CN101680375A - 用于内燃机的控制设备 - Google Patents

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Abstract

当发生爆震时，用于内燃机的控制设备增大泵的转速以增大供给至靠近燃烧室壁面的区域的冷却剂的流量，并且该控制设备将实际机械压缩比控制成低于基于内燃机的负荷设定的机械压缩比(ε1)的低机械压缩比(ε2)。因而，最终气体的压力降低，并且抑制发生爆震。然后，实际机械压缩比在时间点(t3)处返回到机械压缩比(ε1)，在所述时间点(t3)处燃烧室壁面的温度由于转速(NPa)的增大而已经充分地降低。从而，抑制发生爆震，而同时避免实际机械压缩比继续被控制成低于机械压缩比(ε1)的低机械压缩比。

Description

用于内燃机的控制设备
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于内燃机的控制设备，其包括改变机械压缩比的压缩比改变装置，其中所述机械压缩比是燃烧室的容积的最大值与该燃烧室的容积的最小值的比，并且该燃烧室的容积根据活塞的往复运动而改变。
背景技术
[0002]包括压缩比改变装置的用于内燃机的控制设备是可用的。压缩比改变装置改变内燃机的机械压缩比。通常，当位于靠近构成燃烧室的壁面(例如，膛孔壁面)的混合气体(最终气体)的温度和压力极度高时，在混合气体点燃之后最终气体强烈地燃烧。因而，发生爆震。当发生爆震时，内燃机的热效率大大降低，并且构成燃烧室的壁面(例如，气缸盖)会被熔化和损坏。
[0003]随着内燃机的负荷减小，形成在燃烧室内的混合气体中的燃料的量减少，并且因此，通过混合气体的燃烧而产生的热能减少。结果，通过混合气体的燃烧而产生的热能较小程度地加热构成燃烧室的壁面，并且因此，在最终气体燃烧之前壁面较小程度地加热最终气体。另外，随着内燃机的负荷减小，形成在燃烧室内的混合气体的量减少，并且因此，当混合气体被活塞压缩时混合气体的温度较小程度地增大。因此，随着内燃机的负荷减小，较小可能地发生爆震。
[0004]因而，日本专利申请公开No.2006-177176(JP-A-2006-177176)说明了一种控制设备的示例，所述控制设备控制压缩比改变装置以随着内燃机的负荷减小而增大实际机械压缩比。因此，当内燃机的负荷较低时，机械压缩比被控制成较高。这样增加了内燃机的热效率。结果，能够在较好的燃料效率的情况下操作内燃机，而同时避免发生爆震。
[0005]此外，当发生爆震时，控制设备控制压缩比改变装置，以便使实际机械压缩比低于基于负荷设定的机械压缩比。这样减小了最终气体的压力，由此抑制发生爆震。
[0006]然而，上述传统的控制设备在发生爆震之后继续将实际机械压缩比控制成低于基于负荷设定的机械压缩比的机械压缩比。因此，会禁止增大燃料效率。
发明内容
[0007]本发明提供了一种用于内燃机的控制设备和控制方法，所述控制设备和控制方法抑制发生爆震，而同时避免禁止增大燃料效率。
[0008]本发明的一方面提供了一种用于内燃机的控制设备，其设置在车辆中并且包括改变实际机械压缩比的压缩比改变装置，其中所述机械压缩比是燃烧室的容积的最大值与该燃烧室的容积的最小值的比，并且燃烧室的容积根据活塞的往复运动而改变。
[0009]用于内燃机的控制设备包括：压缩比控制装置，其控制压缩比改变装置，以便使实际机械压缩比等于基于内燃机的负荷设定的机械压缩比；冷却装置，其通过将冷却介质供给到靠近构成燃烧室的壁面的区域而使用冷却介质冷却壁面，并且调节冷却效率，所述冷却效率指示每单位时间从壁面传递到供给的冷却介质的热能的量值；指标值获取装置，其获取与爆震的发生有关的指标值；以及爆震抑制装置，其基于获取到的指标值判定是否满足爆震确定条件，所述爆震确定条件包括爆震发生的条件和爆震可能将发生的条件中的至少一个，其中当爆震抑制装置判定满足爆震确定条件时，爆震抑制装置控制冷却装置以增大冷却效率，并且控制压缩比改变装置以便在从判定满足爆震确定条件的爆震确定时间点开始的预定低压缩比控制期间中，使实际机械压缩比等于低机械压缩比，所述低机械压缩比低于基于负荷设定的机械压缩比。
[0010]例如，通过改变冷却介质的流量、冷却介质的温度或类似物而调节冷却效率。因而，在冷却装置被控制以增大冷却效率之后，当预定延迟时间流逝时实际冷却效率增大。因此，在冷却装置被控制之后，燃烧室壁面的温度直到预定期间流逝才充分地降低。
[0011]因此，在上述构造中，当判定满足爆震确定条件时，冷却装置被控制以增大冷却效率，并且实际机械压缩比被控制成在从爆震确定时间点开始的预定低压缩比控制期间中低于基于内燃机的负荷设定的机械压缩比的低机械压缩比。从而，在低压缩比控制期间中，最终气体的压力降低，并且因此抑制发生爆震。
[0012]然后，实际冷却效率已经在低压缩比控制期间的结束时间点处充分地增大。因而，构成燃烧室的壁面(即，燃烧室壁面)的温度已经充分地降低。结果，最终气体的温度没有过度地增大，并且因此抑制发生爆震。
[0013]在低压缩比控制期间的结束时间点之后，实际机械压缩比被控制成基于内燃机的负荷设定的机械压缩比。因而，能够抑制发生爆震，而同时避免实际机械压缩比继续被控制成低于基于负荷设定的机械压缩比的低机械压缩比的情况。即，能够抑制发生爆震，而同时避免禁止增大燃料效率。
[0014]在该情况中，在低压缩比控制期间中，爆震抑制装置可以在从爆震确定时间点至预定的第一时间点的第一期间中将低机械压缩比设定成第一低机械压缩比；并且在低压缩比控制期间中，爆震抑制装置可以在第一时间点之后的第二期间中将低机械压缩比设定成高于第一低机械压缩比的第二低机械压缩比。
[0015]因而，在直到燃烧室壁面的温度降低到同样程度为止的期间中，机械压缩比被控制成第一低机械压缩比，所述第一低机械压缩比是充分低的机械压缩比。因此，能够更加可靠地抑制发生爆震。
[0016]然后，燃烧室壁面的温度降低到如下温度：在该温度下，当实际机械压缩比被控制成基于负荷设定的机械压缩比时将发生爆震的可能性较高，而当实际机械压缩比被控制成比第一低机械压缩比更靠近基于负荷设定的机械压缩比的机械压缩比时并不发生爆震。
[0017]因此，在上述构造中，在第二期间中实际机械压缩比被控制成高于第一低机械压缩比的第二低机械压缩比。因而，与在整个低压缩比控制期间中实际机械压缩比被控制成第一低机械压缩比的情况相比，能够增大燃料效率，而同时抑制发生爆震。
[0018]在该情况中，爆震抑制装置可以在第一期间中将第一低机械压缩比维持在恒定值；并且在第二期间中，随着时间的流逝，爆震抑制装置可以逐渐地向基于负荷设定的机械压缩比增大第二低机械压缩比。
[0019]在从冷却装置被控制以增大冷却效率直到预定延迟时间流逝为止的期间中(即，直到冷却效率开始增大为止的期间中)，燃烧室壁面的温度维持在基本恒定值。因此，如在上述构造中通过在第一期间中将第一低机械压缩比维持在恒定值而能够可靠地抑制发生爆震。
[0020]然后，冷却效率随着时间的流逝逐渐地增大。因而，随着时间的流逝，燃烧室壁面的温度逐渐地降低，并且因此，爆震发生的可能性也降低。因此，在上述构造中，随着时间的流逝，第二低机械压缩比也逐渐地增大。从而，与在第二期间中低机械压缩比被维持在恒定值的情况相比，能够增加燃料效率，而同时更加可靠地抑制发生爆震。
[0021]在该情况中，冷却装置可以通过改变供给的冷却介质的流量而调节冷却效率。
[0022]在该情况中，冷却介质可以是冷却剂；并且冷却装置可以包括电泵，所述电泵在所述电泵由电力驱动时通过排出冷却剂而将该冷却剂供给到靠近壁面的区域。
[0023]在根据本发明的另一方面的用于内燃机的控制设备中，冷却介质可以是冷却剂；并且冷却装置可以包括电泵，所述电泵被供给电力，并且所述电泵包括转子，所述转子以与供给到电泵的电力相对应的转速转动；当转子转动时，电泵可以通过以随转子的转速变得较高而较高的流量排出冷却剂而将该冷却剂供给到靠近壁面的区域；并且爆震抑制装置可以通过控制供给到电泵的电力而控制冷却装置，并且爆震抑制装置可以将第一时间点设定成转子的转速等于预定阈值转速的时间点。
[0024]因而，随着电泵的转子的转速增大，供给到靠近燃烧室壁面的区域的冷却剂的流量增大。即，转子的转速与冷却效率紧密相关。因此，如在上述构造中通过将第一时间点设定成转子的转速等于阈值转速的时间点，在冷却效率充分地增大之后能够增大实际机械压缩比。因此，能够增大燃料效率，而同时更加可靠地抑制发生爆震。
[0025]在根据本发明的另一方面的用于内燃机的控制设备中，冷却装置可以包括电泵，所述电泵被供给电力，并且所述电泵包括转子，所述转子以与供给到电泵的电力相对应的转速转动；当转子转动时，电泵可以通过以随转子的转速变得较高而较高的流量排出冷却剂而将该冷却剂供给到靠近壁面的区域；并且爆震抑制装置可以通过控制供给到电泵的电力而控制冷却装置，并且爆震抑制装置可以随着转子的转速增大而增大低机械压缩比。
[0026]如上所述，随着转子的转速增大，供给到靠近燃烧室壁面的区域的冷却剂的流量增大，并且因此，冷却效率增大。因此，如在上述构造中通过随着转子的转速增大而增大低机械压缩比，能够尽可能地增大燃料效率，而同时抑制发生爆震。
[0027]在冷却装置包括电泵的情况中，在内燃机中，缸体和曲轴箱中的一个是固定构件，缸体和曲轴箱中的另一个是可运动构件，所述固定构件可以固定到车辆，并且所述可运动构件可以相对于固定构件运动；压缩比改变装置可以通过使可运动构件相对于固定构件运动而改变实际机械压缩比；并且当压缩比改变装置改变实际机械压缩比时，电泵可以固定到相对于固定构件不运动的构件。
[0028]例如，当压缩比改变装置改变实际机械压缩比时，电泵固定到固定构件，所述电泵功能为相对于固定构件不运动的构件，或者电泵固定到车辆。从而，与当实际机械压缩比改变时电泵固定到可运动构件的情况相比，能够减小在实际机械压缩比改变时运动的构件的重量。因此，能够减小使改变实际机械压缩比的构件运动的能量消耗。这样增大燃料效率。
[0029]在根据本发明的另一方面的用于内燃机的控制设备中，冷却装置可以通过改变供给的冷却剂的温度而调节冷却效率。
[0030]在根据本发明的上述方面中的任一方面的用于内燃机的控制设备中，指标值获取装置可以通过检测冷却介质的温度、引入到燃烧室中的空气的温度、燃烧室中的气体的压力以及内燃机的振动中的至少一个作为指标值而获取指标值。
[0031]随着冷却介质的温度增大，冷却效率减小。因而，随着冷却介质的温度增大，燃烧室壁面的温度增大，并且因此，更加可能发生爆震。即，冷却介质的温度与发生爆震紧密相关。同样，随着引入到燃烧室的空气的温度(例如，进气管中的空气的温度)增大，最终气体的温度增大，并且因此，更加可能发生爆震。即，引入到燃烧室中的空气的温度也与发生爆震紧密相关。同样，随着燃烧室中的气体的压力(气缸压力)增大，最终气体的压力增大，并且因此，更加可能发生爆震。即，燃烧室中的气体的压力也与发生爆震紧密相关。
[0032]此外，当发生爆震时，内燃机以较高的频率振动。因此，内燃机的振动与发生爆震紧密相关。另外，当发生爆震时，燃烧室中的气体的压力急剧地增大。因此，燃烧室中的气体的压力也与发生爆震紧密相关。
[0033]因而，在上述构造中，通过检测冷却介质的温度、引入到燃烧室中的空气的温度、燃烧室中的气体的压力以及内燃机的振动中的至少一个作为指标值而获取指标值，并且基于获取到的指标值而判定是否满足爆震确定条件。从而，能够近似地判定是否满足爆震确定条件。
[0034]在该情况中，用于内燃机的控制设备还可以包括：点火装置，其点燃在燃烧室中形成的混合气体；以及点火正时控制装置，其控制点火装置，以便使点火装置实际上在基于负荷设定的点火正时处点燃混合气体。当爆震抑制装置判定满足爆震确定条件时，在从爆震确定时间点开始的预定点火正时延迟控制期间中，爆震抑制装置可以控制点火装置，以便使点火装置实际上在比基于负荷设定的点火正时更加延迟的延迟点火正时处点燃混合气体。
[0035]在上述控制设备中，机械压缩比在爆震确定时间点处减小。然而，例如，气缸体需要相对于曲轴箱运动以改变实际机械压缩比。因此，实际机械压缩比在预定控制延迟时间流逝之后改变。即，实际机械压缩比在爆震确定时间点之后的即刻期间中保持较高。从而，会发生爆震。
[0036]然而，在上述构造中，点火正时在爆震确定时间点处被控制成比基于负荷设定的点火正时更加延迟的延迟点火正时。从而，最终气体的压力降低，并且因此，抑制发生爆震。
[0037]在该情况中，在点火正时延迟控制期间中，爆震抑制装置在直到第二时间点为止的期间中可以将延迟点火正时设定成第一延迟点火正时，所述第二时间点晚于实际机械压缩比开始增大的时间点；以及在点火正时延迟控制期间中，爆震抑制装置在第二时间点之后的期间中可以将延迟点火正时设定成第二延迟点火正时，所述第二延迟点火正时比第一延迟点火正时提前。
[0038]因而，在从爆震确定时间点至第二时间点的期间中，实际点火正时被控制成第一延迟点火正时，所述第一延迟点火正时是充分延迟的正时。这样减小了爆震发生的可能性。因此，甚至当实际机械压缩比快速地接近基于内燃机的负荷设定的机械压缩比时也能够抑制发生爆震。即，能够更加快速地使实际机械压缩比接近基于内燃机的负荷设定的机械压缩比，而同时抑制发生爆震。这样增大了燃料效率。
[0039]然后，在第二时间点之后的期间中，冷却效率充分地增大，并且因此，燃烧室壁面的温度充分地降低。因此，在上述构造中，实际点火正时被控制成比第一延迟点火正时更加提前的第二延迟点火正时。从而，与在整个点火正时延迟控制期间中点火正时被控制成第一延迟点火正时的情况相比，能够增大燃料效率。
[0040]在该情况中，爆震抑制装置可以将点火正时延迟控制期间的结束时间点设定成在低压缩比控制期间的结束时间点之后的时间点。
[0041]因而，在低压缩比控制期间结束之后，点火正时延迟控制期间结束。因此，在其中实际机械压缩比被控制成低机械压缩比的期间中，实际点火正时被控制成延迟点火正时。这样减小了爆震发生的可能性。
[0042]因此，甚至当实际机械压缩比快速地接近基于内燃机的负荷设定的机械压缩比时也能够抑制发生爆震。即，能够更加快速地使实际机械压缩比接近基于内燃机的负荷设定的机械压缩比，而同时抑制发生爆震。这样增大了燃料效率。
[0043]在该情况中，压缩比控制装置可以基于负荷设定机械压缩比，以便使机械压缩比随着负荷的减小而增大；压缩比控制装置可以打开排气门，以便使实际膨胀比随着负荷的减小而增大；实际膨胀比可以是燃烧室在排气门打开时的时间点处的容积与上止点燃烧室容积的比，所述上止点燃烧室容积是燃烧室在活塞位于上止点时的时间点处的容积；压缩比控制装置可以关闭进气门，以便使实际压缩比维持在与负荷无关的基本恒定值；并且实际压缩比可以是燃烧室(CC)在进气门关闭时的时间点处的容积与上止点燃烧室容积的比。
[0044]因而，随着负荷减小，实际膨胀比增大，并且因此，通过燃烧混合气体而产生的燃烧气体在活塞上起作用期间增大。这样增大了热效率。结果，燃料效率增大。
[0045]另外，实际压缩比维持在与负荷无关的基本恒定值。结果，甚至当机械压缩比由于负荷减小而增大时也能够避免爆震发生的可能性增大。从而，当负荷较低时能够增大燃料效率，而同时抑制发生爆震。
[0046]在该情况中，内燃机可以是包括多个气缸的多缸内燃机；压缩比改变装置可以将各气缸的实际机械压缩比同时地改变成同一值；指标值获取装置可以获取用于各气缸的指标值；冷却装置可以调节用于各气缸的冷却效率；爆震抑制装置可以基于获取到的用于各气缸的指标值而判定是否满足爆震确定条件；当爆震抑制装置判定在多个气缸中的至少一个气缸中满足爆震确定条件时，爆震抑制装置可以控制冷却装置，以便使用于其中满足爆震确定条件的所述至少一个气缸的冷却效率高于用于其中不满足爆震确定条件的多个气缸中的至少一个气缸的冷却效率。
[0047]在包括多个气缸的内燃机中，在特定的气缸中可能重复地发生爆震。因此，在上述构造中，当在至少一个气缸中满足爆震确定条件时，用于其中满足爆震确定条件的所述至少一个气缸的冷却效率高于用于其中不满足爆震确定条件的至少一个气缸的冷却效率。从而，能够抑制在其中满足爆震确定条件的至少一个气缸中发生爆震。换言之，因为使爆震发生的可能性基本相同，所以能够避免整个发动机的机械压缩比由于至少一个气缸可能发生爆震而不能增大的情况。
附图说明
[0048]当参照附图理解时，通过阅读以下本发明的实施例的详细说明将更好地理解本发明的特征、优点和技术以及工业应用，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的用于内燃机的控制设备应用至火花点火式多气缸内燃机的系统的示意性构造图；
图2是整个冷却系统的示意性构造图，所述冷却系统的部分在图1中示出；
图3是示出由图1中所示的CPU执行以设定受控变量的程序的流程图；
图4是示出限定发动机转速/加速踏板操作量与机械压缩比之间的关系的图表的图，图1中所示的CPU涉及所述图表；
图5是示出由图1中所示的CPU执行以判定是否发生爆震的程序的流程图；
图6是示出泵转速、机械压缩比校正标志、泵转速不匹配比、机械压缩比、校正系数、点火正时校正标志和点火正时中的变化的时间图；
图7是示出由图1中所示的CPU执行以计算机械压缩比校正量的程序的流程图；
图8是示出由图1中所示的CPU执行以计算点火正时校正量的程序的流程图；
图9是示出由图1中所示的CPU执行以校正受控变量的程序的流程图；
图10A和图10B是根据本发明的第一实施例的修改示例的放大剖视图，各视图都示出冷却系统的一部分，其中支管连接至循环管；
图11A和图11B是解释视图，各所述解释视图都概念地示出根据本发明的第一实施例的修改示例的冷却系统中的冷却剂的流动；
图12是示出除了图5中所示的程序以外根据本发明的第一实施例的修改示例由CPU执行以控制分支流量调节阀的开度的程序的流程图；
图13是示出根据本发明的第二实施例由CPU执行以计算机械压缩比校正量的程序的流程图，该程序代替图8中所示的程序；以及
图14是示出泵转速、泵转速不匹配比、机械压缩比校正标志、机械压缩比、校正系数、点火正时校正标志和点火正时中的变化的时间图。
具体实施方式
[0049]在以下说明和附图中，将参照示例性实施例更加详细地说明本发明。
[0050]将说明本发明的第一实施例。图1示意性地示出了其中根据本发明的第一实施例的控制设备应用至火花点火式多气缸(四个气缸)内燃机的系统的构造。图1仅示出了特定气缸的剖视图。然而，其它气缸也具有同样的构造。
[0051]内燃机10设置在车辆(未示出)中。内燃机10包括气缸体部分20、气缸盖部分30、进气/排气系统40以及构成冷却装置的一部分的冷却系统50。
[0052]气缸体部分20包括气缸体21、曲轴箱22、活塞23、连杆24和曲轴25，所述气缸体21用作可运动构件，所述曲轴箱22用作固定构件。
[0053]图2是示出在沿着图1中的线2-2延伸的平面上得到的气缸体21的剖视图的示意图。如图1和图2中所示，在气缸体21中形成有多个气缸膛孔(bore)21a(在实施例中是四个气缸膛孔21a)。各气缸膛孔21a都是沿着膛孔中心轴线方向BC延伸通过气缸体21的圆柱形孔。所有气缸膛孔21a的膛孔中心轴线BC定位在一个平面(膛孔中心轴线布置平面)BDP内。
[0054]此外，在气缸体21中，形成有构成冷却装置的一部分的缸体侧水套21b。缸体侧水套21b是冷却剂通过的通路。缸体侧水套21b布置成围绕所有气缸膛孔21a。
[0055]如图2中所示，侧面21c是气缸体21的一个侧面并且与膛孔中心轴线布置平面BDP平行，在所述侧面21c中形成有两个开口部分21c1和21c2。开口部分21c1和21c2连接至缸体侧水套21b。开口部分21c1和21c2布置成沿着膛孔中心轴线布置方向BD靠近侧面21c的相应的端部部分，所述膛孔中心轴线布置方向BD与膛孔中心轴线布置平面BDP平行并且与膛孔中心轴线方向BC正交。
[0056]车辆(即，车辆的车体)固定有曲轴箱22。如图1中所示，曲轴箱22布置成沿着膛孔中心轴线方向BC与气缸体21相邻。曲轴箱22容纳曲轴25，并且旋转地支撑曲轴25。
[0057]曲轴箱22和气缸体21构造成使得气缸体21沿着膛孔中心轴线方向BC可相对于曲轴箱22运动。以下，在本说明书中，从气缸体21朝向曲轴箱22的方向将称为“向下方向”，并且从曲轴箱22朝向气缸体21的方向将称为“向上方向”。
[0058]在气缸膛孔21a中容纳有活塞23。活塞23在气缸膛孔21a内进行往复运动。活塞23的往复运动通过连杆24传递给曲轴25。从而，曲轴25旋转。
[0059]另外，气缸体部分20包括压缩比改变装置26和压缩比控制装置27，所述压缩比改变装置26用作压缩比改变装置。机构的细节是众所周知的，并且例如在日本专利申请公开No.2003-206771(JP-A-2003-206771)和日本专利申请公开No.2007-056837(JP-A-2007-056837)中说明。因此，在本说明书中，将省略机构的详细说明并且将仅说明机构的总体构造。
[0060]压缩比改变装置26将气缸体21连接至曲轴箱22。压缩比改变装置26通过压缩比控制装置27驱动以使气缸体21相对于曲轴箱22沿着膛孔中心轴线方向BC运动，由此改变气缸体21和曲轴箱22之间在膛孔中心轴线方向BC上的距离。
[0061]气缸体21的上部分固定有气缸盖部分30。借助该构造，由构成气缸膛孔21a的壁面(即，膛孔壁面)、活塞23的头部和气缸盖部分30的下表面形成燃烧室CC。另外，当压缩比改变装置26使气缸体21相对于曲轴箱22沿着膛孔中心轴线方向BC运动时，内燃机10的实际机械压缩比改变。内燃机10的机械压缩比是燃烧室CC的容积的最大值与燃烧室CC的容积的最小值的比。燃烧室CC的容积根据活塞23的往复运动而改变。即，各气缸的实际机械压缩比同时地改变成同一值。
[0062]气缸盖部分30包括：进气口31，其连接至相应的燃烧室CC；进气门32，其打开/关闭相应的进气口31；可变的进气正时装置32a，其包括驱动进气门32的进气凸轮轴，并且所述可变的进气正时装置32a持续地改变进气凸轮轴的相位角；致动器32b，其用于可变的进气正时装置32a；排气口33，其连接至相应的燃烧室CC；排气门34，其打开/关闭相应的排气口33；排气凸轮轴34a，其驱动排气门34；火花塞35，当高电压施加至火花塞35时该火花塞35在相应的燃烧室CC内产生火花；点火器36，其包括点火线圈，所述点火线圈产生施加至相应的火花塞35的高电压；和喷射器37，其将燃料喷射到相应的进气口31中，以便使燃料响应于指令信号而供给至相应的燃烧室CC。火花塞35和点火器36构成点火装置，所述点火装置点燃在燃烧室CC中形成的混合气体。
[0063]在气缸盖部分30中，形成有构成冷却装置的一部分的缸盖侧水套30a。缸盖侧水套30a是冷却剂通过的通路。缸盖侧水套30a布置成围绕所有气缸的燃烧室CC。缸盖侧水套30a在多个位置处连接至缸体侧水套21b。
[0064]进气/排气系统40包括进气歧管41和排气歧管42。进气歧管41固定至气缸盖部分30。在进气歧管41中，形成多个独立的通路。这些多个通道连接至相应的气缸的进气口31。进气歧管41连接至进气管(未示出)，来自内燃机10的外部的空气通过所述进气管被吸入到气缸体部分20中。
[0065]排气歧管42固定至气缸盖部分30。在排气歧管42中，形成多个独立的通路。这些多个通道连接至相应的气缸的排气口33。排气歧管42连接至排气管(未示出)，从气缸体部分20排出的排气通过所述排气管排出到内燃机10的外部。
[0066]如图2中所示，冷却系统50包括循环管51、支管52、电动水泵53和散热器54。
[0067]循环管51的一端连接至气缸体21，以便使循环管51的内部空间通过开口部分21c1连接至缸体侧水套21b。
[0068]循环管51的另一端通过开口部分21c3连接至气缸体21，以便使循环管51的内部空间连接至缸体侧水套21b。在沿着与膛孔中心轴线方向BC正交的平面得到的气缸体21的横截面中，开口部分21c3形成在与最靠近开口部分21c1的气缸体21的拐角部分成对角线相对的气缸体21的拐角部分中。
[0069]支管52的一端在靠近开口部分21c1的位置处连接至循环管51，以便使支管52的内部空间连接至循环管51的内部空间。支管52的另一端连接至气缸体21，以便使支管52的内部空间通过开口部分21c2连接至缸体侧水套21b。
[0070]水泵53在支管52连接至循环管51的位置沿着冷却剂流向气缸体21的方向的上游的位置处布置在循环管51中。水泵53连接至电源(未示出)。电源供应电力。
[0071]水泵53包括马达53a和转子53b。马达53a包括旋转轴。在马达53a中，随着供给至马达53a的电力变得较高，旋转轴以较高的转矩旋转。转子53b与旋转轴一体地旋转。转子53b包括多个叶片53b1。当转子53b旋转时，水泵53压缩并使用叶片53b1排出冷却剂。借助该构造，随着转子53b的转速变得较高，水泵53以较高的流量排出冷却剂。
[0072]水泵53以及曲轴箱22固定至车辆。即，当压缩比改变装置26改变实际机械压缩比时，水泵53固定到相对于固定构件的曲轴箱22不运动的构件(车体)。水泵53可以固定至曲轴箱22。
[0073]因而，与水泵53固定至在实际机械压缩比改变时运动的气缸体部分20的情况相比，能够减小在实际机械压缩比改变时运动的构件的重量。因此，能够减小使构件运动以改变实际机械压缩比的能量消耗。结果，燃料效率增大。
[0074]散热器54在水泵53沿着冷却剂流向气缸体21的方向的上游的位置处布置在循环管51中。散热器54通过向大气散发冷却剂的热而冷却循环管51中的冷却剂。
[0075]借助该构造，冷却剂在缸体侧水套21b、缸盖侧水套30a和冷却系统50中循环。因此，在缸体侧水套21b和缸盖侧水套30a中的冷却剂接收来自构成燃烧室CC的壁面(即，例如包括膛孔壁面和气缸盖部分30的下表面的燃烧室壁面)的热，并且从而通过冷却剂冷却燃烧室壁面。
[0076]另外，冷却系统50包括旁通管55和旁通流量调节阀55a。旁通管55的一端在散热器54的上游的位置处连接至循环管51。旁通管55的另一端在散热器54的下游的位置处连接至循环管51。即，旁通管55构成循环管51中的冷却剂流动绕过散热器54的通路。
[0077]旁通流量调节阀55a是恒温器阀。通过改变旁通流量调节阀55a的开度(未示出)，调节流入散热器54的冷却剂的流量和绕过散热器54的冷却剂的流量。随着在旁通流量调节阀55a附近流动的冷却剂的温度增大，旁通流量调节阀55a的开度减小。借助该构造，旁通流量调节阀55a通过随着冷却剂的温度增大而增大流入散热器54的冷却剂的流量，将冷却剂的温度Tw(即，冷却剂温度Tw)维持在基本恒定值。
[0078]如图1中所示，该系统包括冷却剂温度传感器61、用作指示值获取装置的爆震传感器62、曲轴位置传感器63、凸轮位置传感器64、泵转速传感器65、加速踏板操作量传感器66和电力控制单元70。
[0079]冷却剂温度传感器61检测在缸体侧水套21b中的冷却剂的温度Tw(即，冷却剂温度Tw)，并且输出指示冷却剂温度Tw的信号。爆震传感器62检测气缸体部分20的振动Vc作为与发生爆震相关的指示值，并且输出指示振动Vc的信号。
[0080]曲轴位置传感器63输出包括短脉宽脉冲和长脉宽脉冲的信号，所述短脉宽脉冲在曲轴25每次旋转10度发生，所述长脉宽脉冲在曲轴25每次旋转360度发生。该信号指示发动机转速NE。凸轮位置传感器64输出包括在进气凸轮轴每次旋转90度(即，曲轴25每次旋转180度)发生的脉冲的信号(G2信号)。
[0081]泵转速传感器65在水泵53的转子53b每次旋转360度时输出信号。该信号指示实际泵转速NPa。加速踏板操作量传感器66检测由驾驶员操作的加速踏板AP的操作量Accp，并且输出指示加速踏板AP的操作量Accp(即，加速踏板操作量Accp)的信号。
[0082]电力控制单元70是微型计算机，其包括CPU 71、ROM 72、RAM 73、备份RAM 74和接口75，所述接口75包括AD转换器。CPU 71、ROM 72、RAM 73、备份RAM 74和接口75通过总线相互连接。由CPU 71执行的程序、表格(锁闭表和制图)、常量和类似物提前存储在ROM 72中。CPU 71根据需要临时在RAM 73中存储数据。当电力供应至备份RAM 74中时，数据存储在备份RAM 74中。另外，当中断向备份RAM 74供给电力时，保留存储在备份RAM 74中的数据。接口75包括AD转换器。接口75连接至传感器61至66，并且向CPU 71供给来自传感器61至66的信号。另外，接口75根据来自CPU 71的指令将驱动信号(指令信号)发送至压缩比控制装置27、用于可变的进气正时装置32a的致动器32b、点火器36、喷射器37和水泵53。
[0083]接下来，将概述具有上述构造的用于内燃机的控制设备的操作。控制设备基于从爆震传感器62输出的电压信号Vc判定是否发生爆震。当发生爆震时，控制设备通过增大设定的泵转速NP而控制水泵53以增大实际泵转速NPa。另外，在从发生爆震的时间点开始的预定低压缩比控制期间中，控制设备将实际机械压缩比控制成低于基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比的低机械压缩比。从而，最终气体的压力降低，并且因此，抑制发生爆震。
[0084]然后，实际泵转速NPa增大。因此，从水泵53排出的冷却剂的流量增大。这样增大了冷却效率，所述冷却效率指示每单位时间从燃烧室壁面传递到冷却剂的热能的量值。从而，燃烧室壁面的温度降低。结果，最终气体的温度降低，这样抑制发生爆震。
[0085]当低压缩比控制期间结束时，控制设备将实际机械压缩比返回到基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比。从而，借助控制设备，能够抑制发生爆震，而同时避免实际机械压缩比继续被控制成低于基于负荷设定的机械压缩比的低机械压缩比的状况。即，能够抑制发生爆震，而同时避免禁止增大燃料效率。
[0086]接下来，将参照图3至9详细地说明电力控制单元70的实际操作。
[0087]【设定受控变量】
每次各气缸的膨胀冲程结束(即，每次曲轴25旋转180度)，电力控制单元70的CPU 71执行图3中的流程图所示的受控变量设定程序。
[0088]因此，CPU 71在预定时刻处从步骤300开始受控变量设定程序。然后，CPU 71进入步骤305。在步骤305中，CPU 71读取由加速踏板操作量传感器66检测到的加速踏板操作量Accp。随后，在步骤310中，CPU 71读取由曲轴位置传感器63检测到的发动机转速NE。在实施例中，加速踏板操作量Accp指示内燃机10的负荷。内燃机10的负荷可以由基于加速踏板操作量Accp和发动机转速NE而确定的需要的转矩指示。
[0089]然后，CPU 71进入步骤315。在步骤315中，CPU 71读取由冷却剂温度传感器61检测到的冷却剂温度Tw。然后，CPU 71进入步骤320。在步骤320中，CPU 71基于限定加速踏板操作量Accp/发动机转速NE与点火正时ф之间的关系的表Mapф、在步骤305中读取的加速踏板操作量Accp和在步骤310中读取的发动机转速NE而设定点火正时ф(在该步骤中ф＝ф1)。执行步骤320中的程序可以被看作为履行点火正时控制装置的一部分功能。
[0090]表Mapф提前设定，以便使在基于表Mapф设定的点火正时ф处的热效率的程度在给定操作条件下是最高的。点火正时ф用BTDC(上止点之前)来表示。曲柄角BTDC(上止点之前的曲柄角)限定用于各气缸。曲柄角BTDC的正值指示曲轴25沿着与曲轴25的旋转方向相反的方向相对于各气缸的压缩上止点的旋转角度(曲柄角)。
[0091]在下文中，表“Map X(a，b)”表示定义变量“a”、变量“b”和值“X”之间的关系的表。短语“值X基于表Map X(a，b)设定”表示值X基于当前变量“a”和当前变量“b”以及表Map X(a，b)设定。可以仅使用一个变量，或者三个变量或更多的变量。
[0092]然后，CPU 71进入步骤325。在步骤325中，CPU 71基于表Map ε(Accp，NE)设定机械压缩比ε(在该步骤中ε＝ε1)。如图4中所示，表Mapε提前设定，以便使基于表Map ε设定的机械压缩比ε随着加速踏板操作量Accp增大而减小。执行步骤325中的程序可以被看作为履行压缩比控制装置的一部分功能。
[0093]然后，CPU 71进入步骤330。在步骤330中，CPU 71基于表Map NP(Accp，NE，Tw)设定泵转速NP(在该步骤中NP＝NP1)。表Map NP提前设定，以便使基于表Map NP设定的泵转速NP随着冷却剂温度Tw增大而增大，并且基于表Map NP设定的泵转速NP随着加速踏板操作量Accp增大而增大。
[0094]然后，CPU 71进入步骤335。在步骤335中，CPU 71基于表Mapτ(Accp，NE)设定燃料喷射量τ。表Map τ提前设定，以便使基于表Mapτ设定的燃料喷射量τ随着加速踏板操作量Accp增大而增大。然后，CPU 71进入步骤399。在步骤399中，CPU 71完成程序。
[0095]另外，在受控变量设定程序完成之后，CPU 71执行由图5中的流程图所示的爆震判定程序。执行图5中的程序可以被看作为履行爆震抑制装置的一部分功能。
[0096]从而，在受控变量设定程序执行之后，CPU 71从步骤500开始爆震判定程序，并且进入步骤505。在步骤505中，CPU 71基于由爆震传感器62检测出的气缸体部分20的振动Vc而计算爆震强度SN。在实施例中，爆震强度SN是在曲轴25旋转180度的期间中(即，一个气缸的膨胀冲程期间)气缸体部分20的振动Vc的振幅的最大值。即，CPU 71获取用于多个气缸中的每个气缸的指标值。
[0097]然后，CPU 71进入步骤510。在步骤510中，CPU 71判定步骤510中计算出的爆震强度SN是否高于阈值强度SNth。阈值强度SNth提前设定成稍低于实际发生爆震时的爆震强度SN的值的值。即，在步骤510中，判定是否满足发生爆震的条件。该条件在本说明书中可以称为“爆震确定条件”。
[0098]图6示出因为某一原因在时间点t1处发生爆震的情况。首先，将说明在该情况中在时间点t1之前的期间A中执行的程序。
[0099]在期间A中的时间点处，并没有发生爆震，并且因此，爆震强度SN低于阈值强度SNth。因此，CPU 71在步骤510中做出否定判断，并且直接进入步骤599。在步骤599中，CPU 71完成程序。
[0100]另外，CPU 71在爆震判定程序完成之后执行由图7中的流程图所示的机械压缩比校正量计算程序。执行图7中的程序可以被看作为履行爆震抑制装置的一部分功能。
[0101]因而，在爆震判定程序完成之后，CPU 71从步骤700开始机械压缩比校正量计算程序，并且进入步骤705。在步骤705中，CPU 71判定机械压缩比校正标志Xε的值是否是“1”。
[0102]机械压缩比校正标志Xε指示步骤325中设定的机械压缩比ε是否需要校正。当机械压缩比校正标志Xε的值是“1”时，该机械压缩比校正标志Xε指示机械压缩比ε需要校正。当机械压缩比校正标志Xε的值是“0”时，该机械压缩比校正标志Xε指示机械压缩比ε并不需要校正。如后面将说明，当判定发生爆震时，机械压缩比校正标志Xε的值设定成“1”(参照步骤545)。当实际泵转速(即，由泵转速传感器65检测出的泵转速)NPa等于步骤330中设定的泵转速NP时，机械压缩比校正标志Xε的值设定成“0”(参照步骤740)。应当注意到，当内燃机10起动时，机械压缩比校正标志Xε的值设定成“0”。
[0103]在该状况中，并没有发生爆震，并且因此，机械压缩比校正标志Xε的值保持为“0”。因此，CPU 71在步骤705中做出否定判断，并且进入步骤710。在步骤710中，CPU 71将机械压缩比校正量Δε设定为“0”。然后，CPU 71直接进入步骤799。在步骤799中，CPU 71完成程序。
[0104]另外，CPU 71在机械压缩比校正量计算程序完成之后执行由图8中的流程图所示的点火正时校正量计算程序。执行图8中的程序可以被看作为履行爆震抑制装置的一部分功能。
[0105]因而，在机械压缩比校正量计算程序完成之后，CPU 71从步骤800开始点火正时校正量计算程序，并且进入步骤805。在步骤805中，CPU 71判定点火正时校正标志Xф的值是否是“1”。
[0106]点火正时校正标志Xф指示步骤320中设定的点火正时ф是否需要校正。当点火正时校正标志Xф的值是“1”或“2”时，该点火正时校正标志Xф指示点火正时ф需要校正。当点火正时校正标志Xф的值是“0”时，该点火正时校正标志Xф指示点火正时ф并不需要校正。如后面将说明，当判定发生爆震时，点火正时校正标志Xф的值设定成“1”(参照步骤540)。当正时控制变量Kε等于预定阈值Kεth时，点火正时校正标志Xф的值设定成“2”(参照步骤835)。当用于点火正时ф的点火正时校正量Δф是“0”时，点火正时校正标志Xф的值设定成“0”(参照步骤860)。应当注意到，当内燃机10起动时，点火正时校正标志Xф的值设定成“0”。
[0107]在该状况中，并没有发生爆震，并且因此，点火正时校正标志Xф的值保持为“0”。因此，CPU 71在步骤805中做出否定判断，并且进入步骤810。在步骤810中，CPU 71判定点火正时校正标志Xф的值是否为“2”。然后，CPU 71在步骤810中做出否定判断，并且进入步骤815中。在步骤815中，CPU 71将点火正时校正标志Xф的值设定为“0”。然后，CPU 71直接进入步骤899。在步骤899中，CPU 71完成程序。
[0108]另外，CPU 71在点火正时校正量计算程序完成之后执行由图9中的流程图所示的受控变量校正程序。执行图9中的程序可以被看作为履行爆震抑制装置的一部分功能。
[0109]因而，在点火正时校正量计算程序完成之后，CPU 71从步骤900开始受控变量校正程序，并且进入步骤905。在步骤905中，CPU 71通过将点火正时ф设定成值ф-Δф而校正点火正时ф，所述ф-Δф通过从步骤320中设定的点火正时ф(在该时间点处ф＝ф1)减去图8中的点火正时校正量计算程序中计算出的点火正时校正量Δф(在该时间点处Δф＝0)而得到。然而，因为在该时间点处点火正时校正量Δф是0(Δф＝0)，所以点火正时ф实际上没有校正。
[0110]然后，CPU 71进入步骤910。在步骤910中，CPU 71通过将机械压缩比ε设定成值ε-Δε而校正机械压缩比ε，所述ε-Δε通过从步骤325中设定的机械压缩比ε(在该时间点处ε＝ε1)减去图7中的机械压缩比校正量计算程序中计算出的机械压缩比校正量Δε(在该时间点处Δε＝0)而得到。然而，因为在该时间点处机械压缩比校正量Δε是0(Δε＝0)，所以机械压缩比ε实际上没有校正。
[0111]然后，CPU 71进入步骤915。在步骤915中，CPU 71基于表Map Δτ(Accp，NE，Δф，Δε)设定燃料喷射量校正量Δτ。表Map Δτ提前设定，以便当喷射由基于表Map Δτ设定的燃料喷射量校正量Δτ加上步骤355中设定的燃料喷射量τ而得到的量的燃料时从内燃机10输出的转矩等于当喷射步骤355中设定的燃料喷射量τ的燃料时从内燃机10输出的转矩，在该情况中点火正时校正量Δф和机械压缩比校正量Δε二者都是“0”。因此，因为在该时间点处点火正时校正量Δф和机械压缩比校正量Δε二者都是“0”(Δф＝Δε＝0)，所以燃料喷射量校正量Δτ是“0”(Δτ＝0)。
[0112]然后，CPU 71进入步骤920。在步骤920中，CPU 71通过将燃料喷射量τ设定成值τ+Δτ而校正燃料喷射量τ，所述τ+Δτ通过由步骤915中设定的燃料喷射量校正量Δτ(在该时间点处Δτ＝0)加上步骤335中设定的燃料喷射量τ而得到。然而，因为在该时间点处燃料喷射量校正量Δτ是0(Δτ＝0)，所以燃料喷射量τ实际上并没有校正。然后，CPU 71进入步骤999。在步骤999中，CPU 71完成程序。
[0113]另外，CPU 71在受控变量校正程序完成之后执行泵转速控制程序(未示出)。因而，在受控变量校正程序完成之后，CPU 71通过发送驱动指令信号至水泵53而控制供给至水泵53的电力以使实际泵转速NPa等于设定的泵转速NP(在该时间点处NP＝NP1)。执行泵转速控制程序可以被看作为履行爆震抑制装置的一部分功能。
[0114]另外，CPU 71在泵转速控制程序完成之后执行机械压缩比程序(未示出)。因而，在泵转速控制程序完成之后，CPU 71发送驱动指令信号至压缩比控制装置27以使实际机械压缩比等于步骤910中设定的机械压缩比ε(在该时间点处ε＝ε1)。执行机械压缩比控制程序可以被看作为履行压缩比控制装置的一部分功能和爆震抑制装置的一部分功能。
[0115]同样，CPU 71在曲轴25每次旋转较小的预定角度时对于各气缸都独立地执行点火正时控制程序(未示出)。因而，在预定时刻处，CPU 71判定在n(n＝1、2、3或4)气缸中的曲柄角是否等于步骤905中设定的点火正时ф(在该时间点处ф＝ф1)。当CPU 71判定在n气缸中的曲柄角等于点火正时ф时，CPU 71发送指令信号至用于n气缸的点火器36，以便使用于n气缸的点火器36产生火花。执行点火正时控制程序可以被看作为履行点火正时控制装置的一部分功能和爆震抑制装置的一部分功能。
[0116]此外，CPU 71在曲轴25每次旋转较小的预定角度时对于各气缸都独立地执行燃料喷射控制程序(未示出)。因而，在预定时刻处，CPU 71判定在n气缸中的曲柄角是否等于预定燃料喷射开始时刻。当CPU 71判定在n气缸中的曲柄角等于预定燃料喷射开始时刻时，CPU 71发送指令信号至用于n气缸的喷射器37，以便使用于n气缸的喷射器37喷射步骤920中校正过的燃料喷射量τ的燃料。
[0117]然后，在时间点t1处发生爆震。因此，爆震强度SN变得高于阈值强度SNth。因而，当CPU 71在该时间点处开始图5中的爆震判定程序，并且进入步骤510，CPU 71在步骤510中做出肯定判断，并且进入步骤515。在本说明书中，判定发生爆震时的时间点t1(即，满足爆震确定条件时的时间点t1)可以称为“爆震确定时间点”。
[0118]在步骤515中，CPU 71基于表Map Δф0(Accp，NE)设定点火正时校正基本量Δф0。表Map Δф0提前设定，以便使基于表Map Δф0设定的点火正时基本校正量Δф0的值是正值。
[0119]然后，CPU 71进入步骤520。在步骤520中，CPU 71基于表Map Δε0(Accp，NE)设定机械压缩比基本校正量Δε0。表MapΔε0提前设定，以便使基于表Map Δε0设定的机械压缩比基本校正量Δε0的值是正值。
[0120]然后，CPU 71进入步骤525。在步骤525中，CPU 71基于表Map ΔNP(Accp，NE，Tw)设定泵转速校正量ΔNP。表Map ΔNP提前设定，以便使基于表Map ΔNP设定的泵转速校正量ΔNP的值是正值。
[0121]然后，CPU 71进入步骤530。在步骤530中，CPU 71通过将泵转速NP设定成值NP+ΔNP(值NP+ΔNP＝NP2)而校正设定的泵转速NP，所述NP+ΔNP通过由步骤525中设定的泵转速校正量ΔNP加上步骤330中设定的泵转速NP而得到。
[0122]然后，CPU 71进入步骤535。在步骤535中，CPU 71更新表Map NP，以便使基于在步骤305至步骤315中读取的加速踏板操作量Δccp、发动机转速NE和冷却剂温度Tw而设定的泵转速NP等于步骤530中计算出的设定的泵转速NP(＝NP2)。
[0123]然后，CPU 71进入步骤540。在步骤540中，CPU 71将点火正时校正标志Xф的值设定成“1”。随后，在步骤545中，CPU71将机械压缩比校正标志Xε的值设定成“1”。然后，CPU 71进入步骤550。在步骤550中，CPU 71将计时器T的值设定成“0”，由此开始测量在当前时间点之后流逝的时间(即，在点火正时校正标志Xф的值和机械压缩比校正标志Xε的值中的每个值都从“0”改变成“1”之后流逝的时间，即，判定发生爆震之后流逝的时间)。然后，CPU 71进入步骤599。在步骤599中，CPU 71完成程序。
[0124]在该状况中，当CPU 71开始图7中的机械压缩比校正量计算程序并且进入步骤705时，CPU 71在步骤705中做出肯定判断，并且进入步骤715。在步骤715中，CPU 71读取由泵转速传感器65在步骤715中检测出的实际泵转速NPa。
[0125]然后，CPU 71进入步骤720。在步骤720中，CPU 71计算值(NP-NPa)/ΔNP作为泵转速不匹配比RNP。值(NP-NPa)/ΔNP通过用值NP-NPa除以步骤525中设定的泵转速校正量ΔNP而得到，所述值NP-NPa通过从步骤530中设定的泵转速NP(在该时间点处NP＝NP2)减去步骤715中读取的实际泵转速NPa而得到。即，泵转速不匹配比RNP指示实际泵转速NPa与步骤530中设定的泵转速NP之间的差异程度。随着泵转速不匹配比RNP接近“0”，差异减小。
[0126]然后，CPU 71进入步骤725。在步骤725中，CPU 71判定步骤720中计算出的泵转速不匹配比RNP的值是否是正值。因为在该时间点处值NP-NPa等于泵转速校正量ΔNP，所以泵转速不匹配比RNP的值是“1”。
[0127]因此，CPU 71在步骤725中做出肯定判断，并且进入步骤730。在步骤730中，CPU 71计算值RNP×Δε0作为机械压缩比校正量Δε(在该时间点处Δε＝Δε0)。值RNP×Δε0通过由步骤520中设定的机械压缩比基本校正量Δε0乘以步骤720中计算出的泵转速不匹配比RNP而得到。然后，CPU 71进入步骤799。在步骤799中，CPU 71完成程序。
[0128]另外，当CPU 71开始图8中的点火正时校正量计算程序并且进入步骤805时，CPU 71在步骤805中做出肯定判断并且进入步骤820。
[0129]在步骤820中，CPU 71将点火正时校正量Δф设定成步骤515中设定的点火正时基本校正量Δф0。然后，CPU 71进入步骤825。在步骤825中，CPU 71计算值Δε/Δε0作为正时控制变量Kε(在该时间点处Kε＝1)。值Δε/Δε0通过图7中的机械压缩比校正量计算程序中计算出的机械压缩比校正量Δε除以步骤520中设定的机械压缩比基本校正量Δε0而得到。
[0130]在实施例中，正时控制变量Kε等于泵转速不匹配比RNP(Kε＝Δε/Δε0＝RNP×Δε0/Δε0＝RNP)。因此，随着实际泵转速NPa接近步骤330或步骤530中设定的泵转速NP(在该时间点处NP＝NP2)，泵转速不匹配比RNP减小，并且因此，正时控制变量Kε减小。
[0131]然后，CPU 71进入步骤830。在步骤830中，CPU 71判定步骤825中计算出的正时控制变量Kε是否等于预定阈值Kεth(在该实施例中是0.4)或在预定阈值Kεth以下。
[0132]在该时间点处，机械压缩比校正量Δε等于机械压缩比基本校正量Δε0，并且因此，正时控制变量Kε是“1”。因此，CPU 71在步骤830中做出否定判断，并且直接进入步骤899。在步骤899中，CPU 71完成程序。
[0133]另外，CPU 71执行图9中的受控变量校正程序、机械压缩比控制程序和点火正时控制程序。结果，实际点火正时被控制成点火正时ф2，所述点火正时ф2比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1延迟了点火正时基本校正量Δф0(参照步骤515和步骤820)。另外，实际机械压缩比被控制成机械压缩比ε2，所述机械压缩比ε2比基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1低了机械压缩比基本校正量Δε0(参照步骤520和步骤720至步骤730)。
[0134]只要正时控制变量Kε在阈值Kεth以上就维持该状况。在该状况中，实际泵转速NPa随着时间的流逝逐渐地向设定的泵转速NP(＝NP2)增大。这样增大了冷却剂的流量。结果，冷却效率增大，并且因此，燃烧室壁面的温度降低。
[0135]另外，重复地执行步骤720和730中的程序。因而，随着实际泵转速NPa接近设定的泵转速NP(＝NP2)，泵转速不匹配比RNP减小，并且结果，机械压缩比校正量Δε减小。换言之，随着实际泵转速NPa接近设定的泵转速NP(＝NP2)，机械压缩比ε向基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1增大。
[0136]随着实际泵转速NPa增大，冷却效率增大。因此，随着实际泵转速NPa增大，爆震发生的可能性减小。从而，通过随着实际泵转速NPa增大而增大机械压缩比ε，能够尽可能地增大燃料效率，而同时抑制发生爆震。
[0137]与此相反，点火正时校正量Δф维持在点火正时基本校正量Δф0。即，实际点火正时继续被控制成点火正时ф2，所述点火正时ф2比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1延迟了点火正时基本校正量Δф0。
[0138]此时，机械压缩比ε接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1，并且因此，正时控制变量Kε减小。
[0139]在时间点t2处，正时控制变量Kε等于阈值Kεth。因此，当CPU 71在时间点t2处开始图8中的点火正时校正量计算程序并且进入步骤830时，CPU 71在步骤830中做出肯定判断，并且进入步骤835，在步骤835中，CPU 71将点火正时校正标志Xф的值设定成“2”。
[0140]然后，CPU 71进入步骤840。在步骤840中，CPU 71将点火正时维持期间Tф设定成在当前时间点处的计时器T的值。即，点火正时维持期间Tф指示实际点火正时已经维持在点火正时ф2处的期间，所述点火正时ф2比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1延迟了点火正时基本校正量Δф0。然后，CPU 71进入步骤899。在步骤899中，CPU 71完成程序。
[0141]然后，在CPU 71在曲轴25旋转180度时再次开始图8中的点火正时校正量计算程序之后，CPU 71在步骤805中做出否定判断，并且进入步骤810。
[0142]然后，CPU 71判定点火正时校正标志Xф的值是“2”，即，在步骤810中做出肯定判断，并且进入步骤845。在步骤845中，CPU 71根据以下说明的方程(1)计算点火正时校正量Δф。
Δф＝(Lф×Tф+Tф-T)×Δф0/(Lф×Tф)...(1)
[0143]在该方程中，Lф是预定系数(在该实施例中是0.9)。系数Lф提前设定，以便在时间点t1之后的期间(Tф+Lф×Tф)流逝之前使实际泵转速NPa等于设定的泵转速NP(＝NP2)。如图6中所示，根据方程(1)计算出的点火正时校正量Δф与流逝的时间成比例地减小。点火正时校正量Δф在整个期间Lф×Tф中从点火正时基本校正量Δф0改变至“0”，所述Lф×Tф通过点火正时维持期间Tф乘以系数Lф而得到。
[0144]然后，CPU 71进入步骤850。在步骤850中，CPU 71判定点火正时校正量Δф的值是否是负值。在该时间点处，点火正时校正量Δф的值是正值。因此，在步骤850中做出否定判断，并且进入步骤899中。在步骤899中，CPU 71完成程序。
[0145]因而，点火正时校正量Δф继续减小直到点火正时校正量Δф变成“0”为止。从而，因为点火正时校正量Δф随着时间的流逝而减小，所以实际点火正时随着时间的流逝逐渐地向基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1推进。
[0146]然后，在时间点t3处，实际泵转速NPa等于步骤330中设定的泵转速NP(＝NP2)。即，泵转速不匹配比RNP变成“0”。因此，当CPU 71在时间点t3处开始图7中的机械压缩比校正量计算程序并且进入步骤725时，CPU 71在步骤725中做出否定判断，并且进入步骤735。
[0147]在步骤735中，CPU 71将机械压缩比校正量Δε设定成“0”。随后，CPU 71在步骤740中将机械压缩比校正标志Xε的值设定成“0”。然后，CPU 71进入步骤799。在步骤799中，CPU 71完成程序。
[0148]然后，在CPU 71在曲轴25旋转180度时再次开始图7中的机械压缩比校正量计算程序之后，CPU 71在步骤705中做出否定判断，并且进入步骤710中。在步骤710中，CPU 71将机械压缩比校正量Δε设定成“0”。随后，CPU 71在步骤799中完成程序。从而，机械压缩比校正量Δε被持续地设定成“0”直到再次发生爆震为止。
[0149]在比时间点t2晚了期间Lф×Tф的时间点t4处，点火正时校正量Δф变成“0”。因而，在CPU 71在时间点t4处开始图8中的点火正时校正量计算程序之后，CPU 71在步骤850中做出肯定判断，并且进入步骤855中。在步骤855中，CPU 71将点火正时校正量Δф设定成“0”。随后，CPU 71在步骤860中将点火正时校正标志Xф的值设定成“0”。然后，CPU 71进入步骤899，并且完成程序。
[0150]然后，在CPU 71在曲轴25旋转180度时再次开始图8中的点火正时校正量计算程序之后，CPU 71在步骤805中做出否定判断，并且在步骤810中做出否定判断。从而，CPU 71进入步骤815。在步骤815中，CPU 71将点火正时校正量Δф设定成“0”。随后，CPU 71在步骤899中完成程序。从而，点火正时校正量Δф被持续地设定成“0”直到再次发生爆震为止。
[0151]因而，当判定发生爆震时，通过在判定发生爆震时的时间点t1处(即，在爆震确定时间点t1处)增大设定的泵转速NP而控制水泵53。另外，在从爆震确定时间点t1至时间点t3的期间中(即，在图6中的期间B和期间C中)，在时间点t3处实际泵转速NPa等于泵转速NP2，所述泵转速NP2高于在发生爆震之前设定的泵转速NP1，实际机械压缩比被控制成低于基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1的低机械压缩比。从而，最终气体的压力降低，并且因此，抑制发生爆震。通过期间B与期间C结合而得到的期间可以称为“低压缩比控制期间”。
[0152]然后，实际泵转速NPa增大。这样增大了从水泵53排出的冷却剂的流量。从而，冷却效率增大。因此，构成燃烧室CC的壁面(即，例如包括膛孔壁面和气缸盖部分30的下表面的燃烧室壁面)的温度降低。结果，最终气体的温度降低。这样抑制发生爆震。
[0153]在时间点t3之后的期间中(即，图6中的期间D和期间E中)，实际机械压缩比返回到基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1，从而，能够抑制发生爆震，而同时避免实际机械压缩比继续被控制成低于基于负荷设定的机械压缩比ε1的低机械压缩比的情况。即，能够抑制发生爆震，而同时避免禁止增大燃料效率。
[0154]另外，在从爆震确定时间点t1至时间点t4的期间中(即，在图6中的期间B、期间C和期间D中)，实际点火正时被控制成比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф延迟的点火正时(即，延迟点火正时)。通过图6中的期间B、期间C和期间D结合在一起而得到的期间可以称为“点火正时延迟控制期间”。
[0155]因而，最终气体的压力降低，并且因此，抑制发生爆震。结果，即使当实际机械压缩比在爆震确定时间点t1之后即刻的期间中高于设定的机械压缩比时内燃机10进行操作，也能够抑制发生爆震，这是因为实际机械压缩比在控制延迟时间流逝之后而改变。
[0156]更具体地，在从爆震确定时间点t1到时间点t2的期间中(即，在图6中的期间B中)，在所述时间点t2处在正时控制变量Kε减小之后正时控制变量Kε等于阈值Kεth，实际点火正时维持在恒定的点火正时(第一延迟点火正时)ф2处，所述点火正时ф2比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1延迟了点火正时基本校正量Δф0。正时控制变量Kε直到泵转速不匹配比RNP开始减小的时间点t1a处才减小。从而，时间点t2晚于实际机械压缩比开始增大的时间点t1a。时间点t2在该说明书中可以称为“第二时间点”。
[0157]从而，甚至当实际机械压缩比快速地接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1时也能够抑制发生爆震。即，能够更加快速地使实际机械压缩比接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1，而同时抑制发生爆震。这样增大了燃料效率。
[0158]然后，在时间点t2之后的期间中(即，在图6中的期间C和期间D中)，实际点火正时逐渐地从点火正时ф2向点火正时ф1推进。即，在通过期间C与期间D结合而得到的期间中，实际点火正时被控制成比第一延迟点火正时ф2提前的第二延迟点火正时。从而，与也在该期间中点火正时被控制成第一延迟点火正时ф2的情况相比，燃料效率增大。
[0159]同样，因为阈值Kεth被控制成充分低的值，并且系数Lф被设定成充分高的值，从时间点t2至实际泵转速NPa等于设定的泵转速NP2时的时间点的期间(即，在图6中的期间C的长度)短于期间Lф×Tф(即，通过图6中的期间C与期间D结合而得到的期间的长度)。因此，在低压缩比控制期间结束之后，点火正时延迟控制期间结束。
[0160]即，在其中实际机械压缩比被控制成低机械压缩比的期间中，实际点火正时被控制成延迟点火正时。这样减小了爆震发生的可能性。因此，甚至当实际机械压缩比快速地接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1时也能够抑制发生爆震。即，能够快速地使实际机械压缩比接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1，而同时抑制发生爆震。这样增大了燃料效率。
[0161]如上所述，借助根据本发明的第一实施例的用于内燃机的控制设备，能够抑制发生爆震，而同时避免禁止增大燃料效率。
[0162]接下来，将说明根据本发明的第一实施例的修改示例的用于内燃机的控制设备。根据修改示例的控制设备与根据第一实施例的控制设备的不同之处仅在于，当发生爆震时，根据修改示例的控制设备执行控制，以便使用于其中发生爆震的至少一个气缸的冷却效率高于用于其中并没有发生爆震的至少一个气缸的冷却效率。因而，在下文中将集中于不同之处来说明根据修改示例的控制设备。
[0163]如图10A和10B中所示，根据修改示例的内燃机10包括分支流量调节阀101，所述分支流量调节阀101构成冷却装置的一部分。分支流量调节阀101布置在支管52连接至循环管51的位置沿着冷却剂流向气缸体21的方向的下游的位置处，并且该位置靠近支管52连接至循环管51的位置。
[0164]如图11A和11B中所示，分支流量调节阀101包括阀元件101a、弹簧101b和电磁线圈101c。阀元件101a可沿着预定驱动方向(包括由图11A中的箭头DW所示的方向(阀关闭方向，阀元件101a沿着所述阀关闭方向运动以关闭分支流量调节阀101)和由图11B中的箭头UW所示的方向(阀打开方向，阀元件101a沿着所述阀打开方向运动以打开分支流量调节阀101))运动。随着阀元件101a沿着阀关闭方向运动，循环管51在布置有分支流量调节阀101的位置处的横截面面积减小。
[0165]弹簧101b沿着阀打开方向UW向阀元件101a施加预定加压力。电磁线圈101c产生功率(驱动功率)，所述功率使阀元件101a沿着阀关闭方向DW运动并且依据施加至电磁线圈101c的电力的量而变化。
[0166]借助该构造，通过改变施加至电磁线圈101c的电力的量，而改变阀元件101a沿着驱动方向的位置。即，随着施加至电磁线圈101c的电力的量增大，流向开口21c2的冷却剂的流量增大，并且流向开口21c1的冷却剂的流量减小。
[0167]将说明阀元件101a和冷却效率之间的关系。在下文中，为了方便，气缸沿着从开口部分21c1至开口部分21c2的方向将称为第一气缸#1、第二气缸#2、第三气缸#3和第四气缸#4。
[0168]首先，将说明阀元件101a位于阀元件101a从可运动范围内的中间位置沿着阀打开方向UW运动之后到达的位置的情况。在该情况中，如图11A中所示，循环管51在布置有分支流量调节阀101的位置处的横截面面积较大。因此，如图10A中所示，通过开口部分21c1供给至气缸体21的冷却剂的流量高于通过支管52和开口部分21c2供应至气缸体21的冷却剂的流量。应当注意到，轮廓箭头的宽度增大，在图10A和10B中冷却剂的流量增大。
[0169]因而，围绕第一气缸#1和第二气缸#2流动的冷却剂的流量高于围绕第三气缸#3和第四气缸#4流动的冷却剂的流量。因此，用于第一气缸#1和第二气缸#2的冷却效率高于用于第三气缸#3和第四气缸#4的冷却效率。
[0170]接下来，将说明阀元件101a位于阀元件101a从可运动范围内的中间位置沿着阀关闭方向DW运动之后到达的位置的情况。在该情况中，如图11B中所示，循环管51在布置有分支流量调节阀101的位置处的横截面面积较小。因此，如图10B中所示，通过开口部分21c1供给至气缸体21的冷却剂的流量低于通过支管52和开口部分21c2供应至气缸体21的冷却剂的流量。
[0171]因而，围绕第一气缸#1和第二气缸#2流动的冷却剂的流量低于围绕第三气缸#3和第四气缸#4流动的冷却剂的流量。因此，用于第一气缸#1和第二气缸#2的冷却效率低于用于第三气缸#3和第四气缸#4的冷却效率。
[0172]因而，通过改变施加至电磁线圈101c的电力的量，而调节用于第一气缸#1和第二气缸#2的冷却效率和用于第三气缸#3和第四气缸#4的冷却效率。
[0173]另外，CPU 71执行其中由图12中的流程图所示的步骤1205至步骤1220加在根据第一实施例的图5中的爆震判定程序中的步骤550和步骤559之间的爆震判定程序，而代替执行图5中的爆震判定程序。执行步骤1205至步骤1220可以被看作为履行爆震抑制装置的一部分功能。
[0174]首先，将说明在第一气缸1#中发生爆震的情况。在该情况中，当CPU 71开始爆震判定程序并且进入步骤510时，CPU 71在步骤510中做出肯定判断，并且进入步骤515和随后的步骤。在步骤515和随后的步骤中，CPU 71设定点火正时基本校正量Δф0、机械压缩比基本校正量Δε0和泵转速校正量ΔNPa，并且校正设定的泵转速NP。
[0175]然后，CPU 71进入步骤1205。在步骤1205中，CPU 71基于曲轴25在当前时间点处的旋转角度，识别其中在当前时间点处膨胀冲程结束的气缸作为其中发生爆震的爆震发生气缸(在该情况中为第一气缸1#)。即，爆震发生气缸是其中满足爆震确定条件的气缸。
[0176]然后，CPU 71进入步骤1210。在步骤1210中，CPU 71判定爆震发生气缸是否是第一气缸1#和第二气缸2#中的一个。在该状况中，CPU 71已经识别出第一气缸1#为爆震发生气缸。因此，CPU71在步骤1210中做出肯定判断，并且进入步骤1215。
[0177]在步骤1215中，CPU 71执行增大分支流量调节阀101的开度的控制(开度增大控制)。即，CPU 71发送指令信号至分支流量调节阀101以减小供给至电磁线圈101c的电力的量。然后，CPU 71进入步骤599。在步骤599中，CPU 71完成程序。
[0178]因而，由电磁线圈101c产生的驱动功率减小。因此，分支流量调节阀101的阀元件101a沿着阀打开方向UW运动。结果，循环管51在布置有分支流量调节阀101的位置处的横截面面积增大。因此，通过开口部分21c1供给至气缸体21的冷却剂的流量增大。与此相反，通过支管52和开口部分21c2供应至气缸体21的冷却剂的流量减小。
[0179]另外，如上所述，随着实际泵转速NPa增大，供给至气缸体21的冷却剂的总流量增大。因此，与发生爆震之前的时间点相比，围绕第一气缸#1和第二气缸#2流动的冷却剂的流量增大的值大于围绕第三气缸#3和第四气缸#4流动的冷却剂的流量增大的值。结果，用于第一气缸#1和第二气缸#2的冷却效率高于用于第三气缸#3和第四气缸#4的冷却效率。
[0180]因而，能够更加可靠地抑制在第一气缸#1和第二气缸#2中发生爆震。即，能够减小在已经发生爆震的第一气缸#1中发生爆震的可能性。同样在第二气缸#2中发生爆震的情况中，也执行上述控制。
[0181]接下来，将说明在第四气缸#4中发生爆震的情况。在该情况中，在CPU 71开始爆震判定程序之后，CPU 71在步骤1210中做出否定判断，并且进入步骤1220。
[0182]CPU 71执行减小分支流量调节阀101的开度的控制(开度减小控制)。即，CPU 71发送指令信号至分支流量调节阀101以增大供给至电磁线圈101c的电力的量。然后，CPU 71进入步骤599。在步骤599中，CPU 71完成程序。
[0183]因而，由电磁线圈101c产生的驱动功率增大。因此，分支流量调节阀101的阀元件101a沿着阀关闭方向DW运动。结果，循环管51在布置有分支流量调节阀101的位置处的横截面面积减小。因此，通过开口部分21c1供给至气缸体21的冷却剂的流量减小。与此相反，通过支管52和开口部分21c2供应至气缸体21的冷却剂的流量增大。
[0184]另外，如上所述，随着实际泵转速NPa增大，供给至气缸体21的冷却剂的总流量增大。因此，与发生爆震之前的时间点相比，围绕第三气缸#3和第四气缸#4流动的冷却剂的流量增大的值大于围绕第一气缸#1和第二气缸#2流动的冷却剂的流量增大的值。结果，用于第三气缸#3和第四气缸#4的冷却效率高于用于第一气缸#1和第二气缸#2的冷却效率。
[0185]因而，能够更加可靠地抑制在第三气缸#3和第四气缸#4中发生爆震。即，能够减小在已经发生爆震的第四气缸#4中发生爆震的可能性。同样在第三气缸#3中发生爆震的情况中，也执行上述控制。
[0186]如上所述，借助根据本发明的第一实施例的修改示例的用于内燃机的控制设备，当在这些气缸之中的至少一个气缸中发生爆震时，用于其中发生爆震的至少一个气缸的冷却效率高于用于其中并没有发生爆震的至少一个气缸的冷却效率。因而，能够减小在其中已经发生爆震的气缸中再次发生爆震的可能性。换言之，因为在各气缸中发生爆震的可能性基本相同，所以能够避免整个发动机的机械压缩比由于至少一个气缸可能发生爆震而不能增大的状况。
[0187]接下来，将说明根据本发明的第二实施例的用于内燃机的控制设备。在低压缩比控制期间中，根据第一实施例的控制设备将实际机械压缩比控制成与实际泵转速NPa相对应的机械压缩比ε。根据第二实施例的控制设备与根据第一实施例的控制设备的不同之处仅在于，在直到实际泵转速NPa等于预定阈值转速为止的期间中，根据第二实施例的控制设备维持实际机械压缩比在恒定值，并且在低机械压缩比控制期间中，实际机械压缩比在该期间流逝之后随着时间的流逝而逐渐地增大。
[0188]根据第二实施例的控制设备执行图13中的机械压缩比校正量计算程序，而代替根据第一实施例的图7中的机械压缩比校正量计算程序。图14示出因为某一原因在时间点t1处发生爆震的情况。首先，将说明在该情况中在时间点t1之前的期间A中执行的程序。
[0189]当CPU 71在该时间点处开始图13中的机械压缩比校正量计算程序，并且CPU 71进入步骤1305时。在步骤1305中，CPU 71判定机械压缩比校正标志Xε的值是否是“1”。
[0190]在该状况中，并没有发生爆震，并且因此，机械压缩比校正标志Xε的值保持为“0”。因此，CPU 71在步骤1305中做出否定判断，并且进入步骤1310。在步骤1310中，CPU 71判定机械压缩比校正标志Xε的值是否是“2”。然后，CPU 71在步骤1310中做出否定判断，并且进入步骤1315。在步骤1315中，CPU 71将机械压缩比校正量Δε设定为“0”。然后，CPU 71进入步骤1399。在步骤1399中，CPU 71完成程序。
[0191]因而，如上所述，在该时间点处，实际机械压缩比被控制成基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε(＝ε1)。
[0192]然后，在时间点t1处发生爆震，并且因此，爆震强度SN变得高于阈值强度SNth。因此，当CPU 71在该时间点处执行图5中的爆震判定程序时，点火正时基本校正量Δф0、机械压缩比基本校正量Δε0和泵转速校正量ΔNPa与第一实施例中一样设定(步骤515至步骤525)。另外，校正设定的泵转速NP，并且表Map NP更新(步骤530和步骤535)。另外，点火正时校正标志Xф的值设定成“1”，并且机械压缩比校正标志Xε的值设定成“1”(步骤540和步骤545)。另外，计时器T的值设定成“0”(步骤550)。
[0193]当CPU 71在该时间点处开始图13中的机械压缩比校正量计算程序并且进入步骤1305时，CPU 71在步骤1305中做出肯定判断，并且进入步骤1320。在步骤1320中，CPU 71将机械压缩比校正量Δε设定成步骤520中设定的机械压缩比基本校正量Δε0。
[0194]然后，CPU 71进入步骤1325。在步骤1325中，CPU 71读取由泵转速传感器65检测出的实际泵转速NPa。然后，CPU 71进入步骤1330。在步骤1330中，CPU 71计算值(NP-NPa)/ΔNP作为泵转速不匹配比RNP。值(NP-NPa)/ΔNP通过用值NP-NPa除以步骤525中设定的泵转速校正量ΔNP而得到，所述值NP-NPa通过从步骤530中设定的泵转速NP(在该时间点处NP＝NP2)减去步骤1325中读取的实际泵转速NPa而得到。
[0195]然后，CPU 71进入步骤1335。在步骤1335中，CPU 71判定步骤1330中计算出的泵转速不匹配比RNP是否在预定阈值比RNPth(在该实施例中是0.4)以下。在实施例中，直到泵转速不匹配比RNP等于阈值比RNPth为止，机械压缩比校正量Δε维持在机械压缩比基本校正量Δε0，并且因此，正时控制变量Kε(＝Δε/Δε0)也维持“1”。即，在晚于泵转速不匹配比RNP等于阈值比RNPth的时间点的时间点处，正时控制变量Kε等于阈值Kεth。
[0196]在时间点t1处，值NP-NPa等于泵转速校正量ΔNP，并且因此，泵转速不匹配比RNP的值是“1”。因此，CPU 71在步骤1335中做出否定判断，并且进入步骤1399。在步骤1399中，CPU 71完成程序。
[0197]因而，在时间点t1处，实际机械压缩比被控制成机械压缩比ε(＝ε2)，所述机械压缩比ε(＝ε2)比基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε(＝ε1)低了步骤520中设定的机械压缩比基本校正量Δε0。
[0198]只要泵转速不匹配比RNP在阈值RNPth以上就维持该状况。在该状况中，实际泵转速NPa随着时间的流逝逐渐地向设定的泵转速NP(＝NP2)增大。即，泵转速不匹配比RNP逐渐地减小。从而，冷却剂的流量增大。结果，冷却效率增大，并且因此，燃烧室壁面的温度降低。
[0199]与此相反，与第一实施例一样，点火正时校正量Δф维持在点火正时基本校正量Δф0。即，实际点火正时继续被控制成点火正时ф2，所述点火正时ф2比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1延迟了点火正时基本校正量Δф0。
[0200]然后，在时间点t2处，泵转速不匹配比RNP等于阈值RNPth。换言之，在时间点t2处，实际泵转速NPa等于阈值转速NP-RNPth×ΔPN。因而，当CPU 71在时间点t2处开始图13中的机械压缩比校正量计算程序并且进入步骤1335时，CPU 71在步骤1335中做出肯定判断，并且进入步骤1340。在步骤1340中，CPU 71将机械压缩比校正标志Xε的值设定成“2”。
[0201]然后，CPU 71进入步骤1345。在步骤1345中，CPU 71将机械压缩比维持期间Tε设定成在当前时间点处的计时器T的值。即，机械压缩比维持期间Tε是实际压缩比维持在机械压缩比ε2处的期间，所述机械压缩比ε2比基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1低了机械压缩比基本校正量Δε0。然后，CPU 71进入步骤1399。在步骤1399中，CPU 71完成程序。
[0202]然后，在CPU 71在曲轴25旋转180度时开始图13中的机械压缩比校正量计算程序之后，CPU 71在步骤1305中做出否定判断，并且进入步骤1310。
[0203]在步骤1310中，CPU 71判定机械压缩比校正标志Xε的值是“2”，即，CPU 71在步骤1310中做出肯定判断，并且进入步骤1350。在步骤1350中，CPU 71根据以下说明的方程(2)计算机械压缩比校正量Δε。
Δε＝(Lε×Tε+Tε-T)×Δε0/(Lε×Tε)...(1)
[0204]在该方程中，Lε是预定系数(在该实施例中是0.8)。如图14中所示，根据方程(2)计算出的机械压缩比校正量Δε与流逝的时间成比例地减小。机械压缩比校正量Δε在整个期间Lε×Tε中从Δε0改变到“0”，所述Lε×Tε通过机械压缩比维持期间Tε乘以系数Lε而得到。
[0205]然后，CPU 71进入步骤1355。在步骤1355中，CPU 71判定机械压缩比校正量Δε的值是否是负值。在该时间点处，机械压缩比校正量Δε的值是正值。因此，CPU 71在步骤1355中做出否定判断，并且进入步骤1399中。在步骤1399中，CPU 71完成程序。
[0206]因而，机械压缩比校正量Δε持续地减小直到机械压缩比校正量Δε变成“0”为止。从而，因为机械压缩比校正量Δε随着时间的流逝而减小，所以实际机械压缩比随着时间的流逝逐渐地向基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1增大。
[0207]然后，在时间点t3处，正时控制变量Kε等于阈值Kεth。因此，当CPU 71在时间点t3处开始图8中的点火正时校正量计算程序时，点火正时校正标志Xф设定成“2”(步骤835)。另外，点火正时维持期间Tф设定成在当前时间点处的计时器T的值(步骤840)。
[0208]然后，CPU 71在曲轴25旋转180度时再次执行图8中的点火正时校正量计算程序。因而，点火正时校正量Δф根据上述方程(1)计算(步骤845)。如上所述，根据方程(1)计算出的点火正时校正量Δф与流逝的时间成比例地减小。点火正时校正量Δф在整个期间Lф×Tф中从Δф0改变到“0”，所述Lф×Tф通过点火正时维持期间Tф乘以系数Lф而得到。在该实施例中，设定系数Lф，以便使期间Lф×Tф等于期间Lε×Tε。
[0209]维持该状况直到点火正时校正量Δф变成“0”为止。从而，因为点火正时校正量Δф随着时间的流逝而减小，所以实际点火正时随着时间的流逝逐渐地向基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1推进。
[0210]然后，在时间点t3a处，实际泵转速NPa等于步骤330中设定的泵转速NP(＝NP2)。
[0211]在比时间点t2晚了期间Lε×Tε的时间点t4处，机械压缩比校正量Δε变成“0”。因而，在CPU 71在时间点t4处开始图13中的机械压缩比较正量计算程序之后，CPU 71在步骤1355中做出肯定判断，并且进入步骤1360中。在步骤1360中，CPU 71将机械压缩比校正量Δε设定成“0”。随后，CPU 71将机械压缩比校正标志Xε的值设定成“0”。然后，CPU 71进入步骤1399，并且完成程序。
[0212]然后，在CPU 71在曲轴25旋转180度时再次开始图13中的机械压缩比校正量计算程序之后，CPU 71在步骤1305中做出否定判断，并且在步骤1310中做出否定判断。从而，CPU 71进入步骤1315。在步骤1315中，CPU 71将机械压缩比校正量Δε设定成“0”。随后，CPU 71在步骤1399中完成程序。从而，机械压缩比校正量Δε被持续地设定成“0”直到再次发生爆震为止。
[0213]然后，在比时间点t3晚了期间Lф×Tф的时间点t5处，点火正时校正量Δф变成“0”。因而，当CPU 71在时间点t5处开始图8中的点火正时校正量计算程序时，点火正时校正量Δф设定成“0”。另外，点火正时校正标志Xф的值设定成“0”(步骤855和步骤860)。
[0214]然后，当CPU 71在曲轴25旋转180度时再次开始图8中的点火正时校正量计算程序时，点火正时校正量Δф设定成“0”(步骤815)。随后，点火正时校正量Δф被持续地设定成“0”直到再次发生爆震为止。
[0215]因而，当判定发生爆震时(即，满足爆震确定条件)，通过在爆震确定时间点t1处增大设定的泵转速NP而控制水泵53。另外，在从爆震确定时间点t1至时间点t4的期间中(即，在图14中的期间B、期间C和期间D中)，实际机械压缩比被控制成低于基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1的低机械压缩比。从而，最终气体的压力降低，并且因此，抑制发生爆震。通过期间B、期间C和期间D结合而得到的期间可以称为“低压缩比控制期间”。
[0216]在从开始通过增大设定的泵转速NP而控制水泵53直到预定延迟时间流逝为止的期间中，燃烧室壁面的温度基本恒定。因此，在从爆震确定时间点t1至时间点t2的期间中(即，期间B中)，实际机械压缩比维持在恒定的低机械压缩比(第一低机械压缩比)ε2处，所述恒定的低机械压缩比ε2比基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1低了机械压缩比基本校正量Δε0，其中在所述时间点t2处在泵转速不匹配比RNP减小之后泵转速不匹配比RNP等于阈值比RNPth。结果，能够更加可靠地抑制发生爆震。图14中的期间B可以称为“第一期间”。
[0217]实际泵转速NPa随着时间的流逝逐渐地增大。因此，冷却效率逐渐地增大，并且因此，燃烧室壁面的温度逐渐地降低。这样减小了爆震发生的可能性。
[0218]因此，在时间点t2之后的期间中(即，在图14中的期间C和期间D中)，实际机械压缩比被控制成高于第一低机械压缩比的第二低机械压缩比。因而，与实际机械压缩比在整个低压缩比控制期间中被控制成第一低机械压缩比ε2的情况相比，能够增大燃料效率，而同时抑制发生爆震。另外，第二低机械压缩比随着时间的流逝逐渐地向基于内燃机10设定的机械压缩比ε1增大。因而，与第二低机械压缩比维持在恒定值的情况相比，能够尽可能地增大燃料效率，而同时更加可靠地抑制发生爆震。通过期间C与期间D结合而得到的期间可以称为“第二期间”。
[0219]然后，在时间点t3a处，实际泵转速NPa等于泵转速NP2，所述泵转速NP2高于在发生爆震之前设定的泵转速NP1。然后，在时间点t4处，燃烧室壁面的温度已经充分地降低，并且因此，爆震发生的可能性已经充分地减小。
[0220]因此，在时间点t4之后的期间中(即，在图14中的期间E和期间F中)，实际机械压缩比减小到基于内燃机10设定的机械压缩比ε1。从而，能够抑制发生爆震，而同时避免实际机械压缩比继续被控制成低于基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1的低机械压缩比的状况。即，能够抑制发生爆震，而同时避免禁止增大燃料效率。
[0221]同样，如上所述，机械压缩比在时间点t2处开始增大，在所述时间点t2处在泵转速不匹配比RNP减小之后泵转速不匹配比RNP等于阈值比RNPth。因而，机械压缩比在冷却效率充分地增大之后增大。因此，能够增大燃料效率，而同时更加可靠地抑制爆震发生。在时间点t2处，实际泵转速NPa(即，转子53b的转速)等于与阈值比RNPth相对应的阈值转速(即，NP-RNPth×ΔNP)。另外，时间点t2在本说明书中可以称为“第一时间点”。
[0222]另外，在从爆震确定时间点t1至时间点t5的期间中(即，在图14中的期间B、期间C、期间D和期间E中)，实际点火正时被控制成比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1延迟的点火正时(即，延迟点火正时)。通过期间B、期间C、期间D和期间E结合在一起而得到的期间可以称为“点火正时延迟控制期间”。
[0223]因而，最终气体的压力降低，并且因此，抑制发生爆震。结果，即使在实际机械压缩比在爆震确定时间点t1之后即刻的期间中高于设定的机械压缩比时内燃机10进行操作，也能够抑制发生爆震，这是因为实际机械压缩比在控制延迟时间流逝之后而改变。
[0224]另外，在从爆震确定时间点t1至时间点t3的期间中(即，在图14中的期间B和期间C中)，实际点火正时维持在恒定的点火正时(第一延迟点火正时)ф2处，所述点火正时ф2比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1延迟了点火正时基本校正量Δф0，其中在所述时间点t3处在正时控制变量Kε减小之后正时控制变量Kε等于阈值Kεth，。时间点t3晚于实际机械压缩比开始增大的时间点t2。时间点t2在该说明书中可以称为“第二时间点”。
[0225]因而，甚至当实际机械压缩比快速地接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1时也能够抑制发生爆震。即，能够更加快速地使实际机械压缩比接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1，而同时抑制发生爆震。这样增大了燃料效率。
[0226]然后，在时间点t3之后的期间中(即，在图14中的期间D和期间E中)，实际点火正时逐渐地从点火正时ф2向点火正时ф1推进。即，在通过期间D与期间E结合而得到的期间中，实际点火正时被控制成比第一延迟点火正时ф2提前的第二延迟点火正时。从而，与也在该期间中点火正时被控制成第一延迟点火正时ф2的情况相比，增大了燃料效率。
[0227]如上所述，设定系数Lф，以便使期间Lф×Tф等于期间Lε×Tε。从而，在低压缩比控制期间结束之后，点火正时延迟控制结束。
[0228]即，在其中实际机械压缩比被控制成低机械压缩比的期间中，实际点火正时被控制成延迟点火正时。这样减小了爆震发生的可能性。因此，甚至当实际机械压缩比快速地接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1时也能够避免发生爆震。即，能够更加快速地使实际机械压缩比接近基于内燃机10的负荷设定的机械压缩比ε1，而同时抑制发生爆震。这样增大了燃料效率。
[0229]如上所述，借助根据本发明的第二实施例的用于内燃机的控制设备，能够抑制发生爆震，而同时避免禁止增大燃料效率。
[0230]在第二实施例中，通过改变供给至靠近燃烧室CC的区域的冷却剂的流量而调节冷却效率。然而，可以通过改变冷却剂的温度而调节冷却效率。
[0231]在该情况中，旁通流量调节阀55a的开度根据来自CPU 71的指令信号而改变。例如，在旁通流量调节阀55a中，可以在检测冷却剂的温度的检测部分中设置可加热的加热元件。旁通流量调节阀55a可以是由致动器驱动的阀，而代替恒温器。
[0232]另外，在该情况中，当CPU 71判定发生爆震时，CPU 71发送指令信号至旁通流量调节阀55a以减小旁通流量调节阀55a的开度。因而，流入散热器54的冷却剂的流量增大，并且因此，冷却剂的温度减小。结果，冷却效率增大，并且因此，抑制发生爆震。
[0233]另外，在该情况中，第一时间点(即，在低压缩比控制期间中，机械压缩比从第一低机械压缩比改变到高于第一低机械压缩比的第二低机械压缩比时的时间点)可以设定成冷却剂温度等于预定阈值温度时的时间点。同样，第一时间点可以设定成比爆震确定时间点晚了预定期间的时间点。
[0234]在第二实施例中，与第一实施例的修改示例一样，当在至少一个气缸中发生爆震时，用于其中发生爆震的至少一个气缸的冷却效率可以高于其中并没有发生爆震的至少一个气缸的冷却效率。
[0235]本发明不受上述实施例限制。在本发明的范围内可以采用多种修改示例。例如，在各实施例中，由爆震传感器62检测到的气缸体部分20的振动Vc用作与发生爆震相关的指标值。然而，燃烧室CC中的气体的压力(气缸压力)可以用作指标值。在该情况中，在上述各实施例中，可以设置检测气缸压力的气缸压力传感器，并且当由气缸压力传感器检测到的气缸压力中随时间而定的变化的比等于阈值比或在阈值比以上时，可以判定发生爆震。
[0236]在上述各实施例中，发生爆震的条件用作爆震确定条件。然而，可能将发生爆震的条件可以用作爆震确定条件。
[0237]在该情况中，在上述各实施例中，由冷却剂温度传感器61检测到的冷却剂温度Tw可以用作指标值。另外，当检测到的冷却剂温度Tw等于预定阈值温度或在预定阈值温度以上时，可以判定可能将发生爆震。
[0238]同样，在上述各实施例中，可以设置检测引入到燃烧室CC中的空气的温度(即，进入空气温度)的进入空气温度传感器，并且由进入空气温度传感器检测到的进入的空气温度可以用作指标值。当检测到的进入的空气温度等于预定阈值温度或在预定阈值温度以上时，可以判定可能将发生爆震。
[0239]在上述各实施例中，可以设置检测气缸压力的气缸压力传感器；由气缸压力传感器检测到的气缸压力可以用作指标值；并且当检测到的气缸压力等于或高于预定阈值压力时，可以判定发生爆震。
[0240]在上述各实施例中，冷却剂温度Tw、进气温度、气缸压力和气缸体部分20的振动Vc中的两个或多个可以用作指标值。另外，在上述各实施例中，发生爆震的条件和可能将发生爆震的条件二者可以用作爆震确定条件。
[0241]同样，在各实施例中，当发生爆震时，点火正时被控制成比基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1延迟的延迟点火正时。然而，点火正时可以被控制成与是否发生爆震无关的基于内燃机10的负荷设定的点火正时ф1。
[0242]在上述各实施例中，曲轴箱22固定至车辆，并且气缸体21可相对于曲轴箱22运动。然而，气缸体21可以固定至车辆，并且曲轴箱22可以相对于气缸体21运动。在该情况中，气缸体21被称为“固定件”，并且曲轴箱22被称为“可运动件”。另外，在该实施例中，水泵53可以固定到车辆或气缸体21。
[0243]在上述各实施例中，冷却剂用作冷却介质。然而，空气可以用作冷却介质。在该情况中，可以通过改变围绕气缸体部分20和气缸盖部分30流动的空气的流量而调节冷却效率。
[0244]在上述各实施例中，排气门34可以打开，以便使实际膨胀比随着内燃机10的负荷的减小而增大。另外，进气门32可以关闭，以便使实际机械压缩比维持在与负荷无关的基本恒定值。另外，当内燃机10的负荷较低时，即，当内燃机10的负荷等于阈值负荷或在阈值负荷以下时，表Map ε可以设定成使得基于表Map ε设定的机械压缩比ε等于20或在20以上。
[0245]在该情况中，实际膨胀比是燃烧室CC在排气门34打开时的时间点处的容积与上止点燃烧室容积的比，所述上止点燃烧室容积是燃烧室CC在活塞23位于上止点时的时间点处的容积。实际压缩比是燃烧室CC在进气门32关闭时的时间点处的容积与上止点燃烧室容积的比。
[0246]因而，随着负荷减小，实际膨胀比增大，并且因此，通过燃烧混合气体所产生的燃烧气体在活塞23上起作用的期间增大。这样增大了热效率。结果，燃料效率增大。
[0247]另外，实际机械压缩比维持在与负荷无关的基本恒定值。结果，甚至当机械压缩比由于负荷的减小而增大时也能够避免爆震发生的可能性增大。从而，当负荷较低时能够增大燃料效率，而同时抑制发生爆震。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的控制设备，其设置在车辆中并且包括改变实际机械压缩比的压缩比改变装置，其中所述机械压缩比是燃烧室的容积的最大值与所述燃烧室的容积的最小值的比，并且所述燃烧室的容积根据活塞的往复运动而改变，其特征在于所述控制设备包括：
压缩比控制装置，其控制所述压缩比改变装置，以便使所述实际机械压缩比等于基于所述内燃机的负荷设定的机械压缩比；
冷却装置，其通过将冷却介质供给到靠近构成所述燃烧室的壁面的区域而使用所述冷却介质冷却所述壁面，并且调节冷却效率，所述冷却效率指示每单位时间从所述壁面传递到供给的所述冷却介质的热能的量值；
指标值获取装置，其获取与爆震的发生有关的指标值；以及
爆震抑制装置，其基于获取到的所述指标值判定是否满足爆震确定条件，所述爆震确定条件包括爆震发生的条件和爆震可能将发生的条件中的至少一个，其中当所述爆震抑制装置判定满足所述爆震确定条件时，所述爆震抑制装置控制所述冷却装置以增大所述冷却效率，并且控制所述压缩比改变装置以便在从判定满足所述爆震确定条件的爆震确定时间点开始的预定低压缩比控制期间中，使所述实际机械压缩比等于低机械压缩比，所述低机械压缩比低于所述基于所述负荷设定的机械压缩比。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
在所述低压缩比控制期间中，所述爆震抑制装置在从所述爆震确定时间点至预定的第一时间点的第一期间中将所述低机械压缩比设定成第一低机械压缩比；以及
在所述低压缩比控制期间中，所述爆震抑制装置在所述第一时间点之后的第二期间中将所述低机械压缩比设定成高于所述第一低机械压缩比的第二低机械压缩比。
3.根据权利要求2所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述爆震抑制装置在所述第一期间中将所述第一低机械压缩比维持在恒定值；以及
在所述第二期间中，随着时间的流逝，所述爆震抑制装置逐渐地向基于所述负荷设定的所述机械压缩比增大所述第二低机械压缩比。
4.根据权利要求2或3所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述冷却介质是冷却剂；
所述冷却装置包括电泵，所述电泵被供给电力，并且所述电泵包括转子，所述转子以与供给到所述电泵的电力相对应的转速转动；
当所述转子转动时，所述电泵通过以随所述转子的转速变得较高而较高的流量排出所述冷却剂而将所述冷却剂供给到靠近所述壁面的区域；以及
所述爆震抑制装置通过控制供给到所述电泵的电力而控制所述冷却装置，并且所述爆震抑制装置将所述第一时间点设定成所述转子的转速变为等于预定阈值转速的时间点。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述冷却装置通过改变供给的所述冷却介质的流量而调节所述冷却效率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述冷却介质是冷却剂；以及
所述冷却装置包括电泵，所述电泵在所述电泵由电力驱动时通过排出所述冷却剂而将所述冷却剂供给到靠近所述壁面的区域。
7.根据权利要求6所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
在所述内燃机中，缸体和曲轴箱中的一个是固定构件，所述缸体和所述曲轴箱中的另一个是可运动构件，所述固定构件固定到所述车辆，并且所述可运动构件能相对于所述固定构件运动；
所述压缩比改变装置通过使所述可运动构件相对于所述固定构件运动而改变所述实际机械压缩比；以及
当所述压缩比改变装置改变所述实际机械压缩比时，所述电泵固定到相对于所述固定构件不运动的构件。
8.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述冷却介质是冷却剂；
所述冷却装置包括电泵，所述电泵被供给电力，并且所述电泵包括转子，所述转予以与供给到所述电泵的电力相对应的转速转动；
当所述转子转动时，所述电泵通过以随所述转子的转速变得较高而较高的流量排出所述冷却剂而将所述冷却剂供给到靠近所述壁面的区域；以及
所述爆震抑制装置通过控制供给到所述电泵的电力而控制所述冷却装置，并且随着所述转子的转速增大而增大所述低机械压缩比。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述冷却装置通过改变供给的所述冷却剂的温度而调节所述冷却效率。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述指标值获取装置通过检测所述冷却介质的温度、引入到所述燃烧室中的空气的温度、所述燃烧室中的气体的压力以及所述内燃机的振动中的至少一个作为所述指标值而获取所述指标值。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于还包括：
点火装置，其点燃在所述燃烧室中形成的混合气体；以及
点火正时控制装置，其控制所述点火装置，以便使所述点火装置实际上在基于所述负荷设定的点火正时处点燃所述混合气体，其中
当所述爆震抑制装置判定满足所述爆震确定条件时，在从所述爆震确定时间点开始的预定点火正时延迟控制期间中，所述爆震抑制装置控制所述点火装置，以便使所述点火装置实际上在比基于所述负荷设定的所述点火正时更加延迟的延迟点火正时处点燃所述混合气体。
12.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
在点火正时延迟控制期间中，所述爆震抑制装置在直到第二时间点为止的期间中将延迟点火正时设定成第一延迟点火正时，所述第二时间点迟于所述实际机械压缩比开始增大的时间点；以及
在所述点火正时延迟控制期间中，所述爆震抑制装置在所述第二时间点之后的期间中将所述延迟点火正时设定成第二延迟点火正时，所述第二延迟点火正时比所述第一延迟点火正时提前。
13.根据权利要求12所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述爆震抑制装置将所述点火正时延迟控制期间的结束时间点设定成在所述低压缩比控制期间的结束时间点之后的时间点。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述压缩比控制装置基于所述负荷设定所述机械压缩比，以便使所述机械压缩比随着所述负荷的减小而增大；
所述压缩比控制装置打开排气门，以便使实际膨胀比随着所述负荷的减小而增大；
所述实际膨胀比是所述燃烧室在所述排气门打开时的时间点处的容积与上止点燃烧室容积的比，所述上止点燃烧室容积是所述燃烧室在所述活塞位于上止点时的时间点处的容积，
所述压缩比控制装置关闭进气门，以便使实际压缩比维持在与所述负荷无关的基本恒定值；以及
所述实际压缩比是所述燃烧室在所述进气门关闭时的时间点处的容积与所述上止点燃烧室容积的比。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于，
所述内燃机是包括多个气缸的多缸内燃机；
所述压缩比改变装置将各所述气缸的所述实际机械压缩比同时地改变成同一值；
所述指标值获取装置获取用于各所述气缸的所述指标值；
所述冷却装置调节用于各所述气缸的所述冷却效率；
所述爆震抑制装置基于获取到的用于各所述气缸的指标值而判定是否满足所述爆震确定条件；
当所述爆震抑制装置判定在所述气缸中的至少一个气缸中满足所述爆震确定条件时，所述爆震抑制装置控制所述冷却装置，以便使用于其中满足所述爆震确定条件的所述至少一个气缸的冷却效率高于用于其中不满足所述爆震确定条件的所述气缸中的至少一个气缸的冷却效率。
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