火花点火式发动机的异常燃烧检测方法及火花点火式发动机
阅读：633发布：2020-05-18
专利汇可以提供火花点火式发动机的异常燃烧检测方法及火花点火式发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及火花点火式 发动机 的异常燃烧检测方法及运用了此方法的火花点火式发动机，其中在发动机的低转速且高负载区域(R)从振动 传感器 获取的振动强度的最大值(最大振动强度)(Vmax)为 指定 的 阈值 (X)以上时，将 火花塞 的点火时期从位于压缩 上止点 的延迟 角 侧的常规时的点火时期进一步向延迟角侧改变。如果点火时期向延迟角侧变化之后获取的最大振动强度(Vmax2)大于点火时期向延迟角侧变化之前获取的最大振动强度(Vmax1)，则判定为发生早燃。另外，使用检测发动机的缸内压 力 的缸内压传感器，也能够以与上述同样的方法来判定有无早燃。由此，使用振动传感器或缸内压传感器，能将早燃与 爆震 区别开来且能切实地检测早燃。，下面是火花点火式发动机的异常燃烧检测方法及火花点火式发动机专利的具体信息内容。
1.一种火花点火式发动机的异常燃烧检测方法，所述火花点火式发动机具备检测发动机的振动的振动传感器或检测缸内压力的缸内压传感器，该发动机将在低转速且高负载区域内、并且未发生异常燃烧的常规时的火花塞的点火时期设定在压缩上止点的延迟角侧，所述异常燃烧检测方法的特征在于包括以下步骤：
判断在低转速且高负载区域内的从所述振动传感器获取的振动强度的最大值或从所述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值是否为指定的阈值以上的步骤；
在所述振动强度的最大值或所述缸内压力的最大值为所述指定的阈值以上的情况下，将所述火花塞的点火时期从位于压缩上止点的延迟角侧的所述常规时的点火时期进一步向延迟角侧改变的步骤；其中，
当设所述点火时期向延迟角侧被改变之后从所述振动传感器获取的振动强度的最大值或从所述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为点火延迟后的最大检测值、且设所述点火时期向延迟角侧被改变之前获取的振动强度的最大值或缸内压力的最大值为点火延迟前的最大检测值时，如果所述点火延迟后的最大检测值大于所述点火延迟前的最大检测值，则判定为发生混合气体过早自燃着的早燃。
2.根据权利要求1所述的火花点火式发动机的异常燃烧检测方法，其特征在于：
即使在所述点火延迟后的最大检测值为所述点火延迟前的最大检测值以下的情况下，如果所述点火延迟后的最大检测值的测得时期早于所述点火延迟前的最大检测值的测得时期，也判定为发生早燃。
3.根据权利要求1所述的火花点火式发动机的异常燃烧检测方法，其特征在于：
在所述发动机中设置有检测基于混合气体的燃烧所产生的火焰的离子电流传感器，根据该离子电流传感器的火焰测得时期来判定有无早燃，并且即使在该判定的结果为确认到未发生早燃的情况下，如果确认到由所述振动传感器或所述缸内压传感器检测到的所述点火延迟后的最大检测值大于所述点火延迟前的最大检测值，也判定为发生早燃。
4.一种火花点火式发动机，具备检测发动机的振动的振动传感器或检测缸内压力的缸内压传感器，该发动机将在低转速且高负载区域内、并且未发生异常燃烧的常规时的火花塞的点火时期设定在压缩上止点的延迟角侧，其特征在于包括：
控制单元，控制所述火花塞的火花放电的时机，并且接收由所述振动传感器检测到的振动强度的信息或由所述缸内压传感器检测到的缸内压力的信息；其中，所述控制单元在低转速且高负载区域内的从所述振动传感器获取的振动强度的最大值或从所述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为指定的阈值以上的情况下，执行将所述火花塞的点火时期从位于压缩上止点的延迟角侧的所述常规时的点火时期进一步向延迟角侧改变的控制，当设所述点火时期向延迟角侧被改变之后从所述振动传感器获取的振动强度的最大值或从所述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为点火延迟后的最大检测值、且设所述点火时期向延迟角侧被改变之前获取的振动强度的最大值或缸内压力的最大值为点火延迟前的最大检测值时，如果所述点火延迟后的最大检测值大于所述点火延迟前的最大检测值，则判定为发生混合气体过早自燃着的早燃。
5.根据权利要求4所述的火花点火式发动机，其特征在于：
所述控制单元即使在所述点火延迟后的最大检测值为所述点火延迟前的最大检测值以下的情况下，如果所述点火延迟后的最大检测值的测得时期早于所述点火延迟前的最大检测值的测得时期，也判定为发生早燃。
6.根据权利要求4所述的火花点火式发动机，其特征在于还包括：
离子电流传感器，检测基于混合气体的燃烧所产生的火焰；其中，
所述控制单元根据所述离子电流传感器的火焰测得时期来判定有无早燃，并且即使在该判定的结果为确认到未发生早燃的情况下，如果确认到由所述振动传感器或所述缸内压传感器检测到的所述点火延迟后的最大检测值大于所述点火延迟前的最大检测值，也判定为发生早燃。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的火花点火式发动机，其特征在于：
所述控制单元在判定为发生早燃时，执行使缸内温度和缸内压力中的至少一者降低的指定的控制。
火花点火式发动机的异常燃烧检测方法及火花点火式发动
机
技术领域
[0001] 本发明涉及检测火花点火式发动机的异常燃烧的方法以及运用了此方法的火花点火式发动机，所述火花点火式发动机具备检测发动机的振动的振动传感器或检测缸内压力的缸内压传感器，而且在发动机的低转速且高负载区域在未发生异常燃烧的常规时，火花塞的点火时期设定在压缩上止点的延迟角侧。
背景技术
[0002] 以往，例如日本专利公开公报特开2006-46140号(以下称作“专利文献1”)所示，在具备火花塞的火花点火式的发动机中，在燃烧室内设置对基于混合气体的燃烧所产生的离子电流进行检测的传感器(离子电流传感器)，基于此离子电流传感器的检测值来检测在发动机的运转中可能发生的后燃(post-ignition)以及早燃(pre-ignition)。
[0003] 根据上述专利文献1，所谓后燃是指混合气体相对于火花塞的点火时期几乎无延迟地燃着的现象。亦即，正常燃烧的情况下，从点火时期经过指定的延迟时间(点火延迟)之后混合气体燃着，而后燃发生时，混合气体在几乎不存在此点火延迟时间的时期发生自燃着。另一方面，所谓早燃是指混合气体在点火时期之前发生自燃着的现象，自燃着的时期比后燃时还要提前。
[0004] 亦即，在专利文献1中，如果混合气体自燃着的时期是在点火时期之后，则称为后燃，如果是在点火时期之前，则称为早燃。后燃从异常燃烧的程度上来说，比早燃要轻，但可以称作是会发展为早燃的前兆现象。即，一旦发生后燃，则自燃着的时期不断提前、发展成早燃的危险性极高。
[0005] 并且，一旦发展成早燃，会发生剧烈的噪音和振动，如果长期持续此现象，有造成活塞等的损伤的危险。这样，早燃将成为不可忽视的重大异常燃烧。因此，期望能够尽可能在早期阶段检测出异常，以防止早燃于未然。
[0006] 因此，在专利文献1中，使用离子电流传感器首先判定是否发生了后燃。具体而言，基于离子电流传感器的检测值来确定燃烧离子电流的峰值时期，基于该峰值时期是否从基准时期提前指定量以上，来判定有无发生后燃。如果确认发生了后燃，则即使是在发展成早燃之前，也执行用于抑制此后燃的指定控制(例如增大燃料喷射量等)。
[0007] 专利文献1中，将点火后的自燃着视为后燃，点火前的自燃着视为早燃，但不变的是，这两者的情况下都是混合气体在相对于正常的燃烧开始时期(从点火时期经过指定的延迟时间后的时刻)过早的时期发生自燃着的现象。因此，在本说明书中，以下不区分后燃、早燃，而均称作早燃。
[0008] 然而，如上述的专利文献1的结构那样，欲使用离子电流传感器来检测早燃时，在某些情况下，有可能无法高精度地检测出早燃。例如，在专利文献1中，公开了将火花塞用作离子电流传感器的方案，但此时，由于存在在放电期间内无法检测离子电流的情况或电路中的LC共振噪声等的影响，因此有时会无法顺利地检测燃烧离子电流，从而有可能漏检早燃。
[0009] 另一方面，在日本专利公开公报特开2002-339780号(以下称作“专利文献2”)中，公开了使用检测发动机的振动的振动传感器来检测早燃的技术。具体而言，在该文献中，使用上述振动传感器来确定发动机主体内发生的振动的振动强度和振动发生时期，并且当振动强度超过指定的允许值且振动发生时期位于点火时期的提前角侧时，判定为发生早燃。
[0010] 如上述专利文献2那样，使用振动传感器来检测早燃时，能够解决使用离子电流传感器来检测早燃时有可能引起的上述问题(放电期间内的检测受到限制等)。而且，振动传感器是一直以来广泛用于检测爆震的传感器，因此成本方面也有利。
[0011] 但是，若如上述专利文献2那样，只使用振动传感器来确定振动强度以及振动发生时期，则存在这样的问题，即，如果不发展成在点火时期之前发生大的振动这样的重度的早燃，就无法对其进行检测。也就是说，如果在点火时期之后发生振动，则可能不是由于混合气体过早自燃着的早燃所引起，而有可能是爆震(燃烧开始后未燃混合气体自燃着的现象)，因此要明确判别早燃的发生，必须等到发展成在点火时期之前发生振动这样的重度的早燃，这在发动机的可靠性和耐久性等方面不理想。
[0012] 另外，作为与使用振动传感器来检测早燃的上述方法同样的方法，也可以使用检测发动机的缸内压力的缸内压传感器。亦即，当超过允许值的大的缸内压力被测出，且测得的时期过早，则可判定为发生了早燃。但是，即使此情况下也存在同样的问题，即，如果早燃的程度不相当剧烈，就无法与爆震区别开来检测。
发明内容
[0013] 本发明鉴于所述情况而作，其目的在于提供一种如下的方法以及运用了此方法的发动机：使用振动传感器或缸内压传感器，将发动机运转中有可能发生的早燃与爆震予以区别并且恰当地将该早燃予以测出。
[0014] 为达到上述目的，本发明的方法是一种检测火花点火式发动机的异常燃烧的方法，此火花点火式发动机具备检测发动机的振动的振动传感器或检测缸内压力的缸内压传感器，该发动机将在低转速且高负载区域内、并且未发生异常燃烧的常规时的火花塞的点火时期设定在压缩上止点的延迟角侧，上述方法包括以下步骤：判断在低转速且高负载区域内的从上述振动传感器获取的振动强度的最大值或从上述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值是否为指定的阈值以上的步骤；在上述振动强度的最大值或上述缸内压力的最大值为上述指定的阈值以上的情况下，将上述火花塞的点火时期从位于压缩上止点的延迟角侧的上述常规时的点火时期进一步向延迟角侧改变的步骤；其中，当设上述点火时期向延迟角侧被改变之后从上述振动传感器获取的振动强度的最大值或从上述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为点火延迟后的最大检测值、且设上述点火时期向延迟角侧被改变之前获取的振动强度的最大值或缸内压力的最大值为点火延迟前的最大检测值时，如果上述点火延迟后的最大检测值大于上述点火延迟前的最大检测值，则判定为发生混合气体过早自燃着的早燃。
[0015] 本发明的发动机是一种火花点火式发动机，其具备检测发动机的振动的振动传感器或检测缸内压力的缸内压传感器，该发动机将在低转速且高负载区域内、并且未发生异常燃烧的常规时的火花塞的点火时期设定在压缩上止点的延迟角侧，其包括：控制单元，控制上述火花塞的火花放电的时机，并且接收由上述振动传感器检测到的振动强度的信息或由上述缸内压传感器检测到的缸内压力的信息；其中，上述控制单元在低转速且高负载区域内的从上述振动传感器获取的振动强度的最大值或从上述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为指定的阈值以上的情况下，执行将上述火花塞的点火时期从位于压缩上止点的延迟角侧的上述常规时的点火时期进一步向延迟角侧改变的控制，当设上述点火时期向延迟角侧被改变之后从上述振动传感器获取的振动强度的最大值或从上述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为点火延迟后的最大检测值、且设上述点火时期向延迟角侧被改变之前获取的振动强度的最大值或缸内压力的最大值为点火延迟前的最大检测值时，如果上述点火延迟后的最大检测值大于上述点火延迟前的最大检测值，则判定为发生混合气体过早自燃着的早燃。
[0017] 图1是表示本发明的一实施方式所涉及的火花点火式发动机的整体结构的图。
[0018] 图2是表示上述发动机的控制系统的框图。
[0019] 图3是表示有可能发生早燃的特定运转区域的图。
[0020] 图4是表示早燃发生时以及常规燃烧时产生的发热量的分布(时间变化)的图。
[0021] 图5是表示对发生早燃时的缸内压力的变化与发生爆震时的缸内压力的变化进行比较的图。
[0022] 图6是例示发生早燃时从振动传感器输入的波形的图。
[0023] 图7是例示发生爆震时从振动传感器输入的波形。
[0024] 图8是表示当在早燃以及爆震发生时使点火时期延迟时，最大振动强度的大小及其测得时期如何变化的图。
[0026] 图10是表示得到图9的检测结果后执行的控制动作的内容的流程图。
[0027] 图11是表示图10的流程图中所含的早燃规避控制的具体内容的子程序。
[0028] 图12是表示图10的流程图中所含的恢复控制的具体内容的子程序。
[0029] 图13是表示进气门的关闭时期的延迟角量与有效压缩比之间的关系的图。
[0030] 图14是表示使有效压缩比降低0.5所需的进气门的关闭时期的延迟角量对应于当前的延迟角量的值如何变化的图。
[0031] 图15的(a)、(b)是表示燃料的喷射时期的图，图15的(a)表示常规时的喷射时期，图15的(b)表示早燃发生时的喷射时期。
[0033] 图17是以时间序列表示上述恢复控制的动作例的时间图。
[0034] 图18的(a)～(c)是用于说明本发明的变形例的图。
具体实施方式
[0035] (1)发动机的整体结构
[0036] 图1是表示本发明的一实施方式所涉及的发动机的整体结构的图。本图所示的发动机是往复活塞型的多气缸汽油发动机，作为行驶驱动用动力源而搭载于车辆上。此发动机的发动机主体1包括：具有沿着与纸面正交的方向上排列的多个气缸2(图中仅示出其中的1个)的气缸体3；设置在气缸体3的上表面的气缸盖4；以及可往复滑动地插入各气缸2的活塞5。另外，提供给发动机主体1的燃料只要是以汽油为主成分的燃料即可，既可以其本身全部为汽油，也可以是在汽油中含有乙醇(ethyl alcohol)等的燃料。
[0038] 在上述活塞5的上方形成有燃烧室6，在燃烧室6上开设有进气口9以及排气口10，开闭各口9、10的进气门11以及排气门12分别设在上述气缸盖4上。进气门11以及排气门12分别通过包括配设在气缸盖4上的一对凸轮轴(未图示)等的气门传动机构13、
14而与曲轴7的旋转联动地受到开闭驱动。
14而与曲轴7的旋转联动地受到开闭驱动。
[0039] 在上述进气门11用的气门传动机构13内装入有VVT15。VVT15被称作可变气门正时机构(Variable Valve Timing Mechanism)，是用于可变地设定进气门11的动作正时的可变机构。
[0040] 作为上述VVT15，已有各种形式的VVT得到实用化而为人公知，例如，可将液压式的可变机构用作上述VVT15。另外，虽省略图示，但此液压式的可变机构具有同轴配置于进气门11用的凸轮轴的被驱动轴、以及在凸轮轴与被驱动轴之间以沿着周方向排列的方式所配置的多个液室，通过在所述各液室间形成指定的压力差，从而在上述凸轮轴与被驱动轴之间形成相位差。并且，通过在指定的角度范围内可变地设定此相位差，使进气门11的动作正时连续变化。
[0041] 另外，作为上述VVT15，也可以设置通过改变气门升程量来改变进气门11的关闭时期的类型的可变机构。而且，也可以组合使用此类提升式的可变机构与上述相位式的可变机构。
[0042] 在上述发动机主体1的气缸盖4上，针对每个气缸2各设有1组火花塞16以及喷射器18。
[0043] 上述喷射器18以从进气侧的侧面面临燃烧室6的方式进行设置，从远端部喷射从图外的燃料供应管供应的燃料(汽油)。在发动机的进气冲程等中，从上述喷射器18对燃烧室6喷射燃料，使所喷射的燃料与空气混合，借此，在燃烧室6内生成所需空燃比的混合气体。
[0044] 上述火花塞16以从上方面临燃烧室6的方式进行设置，对应于来自图外的点火电路的供电而从远端部放出火花。在设定在压缩上止点附近的指定时机，从上述火花塞16放出火花，以此来开始混合气体的燃烧。
[0045] 在上述气缸体3中，设有检测上述曲轴7的转速来作为发动机的转速的发动机转速传感器30。
[0046] 而且，在上述气缸体3中，设有检测气缸体3的振动的振动传感器33。该振动传感器33的检测值被用于检测发动机中产生的异常燃烧。
[0047] 具体而言，本实施方式中，基于上述振动传感器33的检测值，分别检测爆震以及早燃这两种异常燃烧。此处，所谓爆震，是指在以火花点火来开始混合气体的燃烧之后，在其火焰传播的过程中，混合气体的未燃成分(剩余废气)发生自燃着的现象。另一方面，所谓早燃，是指在借助火花点火的正常燃烧开始时期之前(即与火花点火无关)，混合气体发生自燃着的现象。一旦发生爆震或早燃，会因为急剧的燃烧压力的变动等而在气缸体3中发生相对较大的振动，因此在本实施方式中，基于上述振动传感器33的检测值来调查此类气缸体3的振动，借此来检测爆震或早燃。
[0048] 在上述火花塞16的近傍，设有对基于混合气体在燃烧室6内燃烧所产生的火焰进行检测的离子电流传感器34。此离子电流传感器34具有被施加例如100V左右的偏压的电极，通过检测在此电极周围形成火焰时产生的离子电流，来检测火焰。
[0049] 通过使用上述离子电流传感器34来检测火焰，可与上述振动传感器33同样地检测出早燃的发生。亦即，当通过火花点火使混合气体强制燃烧时，如果是正常的燃烧状态，则应在从火花点火经过指定的延迟时间之后开始燃烧，但如果发生早燃，则混合气体会与火花点火无关地较早地自燃着，因此在上述的正常燃烧开始时期(从火花点火经过指定的延迟时间后的时刻)之前开始燃烧。因此，通过上述离子电流传感器34来检测火焰，如果其测得时期(火焰的发生时期)与正常的燃烧开始时期相比过早，则判定为发生早燃。这样，在本实施方式中，作为用于检测早燃的传感器，设置有离子电流传感器34与振动传感器33这两种传感器，通过使用这两种传感器可更可靠地检测早燃。
[0050] 但是，能够使用上述离子电流传感器34来检测的只有早燃，而无法检测爆震。亦即，所谓爆震，如上所述，是指以火花点火为起始而一旦产生火焰后，在其传播过程中混合气体的未燃成分(剩余废气)发生自燃着的现象，因此即使发生爆震，火焰的发生时期仍和常规一样，即使通过离子电流传感器34来调查火焰的发生时期，也无法确定有无发生爆震。因此，在检测爆震时，只利用振动传感器33的检测值，而不使用离子电流传感器34。
[0051] 在上述发动机主体1的进气口9以及排气口10上，分别连接着进气通路20以及排气通路21。即，来自外部的吸入空气(新鲜空气)通过上述进气通路20被供应给燃烧室6，并且，燃烧室6内生成的已燃气体(废气)通过上述排气通路21排出到外部。
[0053] 上述节流阀22为电子控制式节流阀，对应于由驾驶者进行踩踏操作的图外的加速踏板的开度而被电开闭驱动。亦即，在上述加速踏板上设有加速踏板开度传感器32(图2)，对应于由此加速踏板开度传感器32检测到的加速踏板的开度(加速踏板开度)，图外的电子式致动器驱动节流阀22开闭。
[0055] (2)控制系统
[0056] 图2是表示发动机的控制系统的框图。本图中所示的ECU40是用于综合控制发动机的各部分的控制单元，包含众所周知的CPU、ROM、RAM等。
[0057] 来自各种传感器类的检测信号被输入上述ECU40。即，ECU40与上述发动机转速传感器30、气流传感器31、加速踏板开度传感器32、振动传感器33以及离子电流传感器34电连接，作为所述各传感器30～34的检测值，将发动机转速Ne、吸入空气量Qa、加速踏板开度AC、振动强度(加速度)Va以及离子电流值Io等信息依次输入上述ECU40。
[0058] 而且，上述ECU40也与上述VVT15、火花塞16、喷射器18以及节流阀22电连接，向这些装置分别输出驱动用控制信号。
[0059] 下面，就上述ECU40所具有的更具体的功能进行说明，上述ECU40具有存储单元41、异常燃烧判定单元42、点火控制单元43、燃料控制单元44以及VVT控制单元45作为其主要的构成要素。
[0060] 上述存储单元41存储控制发动机时所需的各种数据或程序。作为其一例，在上述存储单元41中存储有图3所示的特定运转区域R的范围。此特定运转区域R是有可能发生早燃的运转区域，设定在最高负载线WOT的近傍(即高负载)且偏靠低转速。
[0061] 即，如上所述，早燃是混合气体在火花点火引起的正常燃烧开始时期之前发生自燃着的现象，因此，燃烧室6内的空气高温/高压化并且燃料从该空气的接受热量的期间变长的低转速且高负载区域中，最容易发生早燃。因此，如图3所示，发动机转速Ne相对较低且负载Ce高的区域被设定为有可能发生早燃的特定运转区域R。
[0062] 上述异常燃烧判定单元42基于上述振动传感器33以及离子电流传感器34的检测值，来判定有无发生早燃或爆震。具体而言，上述异常燃烧判定单元42在发动机的运转状态处于上述特定运转区域R时，基于离子电流传感器34的检测值(离子电流值Io)来确定火焰的发生时期，并将其与正常的燃烧开始时期进行比较，借此来判定是否发生早燃。此外，异常燃烧判定单元42基于上述振动传感器33的检测值(振动强度Va)，对振动强度的最大值及其发生时期进行调查，借此来判定发生的是早燃或爆震的哪一种(详细内容参照后述的项目(3))。
[0063] 上述点火控制单元43以对应于发动机的运转状态而预先设定的指定时机向火花塞16的点火电路输出供电信号，借此来控制上述火花塞16进行火花放电的时机(点火时期)等。
[0064] 例如，设定在发动机的低转速/高负载区域的上述特定运转区域R中，控制上述火花塞16以比压缩上止点稍迟的时机来进行火花点火。但是，如果在上述特定运转区域R中，从振动传感器33输入指定等级以上的振动，则上述点火控制单元43使点火时期比上述时机(比压缩上止点稍迟的时机)进一步向延迟角侧位移。这是为了判别从上述振动传感器33输入的指定等级以上的振动是因为早燃所引起的，还是因为爆震所引起的。
[0065] 即，点火时期的迟角化(向延迟角侧变化)对爆震向抑制方向产生作用，但对于早燃并不会造成特别影响(其理由在后文详述)，当发生指定等级以上的振动时，为了判别其原因是早燃或爆震的哪一种，上述点火控制单元43有意识地使点火时期延迟。并且，通过上述异常燃烧判定单元42来调查点火时期被延迟后的振动的变化，根据其结果来确定发生的是早燃或爆震。
[0066] 上述燃料控制单元44控制从上述喷射器18向燃烧室6喷射的燃料的喷射量和喷射时期。更具体而言，上述燃料控制单元44基于从发动机转速传感器30输入的发动机转速Ne、从气流传感器31输入的吸入空气量Qa等信息，运算作为目标的燃料的喷射量以及喷射时期，并基于此运算结果来控制喷射器18的开阀时期以及开阀期间。
[0067] 尤其在上述特定运转区域R中检测到早燃时，上述燃料控制单元44增大从上述喷射器18喷射的燃料喷射量，由此来执行使缸内的空燃比富油化的控制。执行此种控制是为了通过喷射相对较多量的燃料来降低缸内温度，以抑制早燃的发生。此外，如果有需要，上述燃料控制单元44执行将原本应在进气冲程中喷射的燃料的一部分延迟到压缩冲程的后期再喷射(即分割在进气冲程与压缩冲程中喷射燃料)的控制。借此，尤其压缩上止点附近的缸内温度将降低，并且燃料的受热期间被缩短，因此能够创造出更难发生早燃的环境。
[0068] 上述VVT控制单元45驱动上述VVT15来改变进气门11的关闭时期，借此，将发动机的有效压缩比可变地予以设定。即，进气门11的关闭时期常规设定在进气下止点的延迟角侧的近傍(稍许越过进气下止点的时期)，通过设定成此种时机，一旦吸入的空气几乎不会被吹回到进气口9，发动机的实质压缩比(有效压缩比)可达到接近几何压缩比的值。与此相对，如果进气门11的关闭时期被设定成比进气下止点大幅延迟，则发动机的有效压缩比将相应地降低，会引起相当量的进气的逆流。上述VVT控制单元45驱动VVT15来增减上述进气门11的关闭时期的延迟量(延迟角量)，借此来可变地设定发动机的有效压缩比。
[0069] 尤其，上述VVT控制单元45在上述特定运转区域R中检测到早燃时，视需要执行使进气门11的关闭时期延迟而降低有效压缩比的控制。借此，主要实现缸内压力(燃烧室6内的压力)的降低，抑制早燃。
[0070] 另外，上述说明中提到的“进气门11的关闭时期”，是指将除了提升曲线的坡道部(提升量缓慢上升的缓冲区间)以外的区间定义为气门的打开期间情况下的关闭时期，而非进气门11的提升量完全为零的时期。
[0071] (3)早燃以及爆震的判定方法
[0072] 接下来，对上述异常燃烧判定单元42判定早燃以及爆震的发生时的更具体的步骤进行说明。
[0073] 首先，对使用离子电流传感器34来检测早燃时的步骤进行说明。图4是表示早燃发生时以及常规燃烧时产生的发热量的分布(时间变化)的图。在本图中，IG表示火花点火，以此火花点火IG为起始产生的正常燃烧时的发热量为实线的波形J0。另外，火花点火IG的时机如上所述，在有可能发生早燃的上述特定运转区域R中被设定为比压缩上止点稍迟的时机。因此，图中的IG的位置设定在压缩上止点(TDC)的延迟角侧，图例中为越过压缩上止点后(ATDC)的5°CA左右。
[0074] 在以上述火花点火IG为起始而产生的正常燃烧时的波形J0中，将燃烧进行到离子电流传感器34可检测到火焰的程度的状态(实质的燃烧开始时期)设为t0时，此时刻t0比火花点火IG的时刻迟了指定的曲柄角。即，在正常燃烧时，由于燃烧由火花点火产生的火焰核从中心逐渐向周囲扩展，因此实质的燃烧开始时期t0是比火花点火IG迟了一定程度的时期。
[0075] 另一方面，发生早燃时的发热量的分布如点划线的波形J1～J3所示。波形J1表示轻度的早燃，波形J2表示中度的早燃，波形J3表示重度的早燃，如果将各情况下的实质的燃烧开始时期分别设为t1、t2、t3，则其曲柄角位置比正常的燃烧开始时期t0更向提前角侧偏移。即，当发生早燃时，由于混合气体发生自燃着，已经无法通过火花点火来控制燃烧，在正常的燃烧开始时期t0之前便已开始燃烧。并且，随着燃烧开始的过早化，燃烧急剧化，且燃烧期间变短。
[0076] 而且，早燃具有这样的性质，即，如果放任其而不管，则会从轻度的早燃(J1)逐渐发展成重度的早燃(J3)。即，一旦发生早燃，会加速燃烧室6的高温化，从而创造出更容易自燃着的环境，因此早燃将连锁发展。尤其，一旦发展到重度的早燃(J3)，燃烧将极端急剧化，发动机会发出极大的噪音和振动，还会对活塞等造成损伤。
[0077] 因此，必须至少在发展成如上所述的重度早燃之前，适宜地检测早燃的发生，并采取必要的措施(例如空燃比的富油化等)。因此，本实施方式中，作为用于检测早燃的一个手段，使用离子电流传感器34来检测火焰，并基于其测得时期(火焰的发生时期)来判别有无发生早燃。具体而言，当上述离子电流传感器34在比正常的燃烧开始时期t0早指定时间以上的阶段检测到火焰时，此情况便作为早燃被测得。此时，较为理想的是，为了在尽可能轻度的阶段检测出早燃，离子电流传感器34的火焰测得时期例如提前到t1左右，即判定为早燃。
[0078] 但是，如上所述，检测早燃的发生并非仅使用离子电流传感器34来检测，也可使用振动传感器33来检测。另外，在本实施方式中，振动传感器33并非仅用于检测早燃，也用于检测爆震。接下来，对使用此振动传感器33的检测步骤进行说明。
[0079] 图5是表示将发生早燃时的缸内压力的变化与爆震发生时的缸内压力的变化进行比较的图。另外，在此图5中，将早燃发生时的缸内压力的变化表示为波形Pp，将爆震发生时的缸内压力的变化表示为波形Pn。而且，在本图中，为了明确示出两波形Pp、Pn的差异，作为早燃发生时的波形Pp，例示的是早燃已发展到一定程度时(发展到重度或接近重度的程度时)的缸内压力的变化。
[0080] 观察上述波形Pp可以明确的是，当早燃已发展到一定程度时，在压缩上止点的近傍，缸内压力大大上升，并且上升的压力在相对较短的期间内收敛。与此相对，当发生爆震时，如波形Pn所示，缸内压力急剧上升的波形的山部，发生在比早燃时的位置更向延迟角侧较大地偏移的位置处。即，爆震是在燃烧进行到一定程度的时刻，剩余的未燃混合气体(剩余废气)发生自燃着的现象，因此该自燃着引起的压力的急剧上升是在燃烧过程的最后阶段发生，波形的山部更向延迟角侧偏移。
[0081] 图6以及图7表示发生早燃以及爆震而产生图5所示的缸内压力的变化时，从振动传感器33输入怎样的振动波形。另外，此处的振动波形是采用从上述振动传感器33输入的振动强度(加速度)Va作为纵轴，曲柄角CA作为横轴，表示与曲柄角CA相应的振动强度Va的变化。
[0082] 如果对图6以及图7的波形进行比较，可知的是，早燃发生时的振动波形(图6)与爆震发生时的振动波形(图7)相比，检测到的振动强度Va的最大值Vmax(以下，简称为最大振动强度Vmax)更大，并且其测得时期更早。考虑其原因是，在图5所示的已发展到一定程度的早燃的情况下，与爆震的情况相比较，缸内压力的变化最剧烈的部分(即波形的山部)的变动幅度更大，并且其在相当靠近提前角侧发生。
[0083] 这样便可知，当早燃已发展到一定程度时，检测到的最大振动强度Vmax和其测得时期会出现相对较明确的特征。但是，如果早燃不太严重(例如像图4所示的波形J1那样发生轻度的早燃时)，则最大振动强度Vmax和其测得时期与爆震的情况并无大的不同，仅单纯地比较振动强度Va的波形，有无法明确区别检测早燃与爆震的危险。
[0084] 因此，在本实施方式中，通过上述振动传感器33来检测指定的阈值以上的最大振动强度Vmax，当疑似发生早燃或爆震时，为了判别两者，有意识地使点火时期延迟，并且基于随后的最大振动强度Vmax的变化来判别是早燃或爆震的哪一种。
[0085] 亦即，在有可能发生早燃的偏靠低转速且高负载的特定运转区域R内，在常规时，点火时期是设定为比压缩上止点稍迟的时机(例如5°ATDC左右)，但当由上述振动传感器33检测到指定的阈值以上的最大振动强度Vmax时，使点火时期相对于上述时机而延迟指定量，以相对于压缩上止点进一步延迟的时机来进行火花点火。接着，通过上述异常燃烧判定单元42来调查最大振动强度Vmax对应于这样的点火时期的迟角化如何变化，以判别发生的早燃或爆震。
[0086] 例如，如果发生的是爆震，则如上所述，通过使点火时期延迟，燃烧便在压缩上止点的更延迟角侧(即在缸内温度/压力更为降低的状态下)开始，在随后的燃烧过程中，难以引起未燃混合气体(剩余废气)的自燃着。因此，如果在爆震的发生过程中使点火时期延迟，爆震的程度将缩小且其发生时期将变迟。于是，与此相应地，将会出现由上述振动传感器33检测到的最大振动强度Vmax的大小下降，且所测得时期变迟的现象。
[0087] 图8的标记“×”表示在爆震发生时使点火时期逐渐延迟而由上述振动传感器33检测到的最大振动强度Vmax如何变化的情况。根据本图，随着点火时期的迟角化，最大振动强度Vmax的绘标(标记“×”)逐渐向右下的方向移动。即可知，随着点火时期的迟角化，最大振动强度Vmax的大小逐渐下降，并且，检测到此Vmax的时刻的曲柄角逐渐向延迟角侧偏移。另外，图8中的纵轴的值X是用于决定是否使点火时期延迟的阈值，当检测到此阈值X以上的最大振动强度Vmax时，进行点火时期的迟角化。
[0088] 如上所述，通过使点火时期延迟，能够抑制爆震，但如果发生的是早燃，则由于混合气体将与点火时期无关地发生自燃着，因此即便使点火时期延迟，依然会发生自燃着，早燃不会被抑制。反而，如基于图4所说明的，一旦发生早燃，随着时间的经过，早燃将逐渐发展，从而导致燃烧开始时期的过早化和燃烧的急剧化。在图8中，表示早燃发生时的最大振动强度Vmax的标记“△”逐渐向左上方向移动便是基于此原因。即，在发生早燃时，与点火时期的迟角化无关地，最大振动强度Vmax的大小随着时间的经过而逐渐增大，并且所测得时期逐渐提前。
[0089] 根据以上所述可知，当发生早燃时，即便使点火时期延迟，仍会看到最大振动强度Vmax的增大及其测得时期的提前化，而在发生爆震时，随着点火时期的迟角化，将会看到最大振动强度Vmax的降低及其测得时期的迟角化。因此，本实施方式中，基于伴随点火时期的迟角化的最大振动强度Vmax的变化(其大小及测得时期的变化)，来判别发生的是早燃或爆震。借此，即便使用振动传感器33，也能准确判别是早燃还是爆震。
[0090] (4)控制动作
[0091] 接下来，基于图9～图12的流程图，对具有如上所述的功能的ECU40的控制动作进行说明。另外，此处，以早燃以及爆震的检测、以及检测到它们时的规避动作为中心进行说明。
[0092] 当图9的流程图所示的处理开始时，首先，执行读取各种传感器值的控制(步骤S1)。具体而言，从上述发动机转速传感器30、气流传感器31、加速踏板开度传感器32、振动传感器33以及离子电流传感器34分别读出发动机转速Ne、吸入空气量Qa、加速踏板开度AC、振动强度Va以及离子电流值Io，并输入ECU40。
[0093] 接着，基于上述步骤S1中读取的信息，执行判定当前的发动机的运转状态是否处于图3所示的特定运转区域R内的控制(步骤S2)。具体而言，判定上述步骤S1中读取的发动机转速Ne和基于吸入空气量Qa(或加速踏板开度AC)运算出的发动机负载Ce是否均包含在图3的特定运转区域R的范围内。
[0094] 如果在上述步骤S2中判定为“否”而确认处于特定运转区域R之外，则不可能发生早燃，因此不再需要后述的步骤S3以后的处理(异常燃烧的判定及其规避控制)，而维持常规的运转(图10的步骤S32)。即，按照对应于运转状态而预先设定的常规的目标值来控制燃料的喷射量和喷射时期、进气门11的动作正时等。
[0095] 另一方面，当在上述步骤S2中判定为“是”而确认处于特定运转区域R内时，基于上述步骤S1中读取的离子电流值Io来执行判定火焰的发生时期是否相对于常规过早，即执行判定是否发生早燃的控制(步骤S3)。具体而言，当基于上述离子电流值Io而确定的火焰的发生时期比预先存储的正常燃烧开始时期(比火花点火稍迟的时机；例如图4的时刻t0)早指定时间以上时，判定为发生早燃。
[0096] 当在上述步骤S3中判定为“是”而确认发生早燃时，执行对用于记录燃烧状态的异常燃烧标记Fabnrm(其默认值为0)输入表示发生早燃的“1”的控制(步骤S4)。
[0097] 另一方面，当在上述步骤S3中判定为“否”时，即，并未基于离子电流值Io而检测到早燃时，执行根据上述步骤S1中从振动传感器33读取的振动强度Va的信息获取其最大值(最大振动强度)Vmax并将其存储为Vmax1的控制(步骤S5)。接着，判定所存储的最大振动强度Vmax1是否为预先设定的阈值X(参照图8)以上(步骤S6)。
[0098] 当在上述步骤S6判定为“是”而确认最大振动强度Vmax1≥阈值X时，执行使火花塞16的点火时期延迟(延后)指定量的控制(步骤S7)。如上所述，由于上述特定运转区域R中的常规的点火时期被设定为比压缩上止点稍迟的时机(例如ATDC5°左右)，因此通过上述点火时期的迟角化，从压缩上止点到点火时期的延迟角量进一步增大。
[0099] 当如上所述那样进行点火时期的迟角化时，执行从在该延迟角后的状态下从振动传感器33输入的信息获取最大振动强度Vmax并且将该值存储为Vmax2的控制(步骤S8、S9)。接着，判定所存储的最大振动强度Vmax2是否大于先前的步骤S5中存储的最大振动强度Vmax1(即，点火时期延迟之前存储的最大振动强度)(步骤S10)。另外，以下，将使点火时期延迟后存储的最大振动强度Vmax2称作“点火延迟后的最大振动强度Vmax2”，将使点火时期延迟之前存储的最大振动强度Vmax1称作“点火延迟前的最大振动强度Vmax1”。此时，点火延迟后的最大振动强度Vmax2相当于本发明所涉及的点火延迟后的最大检测值，点火延迟前的最大振动强度Vmax1相当于本发明所涉及的点火延迟前的最大检测值。
[0100] 当在上述步骤S10中判定为“是”时，即，确认(点火延迟后的最大振动强度Vmax2)＞(点火延迟前的最大振动强度Vmax1)时，由于即便使点火时期延迟，最大振动强度Vmax仍会增大，因此对异常燃烧标记Fabnrm输入表示发生早燃的“1”(步骤S4)。即，如图8的标记“△”所示，当发生早燃时，即便使点火时期延迟也无法抑制早燃，最大振动强度Vmax将会增大，因此如上所述成为Vmax2＞Vmax1时，可判定为发生早燃，其结果，使异常燃烧标记Fabnrm＝1。
[0101] 另一方面，当在上述步骤S10中判定为“否”时，即，确认(点火延迟后的最大振动强度Vmax2)≤(点火延迟前的最大振动强度Vmax1)时，进一步执行判定上述点火延迟后的最大振动强度Vmax2的测得时期是否早于点火延迟前的最大振动强度Vmax1的测得时期的控制(步骤S11)。
[0102] 当在上述步骤S11中判定为“是”而确认Vmax2的测得时期早于Vmax1的测得时期时，由于即便使点火时期延迟，最大振动强度Vmax的测得时期仍会提前，因此与在上述步骤S10中为“是”时相同，对异常燃烧标记Fabnrm输入表示发生早燃的“1”(步骤S4)。即，如图8的标记“△”所示，当与点火时期的迟角化无关地，最大振动强度Vmax的测得时期提前时，可判定为发生早燃，因此使异常燃烧标记Fabnrm＝1。
[0103] 如上述步骤S10、S11所示，在本实施方式中，在使点火时期延迟后，首先判定最大振动强度Vmax的大小是否增大(S10)，即使在判定为Vmax未增大的情况下，仍进一步判定Vmax的测得时期是否提前(S11)。接着，当在这些步骤S10、S11中均判定为“是”时，判定为发生早燃。即，如图8的标记“△”所示，当发生早燃时，应该看到最大振动强度Vmax增大且其测得时期提前的现象，但根据情况的不同，有可能只看到其中的任一种现象，因此只要上述步骤S10、S11的两个判定的任一者为“是”，便判定为早燃。
[0104] 接下来，对在上述步骤S11中判定为“否”时的控制动作进行说明。此时，随着点火时期的迟角化，最大振动强度Vmax降低，且其测得时期变迟，因此在接下来的步骤S12中，执行对异常燃烧标记Fabnrm输入表示发生爆震的“2”的控制。即，如图8的标记“×”所示，当在爆震的发生过程中使点火时期延迟时，最大振动强度Vmax将降低，并且其测得时期延迟，因此当看到上述现象时，可判定为发生爆震，其结果，使异常燃烧标记Fabnrm＝2。
[0105] 另外，当在上述步骤S6中判定为“否”时，即，确认点火延迟前的最大振动强度Vmax1小于阈值X时，可认为早燃或爆震均未发生，因此执行对异常燃烧标记Fabnrm输入表示燃烧状态正常的“0”的控制(步骤S13)。
[0106] 如上所述，在图9的流程图中，当发动机的运转状态处于特定运转区域R时，基于离子电流传感器34以及振动传感器33的检测值来判定是否发生早燃或爆震，并根据其结果来对异常燃烧标记Fabnrm输入“0”、“1”、“2”的任一值。
[0107] 图10表示紧跟着上述图9的流程图的处理。当开始本图所示的处理时，首先判定是否是异常燃烧标记Fabnrm＝1(步骤S20)，当此处判定为“是”(Fabnrm＝1)而确认发生早燃时，作为用于规避此现象的控制，执行早燃规避控制(步骤S21)。
[0108] 接下来，参照图11，对上述步骤S21的早燃规避控制的具体内容进行说明。开始此早燃规避控制后，首先，执行判定当前设定的缸内的空燃比(A/F)是否小于11的控制(步骤S40)。另外，此处的判定阈值(A/F＝11)是在后述的步骤S42中使空燃比富油化时允许的临界值。假如使空燃比富油化至比A/F＝11更小的值，则有产生烟的危险，而且，在燃耗方面也变得不利，因此作为富油化的临界值，设定A/F＝11。
[0109] 在上述特定运转区域R中，最初将缸内的空燃比设定为理论空燃比(＝14.7)或比其稍许富油的值，且为比上述临界值(＝11)贫油的空燃比。因此，上述步骤S40中的最初判定当然为“是”，过渡到接下来的步骤S42，执行使空燃比富油化的控制。具体而言，通过增大从喷射器18喷射的燃料的喷射量，使缸内的空燃比比当前设定的空燃比富油指定量。
[0110] 上述空燃比的富油化分成多次、分阶段地进行。例如，如果当前的空燃比为A/F＝14.7(理论空燃比)，则使空燃比富油化至比其更小的A/F＝12.5，如果这样仍无法规避早燃，则富油化至更小的空燃比即A/F＝11(临界值)。相反，如果在A/F＝12.5的时刻早燃被规避，则在此时刻停止富油化。
[0111] 如果在上述步骤S42中将空燃比富油化至临界值的A/F＝11之后，仍继续发生早燃，则在上述步骤S40中判定为“否”，因此在接下来的步骤S41中，执行判定当前设定的进气门11的关闭时期(IVC)是否早于在后述的步骤S43中使IVC延迟到最大限度时的关闭时期(最迟时期)Tx的控制。另外，此处的判定阈值即最迟时期Tx，作为发动机的有效压缩比相对于几何压缩比低一定程度而会引起进气的逆流的时期，例如设定为通过进气下止点后(ABDC)的110°CA左右。假如使进气门11的关闭时期比最迟时期Tx进一步延迟，则发动机的有效压缩比将极端降低而输出不足，因此作为可最大限度地延迟的量，设定上述最迟时期Tx。
[0112] 在上述特定运转区域R中，最初，进气门11的关闭时期作为几乎不会引起进气的逆流的时期，而设定为例如通过进气下止点后(ABDC)的35±5°CA左右。因此，上述步骤S41中的最初判定当然为“否”，过渡到接下来的步骤S43，执行使进气门11的关闭时期延迟(延后)的控制。具体而言，通过向进气门11的动作正时延迟的方向驱动VVT15，进气门11的关闭时期比当前的设定值延迟指定量，发动机的有效压缩比降低。
[0113] 上述进气门11的关闭时期的迟角化与上述步骤S42的空燃比的富油化时相同，分为多次，分阶段地进行。即，首先使进气门11的关闭时期延迟指定量，如果在此状态下早燃得以规避，则禁止再进一步的迟角化，另一方面，如果无法规避早燃，则进一步增大延迟角量。
[0114] 此外，在本实施方式中，当如上所述分阶段地使进气门11的关闭时期延迟时，设定各次的延迟角量，以使有效压缩比伴随迟角化而逐次降低一定间隔。因此，设定延迟角前的关闭时期越接近进气下止点，各次的延迟角量越大，随着迟角化的推进，各次的延迟角量逐渐变小。
[0115] 使用图13，对以上述方式控制延迟角量的理由进行说明。图13是表示在几何压缩比为14的发动机中，进气门11的关闭时期(IVC)的延迟角量与有效压缩比之间的关系的图。根据此图可知，进气门11的关闭时期越远离进气下止点(BDC)(越向横轴右侧)，图的斜率越大，有效压缩比的下降率逐渐增大。因此，如果要使有效压缩比始终降低一定量，当前的进气门11的关闭时期相对于进气下止点越延迟，越需要减小自此开始的延迟角量，相反地，当前的进气门11的关闭时期越接近进气下止点，越需要增大延迟角量。
[0116] 图14是在延迟角量30°CA以上的范围内表示使有效压缩比降低0.5所需的进气门11的关闭时期的延迟角量(纵轴)对应于当前的延迟角量(横轴)的值如何变化的图。根据此图，例如，如果当前的延迟角量为30°CA，则若自此开始进一步延迟约10°CA，将无法使有效压缩比降低0.5，与此相对，如果当前的延迟角量为40°CA，则只要自此开始延迟约8°CA，便可使有效压缩比降低0.5。如此，当前的延迟角量越大，使有效压缩比降低一定量所需的进气门11的关闭时期的延迟角量越小。
[0117] 因此，当在上述步骤S43中使进气门11的关闭时期相对于进气下止点而延迟时，延迟角前的关闭时期越远离进气下止点，延迟角量逐渐变得越小，并且，通过在最大为上述最迟时期Tx的范围内分为多次来使进气门11的关闭时期延迟，使有效压缩比分阶段地逐次降低一定间隔。
[0118] 在上述步骤S43中使进气门11的关闭时期延迟至最迟时期Tx后，如果仍继续发生早燃，则在上述步骤S41中判定为“否”，因此在接下来的步骤S44中执行对燃料的喷射时期进行分割、在压缩冲程喷射其一部分的控制。即，如图15的(a)所示，原本应在进气冲程中喷射所有燃料(图中的F)，但如图15的(b)所示，通过使其中的一部分燃料的喷射时期延迟至压缩冲程的后期，分割为在进气冲程与压缩冲程中来喷射燃料(图中的F1、F2)。
[0119] 如上所述，在上述早燃规避控制中，依次优先执行空燃比的富油化(步骤S42)、进气门11的关闭时期的迟角化(步骤S43)、燃料喷射时期的迟角化(步骤S44)。
[0120] 当上述步骤S42、S43、S44的任一控制开始时，随后，对用于记录控制的执行状态的控制执行标记FF(其默认值为0)输入表示正在执行早燃规避控制的“1”(步骤S45)，返回图10的主流程。
[0121] 图16是表示假定在上述早燃规避控制中，如果不执行上述步骤S42、S43、S44的所有控制就无法规避早燃的情况下，空燃比(A/F)、进气门11的关闭时期(IVC)以及燃料喷射时期如何对应于时间的经过而分别变化的时间图。基于本图也可以理解，在早燃规避控制中，首先，优先执行分阶段使空燃比富油化的控制，此时如果最大限度地(至A/F＝11)富油化后仍无法规避早燃，则分阶段地使进气门11的关闭时期(IVC)延迟，此时如果即便最大限度地延迟之后仍无法规避早燃，则执行燃料喷射时期的迟角化(燃料的一部分在压缩冲程喷射)。
[0122] 再次回到图10，对上述步骤S20中的判定为“否”时的控制动作进行说明。如果上述早燃规避控制(S21)的结果是早燃未被充分抑制，或者，从最初开始便未发生早燃，则异常燃烧标记Fabnrm≠1，上述步骤S20中的判定为“否”。于是，在接下来的步骤S23中，判定是否为异常燃烧标记Fabnrm＝2且是否发生爆震。
[0123] 当在上述步骤S23中判定为“是”而确认发生爆震时，执行使点火时期延迟(延后)至该爆震被充分抑制的控制(步骤S24)，并且为了记录该控制正在执行，执行对上述控制执行标记FF输入“2”的控制(步骤S25)。
[0124] 如果通过上述点火时期的迟角化而爆震得以充分抑制，或者，如果从最初开始便未发生爆震，则上述步骤S23中的判定为“否”。即，步骤S20、S23中均为“否”，因此异常燃烧标记Fabnrm＝0，早燃以及爆震两者均未发生，燃烧状态正常。于是，在接下来的步骤S26中，判定控制执行标记FF是否为“1”，即，上述早燃规避控制(S21)是否正在执行。
[0125] 假定执行上述早燃规避控制的结果为当前的燃烧状态变得正常，则上述标记FF＝1，因此在上述步骤S26中判定为“是”。于是，在接下来的步骤S27中，执行用于解除上述早燃规避控制而恢复常规运转的恢复控制。
[0126] 图12表示上述步骤S27中的恢复控制的具体内容。开始此恢复控制后，首先，判定使一部分燃料的喷射时期延迟至压缩冲程后期的控制(图11的步骤S44)是否正在执行(步骤S50)，当此处判定为“是”而燃料喷射时期的迟角化(压缩冲程喷射)正在执行时，执行使上述一部分燃料的喷射时期恢复到常规的喷射时期即进气冲程中的控制(步骤S53)。
[0127] 如上所述，如果燃料的喷射时期恢复到常规时期(进气冲程中)后也不发生早燃，或者，如果从最初开始便未执行燃料喷射时期的迟角化，则上述步骤S50中的判定为“否”。于是，过渡到步骤S51，执行判定进气门11的关闭时期是否被设定在比原本的设定时期延迟的一侧的控制。
[0128] 如果在上述图11的步骤S43中进气门11的关闭时期已经延迟，则在上述步骤S51中判定为“是”。于是，过渡到步骤S54，执行使进气门11的关闭时期恢复到提前(advance)侧而增大有效压缩比的控制。
[0129] 上述进气门11的关闭时期的提前化与上述图11的步骤S43时相同，分为多次，分阶段进行。根据图14的图，此时的各次的提前量，提前之前的关闭时期越远离进气下止点越小，越接近进气下止点越大。并且，通过将此种分阶段的提前化持续至进气门11的关闭时期达到常规时期(几乎不会引起进气的逆流的时期；例如ABDC35±5°左右)，使有效压缩比逐次以一定间隔逐渐增大，并恢复到接近几何压缩比的值。
[0130] 如上所述，如果在进气门11的关闭时期恢复到常规时期后仍不发生早燃，或者，自最初开始进气门11的关闭时期便未延迟，则上述步骤S51中的判定为“否”。于是，过渡到步骤S52，执行判定缸内的空燃比是否比常规值(理论空燃比或其近傍值)富油化的控制。接着，如果在此处判定为“是”而确认空燃比富油化，则执行使空燃比恢复到贫油侧(接近常规值的一侧)的控制(步骤S55)。
[0131] 上述空燃比的贫油化与上述图11的步骤S42时相同，分为多次，分阶段进行。例如，使缸内的空燃比以A/F＝11→12.5→14.7的方式分阶段贫油化，而恢复到常规值。
[0132] 当上述步骤S55的控制完成而空燃比恢复到常规值后，上述步骤S52的判定为“否”。于是，对控制执行标记FF输入“0”(步骤S56)，返回图10的主流程。
[0133] 图17是表示进行如上所述的恢复控制时的空燃比和燃料喷射时期等的时间变化的时间图。此处表示的是：当进行如先前的图16所示的早燃规避控制时，即，当为了规避早燃而必须进行空燃比的富油化、进气门11的关闭时期的迟角化以及燃料喷射时期的迟角化(燃料的一部分在压缩冲程喷射)的所有操作时，通过随后的恢复控制，各状态量如何变化。
[0134] 如图17所示，在从早燃规避控制恢复之际，首先解除燃料喷射时期的迟角化而使喷射时期恢复到常规时期(进气冲程中)，如果随后仍不发生早燃，则执行使进气门11的关闭时期(IVC)向常规时期分阶段地提前的控制，如果这样仍未发生早燃，则执行使空燃比向常规值分阶段地贫油化的控制。
[0135] 再次返回图10，对上述步骤S26中的判定为“否”时的控制动作进行说明。如果上述恢复控制的结果，早燃规避控制(S21)已完全解除，空燃比、进气门11的关闭时期、燃料喷射时期全部恢复到常规值，或者，从最初开始便未进行早燃规避控制，则成为控制执行标记FF≠1，上述步骤S26中的判定为“否”。于是，在接下来的步骤S29中，判定控制执行标记是否为FF＝2，即，判定是否执行了使点火时期延迟以避免爆震的控制。
[0136] 如果在上述步骤S29中判定为“是”而确认到已使点火时期延迟，则使延迟角后的点火时期提前而恢复到常规的点火时期(在特定运转区域R中，例如为ATDC5°左右)(步骤S30)，并且执行对上述控制执行标记FF输入“0”的控制(步骤S31)。
[0137] 如上所述，如果在点火时期恢复到常规时期后仍不发生爆震，或者，从最初开始便未进行点火时期的迟角化，则在上述步骤S29中判定为“否”而继续常规运转(步骤S32)。
[0138] (5)作用效果
[0139] 对于本实施方式的火花点火式发动机，在设定在发动机的低转速/高负载区域的特定运转区域R，通过离子电流传感器34来检测火焰，并基于其测得时期(火焰的发生时期)来判定有无早燃，另一方面，即使通过使用此离子电流传感器34的检测未确认到早燃，仍进一步使用振动传感器33来检测早燃。根据此种结构，具有可与爆震区别开来高精度地检测混合气体过早自燃着的现象即早燃的优点。
[0140] 具体而言，当使用上述振动传感器33来检测早燃时，首先，判定从振动传感器33获取的最大振动强度Vmax1是否为阈值X以上(S6)，如果为阈值X以上，则进一步使火花塞16的点火时期从位于压缩上止点的稍许延迟角侧(例如ATDC5°左右)的常规时的点火时期进一步向延迟角侧变化。然后，判定此点火时期的迟角化之后获取的最大振动强度(点火延迟后的最大振动强度)Vmax2是否大于迟角化之前的最大振动强度(点火延迟前的最大振动强度)Vmax1(S10)，如果Vmax2大于Vmax1，则判定为发生早燃。通过经历这样的步骤，具有下述优点，即，即便是并未发展到一定程度的相对较初期阶段的早燃(例如图4的波形J1那样的轻度的早燃或与此接近的早燃)，也能够将其与爆震区别开来可靠地予以检测。
[0141] 例如，如果只将最大振动强度Vmax单纯地与基准值进行比较，则尤其在早燃为相对较初期阶段时，难以判别是早燃还是爆震。针对此种问题，在上述结构中，当确认到指定的阈值以上的最大振动强度Vmax时，有意识地使点火时期延迟，当在前后的点火时期确认到最大振动强度Vmax的增大时，判定为发生早燃。即，点火时期的迟角化仅对抑制爆震有效(对于抑制早燃无效)，因此利用此现象，对点火时期的迟角化后的最大振动强度Vmax的变化进行调查，借此，可准确地判别是早燃还是爆震。
[0142] 因此，根据上述结构，即便使用振动传感器33也能与爆震区别开来而可靠地检测混合气体发生过早自燃着的现象即早燃，假定离子电流传感器34中发生断线等故障而其检测精度不够充分，也不会漏测早燃的发生。并且，当检测到早燃时，通过采取用于规避此现象的必要措施(即控制空燃比的富油化和有效压缩比的降低等)，能够可靠地防止因持续早燃引起的发动机故障(例如活塞5的损伤等)。
[0143] 此外，在上述实施方式中，即使在点火延迟后的最大振动强度Vmax2的大小为点火延迟前的最大振动强度Vmax1以下的情况下，只要Vmax2的测得时期早于Vmax1的测得时期，便可判定为发生早燃。即，一旦发生早燃，即便使点火时期迟角化，也应该会看到最大振动强度Vmax增大且其测得时期也提前的现象，不过，根据情况的不同，也有可能只看到其中任一种现象，因此只要确认到最大振动强度Vmax的增大或其测得时期的提早化的任一种现象，便判定为发生早燃。借此，能够提高早燃的检测精度。
[0144] 另外，在上述实施方式中，当在特定运转区域R中基于离子电流传感器34以及振动传感器33的检测值而确认到早燃的发生时(S3、S10、S11中均为“是”时)，作为用于规避此情况的控制，执行早燃规避控制(S21)。并且，在早燃规避控制中，首先，执行增大从喷射器18喷射的燃料的喷射量而使缸内的空燃比富油化的控制(S42)，如果在该控制后仍然检测到早燃，则执行使进气门11的关闭时期延迟从而使发动机的有效压缩比降低的控制(S43)，当就此仍然检测到早燃时，执行使一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的后期的控制(S44)。根据此种结构，具有不仅可尽可能良好地维持排放性能，而且能够有效抑制早燃的发生的优点。
[0145] 即，在上述实施方式中，在用于规避早燃的早燃规避控制中，首先进行使空燃比富油化的控制而将燃料喷射时期延迟(燃料的一部分在压缩冲程喷射)的控制放到最后，因此不仅能够尽可能地避免产生烟而排放性能恶化，并且能够有效控制早燃的发生。
[0146] 在火花点火式发动机中，即使进行空燃比的富油化或燃料喷射时期的迟角化的任一种，也能够降低缸内温度而抑制早燃，但燃料喷射时期的迟角化(压缩冲程喷射)有导致因较多的未燃碳成分的残存导致产生烟的危险，因此如果立即进行喷射时期的迟角化，则有可能会频繁地产生烟。与此相对，在上述实施方式中，在早燃发生时首先使空燃比富油化以实现缸内温度的降低，只在就此仍然无法规避早燃的情况下才执行上述喷射时期的迟角化，因此具有能够极力避免上述烟的产生，且能够尽可能良好地维持排放性能的优点。
[0147] 此外，作为优先度低于空燃比的富油化(S42)但高于燃料喷射时期的迟角化(S44)的控制，执行使进气门11的关闭时期延迟而降低有效压缩比的控制(S43)，因此具有可使进行燃料喷射时期的迟角化的频度更低，从而更有效地防止因烟的产生导致排放性能恶化的优点。
[0148] 即，在空燃比的富油化之后，执行使发动机的有效压缩比降低的控制，以实现缸内压力的降低，并且，当就此仍无法规避早燃时，才使燃料喷射时期延迟，因此即使不使燃料喷射时期延迟，也能够以更高的概率来规避早燃。借此，执行燃料喷射时期的迟角化的频度变得极低，能够极力避免烟的产生，并且抑制早燃。
[0149] 另外，在上述结构中，当过渡到早燃规避控制时，首先执行使空燃比富油化的控制，当就此仍无法规避早燃时，才执行使进气门11的关闭时期延迟而降低有效压缩比的控制，但就这样两种控制(空燃比的富油化以及有效压缩比的降低)而言，实施任一种都不会对排放性能(烟的产生)造成影响，如果仅从此点考虑，可认为也可使有效压缩比的降低优先于空燃比的富油化而进行。但是，降低有效压缩比的控制不仅会导致发动机的输出降低，而且存在控制的响应性差的问题。即，尤其当VVT15是液压式的可变机构时，通过此VVT15的驱动来改变进气门11的动作正时会产生相对较长的时间的响应延迟，因此使进气门11的关闭时期延迟而降低有效压缩比的控制与增加从喷射器18喷射的喷射量而使空燃比富油化的控制相比，控制响应性方面较差。
[0150] 因此，上述实施方式中，在早燃规避控制时，先执行空燃比的富油化，后执行有效压缩比的降低。这样，通过将有效压缩比的降低放到后面，能够尽可能地避免因压缩比的降低引起的发动机输出的降低，并且通过最优先进行响应性优异的空燃比的富油化，具有在早燃发生之后能够更加迅速地实现其抑制的利点。
[0151] 另外，上述实施方式中，在早燃规避控制时，分阶段地进行空燃比的富油化，如果在最大限度(至临界值的A/F＝11)地富油化的状态下仍然检测到早燃，则执行上述降低有效压缩比的控制(参照图16)。这样，分阶段地进行空燃比的富油化时，例如在早燃的程度较轻、只要使空燃比稍许富油化便能规避早燃的情况下，不会使空燃比过度富油化，可将空燃比的富油化引起的燃耗性能等的恶化抑制到最小限度。而且，当即便使空燃比最大限度地富油化仍无法规避早燃时，能够通过有效压缩比的降低，进一步通过燃料喷射时期的迟角化来实现早燃的抑制，从而不仅能够防止空燃比过度富油化，而且对于已发展到一定程度的早燃，也能够可靠地加以规避。
[0152] 在上述实施方式中，同样分阶段地进行使进气门11的关闭时期延迟而降低有效压缩比的控制，如果即便使有效压缩比降低至最大限度(直至对应于最迟时期Tx的压缩比)的状态下仍检测到早燃，则执行使上述燃料喷射时期延迟的控制。根据此种结构，具有能够防止有效压缩比过度降低而发动机输出大幅降低，并且能够更可靠地规避早燃的优点。
[0153] 尤其，在上述实施方式中，当使进气门11的关闭时期分阶段地延迟时，如图14所示，当前的关闭时期越接近进气下止点，越将自此开始的延迟角量设定得大，因此，可以在每次使进气门11的关闭时期延迟时，使有效压缩比以一定间隔降低。因此，可适当避免因1次的迟角化即导致发动机输出急剧降低，或者压缩比只能稍许降低而几乎得不到针对早燃的效果的情况，从而具有能够更有效地抑制早燃的发生的优点。
[0154] 此外，在上述实施方式中，将常规时(未发生早燃时)的进气门11的关闭时期设定为在进气下止点的延迟角侧且几乎不会引起进气的逆流的时期(在特定运转区域R中为ABDC35±5°左右)，另一方面，当利用上述早燃规避控制来降低有效压缩比时，驱动VVT15，使上述进气门11的关闭时期相对于进气下止点进一步延迟，因此具有能够充分确保常规时的发动机输出，并且能够在需要时高效地降低有效压缩比的优点。
[0155] 例如，如果只是单纯地降低有效压缩比，即使将进气门11的关闭时期提前到进气下止点的提前角侧，也能够降低有效压缩比。但是，常规时的进气门11的关闭时期是在进气下止点的延迟角侧的情况下，如果要将关闭时期从该延迟角侧处变化到进气下止点的提前角侧来降低有效压缩比，就必须使进气门11的动作正时大幅变化，从而存在VVT15的控制量增加，而导致控制的响应性恶化的问题。另外，为了避免此情况，也可以考虑将常规时的进气门11的关闭时期设定为与进气下止点大致一致的时期或比该处更提前角侧，但这样就无法充分利用进气惯性，从而导致发动机输出降低。
[0156] 从此观点考虑，还是如上述实施方式那样，将常规时的进气门11的关闭时期设定在进气下止点的延迟角侧，在使有效压缩比降低时，使进气门11的关闭时期相对于上述常规时期而延迟的做法，在充分确保常规时的发动机输出并且必要时能够高效地降低有效压缩比方面上有利。
[0157] 另外，在上述实施方式中，在从早燃规避控制向常规运转的恢复时，最优先执行解除燃料喷射时期的迟角化(燃料的一部分在压缩冲程喷射)的控制，使延迟到压缩冲程后期的上述一部分燃料的喷射时期恢复到进气冲程中，因此具有在用于规避早燃的控制后，能够尽可能较快地恢复排放性能的优点。
[0158] 例如，在早燃规避控制中，当空燃比的富油化、有效压缩比的降低(进气门11的关闭时期的迟角化)以及燃料喷射时期的迟角化等都需要时，在从此状态恢复到常规运转之际，如图17所示，首先解除燃料喷射时期的迟角化而使喷射时期恢复到进气冲程中，此后仍然检测不到早燃时，则使进气门11的关闭时期恢复到提前角侧而增大有效压缩比，即使如此仍然检测不到早燃，则使空燃比恢复到贫油侧。根据这样的结构，当早燃得以规避时，首先解除燃料喷射时期的迟角化而去除产生烟的可能性，由此，可将排放性能恶化的时间抑制为最小限度。
[0159] 另外，如果随后还检测不到早燃，则作为接下来优先的控制，使进气门11的关闭时期提前以增大有效压缩比，由此能够较早地解除因压缩比的降低引起的发动机输出的降低。如果即使如此仍然检测不到早燃，则最后使空燃比恢复到贫油侧，由此，既能确保无早燃的发生，还能适当实现向常规运转的恢复。
[0160] (6)变形例等
[0161] 另外，在上述实施方式中，当在早燃规避控制中使空燃比富油化时，例如像A/F＝14.7→12.5→11这样，分为多次，分阶段进行富油化，但也可以分为更多的次数而以多阶段使空燃比富油化。相反地，如果将富油化的次数仅设为1次，而随后无法规避早燃，则也可以立即过渡到使进气门11的关闭时期延迟而降低有效压缩比的控制。
[0162] 另外，在上述实施方式中，当在早燃规避控制中使进气门11的关闭时期延迟而降低有效压缩比时，将进气门11的关闭时期分为多次来分阶段地延迟，但迟角化的次数可根据发动机的特性等来适当设定。
[0163] 另外，如果在发动机的特性上希望尽可能不降低输出时，也可以将进气门11的关闭时期的迟角化仅设为1次。但是此情况下，设定延迟角前的进气门11的关闭时期相对于进气下止点越延迟，则应该使自此开始的延迟角量越小。即，在可能发生早燃的特定运转区域R中，常规时的进气门11的关闭时期具备一定程度的宽度，例如为通过进气下止点后(ABDC)的35±5°左右，因此如果开始迟角化之前的进气门11的关闭时期例如为ABDC40°，则与ABDC30°时相比，将使关闭时期延迟时的延迟角量设定得较小。借此，无论常规时的进气门11的关闭时期如何，均可使有效压缩比的降低幅度始终一定。
[0164] 另外，在上述实施方式中，例如图15的(a)所示，将未发生早燃的常规时的燃料喷射时期设定为仅进气冲程中的1次(即在进气冲程中1次喷射所有燃料)，但常规时的燃料的喷射时期只要在进气冲程中即可，也可以在进气冲程中分为多次来喷射燃料。
[0165] 另外，上述实施方式中，当检测到早燃时，依序执行空燃比的富油化以及有效压缩比的降低，当这样仍无法规避早燃时，使应喷射的燃料的一部分的喷射时期一步到位地延迟到压缩冲程的后期(图15的(b))，但例如图18的(a)～(c)所示，也可以使在压缩冲程中延迟的第二次喷射F2(以下，称作后段喷射)从压缩冲程的中期朝向后期分阶段地延迟。即，首先使后段喷射F2的时期延迟到压缩冲程的中期(图18的(b))，如果在此状态下仍无法规避早燃，则使后段喷射F2的时期进一步延迟，以设定在压缩冲程的后期(图18的(c))。这样，如果只要使后段喷射F2延迟到压缩冲程的中期就能够充分规避早燃，则无须使喷射时期一下子延迟到产生烟的可能性高的压缩冲程的后期，从而能够更有效地防止排放性能的恶化。
[0166] 相反，也可以设想会发生基于发动机的特性等即便使后段喷射F2延迟到压缩冲程的后期仍无法规避早燃的情形。因此，在此种情况下，例如可与使上述后段喷射F2延迟到压缩冲程后期的控制同时或者在其后，使空燃比变化到临界值的A/F＝11的更富油侧(例如到A/F＝10左右)。借此，虽然产生烟的可能性暂时会变得更高，但即使在早燃发展到相当严重的情况下，也能够可靠地避免此情况。
[0167] 另外，在上述实施方式中，执行对燃料喷射进行分割而使其一部分(后段喷射F2)延迟到压缩冲程中的控制，如果该控制的结果是规避了早燃，则使延迟到压缩冲程中的上述一部分燃料的喷射时期立即恢复到常规时期(进气冲程中)，但只要早燃得以规避后的喷射时期至少恢复到提前角侧(接近进气冲程的一侧)即可，也可以分阶段地提前到常规时期。
[0168] 另外，在上述实施方式中，作为早燃规避控制，将空燃比的富油化(S42)、有效压缩比的降低(S43)以及燃料的一部分的压缩冲程喷射(S44)按此顺序优先执行，借此，使缸内温度以及缸内压力降低，但只要是能够使缸内温度和压力中的至少一者降低的控制，也可以采用上述三种控制以外的控制。例如，也可以在进气通路20的中途部设置对吸入空气进行冷却的冷却装置，将经此冷却装置冷却后的吸入空气导入燃烧室6。
[0169] 另外，在上述实施方式中，离子电流传感器34与火花塞16个别地设置，利用此离子电流传感器34来检测火焰的发生时期，借此来判定是否发生早燃，但只要能够对火花塞16的中心电极(火花塞电极)施加离子电流检测用的偏压，也可将火花塞16兼用作离子电流传感器34。这样，能够实现结构的简化，并且能够削减离子电流传感器34相关的成本。
[0170] 但是，如果如上所述将火花塞16兼用作离子电流传感器34，从火花塞16放出火花的瞬间(即对火花塞电极施加放电用高电压的瞬间)将无法对火花塞电极施加偏压，从而无法检测离子电流，因此借助单个离子电流传感器34进行的早燃的检测精度将降低。但是，若采用上述实施方式的使用振动传感器33来检测早燃的结构，可通过振动传感器33来弥补上述检测精度的降低，因此不会造成早燃的检测精度降低，能够实现结构的简化以及部件成本的削减。
[0171] 另外，在上述实施方式中，使用离子电流传感器34以及振动传感器33这两者来检测早燃的发生，但也可以省略借助离子电流传感器34对早燃的检测。这样，既能利用单个的振动传感器33来检测早燃的发生，而且可进一步简化结构以及控制，可实现部件成本的进一步削减。
[0172] 另外，在上述实施方式中，通过振动传感器33来检测发动机主体1的振动，并根据由该检测值而确定的最大振动强度Vmax的大小及其测得时期随着点火时期的迟角化而如何变化，来判别发生的是早燃或爆震的哪一种，但同样的检测方法也可以运用在使用检测发动机的缸内压力的缸内压传感器的情形。
[0173] 具体而言，使用缸内压传感器的早燃以及爆震的检测是以下述方式进行。首先，当发动机的运转状态处于特定运转区域R中时，根据从缸内压传感器输入的缸内压力的波形(例如参照图5)，确定缸内压力的最大值，判定其是否为指定的阈值以上。如果为阈值以上，则使点火时期延迟，随后，再次获取缸内压力的最大值。接着，将在点火时期的迟角化之后获取的缸内压力的最大值设为点火延迟后的最大缸内压(相当于本发明所涉及的点火延迟后的最大检测值)，将在点火时期的迟角化之前获取的缸内压力的最大值设为点火延迟前的最大缸内压(相当于本发明所涉及的点火延迟前的最大检测值)，判定点火延迟后的最大缸内压是否大于点火延迟前的最大缸内压，如果大，则判定为发生早燃。
[0174] 此外，与上述实施方式同样，即使点火延迟后的最大缸内压为点火延迟前的最大缸内压以下，但只要点火延迟后的最大缸内压的测得时期早于点火延迟前的最大缸内压的测得时期，便可判定为发生早燃。另一方面，如果点火延迟后的测得时期并未比点火延迟前早，则判定为爆震。
[0175] (7)总结
[0176] 最后，对基于如上所述的实施方式所公开的本发明的结构以及其效果进行总结说明。
[0177] 本发明的方法是一种火花点火式发动机的异常燃烧检测方法，此火花点火式发动机具备检测发动机的振动的振动传感器或检测缸内压力的缸内压传感器，该发动机将在低转速且高负载区域内、并且未发生异常燃烧的常规时的火花塞的点火时期设定在压缩上止点的延迟角侧，该方法包括以下步骤：判断在低转速且高负载区域内的从上述振动传感器获取的振动强度的最大值或从上述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值是否为指定的阈值以上的步骤；在上述振动强度的最大值或上述缸内压力的最大值为上述指定的阈值以上的情况下，将上述火花塞的点火时期从位于压缩上止点的延迟角侧的上述常规时的点火时期进一步向延迟角侧改变的步骤；其中，当设上述点火时期向延迟角侧被改变之后从上述振动传感器获取的振动强度的最大值或从上述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为点火延迟后的最大检测值、且设上述点火时期向延迟角侧被改变之前获取的振动强度的最大值或缸内压力的最大值为点火延迟前的最大检测值时，如果上述点火延迟后的最大检测值大于上述点火延迟前的最大检测值，则判定为发生混合气体过早自燃着的早燃。
[0178] 另外，本发明的发动机是一种火花点火式发动机，其具备检测发动机的振动的振动传感器或检测缸内压力的缸内压传感器，该发动机将在低转速且高负载区域内、并且未发生异常燃烧的常规时的火花塞的点火时期设定在压缩上止点的延迟角侧，其包括：控制单元，控制上述火花塞的火花放电的时机，并且接收由上述振动传感器检测到的振动强度的信息或由上述缸内压传感器检测到的缸内压力的信息；其中，上述控制单元在低转速且高负载区域内的从上述振动传感器获取的振动强度的最大值或从上述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为指定的阈值以上的情况下，执行将上述火花塞的点火时期从位于压缩上止点的延迟角侧的上述常规时的点火时期进一步向延迟角侧改变的控制，当设上述点火时期向延迟角侧被改变之后从上述振动传感器或获取的振动强度的最大值或从上述缸内压传感器获取的缸内压力的最大值为点火延迟后的最大检测值、且设上述点火时期向延迟角侧被改变之前获取的振动强度的最大值或缸内压力的最大值为点火延迟前的最大检测值时，如果上述点火延迟后的最大检测值大于上述点火延迟前的最大检测值，则判定为发生混合气体过早自燃着的早燃。
[0179] 根据上述的发明，由于使用振动传感器或缸内压传感器来获取振动强度的最大值或缸内压力的最大值，在该最大值为指定的阈值以上时使点火时期延迟，并且根据该点火时期向延迟角侧变化(迟角化)之后的振动强度或缸内压力的最大值(点火延迟后的最大检测值)是否大于该点火时期向延迟角侧变化之前的最大值(点火延迟前的最大检测值)，来判定有无发生早燃，因此具有下述优点，即，即使是不怎么严重的相对较初期阶段的早燃的情况下，也能够将该早燃与爆震区别开来并且能够切实地检测该早燃。
[0180] 例如，如果只是将振动强度或缸内压力单纯地与基准值进行比较，则尤其在早燃为相对较初期阶段时，难以判别是早燃还是爆震。针对此种问题，在上述本发明的结构中，当振动传感器或缸内压传感器的最大检测值(振动强度或缸内压力的最大值)为指定的阈值以上时，有意识地使点火时期延迟，当在其前后确认到最大检测值的增大时，判定为发生早燃。即，由于点火时期的迟角化仅对抑制爆震有效(对于抑制早燃无效)，因此利用此效果，对点火时期的迟角化后的最大检测值的变化进行调查，借此，可准确地判别是早燃还是爆震。
[0181] 在本发明的检测方法中，较为理想的是，即使在上述点火延迟后的最大检测值为上述点火延迟前的最大检测值以下的情况下，如果上述点火延迟后的最大检测值的测得时期早于上述点火延迟前的最大检测值的测得时期，也就判定为发生早燃。
[0182] 在本发明的发动机中，较为理想的是，上述控制单元即使在上述点火延迟后的最大检测值为上述点火延迟前的最大检测值以下的情况下，如果上述点火延迟后的最大检测值的测得时期早于上述点火延迟前的最大检测值的测得时期，也判定为发生早燃。
[0183] 由于早燃会与点火时期的迟角化无关地逐渐发展，因此一旦发生早燃，随着时间的经过，点火时期会提前。在上述方案中，利用此性质，即使未见到振动传感器或缸内压传感器的最大检测值的增大，只要其的测得时期提前，就判定为早燃。借此，能够进一步提高早燃的检测精度。
[0184] 在本发明的检测方法中，较为理想的是，在上述发动机中设置有检测基于混合气体的燃烧所产生的火焰的离子电流传感器，根据该离子电流传感器的火焰测得时期来判定有无早燃，并且即使在该判定的结果为确认到未发生早燃的情况下，如果确认到由上述振动传感器或上述缸内压传感器检测到的上述点火延迟后的最大检测值大于上述点火延迟前的最大检测值，也判定为发生早燃。
[0185] 在本发明的发动机中，较为理想的是还包括：离子电流传感器，检测基于混合气体的燃烧所产生的火焰；其中，上述控制单元根据上述离子电流传感器的火焰测得时期来判定有无早燃，并且即使在该判定的结果为确认到未发生早燃的情况下，如果确认到由上述振动传感器或上述缸内压传感器检测到的上述点火延迟后的最大检测值大于上述点火延迟前的最大检测值，也判定为发生早燃。
[0186] 当如这些方案那样，构筑将离子电流传感器和振动传感器或缸内内压传感器并用的双重检测系统时，假定离子电流传感器中发生断线等故障而其检测精度不够充分，也能够使用振动传感器或缸内压传感器来检测早燃，从而可进一步提高其检测精度。
[0187] 在本发明的发动机中，较为理想的是，上述控制单元在判定为发生早燃时，执行使缸内温度和缸内压力中的至少一者降低的指定的控制。
[0188] 根据此方案，具有下述优点，即，在早燃发生时，通过使缸内温度以及缸内压力中的至少一者降低，能够有效地抑制早燃的发生。
[0189] 另外，作为主要使缸内温度降低的控制，例如可考虑使空燃比富油化的控制和使燃料的至少一部分在压缩冲程中喷射的控制。而且，作为主要使缸内压力降低的控制，例如可考虑改变进气门的关闭时期来降低有效压缩比的控制。通过执行这些控制中的任一个或同时执行两个以上的控制，可使缸内温度和缸内压力中的至少一者降低。
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