火花點火式發(fā)動機的異常燃燒檢測方法及火花點火式發(fā)動機的制作方法

專利名稱：火花點火式發(fā)動機的異常燃燒檢測方法及火花點火式發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測火花點火式發(fā)動機的異常燃燒的方法以及運用了此方法的火花點火式發(fā)動機，所述火花點火式發(fā)動機具備檢測發(fā)動機的振動的振動傳感器或檢測缸內壓力的缸內壓傳感器，而且在發(fā)動機的低轉速且高負載區(qū)域在未發(fā)生異常燃燒的常規(guī)時，火花塞的點火時期設定在壓縮上止點的延遲角側。
背景技術：
以往，例如日本專利公開公報特開2006-46140號(以下稱作“專利文獻1”)所示， 在具備火花塞的火花點火式的發(fā)動機中，在燃燒室內設置對基于混合氣體的燃燒所產(chǎn)生的離子電流進行檢測的傳感器(離子電流傳感器)，基于此離子電流傳感器的檢測值來檢測在發(fā)動機的運轉中可能發(fā)生的后燃(post-ignition)以及早燃(pre-ignition)。根據(jù)上述專利文獻1，所謂后燃是指混合氣體相對于火花塞的點火時期幾乎無延遲地燃著的現(xiàn)象。亦即，正常燃燒的情況下，從點火時期經(jīng)過指定的延遲時間(點火延遲) 之后混合氣體燃著，而后燃發(fā)生時，混合氣體在幾乎不存在此點火延遲時間的時期發(fā)生自燃著。另一方面，所謂早燃是指混合氣體在點火時期之前發(fā)生自燃著的現(xiàn)象，自燃著的時期比后燃時還要提前。亦即，在專利文獻1中，如果混合氣體自燃著的時期是在點火時期之后，則稱為后燃，如果是在點火時期之前，則稱為早燃。后燃從異常燃燒的程度上來說，比早燃要輕，但可以稱作是會發(fā)展為早燃的前兆現(xiàn)象。即，一旦發(fā)生后燃，則自燃著的時期不斷提前、發(fā)展成早燃的危險性極高。并且，一旦發(fā)展成早燃，會發(fā)生劇烈的噪音和振動，如果長期持續(xù)此現(xiàn)象，有造成活塞等的損傷的危險。這樣，早燃將成為不可忽視的重大異常燃燒。因此，期望能夠盡可能在早期階段檢測出異常，以防止早燃于未然。因此，在專利文獻1中，使用離子電流傳感器首先判定是否發(fā)生了后燃。具體而言，基于離子電流傳感器的檢測值來確定燃燒離子電流的峰值時期，基于該峰值時期是否從基準時期提前指定量以上，來判定有無發(fā)生后燃。如果確認發(fā)生了后燃，則即使是在發(fā)展成早燃之前，也執(zhí)行用于抑制此后燃的指定控制(例如增大燃料噴射量等)。專利文獻1中，將點火后的自燃著視為后燃，點火前的自燃著視為早燃，但不變的是，這兩者的情況下都是混合氣體在相對于正常的燃燒開始時期(從點火時期經(jīng)過指定的延遲時間后的時刻)過早的時期發(fā)生自燃著的現(xiàn)象。因此，在本說明書中，以下不區(qū)分后燃、早燃，而均稱作早燃。然而，如上述的專利文獻1的結構那樣，欲使用離子電流傳感器來檢測早燃時，在某些情況下，有可能無法高精度地檢測出早燃。例如，在專利文獻1中，公開了將火花塞用作離子電流傳感器的方案，但此時，由于存在在放電期間內無法檢測離子電流的情況或電路中的LC共振噪聲等的影響，因此有時會無法順利地檢測燃燒離子電流，從而有可能漏檢早燃。另一方面，在日本專利公開公報特開2002-339780號(以下稱作“專利文獻2”) 中，公開了使用檢測發(fā)動機的振動的振動傳感器來檢測早燃的技術。具體而言，在該文獻中，使用上述振動傳感器來確定發(fā)動機主體內發(fā)生的振動的振動強度和振動發(fā)生時期，并且當振動強度超過指定的允許值且振動發(fā)生時期位于點火時期的提前角側時，判定為發(fā)生早燃。如上述專利文獻2那樣，使用振動傳感器來檢測早燃時，能夠解決使用離子電流傳感器來檢測早燃時有可能引起的上述問題(放電期間內的檢測受到限制等)。而且，振動傳感器是一直以來廣泛用于檢測爆震的傳感器，因此成本方面也有利。但是，若如上述專利文獻2那樣，只使用振動傳感器來確定振動強度以及振動發(fā)生時期，則存在這樣的問題，即，如果不發(fā)展成在點火時期之前發(fā)生大的振動這樣的重度的早燃，就無法對其進行檢測。也就是說，如果在點火時期之后發(fā)生振動，則可能不是由于混合氣體過早自燃著的早燃所引起，而有可能是爆震(燃燒開始后未燃混合氣體自燃著的現(xiàn)象)，因此要明確判別早燃的發(fā)生，必須等到發(fā)展成在點火時期之前發(fā)生振動這樣的重度的早燃，這在發(fā)動機的可靠性和耐久性等方面不理想。另外，作為與使用振動傳感器來檢測早燃的上述方法同樣的方法，也可以使用檢測發(fā)動機的缸內壓力的缸內壓傳感器。亦即，當超過允許值的大的缸內壓力被測出，且測得的時期過早，則可判定為發(fā)生了早燃。但是，即使此情況下也存在同樣的問題，即，如果早燃的程度不相當劇烈，就無法與爆震區(qū)別開來檢測。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于所述情況而作，其目的在于提供一種如下的方法以及運用了此方法的發(fā)動機使用振動傳感器或缸內壓傳感器，將發(fā)動機運轉中有可能發(fā)生的早燃與爆震予以區(qū)別并且恰當?shù)貙⒃撛缛加枰詼y出。為達到上述目的，本發(fā)明的方法是一種檢測火花點火式發(fā)動機的異常燃燒的方法，此火花點火式發(fā)動機具備檢測發(fā)動機的振動的振動傳感器或檢測缸內壓力的缸內壓傳感器，該發(fā)動機將在低轉速且高負載區(qū)域內、并且未發(fā)生異常燃燒的常規(guī)時的火花塞的點火時期設定在壓縮上止點的延遲角側，上述方法包括以下步驟判斷在低轉速且高負載區(qū)域內的從上述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從上述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值是否為指定的閾值以上的步驟；在上述振動強度的最大值或上述缸內壓力的最大值為上述指定的閾值以上的情況下，將上述火花塞的點火時期從位于壓縮上止點的延遲角側的上述常規(guī)時的點火時期進一步向延遲角側改變的步驟；其中，當設上述點火時期向延遲角側被改變之后從上述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從上述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為點火延遲后的最大檢測值、且設上述點火時期向延遲角側被改變之前獲取的振動強度的最大值或缸內壓力的最大值為點火延遲前的最大檢測值時，如果上述點火延遲后的最大檢測值大于上述點火延遲前的最大檢測值，則判定為發(fā)生混合氣體過早自燃著的早燃。本發(fā)明的發(fā)動機是一種火花點火式發(fā)動機，其具備檢測發(fā)動機的振動的振動傳感器或檢測缸內壓力的缸內壓傳感器，該發(fā)動機將在低轉速且高負載區(qū)域內、并且未發(fā)生異常燃燒的常規(guī)時的火花塞的點火時期設定在壓縮上止點的延遲角側，其包括控制單元，控制上述火花塞的火花放電的時機，并且接收由上述振動傳感器檢測到的振動強度的信息或由上述缸內壓傳感器檢測到的缸內壓力的信息；其中，上述控制單元在低轉速且高負載區(qū)域內的從上述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從上述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為指定的閾值以上的情況下，執(zhí)行將上述火花塞的點火時期從位于壓縮上止點的延遲角側的上述常規(guī)時的點火時期進一步向延遲角側改變的控制，當設上述點火時期向延遲角側被改變之后從上述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從上述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為點火延遲后的最大檢測值、且設上述點火時期向延遲角側被改變之前獲取的振動強度的最大值或缸內壓力的最大值為點火延遲前的最大檢測值時，如果上述點火延遲后的最大檢測值大于上述點火延遲前的最大檢測值，則判定為發(fā)生混合氣體過早自燃著的早燃。根據(jù)上述方法以及上述運用了此方法的發(fā)動機，通過振動傳感器或缸內壓傳感器，能夠將發(fā)動機運轉中有可能發(fā)生的早燃與爆震予以區(qū)別并且能夠恰當?shù)貙⒃撛缛加枰詼y出。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的火花點火式發(fā)動機的整體結構的圖。圖2是表示上述發(fā)動機的控制系統(tǒng)的框圖。圖3是表示有可能發(fā)生早燃的特定運轉區(qū)域的圖。圖4是表示早燃發(fā)生時以及常規(guī)燃燒時產(chǎn)生的發(fā)熱量的分布(時間變化)的圖。圖5是表示對發(fā)生早燃時的缸內壓力的變化與發(fā)生爆震時的缸內壓力的變化進行比較的圖。圖6是例示發(fā)生早燃時從振動傳感器輸入的波形的圖。圖7是例示發(fā)生爆震時從振動傳感器輸入的波形。圖8是表示當在早燃以及爆震發(fā)生時使點火時期延遲時，最大振動強度的大小及其測得時期如何變化的圖。圖9是表示用于檢測早燃以及爆震的控制動作的內容的流程圖。圖10是表示得到圖9的檢測結果后執(zhí)行的控制動作的內容的流程圖。圖11是表示圖10的流程圖中所含的早燃規(guī)避控制的具體內容的子程序。圖12是表示圖10的流程圖中所含的恢復控制的具體內容的子程序。圖13是表示進氣門的關閉時期的延遲角量與有效壓縮比之間的關系的圖。圖14是表示使有效壓縮比降低0. 5所需的進氣門的關閉時期的延遲角量對應于當前的延遲角量的值如何變化的圖。圖15的(a)、(b)是表示燃料的噴射時期的圖，圖15的(a)表示常規(guī)時的噴射時期，圖15的(b)表示早燃發(fā)生時的噴射時期。圖16是以時間序列表示上述早燃規(guī)避控制的動作例的時間圖。圖17是以時間序列表示上述恢復控制的動作例的時間圖。圖18的(a) (C)是用于說明本發(fā)明的變形例的圖。
具體實施例方式(1)發(fā)動機的整體結構圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的發(fā)動機的整體結構的圖。本圖所示的發(fā)動機是往復活塞型的多氣缸汽油發(fā)動機，作為行駛驅動用動力源而搭載于車輛上。此發(fā)動機的發(fā)動機主體1包括具有沿著與紙面正交的方向上排列的多個氣缸2(圖中僅示出其中的1個)的氣缸體3 ；設置在氣缸體3的上表面的氣缸蓋4 ；以及可往復滑動地插入各氣缸 2的活塞5。另外，提供給發(fā)動機主體1的燃料只要是以汽油為主成分的燃料即可，既可以其本身全部為汽油，也可以是在汽油中含有乙醇(ethyl alcohol)等的燃料。上述活塞5通過連桿8連結于曲軸7，對應于上述活塞5的往復運動，上述曲軸7 繞中心軸旋轉。在上述活塞5的上方形成有燃燒室6，在燃燒室6上開設有進氣口 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分別通過包括配設在氣缸蓋4上的一對凸輪軸(未圖示)等的氣門傳動機構13、 14而與曲軸7的旋轉聯(lián)動地受到開閉驅動。在上述進氣門11用的氣門傳動機構13內裝入有VVT15。VVT15被稱作可變氣門正時機構(Variable Valve Timing Mechanism)，是用于可變地設定進氣門11的動作正時的可變機構。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用作上述VVT15。另外，雖省略圖示，但此液壓式的可變機構具有同軸配置于進氣門11用的凸輪軸的被驅動軸、以及在凸輪軸與被驅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動軸之間形成相位差。并且，通過在指定的角度范圍內可變地設定此相位差，使進氣門11的動作正時連續(xù)變化。另外，作為上述VVT15，也可以設置通過改變氣門升程量來改變進氣門11的關閉時期的類型的可變機構。而且，也可以組合使用此類提升式的可變機構與上述相位式的可變機構。在上述發(fā)動機主體1的氣缸蓋4上，針對每個氣缸2各設有1組火花塞16以及噴射器18。上述噴射器18以從進氣側的側面面臨燃燒室6的方式進行設置，從遠端部噴射從圖外的燃料供應管供應的燃料(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的方式進行設置，對應于來自圖外的點火電路的供電而從遠端部放出火花。在設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。在上述氣缸體3中，設有檢測上述曲軸7的轉速來作為發(fā)動機的轉速的發(fā)動機轉速傳感器30。而且，在上述氣缸體3中，設有檢測氣缸體3的振動的振動傳感器33。該振動傳感器33的檢測值被用于檢測發(fā)動機中產(chǎn)生的異常燃燒。
具體而言，本實施方式中，基于上述振動傳感器33的檢測值，分別檢測爆震以及早燃這兩種異常燃燒。此處，所謂爆震，是指在以火花點火來開始混合氣體的燃燒之后，在其火焰?zhèn)鞑サ倪^程中，混合氣體的未燃成分(剩余廢氣)發(fā)生自燃著的現(xiàn)象。另一方面，所謂早燃，是指在借助火花點火的正常燃燒開始時期之前(即與火花點火無關)，混合氣體發(fā)生自燃著的現(xiàn)象。一旦發(fā)生爆震或早燃，會因為急劇的燃燒壓力的變動等而在氣缸體3中發(fā)生相對較大的振動，因此在本實施方式中，基于上述振動傳感器33的檢測值來調查此類氣缸體3的振動，借此來檢測爆震或早燃。在上述火花塞16的近傍，設有對基于混合氣體在燃燒室6內燃燒所產(chǎn)生的火焰進行檢測的離子電流傳感器34。此離子電流傳感器34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34來檢測火焰，可與上述振動傳感器33同樣地檢測出早燃的發(fā)生。亦即，當通過火花點火使混合氣體強制燃燒時，如果是正常的燃燒狀態(tài)， 則應在從火花點火經(jīng)過指定的延遲時間之后開始燃燒，但如果發(fā)生早燃，則混合氣體會與火花點火無關地較早地自燃著，因此在上述的正常燃燒開始時期(從火花點火經(jīng)過指定的延遲時間后的時刻)之前開始燃燒。因此，通過上述離子電流傳感器34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。這樣， 在本實施方式中，作為用于檢測早燃的傳感器，設置有離子電流傳感器34與振動傳感器33 這兩種傳感器，通過使用這兩種傳感器可更可靠地檢測早燃。但是，能夠使用上述離子電流傳感器34來檢測的只有早燃，而無法檢測爆震。亦即，所謂爆震，如上所述，是指以火花點火為起始而一旦產(chǎn)生火焰后，在其傳播過程中混合氣體的未燃成分(剩余廢氣)發(fā)生自燃著的現(xiàn)象，因此即使發(fā)生爆震，火焰的發(fā)生時期仍和常規(guī)一樣，即使通過離子電流傳感器34來調查火焰的發(fā)生時期，也無法確定有無發(fā)生爆震。因此，在檢測爆震時，只利用振動傳感器33的檢測值，而不使用離子電流傳感器34。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，來自外部的吸入空氣(新鮮空氣)通過上述進氣通路20被供應給燃燒室 6，并且，燃燒室6內生成的已燃氣體(廢氣)通過上述排氣通路21排出到外部。在上述進氣通路20上，設有對流入發(fā)動機主體1的吸入空氣的流量進行調節(jié)的節(jié)流閥22以及檢測吸入空氣的流量的氣流傳感器31。上述節(jié)流閥22為電子控制式節(jié)流閥，對應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動。亦即，在上述加速踏板上設有加速踏板開度傳感器32 (圖 2)，對應于由此加速踏板開度傳感器32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動節(jié)流閥22開閉。在上述排氣通路21上，設有廢氣凈化用催化劑轉換器23。在催化劑轉換器23中內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)動機轉速傳感器30、氣流傳感器31、加速踏板開度傳感器32、振動傳感器33以及離子電流傳感器34電連接，作為所述各傳感器30 34的檢測值，將發(fā)動機轉速Ne、吸入空氣量Qa、加速踏板開度AC、振動強度(加速度)Va以及離子電流值Io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、異常燃燒判定單元42、點火控制單元43、燃料控制單元44以及VVT控制單元45作為其主要的構成要素。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3所示的特定運轉區(qū)域R的范圍。此特定運轉區(qū)域R是有可能發(fā)生早燃的運轉區(qū)域，設定在最高負載線WOT的近傍(即高負載)且偏靠低轉速。即，如上所述，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，燃燒室6內的空氣高溫/高壓化并且燃料從該空氣的接受熱量的期間變長的低轉速且高負載區(qū)域中，最容易發(fā)生早燃。因此，如圖3所示，發(fā)動機轉速Ne相對較低且負載Ce高的區(qū)域被設定為有可能發(fā)生早燃的特定運轉區(qū)域R。上述異常燃燒判定單元42基于上述振動傳感器33以及離子電流傳感器34的檢測值，來判定有無發(fā)生早燃或爆震。具體而言，上述異常燃燒判定單元42在發(fā)動機的運轉狀態(tài)處于上述特定運轉區(qū)域R時，基于離子電流傳感器34的檢測值(離子電流值Io)來確定火焰的發(fā)生時期，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。此外，異常燃燒判定單元42基于上述振動傳感器33的檢測值(振動強度Va)，對振動強度的最大值及其發(fā)生時期進行調查，借此來判定發(fā)生的是早燃或爆震的哪一種(詳細內容參照后述的項目⑶)。上述點火控制單元43以對應于發(fā)動機的運轉狀態(tài)而預先設定的指定時機向火花塞16的點火電路輸出供電信號，借此來控制上述火花塞16進行火花放電的時機(點火時期)等。例如，設定在發(fā)動機的低轉速/高負載區(qū)域的上述特定運轉區(qū)域R中，控制上述火花塞16以比壓縮上止點稍遲的時機來進行火花點火。但是，如果在上述特定運轉區(qū)域R中， 從振動傳感器33輸入指定等級以上的振動，則上述點火控制單元43使點火時期比上述時機(比壓縮上止點稍遲的時機)進一步向延遲角側位移。這是為了判別從上述振動傳感器 33輸入的指定等級以上的振動是因為早燃所引起的，還是因為爆震所引起的。即，點火時期的遲角化(向延遲角側變化)對爆震向抑制方向產(chǎn)生作用，但對于早燃并不會造成特別影響(其理由在后文詳述)，當發(fā)生指定等級以上的振動時，為了判別其原因是早燃或爆震的哪一種，上述點火控制單元43有意識地使點火時期延遲。并且，通過上述異常燃燒判定單元42來調查點火時期被延遲后的振動的變化，根據(jù)其結果來確定發(fā)生的是早燃或爆震。上述燃料控制單元44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，上述燃料控制單元44基于從發(fā)動機轉速傳感器30輸入的發(fā)動機轉速Ne、從氣流傳感器31輸入的吸入空氣量Qa等信息，運算作為目標的燃料的噴射量以及噴射時期，并基于此運算結果來控制噴射器18的開閥時期以及開閥期間。
尤其在上述特定運轉區(qū)域R中檢測到早燃時，上述燃料控制單元44增大從上述噴射器18噴射的燃料噴射量，由此來執(zhí)行使缸內的空燃比富油化的控制。執(zhí)行此種控制是為了通過噴射相對較多量的燃料來降低缸內溫度，以抑制早燃的發(fā)生。此外，如果有需要，上述燃料控制單元44執(zhí)行將原本應在進氣沖程中噴射的燃料的一部分延遲到壓縮沖程的后期再噴射(即分割在進氣沖程與壓縮沖程中噴射燃料)的控制。借此，尤其壓縮上止點附近的缸內溫度將降低，并且燃料的受熱期間被縮短，因此能夠創(chuàng)造出更難發(fā)生早燃的環(huán)境。上述VVT控制單元45驅動上述VVT15來改變進氣門11的關閉時期，借此，將發(fā)動機的有效壓縮比可變地予以設定。即，進氣門11的關閉時期常規(guī)設定在進氣下止點的延遲角側的近傍(稍許越過進氣下止點的時期)，通過設定成此種時機，一旦吸入的空氣幾乎不會被吹回到進氣口 9，發(fā)動機的實質壓縮比(有效壓縮比)可達到接近幾何壓縮比的值。與此相對，如果進氣門11的關閉時期被設定成比進氣下止點大幅延遲，則發(fā)動機的有效壓縮比將相應地降低，會引起相當量的進氣的逆流。上述VVT控制單元45驅動VVT15來增減上述進氣門11的關閉時期的延遲量(延遲角量)，借此來可變地設定發(fā)動機的有效壓縮比。尤其，上述VVT控制單元45在上述特定運轉區(qū)域R中檢測到早燃時，視需要執(zhí)行使進氣門11的關閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制。借此，主要實現(xiàn)缸內壓力(燃燒室 6內的壓力)的降低，抑制早燃。另外，上述說明中提到的“進氣門11的關閉時期”，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閉時期，而非進氣門11的提升量完全為零的時期。(3)早燃以及爆震的判定方法接下來，對上述異常燃燒判定單元42判定早燃以及爆震的發(fā)生時的更具體的步驟進行說明。首先，對使用離子電流傳感器34來檢測早燃時的步驟進行說明。圖4是表示早燃發(fā)生時以及常規(guī)燃燒時產(chǎn)生的發(fā)熱量的分布(時間變化)的圖。在本圖中，IG表示火花點火，以此火花點火IG為起始產(chǎn)生的正常燃燒時的發(fā)熱量為實線的波形J0。另外，火花點火 IG的時機如上所述，在有可能發(fā)生早燃的上述特定運轉區(qū)域R中被設定為比壓縮上止點稍遲的時機。因此，圖中的IG的位置設定在壓縮上止點(TDC)的延遲角側，圖例中為越過壓縮上止點后(ATDC)的5° CA左右。在以上述火花點火IG為起始而產(chǎn)生的正常燃燒時的波形JO中，將燃燒進行到離子電流傳感器34可檢測到火焰的程度的狀態(tài)(實質的燃燒開始時期)設為t0時，此時刻 t0比火花點火IG的時刻遲了指定的曲柄角。即，在正常燃燒時，由于燃燒由火花點火產(chǎn)生的火焰核從中心逐漸向周囲擴展，因此實質的燃燒開始時期t0是比火花點火IG遲了一定程度的時期。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，如果將各情況下的實質的燃燒開始時期分別設為tl、t2、t3，則其曲柄角位置比正常的燃燒開始時期t0更向提前角側偏移。即，當發(fā)生早燃時，由于混合氣體發(fā)生自燃著，已經(jīng)無法通過火花點火來控制燃燒，在正常的燃燒開始時期to之前便已開始燃燒。并且，隨著燃燒開始的過早化，燃燒急劇化，且燃燒期間變短。
而且，早燃具有這樣的性質，S卩，如果放任其而不管，則會從輕度的早燃(Jl)逐漸發(fā)展成重度的早燃(Β)。即，一旦發(fā)生早燃，會加速燃燒室6的高溫化，從而創(chuàng)造出更容易自燃著的環(huán)境，因此早燃將連鎖發(fā)展。尤其，一旦發(fā)展到重度的早燃(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。因此，必須至少在發(fā)展成如上所述的重度早燃之前，適宜地檢測早燃的發(fā)生，并采取必要的措施(例如空燃比的富油化等)。因此，本實施方式中，作為用于檢測早燃的一個手段，使用離子電流傳感器34來檢測火焰，并基于其測得時期(火焰的發(fā)生時期)來判別有無發(fā)生早燃。具體而言，當上述離子電流傳感器34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，此情況便作為早燃被測得。此時，較為理想的是，為了在盡可能輕度的階段檢測出早燃，離子電流傳感器34的火焰測得時期例如提前到tl左右，即判定為早燃。但是，如上所述，檢測早燃的發(fā)生并非僅使用離子電流傳感器34來檢測，也可使用振動傳感器33來檢測。另外，在本實施方式中，振動傳感器33并非僅用于檢測早燃，也用于檢測爆震。接下來，對使用此振動傳感器33的檢測步驟進行說明。圖5是表示將發(fā)生早燃時的缸內壓力的變化與爆震發(fā)生時的缸內壓力的變化進行比較的圖。另外，在此圖5中，將早燃發(fā)生時的缸內壓力的變化表示為波形Pp，將爆震發(fā)生時的缸內壓力的變化表示為波形Pn。而且，在本圖中，為了明確示出兩波形Pp、Pn的差異，作為早燃發(fā)生時的波形Pp，例示的是早燃已發(fā)展到一定程度時(發(fā)展到重度或接近重度的程度時)的缸內壓力的變化。觀察上述波形Pp可以明確的是，當早燃已發(fā)展到一定程度時，在壓縮上止點的近傍，缸內壓力大大上升，并且上升的壓力在相對較短的期間內收斂。與此相對，當發(fā)生爆震時，如波形Pn所示，缸內壓力急劇上升的波形的山部，發(fā)生在比早燃時的位置更向延遲角側較大地偏移的位置處。即，爆震是在燃燒進行到一定程度的時刻，剩余的未燃混合氣體 (剩余廢氣)發(fā)生自燃著的現(xiàn)象，因此該自燃著引起的壓力的急劇上升是在燃燒過程的最后階段發(fā)生，波形的山部更向延遲角側偏移。圖6以及圖7表示發(fā)生早燃以及爆震而產(chǎn)生圖5所示的缸內壓力的變化時，從振動傳感器33輸入怎樣的振動波形。另外，此處的振動波形是采用從上述振動傳感器33輸入的振動強度(加速度)Va作為縱軸，曲柄角CA作為橫軸，表示與曲柄角CA相應的振動強度Va的變化。如果對圖6以及圖7的波形進行比較，可知的是，早燃發(fā)生時的振動波形(圖6) 與爆震發(fā)生時的振動波形(圖7)相比，檢測到的振動強度Va的最大值VmaX(以下，簡稱為最大振動強度Vmax)更大，并且其測得時期更早?？紤]其原因是，在圖5所示的已發(fā)展到一定程度的早燃的情況下，與爆震的情況相比較，缸內壓力的變化最劇烈的部分(即波形的山部)的變動幅度更大，并且其在相當靠近提前角側發(fā)生。這樣便可知，當早燃已發(fā)展到一定程度時，檢測到的最大振動強度Vmax和其測得時期會出現(xiàn)相對較明確的特征。但是，如果早燃不太嚴重(例如像圖4所示的波形Jl那樣發(fā)生輕度的早燃時)，則最大振動強度Vmax和其測得時期與爆震的情況并無大的不同，僅單純地比較振動強度Va的波形，有無法明確區(qū)別檢測早燃與爆震的危險。因此，在本實施方式中，通過上述振動傳感器33來檢測指定的閾值以上的最大振動強度Vmax，當疑似發(fā)生早燃或爆震時，為了判別兩者，有意識地使點火時期延遲，并且基于隨后的最大振動強度Vmax的變化來判別是早燃或爆震的哪一種。亦即，在有可能發(fā)生早燃的偏靠低轉速且高負載的特定運轉區(qū)域R內，在常規(guī)時， 點火時期是設定為比壓縮上止點稍遲的時機(例如5° ATDC左右)，但當由上述振動傳感器33檢測到指定的閾值以上的最大振動強度Vmax時，使點火時期相對于上述時機而延遲指定量，以相對于壓縮上止點進一步延遲的時機來進行火花點火。接著，通過上述異常燃燒判定單元42來調查最大振動強度Vmax對應于這樣的點火時期的遲角化如何變化，以判別發(fā)生的早燃或爆震。例如，如果發(fā)生的是爆震，則如上所述，通過使點火時期延遲，燃燒便在壓縮上止點的更延遲角側(即在缸內溫度/壓力更為降低的狀態(tài)下)開始，在隨后的燃燒過程中，難以引起未燃混合氣體(剩余廢氣)的自燃著。因此，如果在爆震的發(fā)生過程中使點火時期延遲，爆震的程度將縮小且其發(fā)生時期將變遲。于是，與此相應地，將會出現(xiàn)由上述振動傳感器33檢測到的最大振動強度Vmax的大小下降，且所測得時期變遲的現(xiàn)象。圖8的標記“ X ”表示在爆震發(fā)生時使點火時期逐漸延遲而由上述振動傳感器33 檢測到的最大振動強度Vmax如何變化的情況。根據(jù)本圖，隨著點火時期的遲角化，最大振動強度Vmax的繪標(標記“X”)逐漸向右下的方向移動。即可知，隨著點火時期的遲角化，最大振動強度Vmax的大小逐漸下降，并且，檢測到此Vmax的時刻的曲柄角逐漸向延遲角側偏移。另外，圖8中的縱軸的值X是用于決定是否使點火時期延遲的閾值，當檢測到此閾值X以上的最大振動強度Vmax時，進行點火時期的遲角化。如上所述，通過使點火時期延遲，能夠抑制爆震，但如果發(fā)生的是早燃，則由于混合氣體將與點火時期無關地發(fā)生自燃著，因此即便使點火時期延遲，依然會發(fā)生自燃著，早燃不會被抑制。反而，如基于圖4所說明的，一旦發(fā)生早燃，隨著時間的經(jīng)過，早燃將逐漸發(fā)展，從而導致燃燒開始時期的過早化和燃燒的急劇化。在圖8中，表示早燃發(fā)生時的最大振動強度Vmax的標記“Δ”逐漸向左上方向移動便是基于此原因。即，在發(fā)生早燃時，與點火時期的遲角化無關地，最大振動強度Vmax的大小隨著時間的經(jīng)過而逐漸增大，并且所測得時期逐漸提前。根據(jù)以上所述可知，當發(fā)生早燃時，即便使點火時期延遲，仍會看到最大振動強度 Vmax的增大及其測得時期的提前化，而在發(fā)生爆震時，隨著點火時期的遲角化，將會看到最大振動強度Vmax的降低及其測得時期的遲角化。因此，本實施方式中，基于伴隨點火時期的遲角化的最大振動強度Vmax的變化(其大小及測得時期的變化)，來判別發(fā)生的是早燃或爆震。借此，即便使用振動傳感器33，也能準確判別是早燃還是爆震。(4)控制動作接下來，基于圖9 圖12的流程圖，對具有如上所述的功能的ECU40的控制動作進行說明。另外，此處，以早燃以及爆震的檢測、以及檢測到它們時的規(guī)避動作為中心進行說明。當圖9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)動機轉速傳感器30、氣流傳感器31、加速踏板開度傳感器32、振動傳感器33以及離子電流傳感器34分別讀出發(fā)動機轉速Ne、吸入空氣量Qa、加速踏板開度 AC、振動強度Va以及離子電流值Io，并輸入E⑶40。
接著，基于上述步驟Sl中讀取的信息，執(zhí)行判定當前的發(fā)動機的運轉狀態(tài)是否處于圖3所示的特定運轉區(qū)域R內的控制(步驟S2)。具體而言，判定上述步驟Sl中讀取的發(fā)動機轉速Ne和基于吸入空氣量Qa (或加速踏板開度AC)運算出的發(fā)動機負載Ce是否均包含在圖3的特定運轉區(qū)域R的范圍內。如果在上述步驟S2中判定為“否”而確認處于特定運轉區(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S3以后的處理(異常燃燒的判定及其規(guī)避控制)，而維持常規(guī)的運轉(圖10的步驟S3》。即，按照對應于運轉狀態(tài)而預先設定的常規(guī)的目標值來控制燃料的噴射量和噴射時期、進氣門11的動作正時等。另一方面，當在上述步驟S2中判定為“是”而確認處于特定運轉區(qū)域R內時，基于上述步驟Sl中讀取的離子電流值Io來執(zhí)行判定火焰的發(fā)生時期是否相對于常規(guī)過早，即執(zhí)行判定是否發(fā)生早燃的控制(步驟S3)。具體而言，當基于上述離子電流值Io而確定的火焰的發(fā)生時期比預先存儲的正常燃燒開始時期(比火花點火稍遲的時機；例如圖4的時刻to)早指定時間以上時，判定為發(fā)生早燃。當在上述步驟S3中判定為“是”而確認發(fā)生早燃時，執(zhí)行對用于記錄燃燒狀態(tài)的異常燃燒標記Fabnrm (其默認值為0)輸入表示發(fā)生早燃的“ 1”的控制(步驟S4)。另一方面，當在上述步驟S3中判定為“否”時，即，并未基于離子電流值Io而檢測到早燃時，執(zhí)行根據(jù)上述步驟Sl中從振動傳感器33讀取的振動強度Va的信息獲取其最大值(最大振動強度)Vmax并將其存儲為Vmaxl的控制(步驟S5)。接著，判定所存儲的最大振動強度Vmaxl是否為預先設定的閾值X(參照圖8)以上(步驟S6)。當在上述步驟S6判定為“是”而確認最大振動強度Vmaxl ^閾值X時，執(zhí)行使火花塞16的點火時期延遲(延后)指定量的控制(步驟S7)。如上所述，由于上述特定運轉區(qū)域R中的常規(guī)的點火時期被設定為比壓縮上止點稍遲的時機(例如ATDC5。左右)，因此通過上述點火時期的遲角化，從壓縮上止點到點火時期的延遲角量進一步增大。當如上所述那樣進行點火時期的遲角化時，執(zhí)行從在該延遲角后的狀態(tài)下從振動傳感器33輸入的信息獲取最大振動強度Vmax并且將該值存儲為VmaX2的控制(步驟S8、 S9)。接著，判定所存儲的最大振動強度Vmax2是否大于先前的步驟S5中存儲的最大振動強度Vmaxl (即，點火時期延遲之前存儲的最大振動強度)(步驟S10)。另外，以下，將使點火時期延遲后存儲的最大振動強度VmaX2稱作“點火延遲后的最大振動強度VmaX2”，將使點火時期延遲之前存儲的最大振動強度Vmaxl稱作“點火延遲前的最大振動強度Vmaxl”。此時，點火延遲后的最大振動強度VmaX2相當于本發(fā)明所涉及的點火延遲后的最大檢測值， 點火延遲前的最大振動強度Vmaxl相當于本發(fā)明所涉及的點火延遲前的最大檢測值。當在上述步驟SlO中判定為“是”時，S卩，確認(點火延遲后的最大振動強度Vmax2) > (點火延遲前的最大振動強度Vmaxl)時，由于即便使點火時期延遲，最大振動強度Vmax 仍會增大，因此對異常燃燒標記Fabnrm輸入表示發(fā)生早燃的“ 1，，(步驟S4)。S卩，如圖8的標記“Δ”所示，當發(fā)生早燃時，即便使點火時期延遲也無法抑制早燃，最大振動強度Vmax 將會增大，因此如上所述成為Vmax2 > Vmaxl時，可判定為發(fā)生早燃，其結果，使異常燃燒標記 Fabnrm = 1。另一方面，當在上述步驟SlO中判定為“否”時，即，確認(點火延遲后的最大振動強度VmaX2) ≤ (點火延遲前的最大振動強度Vmaxl)時，進一步執(zhí)行判定上述點火延遲后的最大振動強度VmaX2的測得時期是否早于點火延遲前的最大振動強度Vmaxl的測得時期的控制(步驟Sll)。當在上述步驟Sll中判定為“是”而確認VmaX2的測得時期早于Vmaxl的測得時期時，由于即便使點火時期延遲，最大振動強度Vmax的測得時期仍會提前，因此與在上述步驟SlO中為“是”時相同，對異常燃燒標記Fabnrm輸入表示發(fā)生早燃的“1”(步驟S4)。 即，如圖8的標記“Δ”所示，當與點火時期的遲角化無關地，最大振動強度Vmax的測得時期提前時，可判定為發(fā)生早燃，因此使異常燃燒標記Fabnrm = 1。如上述步驟S10、Sll所示，在本實施方式中，在使點火時期延遲后，首先判定最大振動強度Vmax的大小是否增大(SlO)，即使在判定為Vmax未增大的情況下，仍進一步判定 Vmax的測得時期是否提前(Sll)。接著，當在這些步驟S10、Sll中均判定為“是”時，判定為發(fā)生早燃。即，如圖8的標記“Δ”所示，當發(fā)生早燃時，應該看到最大振動強度Vmax增大且其測得時期提前的現(xiàn)象，但根據(jù)情況的不同，有可能只看到其中的任一種現(xiàn)象，因此只要上述步驟S10、Sll的兩個判定的任一者為“是”，便判定為早燃。接下來，對在上述步驟Sll中判定為“否”時的控制動作進行說明。此時，隨著點火時期的遲角化，最大振動強度Vmax降低，且其測得時期變遲，因此在接下來的步驟S12中， 執(zhí)行對異常燃燒標記Fabnrm輸入表示發(fā)生爆震的“2”的控制。S卩，如圖8的標記“ X，，所示，當在爆震的發(fā)生過程中使點火時期延遲時，最大振動強度Vmax將降低，并且其測得時期延遲，因此當看到上述現(xiàn)象時，可判定為發(fā)生爆震，其結果，使異常燃燒標記Fabnrm = 2。另外，當在上述步驟S6中判定為“否”時，即，確認點火延遲前的最大振動強度 Vmaxl小于閾值X時，可認為早燃或爆震均未發(fā)生，因此執(zhí)行對異常燃燒標記Fabnrm輸入表示燃燒狀態(tài)正常的“0”的控制(步驟S13)。如上所述，在圖9的流程圖中，當發(fā)動機的運轉狀態(tài)處于特定運轉區(qū)域R時，基于離子電流傳感器34以及振動傳感器33的檢測值來判定是否發(fā)生早燃或爆震，并根據(jù)其結果來對異常燃燒標記Fabnrm輸入“0”、“1”、“2”的任一值。圖10表示緊跟著上述圖9的流程圖的處理。當開始本圖所示的處理時，首先判定是否是異常燃燒標記Fabnrm = 1 (步驟S20)，當此處判定為“是”(Fabnrm = 1)而確認發(fā)生早燃時，作為用于規(guī)避此現(xiàn)象的控制，執(zhí)行早燃規(guī)避控制(步驟S21)。接下來，參照圖11，對上述步驟S21的早燃規(guī)避控制的具體內容進行說明。開始此早燃規(guī)避控制后，首先，執(zhí)行判定當前設定的缸內的空燃比(A/F)是否小于11的控制(步驟S40)。另外，此處的判定閾值(A/F= 11)是在后述的步驟S42中使空燃比富油化時允許的臨界值。假如使空燃比富油化至比A/F = 11更小的值，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，設定A/F = 11。在上述特定運轉區(qū)域R中，最初將缸內的空燃比設定為理論空燃比(=14.7)或比其稍許富油的值，且為比上述臨界值(=11)貧油的空燃比。因此，上述步驟S40中的最初判定當然為“是”，過渡到接下來的步驟S42，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，使缸內的空燃比比當前設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，如果這樣仍無法規(guī)避早燃，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的時刻早燃被規(guī)避，則在此時刻停止富油化。如果在上述步驟S42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S40中判定為“否”，因此在接下來的步驟S41中，執(zhí)行判定當前設定的進氣門11的關閉時期(IVC)是否早于在后述的步驟S43中使IVC延遲到最大限度時的關閉時期(最遲時期)Tx的控制。另外，此處的判定閾值即最遲時期Tx，作為發(fā)動機的有效壓縮比相對于幾何壓縮比低一定程度而會引起進氣的逆流的時期，例如設定為通過進氣下止點后(ABDC)的110° CA左右。假如使進氣門11的關閉時期比最遲時期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，設定上述最遲時期Tx。在上述特定運轉區(qū)域R中，最初，進氣門11的關閉時期作為幾乎不會引起進氣的逆流的時期，而設定為例如通過進氣下止點后(ABDC)的35士5° CA左右。因此，上述步驟 S41中的最初判定當然為“否”，過渡到接下來的步驟S43，執(zhí)行使進氣門11的關閉時期延遲 (延后)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動VVT15，進氣門11 的關閉時期比當前的設定值延遲指定量，發(fā)動機的有效壓縮比降低。上述進氣門11的關閉時期的遲角化與上述步驟S42的空燃比的富油化時相同，分為多次，分階段地進行。即，首先使進氣門11的關閉時期延遲指定量，如果在此狀態(tài)下早燃得以規(guī)避，則禁止再進一步的遲角化，另一方面，如果無法規(guī)避早燃，則進一步增大延遲角量。此外，在本實施方式中，當如上所述分階段地使進氣門11的關閉時期延遲時，設定各次的延遲角量，以使有效壓縮比伴隨遲角化而逐次降低一定間隔。因此，設定延遲角前的關閉時期越接近進氣下止點，各次的延遲角量越大，隨著遲角化的推進，各次的延遲角量逐漸變小。使用圖13，對以上述方式控制延遲角量的理由進行說明。圖13是表示在幾何壓縮比為14的發(fā)動機中，進氣門11的關閉時期(IVC)的延遲角量與有效壓縮比之間的關系的圖。根據(jù)此圖可知，進氣門11的關閉時期越遠離進氣下止點(BDC)(越向橫軸右側)，圖的斜率越大，有效壓縮比的下降率逐漸增大。因此，如果要使有效壓縮比始終降低一定量，當前的進氣門11的關閉時期相對于進氣下止點越延遲，越需要減小自此開始的延遲角量，相反地，當前的進氣門11的關閉時期越接近進氣下止點，越需要增大延遲角量。圖14是在延遲角量30° CA以上的范圍內表示使有效壓縮比降低0.5所需的進氣門11的關閉時期的延遲角量(縱軸)對應于當前的延遲角量(橫軸)的值如何變化的圖。 根據(jù)此圖，例如，如果當前的延遲角量為30° CA，則若自此開始進一步延遲約10° CA，將無法使有效壓縮比降低0.5，與此相對，如果當前的延遲角量為40° CA，則只要自此開始延遲約8° CA，便可使有效壓縮比降低0.5。如此，當前的延遲角量越大，使有效壓縮比降低一定量所需的進氣門11的關閉時期的延遲角量越小。因此，當在上述步驟S43中使進氣門11的關閉時期相對于進氣下止點而延遲時， 延遲角前的關閉時期越遠離進氣下止點，延遲角量逐漸變得越小，并且，通過在最大為上述最遲時期Tx的范圍內分為多次來使進氣門11的關閉時期延遲，使有效壓縮比分階段地逐次降低一定間隔。在上述步驟S43中使進氣門11的關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S41中判定為“否”，因此在接下來的步驟S44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15的(a)所示，原本應在進氣沖程中噴射所有燃料(圖中的F)，但如圖15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后期，分割為在進氣沖程與壓縮沖程中來噴射燃料(圖中的F1、F2)。如上所述，在上述早燃規(guī)避控制中，依次優(yōu)先執(zhí)行空燃比的富油化(步驟S42)、進氣門11的關閉時期的遲角化(步驟S43)、燃料噴射時期的遲角化(步驟S44)。當上述步驟S42、S43、S44的任一控制開始時，隨后，對用于記錄控制的執(zhí)行狀態(tài)的控制執(zhí)行標記FF (其默認值為0)輸入表示正在執(zhí)行早燃規(guī)避控制的“1” (步驟S45)，返回圖10的主流程。圖16是表示假定在上述早燃規(guī)避控制中，如果不執(zhí)行上述步驟S42、S43、S44的所有控制就無法規(guī)避早燃的情況下，空燃比(A/F)、進氣門11的關閉時期(IVC)以及燃料噴射時期如何對應于時間的經(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)富油化后仍無法規(guī)避早燃，則分階段地使進氣門11的關閉時期(IVC)延遲，此時如果即便最大限度地延遲之后仍無法規(guī)避早燃，則執(zhí)行燃料噴射時期的遲角化(燃料的一部分在壓縮沖程噴射)。再次回到圖10，對上述步驟S20中的判定為“否”時的控制動作進行說明。如果上述早燃規(guī)避控制(S21)的結果是早燃未被充分抑制，或者，從最初開始便未發(fā)生早燃，則異常燃燒標記Fabnrm Φ 1，上述步驟S20中的判定為“否”。于是，在接下來的步驟S23中，判定是否為異常燃燒標記Fabnrm = 2且是否發(fā)生爆震。當在上述步驟S23中判定為“是”而確認發(fā)生爆震時，執(zhí)行使點火時期延遲(延后) 至該爆震被充分抑制的控制(步驟S24)，并且為了記錄該控制正在執(zhí)行，執(zhí)行對上述控制執(zhí)行標記FF輸入“2”的控制(步驟S25)。如果通過上述點火時期的遲角化而爆震得以充分抑制，或者，如果從最初開始便未發(fā)生爆震，則上述步驟S23中的判定為“否”。S卩，步驟S20、S23中均為“否”，因此異常燃燒標記Fabnrm = O,早燃以及爆震兩者均未發(fā)生，燃燒狀態(tài)正常。于是，在接下來的步驟S26 中，判定控制執(zhí)行標記FF是否為“1”，S卩，上述早燃規(guī)避控制(S21)是否正在執(zhí)行。假定執(zhí)行上述早燃規(guī)避控制的結果為當前的燃燒狀態(tài)變得正常，則上述標記FF =1，因此在上述步驟S26中判定為“是”。于是，在接下來的步驟S27中，執(zhí)行用于解除上述早燃規(guī)避控制而恢復常規(guī)運轉的恢復控制。圖12表示上述步驟S27中的恢復控制的具體內容。開始此恢復控制后，首先，判定使一部分燃料的噴射時期延遲至壓縮沖程后期的控制(圖11的步驟S44)是否正在執(zhí)行 (步驟S50)，當此處判定為“是”而燃料噴射時期的遲角化(壓縮沖程噴射)正在執(zhí)行時，執(zhí)行使上述一部分燃料的噴射時期恢復到常規(guī)的噴射時期即進氣沖程中的控制(步驟S53)。如上所述，如果燃料的噴射時期恢復到常規(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)行燃料噴射時期的遲角化，則上述步驟S50中的判定為“否”。 于是，過渡到步驟S51，執(zhí)行判定進氣門11的關閉時期是否被設定在比原本的設定時期延遲的一側的控制。如果在上述圖11的步驟S43中進氣門11的關閉時期已經(jīng)延遲，則在上述步驟S51中判定為“是”。于是，過渡到步驟S54，執(zhí)行使進氣門11的關閉時期恢復到提前(advance) 側而增大有效壓縮比的控制。上述進氣門11的關閉時期的提前化與上述圖11的步驟S43時相同，分為多次，分階段進行。根據(jù)圖14的圖，此時的各次的提前量，提前之前的關閉時期越遠離進氣下止點越小，越接近進氣下止點越大。并且，通過將此種分階段的提前化持續(xù)至進氣門11的關閉時期達到常規(guī)時期(幾乎不會引起進氣的逆流的時期；例如ABDC35士5°左右)，使有效壓縮比逐次以一定間隔逐漸增大，并恢復到接近幾何壓縮比的值。如上所述，如果在進氣門11的關閉時期恢復到常規(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S52，執(zhí)行判定缸內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)行使空燃比恢復到貧油側(接近常規(guī)值的一側)的控制(步驟S55)。上述空燃比的貧油化與上述圖11的步驟S42時相同，分為多次，分階段進行。例如，使缸內的空燃比以A/F= 11 — 12.5 — 14. 7的方式分階段貧油化，而恢復到常規(guī)值。當上述步驟S55的控制完成而空燃比恢復到常規(guī)值后，上述步驟S52的判定為 “否”。于是，對控制執(zhí)行標記FF輸入“0”(步驟S56)，返回圖10的主流程。圖17是表示進行如上所述的恢復控制時的空燃比和燃料噴射時期等的時間變化的時間圖。此處表示的是當進行如先前的圖16所示的早燃規(guī)避控制時，S卩，當為了規(guī)避早燃而必須進行空燃比的富油化、進氣門11的關閉時期的遲角化以及燃料噴射時期的遲角化(燃料的一部分在壓縮沖程噴射)的所有操作時，通過隨后的恢復控制，各狀態(tài)量如何變化。如圖17所示，在從早燃規(guī)避控制恢復之際，首先解除燃料噴射時期的遲角化而使噴射時期恢復到常規(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的關閉時期(IVC)向常規(guī)時期分階段地提前的控制，如果這樣仍未發(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。再次返回圖10，對上述步驟S26中的判定為“否”時的控制動作進行說明。如果上述恢復控制的結果，早燃規(guī)避控制(S21)已完全解除，空燃比、進氣門11的關閉時期、燃料噴射時期全部恢復到常規(guī)值，或者，從最初開始便未進行早燃規(guī)避控制，則成為控制執(zhí)行標記FF Φ 1，上述步驟S26中的判定為“否”。于是，在接下來的步驟S29中，判定控制執(zhí)行標記是否為FF = 2，即，判定是否執(zhí)行了使點火時期延遲以避免爆震的控制。如果在上述步驟S29中判定為“是”而確認到已使點火時期延遲，則使延遲角后的點火時期提前而恢復到常規(guī)的點火時期(在特定運轉區(qū)域R中，例如為ATDC5。左右)(步驟S30)，并且執(zhí)行對上述控制執(zhí)行標記FF輸入“0”的控制(步驟S31)。如上所述，如果在點火時期恢復到常規(guī)時期后仍不發(fā)生爆震，或者，從最初開始便未進行點火時期的遲角化，則在上述步驟S29中判定為“否”而繼續(xù)常規(guī)運轉(步驟S32)。(5)作用效果對于本實施方式的火花點火式發(fā)動機，在設定在發(fā)動機的低轉速/高負載區(qū)域的特定運轉區(qū)域R，通過離子電流傳感器34來檢測火焰，并基于其測得時期(火焰的發(fā)生時期)來判定有無早燃，另一方面，即使通過使用此離子電流傳感器34的檢測未確認到早燃，仍進一步使用振動傳感器33來檢測早燃。根據(jù)此種結構，具有可與爆震區(qū)別開來高精度地檢測混合氣體過早自燃著的現(xiàn)象即早燃的優(yōu)點。具體而言，當使用上述振動傳感器33來檢測早燃時，首先，判定從振動傳感器33 獲取的最大振動強度Vmaxl是否為閾值X以上(S6)，如果為閾值X以上，則進一步使火花塞 16的點火時期從位于壓縮上止點的稍許延遲角側(例如ATDC5。左右)的常規(guī)時的點火時期進一步向延遲角側變化。然后，判定此點火時期的遲角化之后獲取的最大振動強度(點火延遲后的最大振動強度)VmaX2是否大于遲角化之前的最大振動強度(點火延遲前的最大振動強度)Vmaxl (SlO)，如果Vmax2大于Vmaxl，則判定為發(fā)生早燃。通過經(jīng)歷這樣的步驟，具有下述優(yōu)點，即，即便是并未發(fā)展到一定程度的相對較初期階段的早燃(例如圖4的波形Jl那樣的輕度的早燃或與此接近的早燃)，也能夠將其與爆震區(qū)別開來可靠地予以檢測。例如，如果只將最大振動強度Vmax單純地與基準值進行比較，則尤其在早燃為相對較初期階段時，難以判別是早燃還是爆震。針對此種問題，在上述結構中，當確認到指定的閾值以上的最大振動強度Vmax時，有意識地使點火時期延遲，當在前后的點火時期確認到最大振動強度Vmax的增大時，判定為發(fā)生早燃。即，點火時期的遲角化僅對抑制爆震有效(對于抑制早燃無效)，因此利用此現(xiàn)象，對點火時期的遲角化后的最大振動強度Vmax的變化進行調查，借此，可準確地判別是早燃還是爆震。因此，根據(jù)上述結構，即便使用振動傳感器33也能與爆震區(qū)別開來而可靠地檢測混合氣體發(fā)生過早自燃著的現(xiàn)象即早燃，假定離子電流傳感器34中發(fā)生斷線等故障而其檢測精度不夠充分，也不會漏測早燃的發(fā)生。并且，當檢測到早燃時，通過采取用于規(guī)避此現(xiàn)象的必要措施(即控制空燃比的富油化和有效壓縮比的降低等)，能夠可靠地防止因持續(xù)早燃引起的發(fā)動機故障(例如活塞5的損傷等)。此外，在上述實施方式中，即使在點火延遲后的最大振動強度VmaX2的大小為點火延遲前的最大振動強度Vmaxl以下的情況下，只要VmaX2的測得時期早于Vmaxl的測得時期，便可判定為發(fā)生早燃。即，一旦發(fā)生早燃，即便使點火時期遲角化，也應該會看到最大振動強度Vmax增大且其測得時期也提前的現(xiàn)象，不過，根據(jù)情況的不同，也有可能只看到其中任一種現(xiàn)象，因此只要確認到最大振動強度Vmax的增大或其測得時期的提早化的任一種現(xiàn)象，便判定為發(fā)生早燃。借此，能夠提高早燃的檢測精度。另外，在上述實施方式中，當在特定運轉區(qū)域R中基于離子電流傳感器34以及振動傳感器33的檢測值而確認到早燃的發(fā)生時(S3、S10、Sll中均為“是”時)，作為用于規(guī)避此情況的控制，執(zhí)行早燃規(guī)避控制(S21)。并且，在早燃規(guī)避控制中，首先，執(zhí)行增大從噴射器18噴射的燃料的噴射量而使缸內的空燃比富油化的控制(S42)，如果在該控制后仍然檢測到早燃，則執(zhí)行使進氣門11的關閉時期延遲從而使發(fā)動機的有效壓縮比降低的控制 (S43)，當就此仍然檢測到早燃時，執(zhí)行使一部分燃料的噴射時期延遲到壓縮沖程的后期的控制(S44)。根據(jù)此種結構，具有不僅可盡可能良好地維持排放性能，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，在用于規(guī)避早燃的早燃規(guī)避控制中，首先進行使空燃比富油化的控制而將燃料噴射時期延遲(燃料的一部分在壓縮沖程噴射)的控制放到最后，因此不僅能夠盡可能地避免產(chǎn)生煙而排放性能惡化，并且能夠有效控制早燃的發(fā)生。
在火花點火式發(fā)動機中，即使進行空燃比的富油化或燃料噴射時期的遲角化的任一種，也能夠降低缸內溫度而抑制早燃，但燃料噴射時期的遲角化(壓縮沖程噴射)有導致因較多的未燃碳成分的殘存導致產(chǎn)生煙的危險，因此如果立即進行噴射時期的遲角化，則有可能會頻繁地產(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)缸內溫度的降低，只在就此仍然無法規(guī)避早燃的情況下才執(zhí)行上述噴射時期的遲角化，因此具有能夠極力避免上述煙的產(chǎn)生，且能夠盡可能良好地維持排放性能的優(yōu)點。此外，作為優(yōu)先度低于空燃比的富油化(S42)但高于燃料噴射時期的遲角化 (S44)的控制，執(zhí)行使進氣門11的關閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制(S43)，因此具有可使進行燃料噴射時期的遲角化的頻度更低，從而更有效地防止因煙的產(chǎn)生導致排放性能惡化的優(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)缸內壓力的降低，并且，當就此仍無法規(guī)避早燃時，才使燃料噴射時期延遲，因此即使不使燃料噴射時期延遲，也能夠以更高的概率來規(guī)避早燃。借此，執(zhí)行燃料噴射時期的遲角化的頻度變得極低，能夠極力避免煙的產(chǎn)生，并且抑制早燃。另外，在上述結構中，當過渡到早燃規(guī)避控制時，首先執(zhí)行使空燃比富油化的控制，當就此仍無法規(guī)避早燃時，才執(zhí)行使進氣門11的關閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制，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能(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致發(fā)動機的輸出降低， 而且存在控制的響應性差的問題。即，尤其當VVT15是液壓式的可變機構時，通過此VVT15 的驅動來改變進氣門11的動作正時會產(chǎn)生相對較長的時間的響應延遲，因此使進氣門11 的關閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制與增加從噴射器18噴射的噴射量而使空燃比富油化的控制相比，控制響應性方面較差。因此，上述實施方式中，在早燃規(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)動機輸出的降低，并且通過最優(yōu)先進行響應性優(yōu)異的空燃比的富油化，具有在早燃發(fā)生之后能夠更加迅速地實現(xiàn)其抑制的利點。另外，上述實施方式中，在早燃規(guī)避控制時，分階段地進行空燃比的富油化，如果在最大限度(至臨界值的A/F = 11)地富油化的狀態(tài)下仍然檢測到早燃，則執(zhí)行上述降低有效壓縮比的控制(參照圖16)。這樣，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，可將空燃比的富油化引起的燃耗性能等的惡化抑制到最小限度。而且，當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，進一步通過燃料噴射時期的遲角化來實現(xiàn)早燃的抑制，從而不僅能夠防止空燃比過度富油化，而且對于已發(fā)展到一定程度的早燃，也能夠可靠地加以規(guī)避。在上述實施方式中，同樣分階段地進行使進氣門11的關閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制，如果即便使有效壓縮比降低至最大限度(直至對應于最遲時期Tx的壓縮比)的狀態(tài)下仍檢測到早燃，則執(zhí)行使上述燃料噴射時期延遲的控制。根據(jù)此種結構，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ο尤其，在上述實施方式中，當使進氣門11的關閉時期分階段地延遲時，如圖14所示，當前的關閉時期越接近進氣下止點，越將自此開始的延遲角量設定得大，因此，可以在每次使進氣門11的關閉時期延遲時，使有效壓縮比以一定間隔降低。因此，可適當避免因1 次的遲角化即導致發(fā)動機輸出急劇降低，或者壓縮比只能稍許降低而幾乎得不到針對早燃的效果的情況，從而具有能夠更有效地抑制早燃的發(fā)生的優(yōu)點。此外，在上述實施方式中，將常規(guī)時(未發(fā)生早燃時)的進氣門11的關閉時期設定為在進氣下止點的延遲角側且?guī)缀醪粫疬M氣的逆流的時期(在特定運轉區(qū)域R 中為ABDC35士5°左右)，另一方面，當利用上述早燃規(guī)避控制來降低有效壓縮比時，驅動 VVT15，使上述進氣門11的關閉時期相對于進氣下止點進一步延遲，因此具有能夠充分確保常規(guī)時的發(fā)動機輸出，并且能夠在需要時高效地降低有效壓縮比的優(yōu)點。例如，如果只是單純地降低有效壓縮比，即使將進氣門11的關閉時期提前到進氣下止點的提前角側，也能夠降低有效壓縮比。但是，常規(guī)時的進氣門11的關閉時期是在進氣下止點的延遲角側的情況下，如果要將關閉時期從該延遲角側處變化到進氣下止點的提前角側來降低有效壓縮比，就必須使進氣門11的動作正時大幅變化，從而存在VVT15的控制量增加，而導致控制的響應性惡化的問題。另外，為了避免此情況，也可以考慮將常規(guī)時的進氣門11的關閉時期設定為與進氣下止點大致一致的時期或比該處更提前角側，但這樣就無法充分利用進氣慣性，從而導致發(fā)動機輸出降低。從此觀點考慮，還是如上述實施方式那樣，將常規(guī)時的進氣門11的關閉時期設定在進氣下止點的延遲角側，在使有效壓縮比降低時，使進氣門11的關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)動機輸出并且必要時能夠高效地降低有效壓縮比方面上有利。另外，在上述實施方式中，在從早燃規(guī)避控制向常規(guī)運轉的恢復時，最優(yōu)先執(zhí)行解除燃料噴射時期的遲角化(燃料的一部分在壓縮沖程噴射)的控制，使延遲到壓縮沖程后期的上述一部分燃料的噴射時期恢復到進氣沖程中，因此具有在用于規(guī)避早燃的控制后， 能夠盡可能較快地恢復排放性能的優(yōu)點。例如，在早燃規(guī)避控制中，當空燃比的富油化、有效壓縮比的降低(進氣門11的關閉時期的遲角化)以及燃料噴射時期的遲角化等都需要時，在從此狀態(tài)恢復到常規(guī)運轉之際，如圖17所示，首先解除燃料噴射時期的遲角化而使噴射時期恢復到進氣沖程中，此后仍然檢測不到早燃時，則使進氣門11的關閉時期恢復到提前角側而增大有效壓縮比，即使如此仍然檢測不到早燃，則使空燃比恢復到貧油側。根據(jù)這樣的結構，當早燃得以規(guī)避時， 首先解除燃料噴射時期的遲角化而去除產(chǎn)生煙的可能性，由此，可將排放性能惡化的時間抑制為最小限度。另外，如果隨后還檢測不到早燃，則作為接下來優(yōu)先的控制，使進氣門11的關閉時期提前以增大有效壓縮比，由此能夠較早地解除因壓縮比的降低引起的發(fā)動機輸出的降低。如果即使如此仍然檢測不到早燃，則最后使空燃比恢復到貧油側，由此，既能確保無早燃的發(fā)生，還能適當實現(xiàn)向常規(guī)運轉的恢復。(6)變形例等另外，在上述實施方式中，當在早燃規(guī)避控制中使空燃比富油化時，例如像A/F =14. 7 — 12. 5 — 11這樣，分為多次，分階段進行富油化，但也可以分為更多的次數(shù)而以多階段使空燃比富油化。相反地，如果將富油化的次數(shù)僅設為1次，而隨后無法規(guī)避早燃，則也可以立即過渡到使進氣門11的關閉時期延遲而降低有效壓縮比的控制。另外，在上述實施方式中，當在早燃規(guī)避控制中使進氣門11的關閉時期延遲而降低有效壓縮比時，將進氣門11的關閉時期分為多次來分階段地延遲，但遲角化的次數(shù)可根據(jù)發(fā)動機的特性等來適當設定。另外，如果在發(fā)動機的特性上希望盡可能不降低輸出時，也可以將進氣門11的關閉時期的遲角化僅設為1次。但是此情況下，設定延遲角前的進氣門11的關閉時期相對于進氣下止點越延遲，則應該使自此開始的延遲角量越小。即，在可能發(fā)生早燃的特定運轉區(qū)域R中，常規(guī)時的進氣門11的關閉時期具備一定程度的寬度，例如為通過進氣下止點后(ABDC)的35士5°左右，因此如果開始遲角化之前的進氣門11的關閉時期例如為 ABDC40。，則與ABDC30。時相比，將使關閉時期延遲時的延遲角量設定得較小。借此，無論常規(guī)時的進氣門11的關閉時期如何，均可使有效壓縮比的降低幅度始終一定。另外，在上述實施方式中，例如圖15的(a)所示，將未發(fā)生早燃的常規(guī)時的燃料噴射時期設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。另外，上述實施方式中，當檢測到早燃時，依序執(zhí)行空燃比的富油化以及有效壓縮比的降低，當這樣仍無法規(guī)避早燃時，使應噴射的燃料的一部分的噴射時期一步到位地延遲到壓縮沖程的后期(圖15的(b))，但例如圖18的(a) (c)所示，也可以使在壓縮沖程中延遲的第二次噴射F2(以下，稱作后段噴射)從壓縮沖程的中期朝向后期分階段地延遲。即，首先使后段噴射F2的時期延遲到壓縮沖程的中期(圖18的(b))，如果在此狀態(tài)下仍無法規(guī)避早燃，則使后段噴射F2的時期進一步延遲，以設定在壓縮沖程的后期(圖18 的(c))。這樣，如果只要使后段噴射F2延遲到壓縮沖程的中期就能夠充分規(guī)避早燃，則無須使噴射時期一下子延遲到產(chǎn)生煙的可能性高的壓縮沖程的后期，從而能夠更有效地防止排放性能的惡化。相反，也可以設想會發(fā)生基于發(fā)動機的特性等即便使后段噴射F2延遲到壓縮沖程的后期仍無法規(guī)避早燃的情形。因此，在此種情況下，例如可與使上述后段噴射F2延遲到壓縮沖程后期的控制同時或者在其后，使空燃比變化到臨界值的A/F = 11的更富油側 (例如到A/F= 10左右)。借此，雖然產(chǎn)生煙的可能性暫時會變得更高，但即使在早燃發(fā)展到相當嚴重的情況下，也能夠可靠地避免此情況。另外，在上述實施方式中，執(zhí)行對燃料噴射進行分割而使其一部分(后段噴射F2) 延遲到壓縮沖程中的控制，如果該控制的結果是規(guī)避了早燃，則使延遲到壓縮沖程中的上述一部分燃料的噴射時期立即恢復到常規(guī)時期(進氣沖程中)，但只要早燃得以規(guī)避后的噴射時期至少恢復到提前角側(接近進氣沖程的一側)即可，也可以分階段地提前到常規(guī)時期。另外，在上述實施方式中，作為早燃規(guī)避控制，將空燃比的富油化(S42)、有效壓縮比的降低(S4!3)以及燃料的一部分的壓縮沖程噴射(S44)按此順序優(yōu)先執(zhí)行，借此，使缸內溫度以及缸內壓力降低，但只要是能夠使缸內溫度和壓力中的至少一者降低的控制，也可以采用上述三種控制以外的控制。例如，也可以在進氣通路20的中途部設置對吸入空氣進行冷卻的冷卻裝置，將經(jīng)此冷卻裝置冷卻后的吸入空氣導入燃燒室6。另外，在上述實施方式中，離子電流傳感器34與火花塞16個別地設置，利用此離子電流傳感器34來檢測火焰的發(fā)生時期，借此來判定是否發(fā)生早燃，但只要能夠對火花塞 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34。這樣，能夠實現(xiàn)結構的簡化，并且能夠削減離子電流傳感器34相關的成本。但是，如果如上所述將火花塞16兼用作離子電流傳感器34，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，從而無法檢測離子電流，因此借助單個離子電流傳感器34進行的早燃的檢測精度將降低。但是，若采用上述實施方式的使用振動傳感器33來檢測早燃的結構，可通過振動傳感器33來彌補上述檢測精度的降低，因此不會造成早燃的檢測精度降低，能夠實現(xiàn)結構的簡化以及部件成本的削減。另外，在上述實施方式中，使用離子電流傳感器34以及振動傳感器33這兩者來檢測早燃的發(fā)生，但也可以省略借助離子電流傳感器34對早燃的檢測。這樣，既能利用單個的振動傳感器33來檢測早燃的發(fā)生，而且可進一步簡化結構以及控制，可實現(xiàn)部件成本的進一步削減。另外，在上述實施方式中，通過振動傳感器33來檢測發(fā)動機主體1的振動，并根據(jù)由該檢測值而確定的最大振動強度Vmax的大小及其測得時期隨著點火時期的遲角化而如何變化，來判別發(fā)生的是早燃或爆震的哪一種，但同樣的檢測方法也可以運用在使用檢測發(fā)動機的缸內壓力的缸內壓傳感器的情形。具體而言，使用缸內壓傳感器的早燃以及爆震的檢測是以下述方式進行。首先，當發(fā)動機的運轉狀態(tài)處于特定運轉區(qū)域R中時，根據(jù)從缸內壓傳感器輸入的缸內壓力的波形 (例如參照圖5)，確定缸內壓力的最大值，判定其是否為指定的閾值以上。如果為閾值以上，則使點火時期延遲，隨后，再次獲取缸內壓力的最大值。接著，將在點火時期的遲角化之后獲取的缸內壓力的最大值設為點火延遲后的最大缸內壓(相當于本發(fā)明所涉及的點火延遲后的最大檢測值)，將在點火時期的遲角化之前獲取的缸內壓力的最大值設為點火延遲前的最大缸內壓(相當于本發(fā)明所涉及的點火延遲前的最大檢測值)，判定點火延遲后的最大缸內壓是否大于點火延遲前的最大缸內壓，如果大，則判定為發(fā)生早燃。此外，與上述實施方式同樣，即使點火延遲后的最大缸內壓為點火延遲前的最大缸內壓以下，但只要點火延遲后的最大缸內壓的測得時期早于點火延遲前的最大缸內壓的測得時期，便可判定為發(fā)生早燃。另一方面，如果點火延遲后的測得時期并未比點火延遲前早，則判定為爆震。(7)總結最后，對基于如上所述的實施方式所公開的本發(fā)明的結構以及其效果進行總結說明。本發(fā)明的方法是一種火花點火式發(fā)動機的異常燃燒檢測方法，此火花點火式發(fā)動機具備檢測發(fā)動機的振動的振動傳感器或檢測缸內壓力的缸內壓傳感器，該發(fā)動機將在低轉速且高負載區(qū)域內、并且未發(fā)生異常燃燒的常規(guī)時的火花塞的點火時期設定在壓縮上止點的延遲角側，該方法包括以下步驟判斷在低轉速且高負載區(qū)域內的從上述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從上述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值是否為指定的閾值以上的步驟；在上述振動強度的最大值或上述缸內壓力的最大值為上述指定的閾值以上的情況下，將上述火花塞的點火時期從位于壓縮上止點的延遲角側的上述常規(guī)時的點火時期進一步向延遲角側改變的步驟；其中，當設上述點火時期向延遲角側被改變之后從上述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從上述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為點火延遲后的最大檢測值、且設上述點火時期向延遲角側被改變之前獲取的振動強度的最大值或缸內壓力的最大值為點火延遲前的最大檢測值時，如果上述點火延遲后的最大檢測值大于上述點火延遲前的最大檢測值，則判定為發(fā)生混合氣體過早自燃著的早燃。另外，本發(fā)明的發(fā)動機是一種火花點火式發(fā)動機，其具備檢測發(fā)動機的振動的振動傳感器或檢測缸內壓力的缸內壓傳感器，該發(fā)動機將在低轉速且高負載區(qū)域內、并且未發(fā)生異常燃燒的常規(guī)時的火花塞的點火時期設定在壓縮上止點的延遲角側，其包括控制單元，控制上述火花塞的火花放電的時機，并且接收由上述振動傳感器檢測到的振動強度的信息或由上述缸內壓傳感器檢測到的缸內壓力的信息；其中，上述控制單元在低轉速且高負載區(qū)域內的從上述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從上述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為指定的閾值以上的情況下，執(zhí)行將上述火花塞的點火時期從位于壓縮上止點的延遲角側的上述常規(guī)時的點火時期進一步向延遲角側改變的控制，當設上述點火時期向延遲角側被改變之后從上述振動傳感器或獲取的振動強度的最大值或從上述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為點火延遲后的最大檢測值、且設上述點火時期向延遲角側被改變之前獲取的振動強度的最大值或缸內壓力的最大值為點火延遲前的最大檢測值時，如果上述點火延遲后的最大檢測值大于上述點火延遲前的最大檢測值，則判定為發(fā)生混合氣體過早自燃著的早燃。根據(jù)上述的發(fā)明，由于使用振動傳感器或缸內壓傳感器來獲取振動強度的最大值或缸內壓力的最大值，在該最大值為指定的閾值以上時使點火時期延遲，并且根據(jù)該點火時期向延遲角側變化(遲角化)之后的振動強度或缸內壓力的最大值(點火延遲后的最大檢測值)是否大于該點火時期向延遲角側變化之前的最大值(點火延遲前的最大檢測值)， 來判定有無發(fā)生早燃，因此具有下述優(yōu)點，即，即使是不怎么嚴重的相對較初期階段的早燃的情況下，也能夠將該早燃與爆震區(qū)別開來并且能夠切實地檢測該早燃。例如，如果只是將振動強度或缸內壓力單純地與基準值進行比較，則尤其在早燃為相對較初期階段時，難以判別是早燃還是爆震。針對此種問題，在上述本發(fā)明的結構中， 當振動傳感器或缸內壓傳感器的最大檢測值(振動強度或缸內壓力的最大值)為指定的閾值以上時，有意識地使點火時期延遲，當在其前后確認到最大檢測值的增大時，判定為發(fā)生早燃。即，由于點火時期的遲角化僅對抑制爆震有效(對于抑制早燃無效)，因此利用此效果，對點火時期的遲角化后的最大檢測值的變化進行調查，借此，可準確地判別是早燃還是爆晨。在本發(fā)明的檢測方法中，較為理想的是，即使在上述點火延遲后的最大檢測值為上述點火延遲前的最大檢測值以下的情況下，如果上述點火延遲后的最大檢測值的測得時期早于上述點火延遲前的最大檢測值的測得時期，也就判定為發(fā)生早燃。在本發(fā)明的發(fā)動機中，較為理想的是，上述控制單元即使在上述點火延遲后的最大檢測值為上述點火延遲前的最大檢測值以下的情況下，如果上述點火延遲后的最大檢測值的測得時期早于上述點火延遲前的最大檢測值的測得時期，也判定為發(fā)生早燃。
由于早燃會與點火時期的遲角化無關地逐漸發(fā)展，因此一旦發(fā)生早燃，隨著時間的經(jīng)過，點火時期會提前。在上述方案中，利用此性質，即使未見到振動傳感器或缸內壓傳感器的最大檢測值的增大，只要其的測得時期提前，就判定為早燃。借此，能夠進一步提高早燃的檢測精度。在本發(fā)明的檢測方法中，較為理想的是，在上述發(fā)動機中設置有檢測基于混合氣體的燃燒所產(chǎn)生的火焰的離子電流傳感器，根據(jù)該離子電流傳感器的火焰測得時期來判定有無早燃，并且即使在該判定的結果為確認到未發(fā)生早燃的情況下，如果確認到由上述振動傳感器或上述缸內壓傳感器檢測到的上述點火延遲后的最大檢測值大于上述點火延遲前的最大檢測值，也判定為發(fā)生早燃。在本發(fā)明的發(fā)動機中，較為理想的是還包括離子電流傳感器，檢測基于混合氣體的燃燒所產(chǎn)生的火焰；其中，上述控制單元根據(jù)上述離子電流傳感器的火焰測得時期來判定有無早燃，并且即使在該判定的結果為確認到未發(fā)生早燃的情況下，如果確認到由上述振動傳感器或上述缸內壓傳感器檢測到的上述點火延遲后的最大檢測值大于上述點火延遲前的最大檢測值，也判定為發(fā)生早燃。當如這些方案那樣，構筑將離子電流傳感器和振動傳感器或缸內內壓傳感器并用的雙重檢測系統(tǒng)時，假定離子電流傳感器中發(fā)生斷線等故障而其檢測精度不夠充分，也能夠使用振動傳感器或缸內壓傳感器來檢測早燃，從而可進一步提高其檢測精度。在本發(fā)明的發(fā)動機中，較為理想的是，上述控制單元在判定為發(fā)生早燃時，執(zhí)行使缸內溫度和缸內壓力中的至少一者降低的指定的控制。根據(jù)此方案，具有下述優(yōu)點，S卩，在早燃發(fā)生時，通過使缸內溫度以及缸內壓力中的至少一者降低，能夠有效地抑制早燃的發(fā)生。另外，作為主要使缸內溫度降低的控制，例如可考慮使空燃比富油化的控制和使燃料的至少一部分在壓縮沖程中噴射的控制。而且，作為主要使缸內壓力降低的控制，例如可考慮改變進氣門的關閉時期來降低有效壓縮比的控制。通過執(zhí)行這些控制中的任一個或同時執(zhí)行兩個以上的控制，可使缸內溫度和缸內壓力中的至少一者降低。
權利要求
1.一種火花點火式發(fā)動機的異常燃燒檢測方法，所述火花點火式發(fā)動機具備檢測發(fā)動機的振動的振動傳感器或檢測缸內壓力的缸內壓傳感器，該發(fā)動機將在低轉速且高負載區(qū)域內、并且未發(fā)生異常燃燒的常規(guī)時的火花塞的點火時期設定在壓縮上止點的延遲角側，所述異常燃燒檢測方法的特征在于包括以下步驟判斷在低轉速且高負載區(qū)域內的從所述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從所述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值是否為指定的閾值以上的步驟；在所述振動強度的最大值或所述缸內壓力的最大值為所述指定的閾值以上的情況下， 將所述火花塞的點火時期從位于壓縮上止點的延遲角側的所述常規(guī)時的點火時期進一步向延遲角側改變的步驟；其中，當設所述點火時期向延遲角側被改變之后從所述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從所述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為點火延遲后的最大檢測值、且設所述點火時期向延遲角側被改變之前獲取的振動強度的最大值或缸內壓力的最大值為點火延遲前的最大檢測值時，如果所述點火延遲后的最大檢測值大于所述點火延遲前的最大檢測值，則判定為發(fā)生混合氣體過早自燃著的早燃。
2.根據(jù)權利要求1所述的火花點火式發(fā)動機的異常燃燒檢測方法，其特征在于即使在所述點火延遲后的最大檢測值為所述點火延遲前的最大檢測值以下的情況下， 如果所述點火延遲后的最大檢測值的測得時期早于所述點火延遲前的最大檢測值的測得時期，也判定為發(fā)生早燃。
3.根據(jù)權利要求1所述的火花點火式發(fā)動機的異常燃燒檢測方法，其特征在于在所述發(fā)動機中設置有檢測基于混合氣體的燃燒所產(chǎn)生的火焰的離子電流傳感器，根據(jù)該離子電流傳感器的火焰測得時期來判定有無早燃，并且即使在該判定的結果為確認到未發(fā)生早燃的情況下，如果確認到由所述振動傳感器或所述缸內壓傳感器檢測到的所述點火延遲后的最大檢測值大于所述點火延遲前的最大檢測值，也判定為發(fā)生早燃。
4.一種火花點火式發(fā)動機，具備檢測發(fā)動機的振動的振動傳感器或檢測缸內壓力的缸內壓傳感器，該發(fā)動機將在低轉速且高負載區(qū)域內、并且未發(fā)生異常燃燒的常規(guī)時的火花塞的點火時期設定在壓縮上止點的延遲角側，其特征在于包括控制單元，控制所述火花塞的火花放電的時機，并且接收由所述振動傳感器檢測到的振動強度的信息或由所述缸內壓傳感器檢測到的缸內壓力的信息；其中，所述控制單元在低轉速且高負載區(qū)域內的從所述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從所述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為指定的閾值以上的情況下，執(zhí)行將所述火花塞的點火時期從位于壓縮上止點的延遲角側的所述常規(guī)時的點火時期進一步向延遲角側改變的控制，當設所述點火時期向延遲角側被改變之后從所述振動傳感器獲取的振動強度的最大值或從所述缸內壓傳感器獲取的缸內壓力的最大值為點火延遲后的最大檢測值、且設所述點火時期向延遲角側被改變之前獲取的振動強度的最大值或缸內壓力的最大值為點火延遲前的最大檢測值時，如果所述點火延遲后的最大檢測值大于所述點火延遲前的最大檢測值，則判定為發(fā)生混合氣體過早自燃著的早燃。
5.根據(jù)權利要求4所述的火花點火式發(fā)動機，其特征在于所述控制單元即使在所述點火延遲后的最大檢測值為所述點火延遲前的最大檢測值以下的情況下，如果所述點火延遲后的最大檢測值的測得時期早于所述點火延遲前的最大檢測值的測得時期，也判定為發(fā)生早燃。
6.根據(jù)權利要求4所述的火花點火式發(fā)動機，其特征在于還包括 離子電流傳感器，檢測基于混合氣體的燃燒所產(chǎn)生的火焰；其中，所述控制單元根據(jù)所述離子電流傳感器的火焰測得時期來判定有無早燃，并且即使在該判定的結果為確認到未發(fā)生早燃的情況下，如果確認到由所述振動傳感器或所述缸內壓傳感器檢測到的所述點火延遲后的最大檢測值大于所述點火延遲前的最大檢測值，也判定為發(fā)生早燃。
7.根據(jù)權利要求4至6中任一項所述的火花點火式發(fā)動機，其特征在于所述控制單元在判定為發(fā)生早燃時，執(zhí)行使缸內溫度和缸內壓力中的至少一者降低的指定的控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及火花點火式發(fā)動機的異常燃燒檢測方法及運用了此方法的火花點火式發(fā)動機，其中在發(fā)動機的低轉速且高負載區(qū)域(R)從振動傳感器獲取的振動強度的最大值(最大振動強度)(Vmax)為指定的閾值(X)以上時，將火花塞的點火時期從位于壓縮上止點的延遲角側的常規(guī)時的點火時期進一步向延遲角側改變。如果點火時期向延遲角側變化之后獲取的最大振動強度(Vmax2)大于點火時期向延遲角側變化之前獲取的最大振動強度(Vmax1)，則判定為發(fā)生早燃。另外，使用檢測發(fā)動機的缸內壓力的缸內壓傳感器，也能夠以與上述同樣的方法來判定有無早燃。由此，使用振動傳感器或缸內壓傳感器，能將早燃與爆震區(qū)別開來且能切實地檢測早燃。
文檔編號F02D45/00GK102207040SQ201110084589
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者大橋美貴典, 志志目宏二, 早川元雄, 松尾直也, 森本博貴 申請人:馬自達汽車株式會社