CN104093960A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是，即使实际上不发生早燃，也基于反映早燃的发生频度的目标温度区域恰当地控制燃烧室的壁面温度，抑制早燃的发生。ECU(50)取得燃烧室(14)的壁面温度或者与之相关的发动机水温等，作为壁温参数。另外，ECU(50)具有早燃抑制温度区域的数据，其中，所述早燃抑制温度区域，是壁温参数的温度区域中的早燃的发生频度变得最小的区域。并且，在早燃容易发生的运转区域(A)中，以通过使冷却水量可变机构(38)动作，壁温参数落入早燃抑制温度区域内的方式进行控制。从而，即使实际上不发生早燃，不设置检测早燃的机构，只通过壁温参数的温度控制，就可以获得早燃的抑制效果。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，特别是，涉及实施对应于早燃(点火前的自行着火)的控制的内燃机的控制装置。 
背景技术
作为现有技术，例如，如专利文献1(日本特开平11－36965号公报)所公开的那样，已知有具有基于燃烧室内的温度(壁面温度)检测早燃的发生的功能的内燃机的控制装置。 
另外，作为与本发明相关联的文献，包含上述文献在内，申请人了解下面所记载的文献。 
专利文献 
专利文献1：日本特开平11－36965号公报 
专利文献2：日本特开2003－83127号公报 
专利文献3：日本特开2004－44543号公报 
专利文献4：日本特开2005－240723号公报 
专利文献5：日本特开平11－13512号公报 
发明内容
发明所要解决的课题 
在上述现有技术中，可以基于燃烧室的壁面温度检测早燃的发生，但是，存在着即使壁面温度变成容易诱发早燃的状态，也不能有效地消除这种状态的问题。特别是，在带有增压器的发动机中，由于在低旋转高负荷区域容易发生早燃，所以，有效地回避早燃的控制成为必要的。即，在现有技术中，对于为了不发生早燃、将燃烧室的壁面温度最佳化的控制，还有改进的余地。 
本发明是为了解决上述课题做出的，本发明的目的是提供一种内燃机的控制装置，所述内燃机的控制装置，即使实际上不产生早燃，也基 于反映早燃的发生频度的目标温度区域，恰当地控制燃烧室的壁面温度，能够抑制早燃的发生。 
解决课题的手段 
第一个发明，其特征在于，配备有： 
壁温参数取得机构，所述壁温参数取得机构取得内燃机的气缸壁温或者对应于该气缸壁温的参数，作为壁温参数； 
气缸壁温可变机构，所述气缸壁温可变机构能够使所述气缸壁温变化； 
早燃温度区域存储机构，所述早燃温度区域存储机构预先存储有早燃抑制温度区域，所述早燃抑制温度区域是基于早燃的发生频度与所述气缸壁温的关系而设定的温度区域，与周围的温度区域相比，在所述早燃抑制温度区域，早燃的发生频度降低；以及 
气缸壁温控制机构，在作为实际运转内燃机的区域的实际运转区域进入规定的早燃易发运转区域的情况下，所述气缸壁温控制机构利用所述气缸壁温可变机构进行控制，以便使所述壁温参数落入所述早燃抑制温度区域。 
根据第二个发明，所述气缸壁温可变机构配备有冷却水量可变机构，所述冷却水量可变机构调整供应给内燃机的冷却水量， 
所述气缸壁温控制机构构成为，在所述壁温参数脱离了所述早燃抑制温度区域的情况下，通过利用所述冷却水量可变机构使冷却水量变化，使所述壁温参数落入所述早燃抑制温度区域。 
第三个发明，配备有早燃抑制机构，在所述实际运转区域进入了所述早燃易发运转区域的状态下，在所述壁温参数脱离了所述早燃抑制温度区域的情况下，所述早燃抑制机构使内燃机的运转状态变化，以抑制早燃的发生。 
第四个发明，配备有延迟机构，在内燃机冷起动之后所述早燃抑制机构首次动作的情况下，在所述实际运转区域进入了所述早燃易发运转区域的时刻的所述壁温参数越高，所述延迟机构使所述早燃抑制机构的动作开始正时越延迟。 
第五个发明，配备有： 
早燃检测机构，所述早燃检测机构检测早燃的发生；以及 
延迟修正机构，在所述早燃抑制机构的动作开始之前发生了早燃的情况下，所述延迟修正机构修正所述壁温参数与所述动作开始正时的关系，以使得所述动作开始正时变早。 
第六个发明，配备有： 
发生频度检测机构，所述发生频度检测机构检测每单位时间发生早燃的发生频度；以及 
温度区域可变机构，在所述早燃的发生频度超过了允许限度的情况下，所述温度区域可变机构可变地设定所述早燃抑制温度区域的范围。 
第七个发明，配备有增压器，所述增压器利用排气压力对吸入空气进行增压， 
所述早燃易发运转区域是低旋转高负荷区域。 
发明的效果 
根据第一个发明，在早燃易发运转区域，基于反映早燃的发生频度的目标温度区域(早燃抑制温度区域)，恰当地控制壁温参数等壁温参数，可以抑制早燃的发生。即，即使实际上发生早燃，或者不设置检测该早燃的机构，只通过壁温参数的温度控制，也可以获得早燃的抑制效果。从而，可以省略早燃的检测机构，另外，可以将即使是由于暂时地发生的早燃而使内燃机受到的损害抑制到最小限度。从而，可以简化内燃机的控制***及传感器***，并且可以保护内燃机不会早燃。 
根据第二个发明，在壁温参数比早燃抑制温度区域的温度下限值低的低温区域，可以利用冷却水量可变机构减少内燃机的冷却水量。从而，可以迅速地使壁温参数上升，落入早燃抑制温度区域。另一方面，在壁温参数是比早燃抑制温度区域的上限值高的高温区域的情况下，可以利用冷却水量可变机构使内燃机的冷却水量比通常的冷却水量增加。从而，可以使壁温参数降低，可以使壁温参数落入早燃抑制温度区域。 
根据第三个发明，早燃抑制机构，在内燃机的实际运转区域进入早燃易发运转区域的情况下，在壁温参数脱离了早燃抑制温度区域的情况 下，可以使内燃机的运转状态变化，抑制早燃的发生。从而，通过与壁温参数控制机构的复合效果，早燃抑制机构可以更可靠地抑制早燃。 
根第四个发明，在内燃机冷起动之后，早燃抑制机构首次动作的情况下，实际运转区域进入了早燃易发运转区域的时刻的壁温参数越高，可以越延迟早燃抑制机构的动作开始正时。即，在低温区域，在壁温参数高的情况下，由于不易发生早燃，所以，尽可能地不使早燃抑制控制机构动作(在延迟的正时动作)。另一方面，在壁温参数低的情况下，由于在突入了早燃易发运转区域时，容易发生早燃，所以，尽可能地从早期使早燃抑制控制机构动作，从而，可以抑制早燃的发生频度，并且可以确保内燃机的运转性能及废气排放。 
根据第五个发明，在早燃抑制机构的动作开始前发生了早燃的情况下，延迟修正机构能够修正该动作开始正时与壁温参数的关系，以便使动作开始正时变早。从而，可以基于早燃的发生状态学习早燃抑制机构的动作开始正时与壁温参数的关系。 
根据第六个发明，例如，由于燃料性状的变化或早燃的发生频度的随着时间的变化等，即使基础状态(修正之前)的早燃抑制温度区域从最佳区域偏移，也可以基于早燃的实际的发生频度使修正后的温度区域与最佳区域相一致。从而，可以吸收外部干扰的影响，恰当地控制壁温参数。而且，由于即使不使用检测燃料性状或内燃机特性的随着时间的变化用的特别的机构或传感器等，只将早燃的发生频度作为参数，也可以修正早燃抑制温度区域，所以，可以简化***，促进成本的降低。 
根据第七个发明，在带有增压器的内燃机中，即使在低旋转高负荷区域容易发生早燃的情况下，也能够恰当地控制而使壁温参数落入早燃抑制温度区域，可以抑制早燃的发生。 
附图说明
图1是说明本发明的实施方式1的***结构用的整体结构图。 
图2是表示早燃易发运转区域的说明图。 
图3是表示发生了早燃的情况下的气缸内压力的特性线图。 
图4是表示在早燃易发运转区域的早燃的发生频度与气缸壁温的关 系的特性线图。 
图5是表示将气缸壁温和发动机水温的关系数据化了的数据映射的特性线图。 
图6是表示在低温区域，根据发动机的冷却水量，气缸壁温的上升速度变化的状态的特性线图。 
图7是表示早燃抑制控制的实施区域的说明图。 
图8是表示在本发明的实施方式1中，由ECU实施的控制的流程图。 
图9是表示在本发明的实施方式2中，由于燃料性状的变化等使早燃抑制温度区域移动到高温侧的情况的特性线图。 
图10是表示在本发明的实施方式2中，由于燃料性状的变化等使早燃抑制温度区域移动到了低温侧的情况的特性线图。 
图11是表示在本发明的实施方式2中，由ECU实施的控制的流程图。 
图12是表示在本发明的实施方式3中，由于燃料性状的变化等使早燃抑制温度区域移动到低温侧的情况的特性线图。 
图13是表示在本发明的实施方式4中，由ECU实施的控制的流程图。 
图14是表示在本发明的实施方式5中，气缸壁温t在低温区域(t<温度上限值t1)，从容易发生早燃的状态，通过起动发动机，气缸壁温t上升的状态的说明图。 
图15是由突入时的气缸壁温t设定早燃抑制控制的延迟时间ta用的特性线图。 
图16是表示在本发明的实施方式5中，由ECU实施的控制的流程图。 
图17是表示在本发明的实施方式6中，修正突入时的气缸壁温t与早燃抑制控制的延迟时间ta的关系的修正控制的说明图。 
具体实施方式
实施方式1. 
[实施方式1的结构] 
下面，参照图1及图8对于本发明的实施方式1进行说明。图1是说明本发明的实施方式1的***结构用的整体结构图。本实施方式的***配备有作为多气缸内燃机的发动机。另外，在图1中，只表示出了发动机10的一个气缸。另外，本发明应用于包含单气缸在内的任意气缸数的发动机。在发动机10的各个气缸中，由活塞12划分出燃烧室14，活塞12被连接到发动机的曲轴16上。另外，发动机10配备有将吸入空气向各个气缸的燃烧室14内(气缸内)吸入的进气通路18和将排气从各个气缸排出的排气通路20。 
在进气通路18上设置有基于加速器开度等调整吸入空气量的电子控制式的节气门22和冷却吸入空气用的中间冷却器24。在排气通路20上，设置有净化排气的三元催化剂等排气净化催化剂26。另外，在各个气缸上设置有：向进气口喷射燃料的燃料喷射阀28、将气缸内的混合气体点火的火花塞30、使进气口相对于气缸内开闭的进气门32、和使排气口相对于气缸内开闭的排气门34。进而，发动机10配备有利用排气压力将吸入空气增压的公知的涡轮增压器36。涡轮增压器36由在排气净化催化剂26的上游侧设置在排气通路20上的涡轮机36a和设置在进气通路18上的压缩机36b构成。在涡轮增压器36动作时，通过涡轮机36a接受排气压力而驱动压缩机36b，压缩机36b将吸入空气增压。 
另外，本实施方式的***配备有冷却水量可变机构38，所述冷却水量可变机构38调整在发动机10与散热器(图中未示出)之间循环的发动机冷却水的量(冷却水量)。冷却水量可变机构38，例如，具有日本特开2005－240723号公报、日本特开平11－13512号公报等中记载的公知的机构，配备有配置在发动机冷却水路中的可变容量型的泵、及切换冷却水的流路的切换阀等。冷却水量可变机构38被后面描述的ECU50控制，构成能够通过使发动机的冷却水量增减而使燃烧室14的壁面温度(气缸壁温)变化的气缸壁温可变机构。 
其次，对于发动机的控制***进行说明。本实施方式的***配备有包含传感器40～46的传感器***、和控制发动机10的运转状态的ECU(Electronic，Control Unit：电子控制装置)50。首先，对于传感器系 统进行说明，曲柄角传感器40是输出与曲轴16的旋转同步的信号的传感器，空气流量传感器42检测发动机的吸入空气量。另外，水温传感器44检测发动机冷却水的温度(发动机水温tw)。发动机水温tw，如后面将要描述的那样，被用作对应于气缸壁温t的壁温参数，水温传感器44构成本实施方式的壁温参数取得机构。 
气缸内压力传感器46是检测气缸内压力的传感器，分别设置于各个气缸。气缸内压力传感器46，如后面将要描述的那样，构成检测早燃的发生的早燃检测机构。在传感器***中，除此之外，还包含有发动机或车辆的控制所必需的各种传感器(检测排气空燃比的空燃比传感器、检测驾驶员的加速器操作量的加速器传感器等)。这些传感器被连接到ECU50的输入侧。另一方面，在ECU50的输出侧，连接有包括节气门22、燃料喷射阀28、火花塞30、冷却水量可变机构38等在内的各种促动器。 
ECU50例如由配备有ROM、RAM、非易失性存储器等存储电路和输入输出接口的运算处理装置构成。并且，ECU50利用传感器***检测发动机的运转信息，并且驱动各个促动器，控制运转状态。具体地说，基于曲柄角传感器40的输出，检测发动机转速(内燃机转速)和曲柄角，基于空气流量传感器42的输出，计算吸入空气量。另外，基于吸入空气量、发动机转速等，计算发动机的负荷状态(负荷率)。并且，基于曲柄角决定燃料喷射正时或点火正时，在这些正时到来了时，驱动燃料喷射阀28、火花塞30。借此，在气缸内使混合气体燃烧，运转发动机。 
[实施方式1的特征] 
首先，参照图2及图3，例如，对于在带有涡轮增压器的发动机中的早燃的发生倾向进行说明。图2是表示早燃易发运转区域A的说明图，图3是表示发生早燃的情况下的气缸内压力的特性线图。在带有涡轮增压器的发动机中，如图2所示，例如，在根据发动机转速和转矩决定的运转区域中，在低旋转高负荷区域，容易发生早燃。在发生了早燃的情况下，如图3所示，与通常的燃烧时相比，由于最大气缸内压力(Pmax)及气缸内温度变得异常高，所以，发动机的部件容易受到恶劣影响。另 外，所谓低旋转高负荷区域，例如，是转矩变成最大输出的60～70以上，并且，发动机转速变成最大转速的40～50％以下的运转区域。在本实施方式中，将带有涡轮增压器的发动机的低旋转高负荷区域作为早燃易发运转区域A的一个例子，说明下面的控制。 
图4是表示在早燃易发运转区域A中的早燃的发生频度与气缸壁温的关系的特性线图。如该图所示，本申请发明的申请人发现，早燃的发生频度(每单位时间的发生次数)，在气缸壁温t落入规定的温度下限值t1与温度上限值t2之间时变得最小。在下面的说明中，将这样的早燃的发生频度变成最小的气缸壁温的温度区域(t1≦t≦t2)表述为“早燃抑制温度区域”。早燃抑制温度区域可认为是由于下面所述的原因产生的。 
首先，在发动机的运转中，在气缸内往复运动的活塞刮剩下的油，容易滞留于活塞的牵引环。从而，当油稀释率(喷射燃料混入油中的比例)增加时，油的粘度降低，油滴容易在气缸内飞散，飞散的油滴变成火种，发生早燃。这里，在气缸壁温t比温度下限值t1低的低温区域(t<t1)，由于基本上喷射燃料难以蒸发，所以，有油稀释率增加的倾向，容易发生早燃。但是，当气缸壁温t从这种状态变高时，由于燃料变得容易蒸发，油稀释率降低，所以，油滴难以飞散，火种减少，变得难以发生早燃。即，在低温区域，气缸壁温t越向早燃抑制温度区域上升，早燃的发生频度越变低。 
另一方面，在气缸壁温t比温度上限值t2高的高温区域(t>t2)，当气缸壁温上升时，由于与之相伴地气缸内温度上升，所以，由于由高温引起的点火，而变得容易发生早燃。即，在高温区域，气缸壁温t越从早燃抑制温度区域向高温侧上升，早燃的发生频度越增加。这样，早燃抑制温度区域具有与周围的温度区域相比、早燃的发生频度降低的特性，成为对于抑制早燃而言最佳的温度区域。因此，在本实施方式中，实施下面所述的气缸壁温控制。另外，早燃抑制温度区域的具体的范围(温度下限值t1及温度上限值t2)是通过实验等获得的。 
(气缸壁温控制) 
在气缸壁温控制中，在实际运转发动机的区域(下面，称为实际运转区域)进入早燃易发运转区域A的情况下，利用冷却水量可变机构38使发动机的冷却水量变化，以气缸壁温t落入早燃抑制温度区域(t1≦t≦t2)的方式进行控制。更详细地说，首先，在构成本实施方式的早燃温度区域存储机构的ECU50中，预先存储规定早燃抑制温度区域的数据(图4中表示的特性线的数据，或者，至少是温度下限值t1及温度上限值t2)。另外，在ECU50中，预先存储有将气缸壁温t与发动机水温tw的关系数据化了的数据映射(参照图5)。并且，ECU50基于该数据映射从发动机水温tw计算出气缸壁温t，例如，在气缸壁温t比温度下限值t1低的情况下，控制冷却水量可变机构38，使发动机冷却水量比通常的冷却水量减少。 
图6是表示在低温区域中，气缸壁温的上升速度根据发动机冷却水量而变化的状态的特性线图。这里，所谓通常的冷却水量，例如，相当于不实施气缸壁温控制时的冷却水量。如该图表示的例子那样，在使发动机的冷却水量减少了的情况下，气缸壁温t到达温度下限值t1所必需的时间从T1′缩短到T1。因此，在低温区域，可以使气缸壁温t迅速上升，使其落入早燃抑制温度区域。 
另一方面，在气缸壁温t比温度上限值t2高的高温区域的情况下，控制冷却水量可变机构38，使发动机的冷却水量比通常的冷却水量增加。借此，可以提高发动机的冷却效率，使气缸壁温t降低而落入早燃抑制温度区域。从而，利用气缸壁温控制，在发动机的实际运转区域进入了早燃易发运转区域A的情况下，即使气缸壁温t从早燃抑制温度区域向低温侧及高温侧中的任一侧脱离，也可以利用冷却水量可变机构38使气缸壁温t移动到该抑制温度区域。 
这样，根据本实施方式，在早燃易发运转区域A，可以基于反映早燃的发生频度的目标温度区域(早燃抑制温度区域)，恰当地控制气缸壁温t，抑制早燃的发生。即，即使实际上不发生早燃或者不设置检测该早燃的机构，只通过气缸壁温t的温度控制，也可以获得早燃的抑制效果。从而，可以省略早燃的检测机构，另外，可以将由于暂时地发生早燃而 使发动机受到的损伤抑制到最小限度。从而，可以简化发动机的控制***及传感器***，并且可以保护发动机避免早燃。 
另外，在本实施方式中，即使不使用检测气缸壁温t的特别的温度检测装置，也可以基于发动机水温tw取得气缸壁温t，可以通过发动机水温tw，容易地控制气缸壁温t。具体地说，利用图5所示的特性数据，将图4及图6中所示的气缸壁温的温度下限值t1及温度上限值t2预先换算成发动机水温的温度下限值tw1及温度上限值tw2。根据这种结构，在气缸壁温控制中，通过控制发动机水温tw，使其落入早燃抑制温度区域(tw1≦tw≦tw2)，可以获得和上面所述的情况同样的效果。 
这样，在将发动机水温tw用作控制参数的情况下，由于可以利用已有的水温传感器44，因此无需特别的气缸壁温检测机构，所以，可以简化传感器***，促进成本降低。另外，在下面的说明中，包括其它的实施方式在内，例示了控制由发动机水温tw求出的气缸壁温t的情况。但是，在这些情况下，也可以将气缸壁温t1、t2等预先换算成发动机水温tw1、tw2，控制发动机水温tw。 
(早燃抑制控制) 
如上所述，气缸壁面控制可以有效地抑制早燃。但是，在本实施方式中，为了提高气缸壁温t从早燃抑制温度区域脱离的状态下的早燃抑制效果，也可以实施早燃抑制控制。作为早燃抑制控制，采用空燃比浓化控制或转矩降低(输出降低)控制等公知的控制。举一个例子来说，空燃比浓化控制是利用燃料的气化潜热使气缸内温度降低，抑制早燃的发生的控制。 
图7是表示早燃抑制控制的实施区域的说明图。早燃抑制控制，在发动机的实际运转区域进入了早燃易发运转区域A的状态下，在气缸壁温t脱离了早燃抑制温度区域的情况下(即，在进入了所述低温区域及高温区域的情况下)实施。并且，在早燃抑制控制中，使发动机的运转状态(运转参数)变化，抑制早燃的发生。作为这种运转参数，例如有点火正时、燃料的喷射量及喷射正时、点火正时、吸入空气量、节气门或排气门的气门正时等。另外，早燃抑制控制，在发动机的实际运转区 域进入早燃易发运转区域A之后，直到通过气缸壁温控制使气缸壁温t落入早燃抑制温度区域为止的期间中实施，在气缸壁温t落入早燃抑制温度区域时停止。 
如上所述，早燃抑制控制在低温区域和高温区域两者中实施。从而，例如，在将发动机冷起动之后直到预热完毕为止的期间，在气缸壁温t进入低温区域的情况下，通过气缸壁温控制，使气缸壁温迅速上升，并且，通过早燃抑制控制，可以抑制早燃的发生。另外，在由于高输出运转或高温环境等原因，气缸壁温t进入高温区域的情况下，也可以和低温区域的情况基本上一样地获得早燃的抑制效果。从而，借助气缸壁温控制和早燃抑制控制的复合效果，能够更可靠地抑制早燃。 
这里，气缸壁温t在实用上的最高值，在大多数情况下，主要由发动机的结构上的特性(例如，气缸和冷却水路的位置关系、散热器的冷却性能)、周围温度环境等因素决定。另外，早燃抑制温度区域的温度上限值t2也有主要由发动机的结构上的因素决定的倾向。从而，由于这些因素，只通过利用冷却水量的气缸壁温控制，有时难以使进入高温区域的温度上限值t2降低。在这种情况下，例如，优选地，预先恰当地设计发动机的结构等，以使气缸壁温的最高值不进入高温区域(或者，以进入了高温区域的状态成为暂时)。利用这种结构，由于气缸壁温变得难以进入高温区域，所以，在高温区域，也可以不实施气缸壁温控制，而只实施早燃抑制控制。借此，可以获得和本实施方式基本上同样的作用效果。 
[用于实现实施方式1的具体的处理] 
其次，参照图8对于用于实现上述控制的具体的处理进行说明。图8是表示在实施方式1中，由ECU实施的控制的流程图。该图所示的程序，在发动机的运转中被反复实施。在图8所示的程序中，首先，在步骤100，例如，基于发动机转速及负荷率(转矩)，判定发动机的实际运转区域是否进入早燃易发运转区域A。具体地说，在步骤100，在发动机转速在规定的低旋转判定值以下，并且，负荷在规定的高负荷判定值以上的情况下，判定为在早燃易发运转区域A中运转。 
其次，在步骤102、104，首先，基于发动机水温计算气缸壁温t，其次，判定气缸壁温t是否属于根据早燃的发生频度预先存储在ECU50中的早燃抑制温度区域的存储数据(温度下限值t1及温度上限值t2)。具体地说，在步骤102，判定气缸壁温t是否在温度下限值t1以上，在该判定不成立的情况下，推定为早燃的发生频度变高超过允许限度。因此，在这种情况下，在步骤106，实施所述的早燃抑制控制。另外，在步骤108，利用冷却水量可变机构38使在发动机中循环的冷却水量减少，迅速地使气缸壁温t上升。 
另一方面，即使在步骤102的判定成立，而步骤104的判定不成立的情况下，由于气缸壁温t比温度上限值t2高，所以，判断为早燃容易发生，在步骤110，实施早燃抑制控制。另外，在这种情况下，也可以实施利用冷却水量可变机构38使在发动机中循环的冷却水量增加，使气缸壁温t降低的气缸壁温控制。进而，在步骤102、104中的任一个步骤成立的情况下，由于气缸壁温t进入早燃抑制温度区域，所以，判断为该壁温被恰当地控制，结束控制。 
另外，在所述实施方式1中，图8中的步骤102、104表示权利要求1中的早燃温度区域存储机构的具体例子，步骤108表示气缸壁温控制机构及权利要求2中的冷却水量可变机构的具体例子。另外，步骤106、110表示权利要求3中的早燃控制机构的具体例子。 
另外，在所述实施方式1中，对应于早燃容易发生的控制温度区域和其它的温度区域，分别使用早燃抑制控制或气缸壁面控制。但是，本发明并不局限于此，例如，也可以根据早燃的发生容易程度，将运转区域分成三个以上的多个区域，对应于各个区域，精细地控制早燃抑制控制的实施程度或者由气缸壁面控制造成的冷却水的流量。 
另外，在所述实施方式1中，作为对应于气缸壁温(气缸筒壁温)的温度参数，列举发动机水温作为例子进行了说明。在这种情况下，虽然没有必要搭载直接检测气缸壁温的装置，可以简化***结构，但是，本发明并不局限于此。即，在本发明中，可以制成直接检测气缸或气缸 体的壁温的结构，另外，也可以制成利用润滑油的温度等作为温度参数的结构。 
另外，在所述实施方式1中，在带有涡轮增压器的发动机10的低旋转高负荷区域，特别是，着眼于容易发生早燃的倾向，作为早燃易发运转区域A说明了该区域。但是，本发明并不局限于此，也包括在采用其它***的发动机等中，如果在特定的运转区域存在早燃容易发生的倾向，则在该运转区域，基于早燃的发生频度控制气缸壁温的结构。 
进而，在所述实施方式1中，在图8所示的流程图中，列举了只在气缸壁温t为低温(不足温度下限值t1)的情况下，实施使发动机的冷却水量减少的气缸壁温控制的情况。但是，本发明并不局限于此，在气缸壁温t为高温(在温度上限值t2以上)的情况下，例如，也可以在紧接在图8中的步骤110之后等，实施使发动机冷却水量增加的气缸壁温控制。 
实施方式2. 
其次，参照图9至11，对于本发明的实施方式2进行说明。在本实施方式中，其特征在于，除了和所述实施方式同样的结构及控制之外，还进行应对燃料性状变化了的情况的控制。另外，在本实施方式中，对于和实施方式1相同的结构部件赋予相同的附图标记，省略其说明。 
[实施方式2的特征] 
如上所述，特别地，低温时的气缸壁温与早燃的发生频度的关系，受到燃料稀释的发生状况(燃料的挥发性)很大的影响。即，所述图4所示的特性线(温度下限值t1及温度上限值t2)，由于例如是基于像汽油(燃料中的酒精浓度为零)的情况那样的一定的基准状态获得的，所以，根据燃料性状(燃料的重质度或轻质度、燃料中的酒精浓度或杂质的量等)，存在着图4的特性线变化，变得不能恰当地控制气缸壁温的担忧。 
因此，在本实施方式中，检测在早燃抑制温度区域(特别是，温度下限值t1及温度上限值t2)中的早燃发生频度。并且，在该发生频度超过标准(实用上的允许限度)C的情况下，在移动了早燃抑制温度区域 的基础上，以气缸壁温t落入早燃抑制温度区域中的方式进行控制。具体地说，图9是表示在本发明的实施方式2中，由于燃料性状的变化等，早燃抑制温度区域向高温侧偏移了的情况的特性线图。在该图中，特性线(1)是表示在利用成为基准的一定的燃料(例如，燃料中的酒精浓度为一定的基准值的燃料)的情况(基础状态)下，早燃的发生频度与气缸壁温的关系的特性线图。另一方面，例如，特性线(2)表示由于与基础状态相比较，酒精浓度高，所以，早燃抑制温度区域向高温侧变化了的状态。 
在早燃的发生频度特性如特性线(2)所示的那样变化了的情况下，即使将气缸壁温t控制成至此以前的适当温度值(温度下限值t1)，发生频度也会超过标准C。特别是，在温度下限值t1，早燃的发生频度超过标准C的状况，从冷起动时(低温起动时)立即进入早燃易发运转区域A的过渡运转时容易发生。因此，通过温度区域修正控制，基于早燃的发生频度与气缸壁温t的关系，修正早燃抑制温度区域，将发生频度不超过标准C的温度区域(例如，t1′～t2′)设定成新的早燃抑制温度区域。 
具体地说，在温度下限值t1，早燃的发生频度超过了标准C的情况下，使温度下限值t1向发生频度降低的方向(高温侧)移动。另外，在上述说明中，列举了温度下限值t1及温度上限值t2时的发生频度超过了标准C的情况。但是，在温度区域修正控制中，在早燃抑制温度区域中的任意温度，发生频度超过了标准C的情况下，也可以同样地使早燃抑制温度区域向高温侧或低温侧移动，以使得至少在该温度下的发生频度变成标准C以下。另外，也可以将早燃的发生频度与气缸壁温t的关系作为对于每种燃料性状不同的多个数据，预先存储在ECU50中。 
另一方面，图10是表示在本发明的实施方式2中，由于燃料性状的变化等，早燃抑制温度区域向低温侧偏移了的情况的特性线图。在该图中，例如，特性线(3)表示由于与所述的特性线(1)相比较，燃料中的酒精浓度低，所以，早燃抑制温度区域向低温侧变化了的状态。在这种情况下，即使将气缸壁温t控制成至此以前的适当温度(温度上限值t2)，发生频度也会超过标准C。因此，在温度区域修正控制中，基于早 燃的发生频度与气缸壁温t的关系，修正早燃抑制温度区域，将发生频度不超过标准C的温度区域(例如，t1″～t2″)设定成新的早燃抑制温度区域。 
另外，在图10中说明的控制动作，也在温度下限值t1时的早燃的发生频度相对于标准C具有余量的情况下实施，即，也在低温时的发生频度比标准C小的情况下实施。在这种情况下，进而，判断为即使在低温的区域早燃的发生频度也处于不成为问题的程度，分别使温度下限值t1及温度上限值t2向低温侧移动。进而，在实施了温度区域修正控制之后，实施所述的气缸壁温控制，以实际的气缸壁温t落入修正后的早燃抑制温度区域(例如，t1′～t2′或者t1″～t2″)中的方式控制气缸壁温t。 
(早燃的检测机构) 
这里，对于早燃的检测机构进行说明。作为检测早燃的发生的机构，例如，已知有气缸内压力传感器(CPS)、爆震传感器(KCS)。如所述图3所示，CPS利用在早燃的发生时最大气缸内压力Pmax变得极大来进行检测动作。另外，如图3所示，KCS利用在早燃的发生时发生特有的频率成分进行检测动作。进而，还知道如下的方法：在发生早燃时，利用离子电流在火花塞的电极之间的流动，通过该离子电流的举动检测早燃的发生。 
[用于实现实施方式2的具体的处理] 
其次，参照图11，对于用于实现上述控制的具体的处理进行说明。图11是表示在本发明的实施方式2中，由ECU实施的控制的流程图。该图所示的程序，在发动机的运转中反复实施。在图11中，首先，在步骤200，判定发动机的实际运转区域是否进入早燃易发运转区域A，在步骤202，计测早燃的发生频度。并且，在步骤204，实施温度区域修正控制，基于早燃的发生频度相对于基础状态的变化，修正早燃抑制温度区域。另外，对于早燃的发生频度的计测方法，将在后面描述。其次，在步骤206～216，实施和实施方式1(图8)的步骤102～110同样的处理，根据需要，实施气缸壁温控制及早燃抑制控制。 
在这样构成的本实施方式中，也可以获得和所述实施方式1基本上同样的作用效果。并且，特别是，借助温度区域修正控制，例如，即使由于燃料性状的变化或早燃的发生频度随着时间的变化等，基础状态(修正前)的早燃抑制温度区域(t1≦t≦t2)偏离最佳区域，也可以使基于早燃的实际的发生频度使修正后的温度区域(t1′≦t≦t2′)与最佳区域相一致。即，即使在由于外部因素，早燃的发生为最小的恰当的温度区域变动了的情况下，也可以将温度下限值t1及温度上限值t2修正成恰当的温度。从而，可以通过温度区域修正控制吸收由燃料性状的变化或设备随时间经过的恶化等造成的影响，恰当地实施气缸壁温控制。而且，由于即使不使用用于检测燃料性状或发动机特性的随时间变化的特别的机构或传感器等，只将早燃的发生频度作为参数，就可以实施温度区域修正控制，所以，可以简化***，促进成本降低。 
另外，在所述实施方式2中，图11中的步骤202表示权利要求6中的发生频度检测机构的具体例子，步骤204表示温度区域可变机构的具体例子。对于该机构的具体例子，和图8中所记载的一样。另外，图9及图10中所记载的t2_max是举例表示被发动机的结构等限制的气缸壁温的能够实现的最高温度。另外，在所述实施方式2中，在通过温度区域修正控制使温度下限值t1及温度上限值t2变化(偏移)的情况下，可以将两者的偏移量设定得相等，也可以将两者设定得不同。 
实施方式3. 
其次，参照图12，对于本发明的实施方式3进行说明。在本实施方式中，其特征在于，在和所述实施方式1同样的结构及控制中，只使早燃抑制温度区域的温度的下限值是可变的。另外，在本实施方式中，对于和实施方式1相同的结构部件赋予相同的附图标记，省略其说明。 
[实施方式3的特征] 
本来，优选地，早燃抑制温度区域的温度上限值t2基于早燃的发生频度而设定。但是，例如，由于发动机的结构上的特性或周围的温度环境(耐热性等)，在有的情况下，难以使气缸壁温t向比温度上限值t2高的高温侧移动。因此，在本实施方式中，对于对应于这种情况的控制 进行说明。图12是表示在本发明的实施方式3中，由于燃料性状的变化等，使早燃抑制温度区域向低温侧移动了的情况的特性线图。在本实施方式中，在早燃抑制温度区域的早燃的发生频度超过了标准C的情况下，只使温度下限值t1向高温侧或者低温侧移动。这种移动动作由冷却水量可变机构38实施，是和实施方式2一样的。另外，在气缸壁温t从早燃抑制温度区域A向低温侧及高温侧脱离了的情况下，实施所述的早燃抑制控制。 
另一方面，与发生频度是否超过了标准C无关，温度上限值t2被保持在所述最高温度t2_max。即，实施方式2的t2′、t2″被设定成等于最高温度t2_max。另外，作为气缸壁温的标准温度的最高温度t2_max，以在该温度下的早燃的发生频度不超过标准C的方式设定。该设定例如通过对发动机冷却***等的硬件的结构采取措施来实现。另外，为了具体地实现实施方式3的控制，也可以在所述实施方式2(图11)的步骤204中，只变更温度下限值t1，将温度上限值保持在t2_max。在这样构成的本实施方式中，也可以获得和所述实施方式1基本上同样的作用效果。特别是，在本实施方式中，可以根据发动机的硬件结构，恰当地控制气缸壁温。 
实施方式4. 
其次，参照图13对于本发明的实施方式4进行说明。在本实施方式中，其特征在于，在和所述实施方式1同样的结构及控制中，基于燃料性状或环境的变化学习早燃的发生频度与气缸壁温的关系。另外，在本实施方式中，对于和实施方式1相同的结构部件赋予相同的附图标记，省略其说明。 
[实施方式4的特征] 
在学习控制中，检测早燃的发生频度，在变更温度下限值t1及温度上限值t2时，学习发生频度与温度区域的关系。举个具体的例子，首先，在预先设定的基础状态下，以特定的冷却水量w实现气缸温度t。这里，例如，在由于产生燃料性状的变化等，早燃的发生频度增加了的情况下，通过气缸壁温控制使冷却水量减少，使气缸壁温上升，使发生频度减少。 并且，在早燃的发生频度减少到了标准C以下时，学习这时的气缸壁温(气缸壁温与早燃发生频度的关系)。并且，该学习控制的结果，例如，通过更新图4、图9、图10等所示的特性线的存储数据，被存储到ECU50中。 
[用于实现实施方式4的具体的处理] 
其次，参照图13对于用于实现上述控制的具体的处理进行说明。图13是表示在本发明的实施方式4中，由ECU50实施的控制的流程图。该图所示的程序，在发动机的运转中反复实施。图14所示的程序，对于所述实施方式2(图11)的程序，追加步骤300、302的学习控制。 
在这样构成的本实施方式中，也可以获得和所述实施方式1至3基本上相同的作用效果。并且，在本实施方式中，通过进行学习控制，例如，对于燃料性状的变化或发动机的随时间的变化，可以灵活地应对，即使产生这些变化，也可以恰当地控制气缸壁温，抑制早燃的发生。 
实施方式5. 
其次，参照图14至图16对于本发明的实施方式5进行说明。在本实施方式中，其特征在于，在和所述实施方式1同样的结构及控制中，在实施早燃抑制控制的情况下，根据气缸壁温，使控制的开始正时延迟。另外，在本实施方式中，对于和实施方式1相同的结构部件赋予相同的附图标记，省略其说明。 
图14是表示在本发明的实施方式5中，通过冷起动发动机，气缸壁温t从低温区域上升到早燃抑制温度区域的状态的说明图。如前面所述，在早燃易发运转区域A中，在直到壁面温度t到达温度下限值t1的时间(0～Ta～Tb)中，通过使发动机的冷却水量减少的气缸壁面控制、A/F的浓化、降低转矩等实施早燃抑制控制。但是，由于早燃抑制控制容易使内燃机的运转状态变化，容易对运转性能或废气排放造成影响，所以，优选地，避免长时间的实施。 
因此，在本实施方式中，在发动机被冷起动之后，早燃抑制控制最初动作的情况下，实际运转区域进入了早燃易发运转区域A的时刻的气缸壁温t(下面，称为突入时的气缸壁温t)越高，实施使早燃抑制控制 的开始正时Ta越延迟的控制(抑制延迟控制)。图15是根据突入时的气缸壁温t设定早燃抑制控制的延迟时间ta用的特性线图。该特性线图被预先存储于ECU50中。如图15所示，从实际运转区域进入早燃易发运转区域A到早燃抑制控制开始为止的延迟时间ta(＝与该控制的开始正时Ta相对应)，被预先设定成使得突入时的气缸壁温t越高，则变得越大。这种设定的理由如下。 
首先，对于其前提进行描述，由于在低温区域，燃料基本上难以蒸发，所以，有油稀释率增加的倾向，容易发生早燃。但是，由于在低温区域，气缸内温度低，所以，由于即使存在由飞散的油滴引起的火种，也难以点火，所以，根据两者的平衡，决定早燃的发生频度。从而，当由于气缸壁温(气缸内温度)的上升等，两者的平衡破坏时，从某个温度开始，早燃的发生频度急剧地上升。 
另一方面，在气缸壁温比温度下限值T1低的情况下，实施早燃抑制控制，但是，如前面所述，早燃抑制控制会对车辆的运转性能等产生影响。但是，即使在低温区域，在气缸壁温接近于早燃抑制温度区域(温度下限值t1)的情况下，在很多情况下，发动机也未必需要早燃抑制控制。因为，如所述图4所示，在早燃抑制温度区域的附近，早燃的发生频度减少。 
因此，在抑制延迟控制中，在低温区域，突入时的气缸壁温t越高，即，突入时的气缸壁温t越接近于早燃抑制温度区域，越使早燃抑制控制的开始正时Ta延迟，缩短其实施时间。即，由于在低温区域，气缸壁温t越高，早燃越难以发生，所以，越加长控制待机时间ta，尽可能地不实施早燃抑制控制。另一方面，在抑制延迟控制中，在低温区域，突入时的气缸壁温t越低，越使早燃抑制控制的开始正时Ta早期化，加长其实施时间。即，在这种情况下，由于突入了早燃易发运转区域A时，容易发生早燃，所以，尽可能从早期起实施早燃抑制控制。 
在这样构成的本实施方式中，也可以获得和实施方式1基本上同样的作用效果。特别是，由于在抑制延迟控制中，可以根据向早燃易发运 转区域A突入时的气缸壁温延迟早燃抑制控制的开始正时，所以，可以抑制早燃的发生频度，并且，确保发动机的运转性能及废气排放。 
[用于实现实施方式5的具体的处理] 
其次，参照图16，对于用于实现上述控制的具体的处理进行说明。图16是表示在本发明的实施方式5中，由ECU实施的控制的流程图。该图所示的程序，在发动机的运转中反复实施。在图16所示的程序中，首先，在步骤400，判定实际运转区域是否在早燃易发运转区域A内，在该判定不成立的情况下，原样地结束本程序。另外，在步骤400的判定成立时，在步骤402，取得作为突入了所述运转区域A时的气缸壁温的突入时的气缸壁温t，在步骤404，例如，基于图15的特性线，由突入时的气缸壁温t计算出延迟时间ta。 
其次，在步骤406，和实施方式1(图8)基本上一样，判定气缸壁温t是否在低温区域。并且，在低温区域的情况下，在步骤408，实施所述的气缸壁温控制。另外，在步骤410，判定从进入早燃易发运转区域A之后，是否经过了规定的延迟时间ta，直到待机至经过该时间为止。其次，在步骤412，在经过了延迟时间ta之后，实施早燃抑制控制。 
另一方面，在步骤406的判定不成立的情况下，在步骤414，判定气缸壁温t是否在高温区域。在高温区域的情况下，在步骤416，判定在进入早燃易发运转区域A之后，是否经过了规定的延迟时间ta，直到待机至经过该时间为止。其次，在步骤418，实施早燃抑制控制。另外，在步骤406、414任一个都成立了的情况下，由于气缸壁温t进入早燃抑制温度区域，所以，判断为该壁温被恰当地控制，结束控制。另外，在所述实施方式5中，图16中的步骤410、416以及图15的特性线图表示权利要求4中的延迟机构的具体例子。 
实施方式6. 
其次，参照图17对于本发明的实施方式6进行说明。在本实施方式中，其特征在于，在所述实施方式5的控制中，学习突入时的气缸壁温与早燃抑制控制的延迟时间的关系。另外，在本实施方式中，对于和实施方式5相同的结构部件，赋予相同的附图标记，省略其说明。 
图17是表示在本发明的实施方式6中，修正突入时的气缸壁温t与早燃抑制控制的延迟时间ta的关系的修正控制的说明图。如该图所示，在本实施方式中，基于早燃的发生状态，实施将表示突入时的气缸壁温t与上述延迟时间ta的关系的特性数据更新的延迟修正控制。在延迟修正控制中，例如，在早燃抑制控制的开始之前发生了早燃的情况下，如图17所示的一个例子那样，修正突入时的气缸壁温t与上述延迟时间ta的关系，以便相对于一定的气缸壁温t缩短延迟时间ta(控制的开始时间Ta变早)。并且，将该修正结果(修正后的特性线)作为学习结果存储起来。 
在这样构成的本实施方式中，也可以获得和所述实施方式1、6基本上相同的作用效果。特别是，在本实施方式中，可以基于早燃的发生状态，学习由发动机的随时间变化等产生的突入时的气缸壁温t与上述延迟时间ta的关系。另外，在所述实施方式6中，图17举例表示的特性线图表示权利要求5中的延迟修正机构的具体例子。 
附图标记说明 
10   发动机(内燃机) 
12   活塞 
14   燃烧室 
16   曲轴 
18   进气通路 
20   排气通路 
22   节气门 
24   中间冷却器 
26   排气净化催化剂 
28   燃料喷射阀 
30   火花塞 
32   节气门 
34   排气门 
36   涡轮增压器 
38   冷却水量可变机构(气缸壁温可变机构) 
40   曲柄角传感器 
42   空气流量传感器 
44   水温传感器(壁温参数取得机构) 
46   气缸内压力传感器(早燃检测机构) 
50   ECU(早燃温度区域存储机构) 
A    早燃易发运转区域 
t    气缸壁温 
tw   发动机水温(壁温参数) 
t1、t1′、t1″  温度下限值 
t2、t2′、21″  温度上限值 
ta   延迟时间 。

Claims (7)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，配备有：
壁温参数取得机构，所述壁温参数取得机构取得内燃机的气缸壁温或者对应于该气缸壁温的参数，作为壁温参数；
气缸壁温可变机构，所述气缸壁温可变机构能够使所述气缸壁温变化；
早燃温度区域存储机构，所述早燃温度区域存储机构预先存储有早燃抑制温度区域，所述早燃抑制温度区域是基于早燃的发生频度与所述气缸壁温的关系而设定的温度区域，与周围的温度区域相比，在所述早燃抑制温度区域，早燃的发生频度降低；以及
气缸壁温控制机构，在作为实际运转内燃机的区域的实际运转区域进入规定的早燃易发运转区域的情况下，所述气缸壁温控制机构利用所述气缸壁温可变机构进行控制，以便使所述壁温参数落入所述早燃抑制温度区域。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，所述气缸壁温可变机构配备有冷却水量可变机构，所述冷却水量可变机构调整供应给内燃机的冷却水量，
所述气缸壁温控制机构构成为，在所述壁温参数脱离了所述早燃抑制温度区域的情况下，通过利用所述冷却水量可变机构使冷却水量变化，使所述壁温参数落入所述早燃抑制温度区域。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，配备有早燃抑制机构，在所述实际运转区域进入了所述早燃易发运转区域的状态下，在所述壁温参数脱离了所述早燃抑制温度区域的情况下，所述早燃抑制机构使内燃机的运转状态变化，以抑制早燃的发生。
4.如权利要求3所述的内燃机的控制装置，配备有延迟机构，在内燃机冷起动之后所述早燃抑制机构首次动作的情况下，在所述实际运转区域进入了所述早燃易发运转区域的时刻的所述壁温参数越高，所述延迟机构使所述早燃抑制机构的动作开始正时越延迟。
5.如权利要求4所述的内燃机的控制装置，配备有：
早燃检测机构，所述早燃检测机构检测早燃的发生；以及
延迟修正机构，在所述早燃抑制机构的动作开始之前发生了早燃的情况下，所述延迟修正机构修正所述壁温参数与所述动作开始正时的关系，以使得所述动作开始正时变早。
6.如权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制装置，配备有：
发生频度检测机构，所述发生频度检测机构检测每单位时间发生早燃的发生频度；以及
温度区域可变机构，在所述早燃的发生频度超过了允许限度的情况下，所述温度区域可变机构可变地设定所述早燃抑制温度区域的范围。
7.如权利要求1至6中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，配备有增压器，所述增压器利用排气压力对吸入空气进行增压，
所述早燃易发运转区域是低旋转高负荷区域。
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