射等都需要時，在從此狀態(tài)恢復(fù)到常規(guī)運轉(zhuǎn)之際，如圖12所示，首先解除燃料的壓縮沖程噴射以使燃料的噴射時期恢復(fù)到進氣沖程中，此后仍然檢測不到早燃時，則使進氣門的關(guān)閉時期恢復(fù)到提前角側(cè)而增大有效壓縮比，即使如此仍然檢測不到早燃時，則使空燃比恢復(fù)到貧油側(cè)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)早燃得以規(guī)避時，首先解除燃料的壓縮沖程噴射而去除產(chǎn)生煙等的可能性，由此，可將排放性惡化的時間抑制為最小限度。并且，此后增大已降低的有效壓縮比，使發(fā)動機輸出回到原本的值，最后使富油化的空燃比恢復(fù)到貧油側(cè)，由此，既能優(yōu)先確保排放性和輸出， 還能適宜地實現(xiàn)向常規(guī)運轉(zhuǎn)的恢復(fù)。另外，在第二早燃規(guī)避控制時，當(dāng)空燃比的富油化和燃料的壓縮沖程噴射兩者均需要時，在從此狀態(tài)恢復(fù)到常規(guī)運轉(zhuǎn)之際，如圖13所示，首先解除燃料的壓縮沖程噴射以使燃料的噴射時期恢復(fù)到進氣沖程中，如果此后仍然檢測不到早燃，則使空燃比恢復(fù)到貧油側(cè)。這種結(jié)構(gòu)下，也可將排放性惡化的時間抑制為最小限度，并且適宜地恢復(fù)為常規(guī)運轉(zhuǎn)。另外，上述實施方式中，在第一早燃規(guī)避控制中進行降低有效壓縮比的控制(步驟S2!3)時，通過進一步向延遲角側(cè)變更被設(shè)定為在進氣下止點的延遲角側(cè)且不會引起進氣的逆流的時期(例如通過進氣下止點后30°C A左右)的常規(guī)的進氣門11的關(guān)閉時期(即引起進氣的逆流)，使有效壓縮比降低，但用于降低有效壓縮比的方法不限于此，例如也可通過將進氣門11的關(guān)閉時期提前至進氣下止點的提前角側(cè)，降低有效壓縮比。但是，這種情況下，必須使進氣門11的動作正時大幅變化，從而存在VVT15的控制量增加，而控制的響應(yīng)性惡化的問題。而且，為了避免此情況，也可以考慮將常規(guī)時的進氣門11的關(guān)閉時期設(shè)定為與進氣下止點大致一致的時機等，但這樣就無法充分利用進氣慣性，從而導(dǎo)致發(fā)動機輸出降低。從此觀點考慮，還是如上述實施方式那樣，在將常規(guī)時(未發(fā)生早燃時)的進氣門 11的關(guān)閉時期設(shè)定在進氣下止點的延遲角側(cè)從而使有效壓縮比降低時，使進氣門11的關(guān)閉時期相對于上述常規(guī)時期而延遲的做法，在充分確保常規(guī)時的發(fā)動機輸出且必要時能夠有效地降低有效壓縮比方面上有利。另外，在上述實施方式中，例如圖9的(a)所示，將未發(fā)生早燃的常規(guī)時的燃料的噴射時期設(shè)定為僅進氣沖程中的1次(即在進氣沖程中1次噴射所有燃料)，但常規(guī)時的燃料的噴射時期只要在進氣沖程中即可，也可以在進氣沖程中分為多次來噴射燃料。而且，在上述實施方式中，離子電流傳感器31與火花塞16個別地設(shè)置，利用此離子電流傳感器31來檢測火焰的發(fā)生時期，借此來判斷是否發(fā)生早燃，但只要能夠?qū)鸹ㄈ?16的中心電極(火花塞電極)施加離子電流檢測用的偏壓，也可將火花塞16兼用作離子電流傳感器31。此時，從火花塞16放出火花的瞬間(即對火花塞電極施加放電用高電壓的瞬間)將無法對火花塞電極施加偏壓，無法檢測離子電流，但由于本身不存在在與火花放電的瞬間一致的時期混合氣體一下子自燃著的情況，因此一般認為如果在火花放電的前后分別施加偏壓，則可以基本無誤地檢測到早燃。而且，在上述實施方式中，基于離子電流傳感器31的火焰檢測時期來檢測早燃， 但例如也可以在發(fā)動機主體1中設(shè)置用于檢測爆震等的振動傳感器(爆震傳感器)，基于其檢測值來檢測早燃。當(dāng)然，即使單純調(diào)查振動傳感器的振動程度，也無法區(qū)分是爆震(火花點火后火焰?zhèn)鞑ミ^程中剩余廢氣發(fā)生自燃著的現(xiàn)象)，還是早燃(基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的現(xiàn)象)，因此無法準確地檢測到早燃。為此，使用振動傳感器檢測早燃時，較為理想的是，例如有意地改變點火時期，并調(diào)查隨之出現(xiàn)的振動傳感器的檢測值的變化。借此，能夠準確區(qū)分是早燃還是爆震而實現(xiàn)檢測。例如，在發(fā)動機的低轉(zhuǎn)速/高負載區(qū)域，通常在壓縮上止點或其稍稍延遲角側(cè)進行火花塞16的火花點火。在點火時期被設(shè)定為上述時期的發(fā)動機的低轉(zhuǎn)速/高負載區(qū)域， 假設(shè)發(fā)生了爆震，則振動傳感器將檢測到大幅的振動，但此時，使點火時期相對于上述時期而延遲的情況下，爆震由此而得到抑制，因此隨著點火時期的延遲，振動程度降低。與此相對，發(fā)生早燃時，自燃著的發(fā)生與點火時期無關(guān)，因此即使延遲點火時期，早燃也不會得到抑制，振動程度不會降低。此處，利用這樣的性質(zhì)，只要調(diào)查伴隨著點火時期的延遲的振動程度的變化，即可使用振動傳感器檢測到早燃。(5)總結(jié)最后，對基于如上所述的實施方式所公開的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及其效果進行總結(jié)說明。本發(fā)明的火花點火式發(fā)動機的控制方法中，所述火花點火式發(fā)動機具備用于檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的早燃的檢測單元、將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器、以及將進氣門的關(guān)閉時期可變地予以設(shè)定的可變機構(gòu)，所述控制方法包括以下步驟執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于指定值時的控制的第一早燃規(guī)避控制的步驟；執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速為所述指定值以上時的控制的第二早燃規(guī)避控制的步驟；其中，所述第一早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在該第一空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，利用所述可變機構(gòu)改變所述進氣門的關(guān)閉時期從而使發(fā)動機的有效壓縮比降低的有效壓縮比降低控制；在該有效壓縮比降低控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第一噴射時期延遲控制，所述第二早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在該第二空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第二噴射時期延遲控制。另外，本發(fā)明的火花點火式發(fā)動機的控制裝置具備用于檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的早燃的檢測單元；將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器；將進氣門的關(guān)閉時期可變地予以設(shè)定的可變機構(gòu)；以及控制所述噴射器和所述可變機構(gòu)的控制單元，其中，所述控制單元是執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于指定值時的控制的第一早燃規(guī)避控制以及執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速為所述指定值以上時的控制的第二早燃規(guī)避控制的控制單元，所述第一早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在該第一空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，利用所述可變機構(gòu)改變所述進氣門的關(guān)閉時期從而使發(fā)動機的有效壓縮比降低的有效壓縮比降低控制；在該有效壓縮比降低控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第一噴射時期延遲控制，所述第二早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在該第二空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第二噴射時期延遲控制。根據(jù)上述的發(fā)明，在檢測到早燃時執(zhí)行的第一及第二早燃規(guī)避控制中，首先進行使空燃比富油化的控制，而將使燃料的一部分進行壓縮沖程噴射的控制推后執(zhí)行，因此具有的優(yōu)點是不僅能夠盡可能地避免因壓縮沖程噴射而產(chǎn)生煙，并且能夠有效控制早燃的發(fā)生。尤其，在檢測到早燃且發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于指定值的情況下(即選擇第一早燃規(guī)避控制的情況下)，執(zhí)行改變進氣門的關(guān)閉時期從而降低有效壓縮比的控制，以作為優(yōu)先度低于空燃比的富油化但高于壓縮沖程噴射的控制，因此可使進行壓縮沖程噴射的頻度更低，從而更有效地防止因煙的產(chǎn)生導(dǎo)致排放性惡化。另外，在第一早燃規(guī)避控制時，先執(zhí)行空燃比的富油化，后執(zhí)行有效壓縮比的降低，因此能夠盡可能地避免因壓縮比的下降引起的發(fā)動機輸出的下降，并且在早燃發(fā)生的緊后能夠更迅速地對其進行抑制。此外，降低有效壓縮比的控制僅在發(fā)生早燃時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于指定值時(第一早燃規(guī)避控制時)執(zhí)行，而在指定值以上時(第二早燃規(guī)避控制時)不執(zhí)行，因此可僅選擇對應(yīng)于早燃的性質(zhì)的有效措施，可適宜且切實地抑制早燃。本發(fā)明的控制方法中，較為理想的是，執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，當(dāng)降低所述有效壓縮比時，將所述進氣門的關(guān)閉時期從下止點的延遲角側(cè)且不會引起進氣的逆流的時期，進一步向延遲角側(cè)改變。本發(fā)明的控制裝置中，較為理想的是，所述控制單元在執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，當(dāng)降低所述有效壓縮比時，將所述進氣門的關(guān)閉時期從下止點的延遲角側(cè)且不會引起進氣的逆流的時期，進一步向延遲角側(cè)改變。根據(jù)上述技術(shù)方案，能夠充分確保常規(guī)時的發(fā)動機輸出，并且在需要時可有效地降低有效壓縮比。本發(fā)明的控制方法中，較為理想的是，執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，分階段地進行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述有效壓縮比降低控制?；蛘撸瑘?zhí)行所述第二早燃規(guī)避控制中，分階段地進行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述第二噴射時期延遲控制。本發(fā)明的控制裝置中，較為理想的是，所述控制單元在執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，分階段地進行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述有效壓縮比降低控制。或者，所述控制單元在執(zhí)行所述第二早燃規(guī)避控制中，分階段地進行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述第二噴射時期延遲控制。如上述技術(shù)方案所示，若分階段地進行空燃比的富油化，例如在早燃的程度較輕、 只要使空燃比稍許富油化便能規(guī)避早燃的情況下，可將燃耗性能等的惡化抑制到最小限度而無需使空燃比過度富油化。而且，即便在使空燃比最大限度地富油化仍無法規(guī)避早燃時， 通過進行有效壓縮比的降低或壓縮沖程噴射來實現(xiàn)早燃的抑制，不僅能夠防止空燃比過度富油化，而且即使是比較重度的早燃也能夠切實地加以規(guī)避。本發(fā)明的控制方法中，較為理想的是，執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，分階段地降低所述有效壓縮比，并且在最大限度地降低所述有效壓縮比的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時， 執(zhí)行所述第一噴射時期延遲控制。本發(fā)明的控制裝置中，較為理想的是，所述控制單元在執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，分階段地降低所述有效壓縮比，并且在最大限度地降低所述有效壓縮比的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述第一噴射時期延遲控制。
根據(jù)上述技術(shù)方案，能夠防止有效壓縮比過度降低而發(fā)動機輸出大幅降低，并且能夠更切實地規(guī)避早燃。
權(quán)利要求
1.一種火花點火式發(fā)動機的控制方法，其特征在于，所述火花點火式發(fā)動機具備用于檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的早燃的檢測單元、將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器、以及將進氣門的關(guān)閉時期可變地予以設(shè)定的可變機構(gòu)，所述控制方法包括以下步驟執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于指定值時的控制的第一早燃規(guī)避控制的步驟；執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速為所述指定值以上時的控制的第二早燃規(guī)避控制的步驟；其中，所述第一早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在該第一空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，利用所述可變機構(gòu)改變所述進氣門的關(guān)閉時期從而使發(fā)動機的有效壓縮比降低的有效壓縮比降低控制；在該有效壓縮比降低控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第一噴射時期延遲控制，所述第二早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在該第二空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第二噴射時期延遲控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點火式發(fā)動機的控制方法，其特征在于執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，當(dāng)降低所述有效壓縮比時，將所述進氣門的關(guān)閉時期從下止點的延遲角側(cè)且不會引起進氣的逆流的時期，進一步向延遲角側(cè)改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花點火式發(fā)動機的控制方法，其特征在于執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，分階段地進行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述有效壓縮比降低控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花點火式發(fā)動機的控制方法，其特征在于執(zhí)行所述第二早燃規(guī)避控制中，分階段地進行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述第二噴射時期延遲控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花點火式發(fā)動機的控制方法，其特征在于執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，分階段地降低所述有效壓縮比，并且在最大限度地降低所述有效壓縮比的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述第一噴射時期延遲控制。
6.一種火花點火式發(fā)動機的控制裝置，其特征在于具備用于檢測基于火花點火的正常燃燒開始時期之前混合氣體自燃著的早燃的檢測單元；將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器；將進氣門的關(guān)閉時期可變地予以設(shè)定的可變機構(gòu)；以及控制所述噴射器和所述可變機構(gòu)的控制單元，其中，所述控制單元是執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于指定值時的控制的第一早燃規(guī)避控制以及執(zhí)行作為根據(jù)所述檢測單元的檢測值檢測到早燃且確認到發(fā)動機轉(zhuǎn)速為所述指定值以上時的控制的第二早燃規(guī)避控制的控制單元，所述第一早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在該第一空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，利用所述可變機構(gòu)改變所述進氣門的關(guān)閉時期從而使發(fā)動機的有效壓縮比降低的有效壓縮比降低控制；在該有效壓縮比降低控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第一噴射時期延遲控制，所述第二早燃規(guī)避控制包含增大從所述噴射器噴射的燃料的噴射量以使缸內(nèi)的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在該第二空燃比富油化控制后仍然檢測到早燃時，使應(yīng)從所述噴射器噴射的燃料中的一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的中期之后的第二噴射時期延遲控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的火花點火式發(fā)動機的控制裝置，其特征在于所述控制單元在執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，當(dāng)降低所述有效壓縮比時，將所述進氣門的關(guān)閉時期從下止點的延遲角側(cè)且不會引起進氣的逆流的時期，進一步向延遲角側(cè)改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的火花點火式發(fā)動機的控制裝置，其特征在于所述控制單元在執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，分階段地進行所述空燃比的富油化， 并且在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述有效壓縮比降低控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的火花點火式發(fā)動機的控制裝置，其特征在于所述控制單元在執(zhí)行所述第二早燃規(guī)避控制中，分階段地進行所述空燃比的富油化， 并且在最大限度地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述第二噴射時期延遲控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的火花點火式發(fā)動機的控制裝置，其特征在于所述控制單元在執(zhí)行所述第一早燃規(guī)避控制中，分階段地降低所述有效壓縮比，并且在最大限度地降低所述有效壓縮比的狀態(tài)下仍然檢測到早燃時，執(zhí)行所述第一噴射時期延遲控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及火花點火式發(fā)動機的控制方法及控制裝置，其中在檢測到早燃且發(fā)動機轉(zhuǎn)速(Ne)低于指定值(Nex)時，使空燃比富油化(S22)，即使這樣仍然檢測到早燃時，降低發(fā)動機的有效壓縮比(S23)，仍然檢測到早燃時，使燃料的一部分進行壓縮沖程噴射(S24)。另一方面，在檢測到早燃且發(fā)動機轉(zhuǎn)速(Ne)為指定值(Nex)以上時，使空燃比富油化(S31)，即使這樣仍然檢測到早燃時，使燃料的一部分進行壓縮沖程噴射(S32)。由此，盡可能地避免排放性的惡化和發(fā)動機輸出的下降，而且有效抑制早燃的發(fā)生。
文檔編號F02D41/30GK102207037SQ201110084588
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者大橋美貴典, 志志目宏二, 松尾直也 申請人:馬自達汽車株式會社