內燃機的點火定時控制器和點火定時控制方法
2024-03-21 09:24:05 1
專利名稱：內燃機的點火定時控制器和點火定時控制方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的點火定時控制器和點火定時控制方法。
背景技術：
現有的內燃機的點火定時控制器使點火定時提前至不會發生爆震的程度，計算表示燃料的抗爆震性能的指標，並且通過使用抗爆震性能指標來對預先存儲的使用普通汽油時的爆震極限點火定時和使用高辛烷值汽油時的爆震極限點火定時進行插值。然而，利用現有的內燃機的點火定時控制器，不可能僅根據爆震極限點火定時的數據來區別抗爆震性能提高及點火定時提前是由於燃料的辛烷值的差異還是由於環境溼度高而引起的。因此，存在以下問題在點火定時已由於環境溼度高而提前的情況下，插值得到的爆震極限點火定時可能偏離實際的爆震極限點火定時。有鑑於此，本發明的目的在於精確計算爆震極限點火定時。
發明內容
根據本發明，基於內燃機的運行狀態來計算基本爆震極限點火定時。內燃機的運行狀態是基於(可根據進入內燃機的進氣量確定的)內燃機轉速和內燃機負荷的組合確定的，並且可以表示為以內燃機轉速和內燃機負荷作為坐標軸的圖上的點。基本爆震極限點火定時是使用預定的基本辛烷值燃料且環境溼度是預定的基本環境溼度時的爆震極限點火定時。然後，對內燃機在預定的兩個運行區域中的爆震極限點火定時進行學習，並且基於對兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值計算學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量。運行區域是基於內燃機轉速範圍和內燃機負荷範圍的組合確定的，並且可以由以內燃機轉速和內燃機負荷作為坐標軸的圖上的區域來表示。學習區域由於辛烷值引起的變化量是兩個運行區域之一中由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於基本爆震極限點火定時的變化量，並且學習區域由於溼度引起的變化量是兩個運行區域之一中由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於基本爆震極限點火定時的變化量。接著，基於學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量來估計由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量。 由於辛烷值引起的變化量是當前運行狀態下由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於基本爆震極限點火定時的變化量，而由於溼度引起的變化量是當前運行狀態下由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於基本爆震極限點火定時的變化量。最後，基於基本爆震極限點火定時、由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量，來計算當前運行狀態下的爆震極限點火定時。單獨計算由於燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於基本爆震極限點火定時的變化量和由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於基本爆震極限點火定時的變化量，並且使用這兩個變化量來計算精確地反映燃料辛烷值和環境溼度的影響的爆震極限點火定時。因此，可以精確地計算出爆震極限點火定時。
在一個實施例中，公開了一種內燃機的點火定時控制器。該控制器包括基本爆震極限點火定時計算器、學習區域變化量計算器、估計變化量計算器和爆震極限點火定時計算器。所述基本爆震極限點火定時計算器基於所述內燃機的運行狀態計算基本爆震極限點火定時，其中，所述基本爆震極限點火定時是使用預定的基本辛烷值燃料且環境溼度為預定的基本環境溼度時的爆震極限點火定時。所述學習區域變化量計算器學習所述內燃機在預定的兩個運行區域中的爆震極限點火定時，並基於對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值來計算學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量，其中，所述學習區域由於辛烷值引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述學習區域由於溼度引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量。所述估計變化量計算器基於所述學習區域由於辛烷值引起的變化量和所述學習區域由於溼度引起的變化量來估計由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量，其中，所述由於辛烷值引起的變化量是當前運行狀態下由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述由於溼度引起的變化量是當前運行狀態下由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量。所述爆震極限點火定時計算器基於所述基本爆震極限點火定時、所述由於辛烷值引起的變化量和所述由於溼度引起的變化量，來計算當前運行狀態下的爆震極限點火定時。在另一實施例中，公開了一種內燃機的點火定時控制器。該控制器包括基本爆震極限點火定時計算部件、學習區域變化量計算部件、估計變化量計算部件和爆震極限點火定時計算部件。所述基本爆震極限點火定時計算部件基於所述內燃機的運行狀態計算基本爆震極限點火定時，其中，所述基本爆震極限點火定時是使用預定的基本辛烷值燃料且環境溼度為預定的基本環境溼度時的爆震極限點火定時。所述學習區域變化量計算部件學習所述內燃機在預定的兩個運行區域中的爆震極限點火定時，並基於對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值來計算學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量，其中，所述學習區域由於辛烷值引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述學習區域由於溼度引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量。 所述估計變化量計算部件基於所述學習區域由於辛烷值引起的變化量和所述學習區域由於溼度引起的變化量來估計由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量，其中，所述由於辛烷值引起的變化量是當前運行狀態下由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述由於溼度引起的變化量是當前運行狀態下由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量。所述爆震極限點火定時計算部件基於所述基本爆震極限點火定時、 所述由於辛烷值引起的變化量和所述由於溼度引起的變化量，來計算當前運行狀態下的爆震極限點火定時。在又一實施例中，提供了一種內燃機的點火定時控制方法。該方法包括基於所述內燃機的運行狀態計算基本爆震極限點火定時，其中，所述基本爆震極限點火定時是使用預定的基本辛烷值燃料且環境溼度為預定的基本環境溼度時的爆震極限點火定時。該方法還包括學習所述內燃機在預定的兩個運行區域中的爆震極限點火定時，並基於對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值來計算學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量，其中，所述學習區域由於辛烷值引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述學習區域由於溼度引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量。該方法還包括基於所述學習區域由於辛烷值引起的變化量和所述學習區域由於溼度引起的變化量來估計由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量，其中， 所述由於辛烷值引起的變化量是當前運行狀態下由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、 爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述由於溼度引起的變化量是當前運行狀態下由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量。該方法還包括基於所述基本爆震極限點火定時、所述由於辛烷值引起的變化量和所述由於溼度引起的變化量，來計算當前運行狀態下的爆震極限點火定時。
包含在本說明書中並構成本說明書的一部分的附圖示出本發明的當前優選實施例，並且與以上給出的一般說明和以下給出的詳細說明一起用來解釋本發明的特徵。圖1是根據本發明實施例的火花點火式內燃機的點火定時控制器的示意圖；圖2是根據本發明實施例的爆震極限點火定時計算控制的框圖；圖3是根據本發明實施例的用於計算基本爆震極限點火定時的映射；圖4是根據本發明實施例的學習值計算例程的流程圖；圖5A和圖5B是示出根據本發明實施例的計算學習區域由於辛烷值引起的提前量和學習區域由於溼度引起的提前量的方法的圖；圖6是示出內燃機轉速與使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時和使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時之差Aoct之間的關係的圖；圖7是示出內燃機轉速與溼度高時的爆震極限點火定時和溼度低時的爆震極限點火定時之差Ahum之間的關係的圖；以及圖8是根據本發明實施例的爆震極限點火定時計算例程的流程圖。
具體實施例方式將參考附圖來說明本發明的實施例。在以下說明中，術語「低辛烷值燃料」指諸如普通汽油等的辛烷值約為92的燃料。術語「高辛烷值燃料」指諸如高辛烷值汽油等的辛烷值約為102的燃料。術語「低溼度」指空氣中水蒸氣的壓力(「水蒸氣分壓」)約為IkPa的狀況。術語「高溼度」指水蒸氣分壓約為7kPa的狀況。圖1是根據本發明實施例的火花點火式內燃機1用的點火定時控制器100的示意圖。內燃機1的點火定時控制器100包括進氣管2、排氣管3和控制器4。進氣通過進氣管 2流入內燃機1。燃燒排氣通過排氣管3從內燃機1排出。
內燃機1包括氣缸體11和氣缸蓋12。氣缸體11包括氣缸部Ila和曲軸箱lib。 氣缸部Ila具有多個氣缸110。在各個氣缸110中配置由於燃燒壓力而在氣缸110中往復運動的活塞111。活塞銷113插入活塞111，並且連杆112的一端連接至活塞銷113。曲軸箱lib配置在氣缸部Ila之下。曲軸箱lib可轉動地支持曲軸114。曲軸114通過連杆112 將活塞111的往復運動轉換成轉動。氣缸蓋12連接至氣缸體11的上表面。氣缸蓋12、氣缸110和活塞111形成燃燒室13的一部分。進氣口 120和排氣口 121形成在氣缸蓋12中。進氣口 120將進氣管2連接至形成在燃燒室13的頂壁中的開口。排氣口 121將排氣管3連接至燃燒室13的頂壁中形成的開口。火花塞122形成在燃燒室13的頂壁中央。進氣閥123和排氣閥IM配置在氣缸蓋 12中。進氣閥123打開或關閉燃燒室13和進氣口 120之間的開口。排氣閥IM打開和關閉燃燒室13和排氣口 121之間的開口。進氣凸輪軸125和排氣凸輪軸1 配置在氣缸蓋 12中。進氣凸輪軸125打開和關閉進氣閥123。排氣凸輪軸1 打開和關閉排氣閥124。空氣濾清器21、空氣流量計22、電子控制式的節流閥23和燃料噴射閥M從上遊側起按此順序依次配置在進氣管2中。空氣濾清器21從進氣去除諸如沙子等的異物。空氣流量計22檢測進氣量。節流閥23通過改變進氣管2的截面面積來調節進入氣缸110中的進氣量。節氣門致動器26打開和關閉節流閥23，而節氣門傳感器25檢測節流閥23的開口度。燃料噴射閥M根據內燃機1的運行狀態向進氣口 120噴射燃料。用於從排氣去除諸如碳氫化合物和氧化氮等的有害物質的三效催化劑31配置在排氣管3中。控制器4是包括中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM) 和輸入/輸出接口(I/O接口)的微計算機。將來自以下的傳感器的用於檢測內燃機1的運行狀態的檢測信號輸入至控制器4 空氣流量計22 ；節氣門傳感器25 ；內燃機轉速傳感器41，用於基於曲柄角檢測內燃機轉速；加速器衝程傳感器42，用於檢測表示內燃機負荷的加速踏板的踩踏量；燃料傳感器43，用於檢測是否供給了燃料；以及點火傳感器44，用於檢測內燃機起動信號。根據檢測到的內燃機1的運行狀態，控制器4控制火花塞122的點火定時，以使得點火定時變為最佳點火定時(例如，MBT，最大扭矩的最小點火提前量)或爆震極限點火定時。具體地，如果最佳點火定時相對於爆震極限點火定時延遲，則對點火定時進行控制以使其變為最佳點火定時。如果最佳點火定時相對於爆震極限點火定時提前，則對點火定時進行控制以使其變為爆震極限點火定時。這是因為，如果點火定時相對於爆震極限點火定時提前，則發生超過容許極限的爆震，並且內燃機的功率和耐久性下降。因此，需要防止點火定時相對於爆震極限點火定時提前。為此，需要精確地計算爆震極限點火定時。最佳點火定時不依賴於燃料的辛烷值和環境溼度。只要內燃機轉速和內燃機負荷相同，則最佳點火定時在燃料的辛烷值或環境溼度變化時不變。因此，可以通過使用一個映射來基於內燃機的運行狀態計算最佳點火定時。然而，爆震極限點火定時依賴於燃料的辛烷值和環境溼度。即使內燃機轉速和內燃機負荷相同，爆震極限點火定時也根據燃料的辛烷值和環境溼度而變化。具體地，即使內燃機轉速和內燃機負荷相同，燃料的辛烷值越高，爆震極限點火定時提前得越多。環境溼度越高，爆震極限點火定時提前得越多。根據前面的現有技術，為了通過使用映射來計算爆震極限點火定時，需要準備基於內燃機轉速和內燃機負荷設置基本爆震極限點火定時的映射以及與燃料的辛烷值和環境溼度相對應的多個校正映射，並且通過參考這些映射來計算爆震極限點火定時。結果，為了精確地計算爆震極限點火定時，需要大量的映射網格或映射，並且為了製作這些映射需要大量的預備試驗，從而導致開發工時和開發成本增加的問題。為了解決該問題，這裡提供了通過在運行期間學習來計算爆震極限點火定時的方法。利用該方法，基於內燃機轉速和內燃機負荷計算基本爆震極限點火定時BIT，使點火定時相對於基本爆震極限點火定時逐漸提前，並且學習發生微弱爆震的點火定時作為運行狀態下的爆震極限點火定時。為了使用這種方法精確地學習爆震極限點火定時，需要在整個運行區域中進行學習。然而，由於內燃機轉速和內燃機負荷時刻變化，因此不可能在相同的內燃機轉速和相同的內燃機負荷下進行長時間的學習。此外，在使用頻率較低的運行區域中，進行學習的機會有限。另外，如上所述，即使內燃機轉速和內燃機負荷相同，爆震極限點火定時也根據燃料的辛烷值和環境溼度而變化。即，爆震極限點火定時的學習值可看作是由於辛烷值的影響引起的提前量(「由於辛烷值引起的提前量」)與由於環境溼度的影響引起的提前量(「由於溼度引起的提前量」)之和。然而，通過簡單地使用學習值，不可能獲得該學習值中由於辛烷值引起的提前量的比例和該學習值中由於溼度引起的提前量的比例。因此，例如，如果在環境溼度低時將點火定時設置為在環境溼度高時學習到的爆震極限點火定時，則可能由於提前過多而發生爆震。相反，如果在環境溼度高時將點火定時設置為在環境溼度低時學習到的爆震極限點火定時，則可能由於爆震極限點火定時延遲過多而導致燃料經濟性下降。因此，在沒有進一步分析的情況下，上述通過學習來計算爆震極限點火定時的方法導致爆震極限點火定時的學習值可能偏離實際的爆震極限點火定時，從而造成未能精確地計算爆震極限點火定時的問題。為了防止該情況，在本實施例中，通過單獨計算由於辛烷值引起的提前量和由於溼度引起的提前量來精確地計算爆震極限點火定時。具體地，首先計算基本爆震極限點火定時，即首先計算在當前運行狀態(內燃機轉速和內燃機負荷)下溼度低並且使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時。接著，在與當前運行狀態不直接相關但使用頻率較高的預定的兩個運行區域中進行爆震極限點火定時的學習。基於這兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值，計算在這兩個運行區域之一中的由於辛烷值引起的提前量(「學習區域由於辛烷值引起的提前量」)和由於溼度引起的提前量(「學習區域由於溼度引起的提前量」)。然後，基於如此學習到的學習區域由於辛烷值引起的提前量和學習區域由於溼度引起的提前量，計算在當前運行狀態下由於辛烷值引起的提前量(「由於辛烷值引起的估計提前量」)和由於溼度引起的提前量(「由於溼度引起的估計提前量」)。最後，將由於辛烷值引起的估計提前量及由於溼度引起的估計提前量與基本爆震極限點火定時相加，由此計算出當前運行狀態下的爆震極限點火定時。下面將說明根據本實施例的爆震極限點火定時計算控制。圖2是根據本實施例的爆震極限點火定時計算控制的框圖。如圖2所示，爆震極限點火定時計算器10包括基本爆震極限點火定時計算器5、學習值計算器6、學習區域提前量計算器7、估計提前量計算器8和加法器9。基本爆震極限點火定時計算器5基於內燃機轉速和內燃機負荷計算基本爆震極限點火定時。以下將參考圖3來說明其詳細內容。學習值計算器6計算在使用頻率較高的預定的兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值。具體地，計算在使用頻率較高的低轉速側運行區域(「低轉速區域」)中的爆震極限點火定時的學習值、即在低轉速區域中相對於基本爆震極限點火定時的提前量(「低轉速側學習提前量」)AL。此外，計算在使用頻率較高的高轉速側運行區域(「高轉速區域」)中的爆震極限點火定時的學習值、即在高轉速區域中相對於基本爆震極限點火定時的提前量(「高轉速側學習提前量」)AH。以下將參考圖4來說明其詳細內容。在本實施例中，低轉速區域與約800 1200rpm的範圍內的內燃機轉速相對應。高轉速區域與約3000 3400rpm的範圍內的內燃機轉速相對應。低轉速區域和高轉速區域不局限於這些區域，並且可以根據內燃機1的特性而設置為使用頻率較高的運行區域。學習區域提前量計算器7基於低轉速側學習提前量AL和高轉速側學習提前量AH 計算學習區域由於辛烷值引起的提前量和學習區域由於溼度引起的提前量。在本實施例中，低轉速區域中的由於辛烷值引起的提前量AOL和由於溼度引起的提前量ASL分別是學習區域由於辛烷值引起的提前量和學習區域由於溼度引起的提前量。以下將參考圖5A、圖 5B、圖6、圖7來說明其詳細內容。估計提前量計算器8基於學習區域由於辛烷值引起的提前量和學習區域由於溼度引起的提前量計算由於辛烷值引起的估計提前量AOR和由於溼度引起的估計提前量 ASR0以下將參考圖5A、圖5B、圖6、圖7來說明其詳細內容。加法器9通過將由於辛烷值引起的估計提前量AOR和由於溼度引起的估計提前量ASR與基本爆震極限點火定時相加來計算爆震極限點火定時。圖3是用於基於內燃機轉速和內燃機負荷來計算基本爆震極限點火定時的映射。 該映射是通過進行預備試驗等預先準備的，並且存儲在控制器4中。如上所述，在本實施例中，基本爆震極限點火定時是溼度低並且使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時。這是因為，當溼度低並且使用低辛烷值燃料時最經常發生爆震，並因此爆震極限點火定時延遲最大。如圖3所示，基於內燃機轉速和內燃機負荷來計算基本爆震極限點火定時。內燃機轉速越高並且內燃機負荷越低，基本爆震極限點火定時的提前量設置得越大。圖4是用於計算低轉速側學習提前量AL和高轉速側學習提前量AH的學習值計算例程的流程圖。控制器4按各預定計算周期(例如，IOms)重複進行該例程。在步驟Sl中，控制器4判斷燃料的辛烷值是否變化了。具體地，該控制器檢測是否向內燃機1供給了新的燃料。如果已通過例如對車輛添加燃料而供給了新的燃料，則控制器4進行步驟S2。如果尚未供給新的燃料，則控制器4進行步驟S3。在步驟S2中，控制器4將低轉速側學習提前量AL和高轉速側學習提前量AH復位為初始值0。在步驟S3中，控制器4判斷內燃機轉速是否在低轉速區域內。如果內燃機轉速在低轉速區域內，則控制器4進行步驟S4。如果內燃機轉速不在低轉速區域內，則控制器進行步驟S7。在步驟S4中，控制器4判斷是否正在發生爆震。如果不是正在發生爆震，則控制器4進行步驟S5。如果正在發生爆震，則控制器4進行步驟S6。在步驟S5中，控制器 4使低轉速側學習提前量AL增大第一預定量。
在步驟S6中，控制器4使低轉速側學習提前量AL減小第二預定量。第二預定量比第一預定量大。在步驟S7中，控制器4判斷內燃機轉速是否在高轉速區域內。如果內燃機轉速在高轉速區域內，則控制器4進行步驟S8。如果內燃機轉速不在高轉速區域內，則控制器4完成本處理。在步驟S8中，控制器4判斷是否正在發生爆震。如果不是正在發生爆震，則控制器4進行步驟S9。如果正在發生爆震，則控制器4進行步驟S10。在步驟S9中， 控制器4使高轉速側學習提前量AH增大第一預定量。在步驟SlO中，控制器4使高轉速側學習提前量AH減小第二預定量。參考圖5A、圖5B、圖6、圖7，將說明用於計算學習區域由於辛烷值引起的提前量和學習區域由於溼度引起的提前量的方法。圖5A根據燃料的辛烷值而示出當溼度低(為基本環境溼度)並且內燃機負荷為預定水平時內燃機轉速和爆震極限點火定時之間的關係。 在圖5A中，細實線示出使用低辛烷值燃料時(使用基本辛烷值燃料時)的爆震極限點火定時，並且粗實線示出使用高辛烷值燃料時(使用基準辛烷值燃料時)的爆震極限點火定時。 因此，細實線示出預定的內燃機負荷時的基本爆震極限點火定時。如圖5A所示，當內燃機負荷和環境溼度相同時，使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時比使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時提前得多。這是因為，辛烷值越高，則抗爆震性能越高。隨著內燃機轉速增加，爆震極限點火定時沿著略向上凸的曲線逐漸向提前側移動。然而，移動量根據燃料的辛烷值而不同。移動量在使用高辛烷值燃料時比使用低辛烷值燃料時小。即，如圖6所示，使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時和使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時之間的差Aoct隨著內燃機轉速增大而減小。圖6是示出內燃機轉速與使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時和使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時之差Aoct之間的關係的圖。在本實施例中，該圖是通過進行預備試驗等預先準備的，並且存儲在控制器4中。通過參考該圖，計算當前內燃機轉速下使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時和使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時之差Aoct，即計算當前內燃機轉速下從使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時到使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時的提前量(「由於辛烷值引起的最大提前量」)0R。返回參考圖5A，差Aoct在內燃機負荷變化時不變，並且僅依賴於內燃機轉速。 即，當內燃機負荷變化時，表示爆震極限點火定時的曲線在維持圖5A中實線所示的形狀的情況下，根據內燃機負荷而上下移動。因此，換言之，差Aoct是溼度低時的由於辛烷值引起的最大提前量。爆震極限點火定時具有燃料的辛烷值越高、則朝向提前側的移動量越小的特性。 因此，使用具有位於低辛烷值和高辛烷值之間的辛烷值的燃料(「預定辛烷值燃料」)時的爆震極限點火定時如圖5A中的虛線所示，並且其移動量比使用低辛烷值燃料時小且比使用高辛烷值燃料時大。如果當前燃料是預定辛烷值燃料，則如圖5A所示，低轉速區域中從低辛烷值燃料的爆震極限點火定時到預定辛烷值燃料的爆震極限點火定時的提前量是低轉速區域中的由於辛烷值引起的提前量A0L。在本實施例中，低轉速區域中的由於辛烷值引起的提前量 AOL是學習區域由於辛烷值引起的提前量。高轉速區域中從低辛烷值燃料的爆震極限點火定時到預定辛烷值燃料的爆震極限點火定時的提前量是高轉速區域中的由於辛烷值引起的提前量Α0Η。
圖5B根據環境溼度而示出當使用低辛烷值燃料(當使用基本辛烷值燃料)並且內燃機負荷為預定水平時內燃機轉速和爆震極限點火定時之間的關係。在圖5B中，細實線示出溼度低(為基本環境溼度)時的爆震極限點火定時，並且粗實線示出溼度高(為基準環境溼度)時的爆震極限點火定時。因此，細實線是預定內燃機負荷時的基本爆震極限點火定時。如圖5B所示，當內燃機負荷和燃料的辛烷值相同時，溼度高時的爆震極限點火定時比溼度低時的爆震極限點火定時提前得多。這是因為，溼度越高，則抗爆震性能越高。隨著內燃機轉速增大，爆震極限點火定時沿著略向上凸的曲線向提前側逐漸移動。然而，移動量根據環境溼度而不同。移動量在溼度低時比在溼度高時小。即，如圖7所示，溼度高時的爆震極限點火定時和溼度低時的爆震極限點火定時之差Ahum隨著內燃機轉速增大而增大。該關係與圖5A的關係相反。圖7是示出內燃機轉速與溼度高時的爆震極限點火定時和溼度低時的爆震極限點火定時之差Ahum之間的關係的圖。在本實施例中，該圖是通過進行預備試驗等預先準備的，並且存儲在控制器4中。通過參考該圖，計算當前內燃機轉速下溼度高時的爆震極限點火定時和溼度低時的爆震極限點火定時之差Ahum,即計算當前內燃機轉速下從溼度低時的爆震極限點火定時到溼度高時的爆震極限點火定時的提前量(「由於溼度引起的最大提前量」)SR。返回參考圖5B，差Ahum在內燃機負荷變化時不變，並且僅依賴於內燃機轉速。 即，當內燃機負荷變化時，表示爆震極限點火定時的曲線在維持圖5B中實線所示的形狀的情況下根據內燃機負荷而移動。因此，換言之，差Ahum是使用低辛烷值燃料時的由於溼度引起的最大提前量。爆震極限點火定時具有環境溼度越高、則朝向提前側的移動量越大的特性。因此， 在位於高溼度和低溼度之間的溼度(「預定溼度」)時的爆震極限點火定時如圖5B中的虛線所示，並且其移動量比溼度低時大且比溼度高時小。如果當前環境溼度為預定溼度，則如圖5B所示，低轉速區域中的從溼度低時的爆震極限點火定時到溼度為預定溼度時的爆震極限點火定時的提前量是低轉速區域中的由於溼度引起的提前量ASL。在本實施例中，低轉速區域中的由於溼度引起的提前量ASL是學習區域由於溼度引起的提前量。高轉速區域中的從溼度低時的爆震極限點火定時到溼度為預定溼度時的爆震極限點火定時的提前量是高轉速區域中的由於溼度引起的提前量ASH。如上所述，爆震極限點火定時的學習值可看作是由於辛烷值引起的提前量與由於溼度引起的提前量之和。因此，如以下的等式(1)所示，低轉速側學習提前量AL可看作是低轉速區域中的由於辛烷值引起的提前量AOL與低轉速區域中的由於溼度引起的提前量ASL 之和。AL = A0L+ASL... (1)其中，AL是低轉速側學習提前量，AOL是低轉速區域中的由於辛烷值引起的提前量，並且ASL是低轉速區域中的由於溼度引起的提前量。如以下的等式(2)所示，高轉速側學習提前量AH可看作是高轉速區域中的由於辛烷值引起的提前量AOH與高轉速區域中的由於溼度引起的提前量ASH之和。AH = A0H+ASH... (2)
其中，AH是高轉速側學習提前量，AOH是高轉速區域中的由於辛烷值引起的提前量，並且ASH是高轉速區域中的由於溼度引起的提前量。如圖5A所示，將低轉速區域中使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時和使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時之差Aoct定義為低轉速區域中的由於辛烷值引起的最大提前量0L。同樣，將高轉速區域中使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時和使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時之差Aoct定義為高轉速區域中的由於辛烷值引起的最大提前量0H。假定對於所有的內燃機轉速，從使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時到使用高辛烷值燃料時的爆震極限點火定時的提前量(即，由於辛烷值引起的最大提前量)相對於從使用低辛烷值燃料時的爆震極限點火定時到使用預定辛烷值燃料時的爆震極限點火定時的提前量的比值均相同。即，假定以下的等式⑶成立。
權利要求
1.一種內燃機的點火定時控制器，包括基本爆震極限點火定時計算器，其基於所述內燃機的運行狀態計算基本爆震極限點火定時，其中，所述基本爆震極限點火定時是使用預定的基本辛烷值燃料且環境溼度為預定的基本環境溼度時的爆震極限點火定時；學習區域變化量計算器，其學習所述內燃機在預定的兩個運行區域中的爆震極限點火定時，並基於對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值來計算學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量，其中，所述學習區域由於辛烷值引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述學習區域由於溼度引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量；估計變化量計算器，其基於所述學習區域由於辛烷值引起的變化量和所述學習區域由於溼度引起的變化量來估計由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量，其中，所述由於辛烷值引起的變化量是當前運行狀態下由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述由於溼度引起的變化量是當前運行狀態下由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量；以及爆震極限點火定時計算器，其基於所述基本爆震極限點火定時、所述由於辛烷值引起的變化量和所述由於溼度引起的變化量，來計算當前運行狀態下的爆震極限點火定時。
2.根據權利要求1所述的內燃機的點火定時控制器，其特徵在於，針對所述內燃機的各轉速，預先存儲差Aoct和差Ahum，其中，所述差Aoct是所述基本爆震極限點火定時與使用基準辛烷值燃料且環境溼度為所述基本環境溼度時的爆震極限點火定時之差，所述基準辛烷值燃料的辛烷值不同於所述基本辛烷值燃料的辛烷值，所述差Ahum是所述基本爆震極限點火定時與環境溼度是基準環境溼度且使用所述基本辛烷值燃料時的爆震極限點火定時之差，所述基準環境溼度不同於所述基本環境溼度，以及其中，所述學習區域變化量計算器基於對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值、所述兩個運行區域中的所述差Aoct和所述兩個運行區域中的所述差Δ hum，來計算所述學習區域由於辛烷值引起的變化量和所述學習區域由於溼度引起的變化量。
3.根據權利要求2所述的內燃機的點火定時控制器，其特徵在於，所述估計變化量計算器通過將所述內燃機的當前轉速下的所述差Aoct與所述兩個運行區域之一中的所述差Aoct相對於所述學習區域由於辛烷值引起的變化量的比值相乘，來計算所述由於辛烷值引起的變化量。
4.根據權利要求2所述的內燃機的點火定時控制器，其特徵在於，所述估計變化量計算器通過將所述內燃機的當前轉速下的所述差Ahum與所述兩個運行區域之一中的所述差Ahum相對於所述學習區域由於溼度引起的變化量的比值相乘， 來計算所述由於溼度弓I起的變化量。
5.根據權利要求1所述的內燃機的點火定時控制器，其特徵在於，所述兩個運行區域是所述內燃機的使用頻率高的運行區域。
6.根據權利要求1所述的內燃機的點火定時控制器，其特徵在於，還包括燃料供給檢測器，其檢測是否供給了新的燃料，其中，當供給了新的燃料時，所述學習區域變化量計算器將對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值復位為初始值。
7.一種內燃機的點火定時控制方法，包括基於所述內燃機的運行狀態計算基本爆震極限點火定時，其中，所述基本爆震極限點火定時是使用預定的基本辛烷值燃料且環境溼度為預定的基本環境溼度時的爆震極限點火定時；學習所述內燃機在預定的兩個運行區域中的爆震極限點火定時，並基於對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值來計算學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量，其中，所述學習區域由於辛烷值引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述學習區域由於溼度引起的變化量是所述兩個運行區域之一中由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量；基於所述學習區域由於辛烷值引起的變化量和所述學習區域由於溼度引起的變化量來估計由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量，其中，所述由於辛烷值引起的變化量是當前運行狀態下由於所使用燃料的辛烷值的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量，所述由於溼度引起的變化量是當前運行狀態下由於環境溼度的影響引起的、爆震極限點火定時相對於所述基本爆震極限點火定時的變化量；以及基於所述基本爆震極限點火定時、所述由於辛烷值引起的變化量和所述由於溼度引起的變化量，來計算當前運行狀態下的爆震極限點火定時。
8.根據權利要求7所述的內燃機的點火定時控制方法，其特徵在於，還包括針對所述內燃機的各轉速，預先存儲差Aoct和差Ahum，其中，所述差Aoct是所述基本爆震極限點火定時與使用基準辛烷值燃料且環境溼度為所述基本環境溼度時的爆震極限點火定時之差，所述基準辛烷值燃料的辛烷值不同於所述基本辛烷值燃料的辛烷值，所述差Ahum是所述基本爆震極限點火定時與環境溼度是基準環境溼度且使用所述基本辛烷值燃料時的爆震極限點火定時之差，所述基準環境溼度不同於所述基本環境溼度，以及基於對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值、所述兩個運行區域中的所述差Aoct和所述兩個運行區域中的所述差Ahum，來計算所述學習區域由於辛烷值引起的變化量和所述學習區域由於溼度引起的變化量。
9.根據權利要求8所述的內燃機的點火定時控制方法，其特徵在於，還包括通過將所述內燃機的當前轉速下的所述差Aoct與所述兩個運行區域之一中的所述差Aoct相對於所述學習區域由於辛烷值引起的變化量的比值相乘，來計算所述由於辛烷值引起的變化量。
10.根據權利要求8所述的內燃機的點火定時控制方法，其特徵在於，還包括通過將所述內燃機的當前轉速下的所述差Ahum與所述兩個運行區域之一中的所述差Ahum相對於所述學習區域由於溼度引起的變化量的比值相乘，來計算所述由於溼度引起的變化量。
11.根據權利要求7所述的內燃機的點火定時控制方法，其特徵在於，所述兩個運行區域是所述內燃機的使用頻率高的運行區域。
12.根據權利要求7所述的內燃機的點火定時控制方法，其特徵在於，還包括 檢測是否供給了新的燃料；當供給了新的燃料時，將對所述兩個運行區域中的爆震極限點火定時的學習值復位為初始值。
全文摘要
內燃機的點火定時控制器和點火定時控制方法，該控制器包括基本爆震極限點火定時計算部件，基於內燃機的運行狀態來計算基本爆震極限點火定時；學習區域變化量計算部件，學習內燃機在兩個運行區域中的爆震極限點火定時，並由此計算兩個運行區域之一中的學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量；估計變化量計算部件，基於學習區域由於辛烷值引起的變化量和學習區域由於溼度引起的變化量來估計當前運行狀態下的由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量；以及爆震極限點火定時計算部件，基於基本爆震極限點火定時、由於辛烷值引起的變化量和由於溼度引起的變化量，來計算當前運行狀態下的爆震極限點火定時。
文檔編號F02P5/152GK102278256SQ20111016083
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月9日 優先權日2010年6月9日
發明者佐佐木祐治 申請人:日產自動車株式會社