CN102207037A - 火花点火式发动机的控制方法及控制装置 - Google Patents

火花点火式发动机的控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及火花点火式发动机的控制方法及控制装置，其中在检测到早燃且发动机转速(Ne)低于指定值(Nex)时，使空燃比富油化(S22)，即使这样仍然检测到早燃时，降低发动机的有效压缩比(S23)，仍然检测到早燃时，使燃料的一部分进行压缩冲程喷射(S24)。另一方面，在检测到早燃且发动机转速(Ne)为指定值(Nex)以上时，使空燃比富油化(S31)，即使这样仍然检测到早燃时，使燃料的一部分进行压缩冲程喷射(S32)。由此，尽可能地避免排放性的恶化和发动机输出的下降，而且有效抑制早燃的发生。

Description

火花点火式发动机的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及火花点火式发动机的控制方法及控制装置，该火花点火式发动机具备检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的早燃的异常燃烧检测单元、将燃料直接喷射到气缸内的喷射器、以及将进气门的关闭时期可变地予以设定的可变机构。
背景技术
以往，例如日本专利公开公报特开2002-339780号(以下称作“专利文献1”)所示，在具备将燃料直接喷射到气缸内(燃烧室)的喷射器和点燃气缸内的混合气体的火花塞的缸内直喷式发动机中，检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的异常燃烧(以下称作“早燃”)的发生，在检测到早燃时，延迟从上述喷射器喷射燃料的喷射时期，从而抑制早燃的发生。
更具体而言，在上述专利文献1中，将通常的燃料喷射时期设定在进气冲程中，如果检测到早燃，则延迟喷射时期以在压缩冲程中喷射燃料，缩短喷射时期到点火为止的期间(即缩短燃料的受热期间)，从而抑制早燃的发生。
另外，作为用于抑制早燃的技术，公知有日本专利公开公报特开2001-159348号(以下称作“专利文献2”)所示的技术。在该专利文献2的技术中，发动机转速为指定值以下、且所需转矩的增大方向的变化量为指定值以上时，判断为处于早燃容易发生的条件下。在这样的条件下，通过改变进气门的关闭时期，降低发动机的有效压缩比，可谋求缸内温度、压力的降低，抑制早燃的发生。
使用上述专利文献1、2中的任一种技术，均可抑制早燃，防止因早燃引起的燃烧噪音或振动的发生。但是，如上述专利文献1那样将燃料的喷射时期延迟至压缩冲程时，燃料的汽化雾化不充分，如在此状态下进行点火会产生以下问题：残存较多的未燃碳成分而产生烟，排放性恶化。
另一方面，如上述专利文献2那样改变进气门的关闭时期，降低有效压缩比时，虽然无需担心上述的烟的产生，但会产生因压缩比的降低而造成发动机输出降低的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种在尽可能地避免排放性的恶化和发动机输出的下降的情况下能够有效地抑制早燃的发生的火花点火式发动机的控制方法及控制装置。
本发明的火花点火式发动机的控制方法中，所述火花点火式发动机具备用于检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的早燃的检测单元、将燃料直接喷射到气缸内的喷射器、以及将进气门的关闭时期可变地予以设定的可变机构，所述控制方法包括以下步骤：执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速低于指定值时的控制的第一早燃规避控制的步骤；执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速为所述指定值以上时的控制的第二早燃规避控制的步骤；其中，所述第一早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在该第一空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，利用所述可变机构改变所述进气门的关闭时期从而使发动机的有效压缩比降低的有效压缩比降低控制；在该有效压缩比降低控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第一喷射时期延迟控制，所述第二早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在该第二空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第二喷射时期延迟控制。
另外，本发明的火花点火式发动机的控制装置具备用于检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的早燃的检测单元；将燃料直接喷射到气缸内的喷射器；将进气门的关闭时期可变地予以设定的可变机构；以及控制所述喷射器和所述可变机构的控制单元，其中，所述控制单元是执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速低于指定值时的控制的第一早燃规避控制以及执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速为所述指定值以上时的控制的第二早燃规避控制的控制单元，所述第一早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在该第一空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，利用所述可变机构改变所述进气门的关闭时期从而使发动机的有效压缩比降低的有效压缩比降低控制；在该有效压缩比降低控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第一喷射时期延迟控制，所述第二早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在该第二空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第二喷射时期延迟控制。
根据上述控制方法以及控制装置，能够尽可能地避免排放性的恶化或发动机输出的下降且能够有效地抑制早燃的发生。
附图说明
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。
图2是表示上述发动机的控制系统的框图。
图3是用以说明早燃的检测方法的图。
图4是表示在怎样的运转区域容易发生早燃的图。
图5是表示检测到早燃时进行的控制动作的流程图。
图6是表示图5的流程图中所含的第一早燃规避控制的具体内容的子程序。
图7是表示图5的流程图中所含的第二早燃规避控制的具体内容的子程序。
图8是表示图5的流程图中所含的恢复控制的具体内容的子程序。
图9是表示燃料的喷射时期的图，图9的(a)表示常规时的喷射时期，图9的(b)表示早燃发生时的喷射时期。
图10是以时间序列表示上述第一早燃规避控制的动作例的时间图。
图11是以时间序列表示上述第二早燃规避控制的动作例的时间图。
图12是以时间序列表示图10的控制后执行的恢复控制的内容的时间图。
图13是以时间序列表示图11的控制后执行的恢复控制的内容的时间图。
具体实施方式
(1)发动机的整体结构
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多气缸汽油发动机，其具有发动机主体1，该发动机主体1包括：具有沿着与纸面正交的方向排列的多个气缸2(图中仅示出其中的一个)的气缸体3；以及设置在气缸体3上的气缸盖4。另外，该发动机是车载用发动机，作为用于驱动车辆的动力源而设置在图外的发动机室内。
活塞5可往复滑动地插入上述发动机主体1的各气缸2内。活塞5经由连接杆8连结于曲轴7，对应于上述活塞5的往复运动，上述曲轴7绕中心轴旋转。
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。
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。
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。
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用的凸轮轴上的被驱动轴、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。
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。
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。
上述喷射器18以从进气侧的侧面面临燃烧室6的方式设置，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。
上述火花塞16以从上方面临燃烧室6的方式设置，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。
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31。此离子电流传感器31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。
通过使用上述离子电流传感器31，可检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的早燃。即，进行基于火花塞16的火花点火后，通常在指定的延迟时间之后开始燃烧，但在燃烧室6的温度及压力过度上升等情况下，混合气体可能会在上述正常的燃烧开始时期之前自燃着。对此，为了检测这种混合气体自燃着导致的异常燃烧(早燃)，而设置上述离子电流传感器31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。根据上述情况，在本实施方式中，基于离子电流检测火焰的离子电流传感器31相当于本发明中的“用于检测早燃的检测单元”。
基于图3具体说明使用上述离子电流传感器31的早燃检测方法。在该图中，实线的波形J0表示以火花点火IG为起始混合气体正常燃烧时的发热量的分布(时间变化)。在该正常燃烧时的波形J0中，将燃烧进行到离子电流传感器31可检测到火焰的程度的时刻(实质的燃烧开始时期)设为t0时，此时刻t0比火花点火IG的时刻延迟指定的曲柄角。
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，各情况下的实质的燃烧开始时期分别为t1、t2、t3。由该图可知，发生早燃后，燃烧早于正常的燃烧开始时期t0而开始，且燃烧期间变短(即燃烧急剧化)。尤其，一旦发展到重度的早燃(波形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。
对此，至少为了防止发展至如上所述的重度的早燃，本实施方式中，当上述离子电流传感器31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，将此作为早燃予以测出，并采取必要的措施。此时，较为理想的是，为了在尽可能轻度的阶段检测到早燃，离子电流传感器31的火焰测得时期例如提前到t1左右，即判断为早燃。
再次返回图1，对发动机的整体结构进行说明。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，燃烧用空气(新鲜空气)通过上述进气通路20被供应至燃烧室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被排出至外部。
在上述进气通路20上，设有对流入发动机主体1的吸入空气的流量进行调节的节流阀22以及检测吸入空气的流量的气流传感器32。
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33(图2)，对应于由此加速踏板开度传感器33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。
在上述排气通路21上，设有废气净化用催化剂转换器23。在催化剂转换器23中内置有例如三元催化剂，通过排气通路21的废气中的有害成分在上述三元催化剂的作用下得到净化。
(2)控制系统
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。
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、离子电流传感器31、气流传感器32以及加速踏板开度传感器33电连接，作为所述各传感器30～33的检测值，将发动机转速Ne、离子电流值Io、吸入空气量Qa以及加速踏板开度AC等信息依次输入上述ECU40。
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。
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、早燃判定单元42、燃料控制单元43以及压缩比控制单元44作为其主要的构成要素。
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4所示的控制图。该图4的控制图是根据早燃容易发生的点将以横轴为发动机转速Ne、纵轴为负载Ce时的二维区域分割为多个区域所得的图。另外，图中的WOT表示发动机的最高负载线。
在上述图4的控制图中，设定了作为早燃比较容易发生的区域的早燃区域R。即，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，处于靠近燃烧室6内的空气高温/高压化的高负载的运转区域时，最容易发生早燃。此处，在图4中，将相对负载较高的图中上侧区域设定为上述早燃区域R。
上述早燃区域R进一步以指定的发动机转速Nex(例如2500rpm左右)为界，分为第一早燃区域R1和第二早燃区域R2。所述各区域R1、R2中，引起早燃的主要原因有所不同。例如，设定于低转速侧的第一早燃区域R1中的早燃因燃料长时间从因压缩而高温/高压化的燃烧室6内的空气接受热量而引起。另一方面，在相对于第一早燃区域R1而设定于高转速侧的第二早燃区域R2中，燃料从燃烧室6内的空气接受热量的期间变短，但单位时间的发热量增加，排气门12的伞部或火花塞16温度升高，它们变为热源(热点)而引起早燃。
上述早燃判定单元42基于上述离子电流传感器31的检测值来判定是否发生早燃。具体而言，早燃判定单元42在发动机的运转状态处于上述早燃区域R时，基于上述离子电流传感器31的检测值来确定火焰的发生时期(实际的燃烧开始时期)，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。另外，正常的燃烧开始时期的信息通过实验或运算等方式求得，并存储在上述存储单元41中。
上述燃料控制单元43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，上述喷射器控制单元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32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间，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。
尤其在上述早燃区域R(第一、第二早燃区域R1、R2)中检测到早燃时，上述燃料控制单元43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。执行这样的控制是为了通过喷射相对较多量的燃料来降低缸内温度，从而减少燃料的受热量、降低压缩上止点附近的燃料温度，以抑制早燃的发生。此外，如果有需要，上述燃料控制单元43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中期之后再喷射(即分割在进气冲程与压缩冲程中喷射燃料)的控制。借此，燃料的受热期间被缩短，压缩上止点附近的缸内的燃料温度降低，并且因此能够创造出更难发生早燃的环境。
上述压缩比控制单元44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附近(稍许越过进气下止点的时期)，通过设定成这样的时期，一旦被吸入的空气不会被吹回到进气口9，发动机的实质压缩比(有效压缩比)与几何压缩比大体一致。与此相对，如果进气门11的关闭时期被设定成相对于进气下止点大幅延迟，则会发生进气的逆流，发动机的有效压缩比将相应地降低。上述压缩比控制单元44驱动VVT15来增减上述进气门11的关闭时期的延迟量，借此来可变地设定发动机的有效压缩比。
尤其，上述压缩比控制单元44在第一早燃区域R1中检测到早燃时，在一定的条件下，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，以实现缸内温度、压力的降低，抑制早燃。但是，这种有效压缩比的降低控制仅在第一早燃区域R1可行，在第二早燃区域R2不可行。其原因在于，在第二早燃区域R2中，排气门12或火花塞16等变为热源而引起早燃，因此即使降低有效压缩比也几乎不会影响到热源的温度，无法充分地抑制早燃。
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。
(3)用于规避早燃的控制动作
接下来，对通过以上述方式构成的ECU40进行的控制动作进行说明。这里，以在上述早燃区域R中检测到早燃时进行的控制动作、以及结果早燃得以规避时进行的控制动作为中心进行说明。
图5至图8是用于说明上述控制动作的流程图。当图5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、离子电流传感器31、气流传感器32以及加速踏板开度传感器33分别读出发动机转速Ne、离子电流值Io、吸入空气量Qa以及加速踏板开度AC，并输入ECU40。
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4所示的早燃区域R内的控制(步骤S3)。具体而言，基于上述步骤S1中读取的发动机转速Ne和根据吸入空气量Qa(或加速踏板开度AC)运算出的发动机负载Ce，在图4的控制图上确定当前的发动机的运转状态，并判断其是否在早燃区域R内。
如果在上述步骤S3中判定为“否”而确认处于早燃区域R之外，则不可能发生早燃，因此不再需要后述的步骤S6、S7、S11的处理(早燃规避控制或恢复控制)，而维持常规的运转(步骤S13)。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。
另一方面，当在上述步骤S3中判定为“是”而确认处于早燃区域R内时，基于上述步骤S1中读取的离子电流值Io来执行判定是否发生早燃的控制(步骤S4)。具体而言，基于上述离子电流值Io，火焰的发生时期得以确定，该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期；例如图3的时刻t0)早指定时间以上时，判定为发生早燃。
当在上述步骤S4中判定为“是”而确认发生早燃时，执行判定上述步骤S1中读取的发动机转速Ne是否低于预先设定的阈值Nex的控制(步骤S5)。此处的阈值Nex如图4所示，是第一早燃区域R1与第二早燃区域R2的分界转速。
即，上述步骤S5的判定用于判定发动机的运转状态处于第一及第二早燃区域R1、R2中的哪一个中，由此推定当前发生的早燃的性质。具体而言，如果是低转速侧的第一早燃区域R1，则可推定是因燃料从燃烧室6内的空气接受热量的期间较长而引起的早燃，如果是高转速侧的第二早燃区域R2，则可推定是因高温化的排气门12的伞部或火花塞16变为热源而引起的早燃。
当在上述步骤S5中判定为“是”而确认发动机转速Ne＜Nex时，即确认是第一早燃区域R1内的早燃时，作为规避其的控制，执行第一早燃规避控制(步骤S6)。另一方面，当在上述步骤S5中判定为“否”而确认发动机转速Ne≥Nex时，即确认是第二早燃区域R2内的早燃时，作为规避其的控制，执行与上述第一早燃规避控制不同的第二早燃规避控制(步骤S7)。
接下来，参照图6，对上述步骤S6的第一早燃规避控制的具体内容进行说明。开始此第一早燃规避控制后，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S20)。另外，此处的判定阈值(A/F＝11)是在后述的步骤S22中使空燃比富油化时允许的临界值。假如使空燃比比A/F＝11更加富油化(小)，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。
在上述第一早燃区域R1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，是比上述临界值(＝11)贫油的空燃比。因此，上述步骤S20中的最初判定当然为“是”，过渡到下个步骤S22，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。
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，如果这样仍无法避免早燃，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时早燃被规避，则在此时停止富油化。
如果在上述步骤S22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S20中判定为“否”，因此在下个步骤S21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S23中使IVC延迟到最大限度时的关闭时期(最迟时期)Tx的控制(步骤S21)。另外，此处的判定阈值即最迟时期Tx，设定为会引起进气的逆流而发动机的有效压缩比相对于几何压缩比低一定程度的时期(例如通过进气下止点后110℃A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。
在上述第一早燃区域R1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30℃A左右。因此，上述步骤S21中的最初判定当然为“否”，过渡到下个步骤S23，执行使进气门11的关闭时期延迟的控制。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。
上述进气门11的关闭时期的延迟例如以10℃A为单位，分阶段进行。即，进气门的关闭时期相对于当前的设定值延迟10℃A，就此仍然无法规避早燃时，再延迟10℃A。而且，这种以10℃A为单位的延迟持续进行，直至进气门11的关闭时期达到上述最迟时期Tx为止。相反如果在达到最迟时期Tx之前早燃得以规避，则在此时停止延迟。
在上述步骤S23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S21中判定为“否”，因此在下个步骤S24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9的(a)所示，原本应在进气冲程中喷射所有燃料(参照图中的F)，但如图9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中期之后，分割为在进气冲程与压缩冲程中来喷射燃料(参照图中的F1、F2)。
如上所述，在上述第一早燃规避控制中，依次优先执行空燃比的富油化(步骤S22)、进气门11的关闭时期的延迟(步骤S23)、燃料的压缩冲程喷射(步骤S24)。
当执行上述步骤S22、S23、S24中的任一控制时，随后，对标记F(其默认值为0)输入“1”(步骤S25)，返回图5的主流程。
图10是表示假定在上述第一早燃规避控制中，如果不执行全部上述步骤S22、S23、S24的控制就无法避免早燃的情况下，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，在第一早燃规避控制中，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)富油化后仍无法避免早燃，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避免早燃，则执行燃料的压缩冲程喷射。
接下来，参照图7，对图5的步骤S7所示的第二早燃规避控制的具体内容进行说明。开始此第二早燃规避控制后，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S30)，如果在此处判定为“是”而确认小于11，则执行使空燃比富油化的控制(步骤S31)。该步骤S31中的空燃比的富油化与上述第一早燃规避控制的步骤S22相同，例如以A/F＝14.7→12.5→11的方式分阶段地进行。
在上述步骤S31中使空燃比富油化至A/F＝11后，如果仍继续发生早燃，则在上述步骤S30中判定为“否”，因此在下个步骤S32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。
如上所述，在上述第二早燃规避控制中，依次优先执行空燃比的富油化(步骤S31)、燃料的压缩冲程喷射(步骤S32)。另外，与上述第一早燃规避控制(图6)时不同，不执行使进气门11的关闭时期延迟的控制(相当于图6的步骤S23的控制)。即，在上述第二早燃区域R2中，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，被设定为例如通过进气下止点后45℃A左右，即使在上述第二早燃规避控制中，该时期也不被延迟，有效压缩比维持一定。
若执行上述步骤S31、S32中的任一控制，随后，对标记F输入“1”(步骤S33)，返回图5的主流程。
图11是表示假定在上述第二早燃规避控制中，如果不执行上述步骤S31、S32两者的控制就无法避免早燃的情况下，空燃比(A/F)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，在第二早燃规避控制中，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)富油化后仍无法避免早燃，则执行燃料的压缩冲程喷射。
接下来，对执行上述第一或第二早燃规避控制(图6、图7)后的结果是早燃的发生被规避时的控制动作进行说明。此时，由于图5的步骤S4中判定为“否”，因此在接下来的步骤S10中判定标记F是否为“1”。执行上述早燃规避控制过程中，标记F＝1，因此上述步骤S10中判定为“是”，其结果是，在接下来的步骤S11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。
图8表示上述步骤S11中的恢复控制的具体内容。开始此恢复控制后，首先，判定压缩冲程喷射(图6的步骤S24、图7的步骤S32)是否正在执行(步骤S40)，当此处判定为“是”而确认压缩冲程喷射正在执行时，执行使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S43)。
如上所述，如果即便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压缩冲程喷射，则上述步骤S40中的判定为“否”。于是，过渡到步骤S41，执行判定进气门11的关闭时期是否比原本的设定时期延迟的控制。
如果在上述图6的步骤S23中进气门11的关闭时期已经延迟，则在上述步骤S41中判定为“是”。于是，过渡到步骤S44，执行使进气门11的关闭时期恢复到前进(advance)(提前)侧而增大有效压缩比的控制。
上述进气门11的关闭时期的提前化与上述图6的步骤S23时相同，例如以10℃A为单位，分阶段进行。即，进气门的关闭时期相对于当前的设定值提前10℃A，确认就此仍然不发生早燃时，再提前10℃A。而且，这种以10℃A为单位的提前持续进行，直至进气门11的关闭时期达到常规时期(不会发生进气的逆流的时期)而有效压缩比与几何压缩比大体一致为止。
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S42，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S45)。
上述空燃比的贫油化与上述图6的步骤S22以及图7的步骤S31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。
当上述步骤S45的控制完成而空燃比恢复到常规值时，上述步骤S42的判定为“否”。于是，在步骤S46中对标记F输入“0”，返回图5的主流程。
图12及图13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。其中，在图12中表示的是：当进行如先前的图10所示的第一早燃规避控制时，即，当为了规避第一早燃区域R1中的早燃而必须进行空燃比的富油化、进气门11的关闭时期的延迟以及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。
如图12所示，在从第一早燃规避控制恢复之际，首先解除燃料的压缩冲程喷射以使燃料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，如果这样仍不发生早燃，则执行使空燃比向常规值分阶段地贫油化的控制。
另外，在图13中表示的是：当进行如先前的图11所示的第二早燃规避控制时，即，当为了规避第二早燃区域R2中发生的早燃而必须进行空燃比的富油化以及燃料的压缩冲程喷射两者时，通过随后的恢复控制，各状态量如何变化。如图13所示，在从第二早燃规避控制恢复之际，首先执行解除压缩冲程喷射的控制，接着执行使空燃比贫油化的控制。
(4)作用效果等
如以上所说明，对于本实施方式的火花点火式发动机，基于离子电流传感器31的检测值检测到早燃时，根据发动机转速Ne是高于还是低于指定的阈值Nex(即根据是第一及第二早燃区域R1、R2中的哪一个区域中发生的早燃)，选择性地执行第一及第二早燃规避控制中的某一个。其中，在发动机转速Ne＜Nex时所选择的第一早燃规避控制中，依次执行使缸内的空燃比富油化的控制(步骤S22)、延迟进气门11的关闭时期而降低有效压缩比的控制(步骤S23)、在压缩冲程的中期之后喷射燃料的一部分的控制(步骤S24)。另一方面，在发动机转速Ne≥Nex时所选择的第二早燃规避控制中，依次执行使空燃比富油化的控制(步骤S31)、和使燃料的一部分进行压缩冲程喷射的控制(步骤S32)，但与上述第一早燃规避控制不同，不执行延迟进气门11的关闭时期的控制，有效压缩比维持一定。根据这样的结构，具有不仅可尽可能地避免排放性的恶化或发动机输出的下降，而且能够有效抑制早燃的发生的优点。
即，在上述实施方式中，在检测到早燃时执行的第一及第二早燃规避控制中，首先进行使空燃比富油化的控制，后执行使燃料的一部分进行压缩冲程喷射的控制，因此不仅能够尽可能地避免排放性恶化，并且能够有效控制早燃的发生。
例如，如在检测到早燃时立即进行压缩冲程喷射(在压缩冲程的中期之后喷射燃料的一部分的控制)，则可能残存较多的未燃碳成分而产生烟。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，从而抑制早燃，只在就此仍然无法规避早燃的情况下才执行上述压缩冲程喷射，因此具有能够极力避免上述烟的产生的优点。
此外，在检测到早燃时发动机转速Ne低于阈值Nex的情况下(即选择第一早燃规避控制的情况下)，作为优先度低于空燃比的富油化但高于压缩冲程喷射的控制，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，因此具有可使进行压缩冲程喷射的频度更低，从而更有效地防止因烟的产生导致排放性恶化的优点。
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，以实现缸内温度、压力的降低，并且，当就此仍无法规避早燃时，才执行压缩冲程喷射，因此即使不执行压缩冲程喷射，也能够以更高的概率来规避早燃。借此，执行压缩冲程喷射的频度变得极低，能够极力避免烟的产生，并且抑制早燃。
另外，如上所述的有效压缩比的降低仅在发生早燃时的发动机转速Ne低于阈值Nex时(第一早燃规避控制时)执行，在阈值Nex以上时(第二早燃规避控制时)不执行，因此具有可仅选择对应于早燃的性质的有效措施、适宜且切实地抑制早燃的优点。
即，发动机转速较高时的早燃因排气门12或火花喷16等变为热源而引起，因此即使降低有效压缩比也几乎不会影响到热源的温度，无法充分地抑制早燃。对此，在此种性质的早燃发生时进行的上述第二早燃规避控制中，即使使空燃比富油化也无法规避早燃时，不进行降低有效压缩比的控制，而直接进行压缩冲程喷射。由此，可省略基本上无效的压缩比降低这一措施，避免浪费时间于该控制，同时可切实地谋求早燃的抑制。
另外，在上述结构中，发动机转速Ne低于阈值Nex时执行的第一早燃规避控制中，首先使空燃比富油化，当就此仍无法规避早燃时，才使进气门11的关闭时期延迟而降低有效压缩比，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(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的喷射量以使空燃比富油化的控制相比，控制响应性方面较差。
因此，上述实施方式中，在第一早燃规避控制时，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下降，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立即迅速地实现其抑制的利点。
而且，上述实施方式中，如图10所示，在第一早燃规避控制时，首先分阶段地进行空燃比的富油化，如果在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃，则延迟进气门的关闭时期，降低有效压缩比。同样，在图11所示的第二早燃规避控制中，首先分阶段地进行空燃比的富油化，如果在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃，则使燃料的一部分进行压缩冲程喷射。如上述结构所示，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或燃料的压缩冲程喷射来实现早燃的抑制，从而不仅能够防止空燃比过度富油化，而且对于比较重度的早燃，也能够可靠地加以规避。
此外，上述第一早燃规避控制(图10)中，分阶段地进行上述有效压缩比的降低(进气门的关闭时期的延迟)，如果在最大限度地降低的状态下仍检测到早燃，则执行上述燃料的压缩冲程喷射。根据这样的结构，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。
另外，上述实施方式中，执行第一早燃规避控制时，当空燃比的富油化、有效压缩比的降低(进气门的关闭时期的延迟)以及燃料的压缩冲程喷射等都需要时，在从此状态恢复到常规运转之际，如图12所示，首先解除燃料的压缩冲程喷射以使燃料的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时，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，首先解除燃料的压缩冲程喷射而去除产生烟等的可能性，由此，可将排放性恶化的时间抑制为最小限度。并且，此后增大已降低的有效压缩比，使发动机输出回到原本的值，最后使富油化的空燃比恢复到贫油侧，由此，既能优先确保排放性和输出，还能适宜地实现向常规运转的恢复。
另外，在第二早燃规避控制时，当空燃比的富油化和燃料的压缩冲程喷射两者均需要时，在从此状态恢复到常规运转之际，如图13所示，首先解除燃料的压缩冲程喷射以使燃料的喷射时期恢复到进气冲程中，如果此后仍然检测不到早燃，则使空燃比恢复到贫油侧。这种结构下，也可将排放性恶化的时间抑制为最小限度，并且适宜地恢复为常规运转。
另外，上述实施方式中，在第一早燃规避控制中进行降低有效压缩比的控制(步骤S23)时，通过进一步向延迟角侧变更被设定为在进气下止点的延迟角侧且不会引起进气的逆流的时期(例如通过进气下止点后30℃A左右)的常规的进气门11的关闭时期(即引起进气的逆流)，使有效压缩比降低，但用于降低有效压缩比的方法不限于此，例如也可通过将进气门11的关闭时期提前至进气下止点的提前角侧，降低有效压缩比。但是，这种情况下，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，而控制的响应性恶化的问题。而且，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机等，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。
从此观点考虑，还是如上述实施方式那样，在将常规时(未发生早燃时)的进气门11的关闭时期设定在进气下止点的延迟角侧从而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且必要时能够有效地降低有效压缩比方面上有利。
另外，在上述实施方式中，例如图9的(a)所示，将未发生早燃的常规时的燃料的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。
而且，在上述实施方式中，离子电流传感器31与火花塞16个别地设置，利用此离子电流传感器31来检测火焰的发生时期，借此来判断是否发生早燃，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31。此时，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，无法检测离子电流，但由于本身不存在在与火花放电的瞬间一致的时期混合气体一下子自燃着的情况，因此一般认为如果在火花放电的前后分别施加偏压，则可以基本无误地检测到早燃。
而且，在上述实施方式中，基于离子电流传感器31的火焰检测时期来检测早燃，但例如也可以在发动机主体1中设置用于检测爆震等的振动传感器(爆震传感器)，基于其检测值来检测早燃。
当然，即使单纯调查振动传感器的振动程度，也无法区分是爆震(火花点火后火焰传播过程中剩余废气发生自燃着的现象)，还是早燃(基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的现象)，因此无法准确地检测到早燃。为此，使用振动传感器检测早燃时，较为理想的是，例如有意地改变点火时期，并调查随之出现的振动传感器的检测值的变化。借此，能够准确区分是早燃还是爆震而实现检测。
例如，在发动机的低转速/高负载区域，通常在压缩上止点或其稍稍延迟角侧进行火花塞16的火花点火。在点火时期被设定为上述时期的发动机的低转速/高负载区域，假设发生了爆震，则振动传感器将检测到大幅的振动，但此时，使点火时期相对于上述时期而延迟的情况下，爆震由此而得到抑制，因此随着点火时期的延迟，振动程度降低。与此相对，发生早燃时，自燃着的发生与点火时期无关，因此即使延迟点火时期，早燃也不会得到抑制，振动程度不会降低。此处，利用这样的性质，只要调查伴随着点火时期的延迟的振动程度的变化，即可使用振动传感器检测到早燃。
(5)总结
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。
本发明的火花点火式发动机的控制方法中，所述火花点火式发动机具备用于检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的早燃的检测单元、将燃料直接喷射到气缸内的喷射器、以及将进气门的关闭时期可变地予以设定的可变机构，所述控制方法包括以下步骤：执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速低于指定值时的控制的第一早燃规避控制的步骤；执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速为所述指定值以上时的控制的第二早燃规避控制的步骤；其中，所述第一早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在该第一空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，利用所述可变机构改变所述进气门的关闭时期从而使发动机的有效压缩比降低的有效压缩比降低控制；在该有效压缩比降低控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第一喷射时期延迟控制，所述第二早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在该第二空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第二喷射时期延迟控制。
另外，本发明的火花点火式发动机的控制装置具备用于检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的早燃的检测单元；将燃料直接喷射到气缸内的喷射器；将进气门的关闭时期可变地予以设定的可变机构；以及控制所述喷射器和所述可变机构的控制单元，其中，所述控制单元是执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速低于指定值时的控制的第一早燃规避控制以及执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速为所述指定值以上时的控制的第二早燃规避控制的控制单元，所述第一早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在该第一空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，利用所述可变机构改变所述进气门的关闭时期从而使发动机的有效压缩比降低的有效压缩比降低控制；在该有效压缩比降低控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第一喷射时期延迟控制，所述第二早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在该第二空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第二喷射时期延迟控制。
根据上述的发明，在检测到早燃时执行的第一及第二早燃规避控制中，首先进行使空燃比富油化的控制，而将使燃料的一部分进行压缩冲程喷射的控制推后执行，因此具有的优点是不仅能够尽可能地避免因压缩冲程喷射而产生烟，并且能够有效控制早燃的发生。
尤其，在检测到早燃且发动机转速低于指定值的情况下(即选择第一早燃规避控制的情况下)，执行改变进气门的关闭时期从而降低有效压缩比的控制，以作为优先度低于空燃比的富油化但高于压缩冲程喷射的控制，因此可使进行压缩冲程喷射的频度更低，从而更有效地防止因烟的产生导致排放性恶化。
另外，在第一早燃规避控制时，先执行空燃比的富油化，后执行有效压缩比的降低，因此能够尽可能地避免因压缩比的下降引起的发动机输出的下降，并且在早燃发生的紧后能够更迅速地对其进行抑制。
此外，降低有效压缩比的控制仅在发生早燃时的发动机转速低于指定值时(第一早燃规避控制时)执行，而在指定值以上时(第二早燃规避控制时)不执行，因此可仅选择对应于早燃的性质的有效措施，可适宜且切实地抑制早燃。
本发明的控制方法中，较为理想的是，执行所述第一早燃规避控制中，当降低所述有效压缩比时，将所述进气门的关闭时期从下止点的延迟角侧且不会引起进气的逆流的时期，进一步向延迟角侧改变。
本发明的控制装置中，较为理想的是，所述控制单元在执行所述第一早燃规避控制中，当降低所述有效压缩比时，将所述进气门的关闭时期从下止点的延迟角侧且不会引起进气的逆流的时期，进一步向延迟角侧改变。
根据上述技术方案，能够充分确保常规时的发动机输出，并且在需要时可有效地降低有效压缩比。
本发明的控制方法中，较为理想的是，执行所述第一早燃规避控制中，分阶段地进行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃时，执行所述有效压缩比降低控制。
或者，执行所述第二早燃规避控制中，分阶段地进行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃时，执行所述第二喷射时期延迟控制。
本发明的控制装置中，较为理想的是，所述控制单元在执行所述第一早燃规避控制中，分阶段地进行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃时，执行所述有效压缩比降低控制。
或者，所述控制单元在执行所述第二早燃规避控制中，分阶段地进行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃时，执行所述第二喷射时期延迟控制。
如上述技术方案所示，若分阶段地进行空燃比的富油化，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，可将燃耗性能等的恶化抑制到最小限度而无需使空燃比过度富油化。而且，即便在使空燃比最大限度地富油化仍无法规避早燃时，通过进行有效压缩比的降低或压缩冲程喷射来实现早燃的抑制，不仅能够防止空燃比过度富油化，而且即使是比较重度的早燃也能够切实地加以规避。
本发明的控制方法中，较为理想的是，执行所述第一早燃规避控制中，分阶段地降低所述有效压缩比，并且在最大限度地降低所述有效压缩比的状态下仍然检测到早燃时，执行所述第一喷射时期延迟控制。
本发明的控制装置中，较为理想的是，所述控制单元在执行所述第一早燃规避控制中，分阶段地降低所述有效压缩比，并且在最大限度地降低所述有效压缩比的状态下仍然检测到早燃时，执行所述第一喷射时期延迟控制。
根据上述技术方案，能够防止有效压缩比过度降低而发动机输出大幅降低，并且能够更切实地规避早燃。

Claims (10)

1.一种火花点火式发动机的控制方法，其特征在于，
所述火花点火式发动机具备用于检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的早燃的检测单元、将燃料直接喷射到气缸内的喷射器、以及将进气门的关闭时期可变地予以设定的可变机构，
所述控制方法包括以下步骤：
执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速低于指定值时的控制的第一早燃规避控制的步骤；
执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速为所述指定值以上时的控制的第二早燃规避控制的步骤；其中，
所述第一早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在该第一空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，利用所述可变机构改变所述进气门的关闭时期从而使发动机的有效压缩比降低的有效压缩比降低控制；在该有效压缩比降低控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第一喷射时期延迟控制，
所述第二早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在该第二空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第二喷射时期延迟控制。
2.根据权利要求1所述的火花点火式发动机的控制方法，其特征在于：
执行所述第一早燃规避控制中，当降低所述有效压缩比时，将所述进气门的关闭时期从下止点的延迟角侧且不会引起进气的逆流的时期，进一步向延迟角侧改变。
3.根据权利要求1或2所述的火花点火式发动机的控制方法，其特征在于：
执行所述第一早燃规避控制中，分阶段地进行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃时，执行所述有效压缩比降低控制。
4.根据权利要求1或2所述的火花点火式发动机的控制方法，其特征在于：
执行所述第二早燃规避控制中，分阶段地进行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃时，执行所述第二喷射时期延迟控制。
5.根据权利要求1或2所述的火花点火式发动机的控制方法，其特征在于：
执行所述第一早燃规避控制中，分阶段地降低所述有效压缩比，并且在最大限度地降低所述有效压缩比的状态下仍然检测到早燃时，执行所述第一喷射时期延迟控制。
6.一种火花点火式发动机的控制装置，其特征在于具备：
用于检测基于火花点火的正常燃烧开始时期之前混合气体自燃着的早燃的检测单元；
将燃料直接喷射到气缸内的喷射器；
将进气门的关闭时期可变地予以设定的可变机构；以及
控制所述喷射器和所述可变机构的控制单元，其中，
所述控制单元是执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速低于指定值时的控制的第一早燃规避控制以及执行作为根据所述检测单元的检测值检测到早燃且确认到发动机转速为所述指定值以上时的控制的第二早燃规避控制的控制单元，
所述第一早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第一空燃比富油化控制；在该第一空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，利用所述可变机构改变所述进气门的关闭时期从而使发动机的有效压缩比降低的有效压缩比降低控制；在该有效压缩比降低控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第一喷射时期延迟控制，
所述第二早燃规避控制包含：增大从所述喷射器喷射的燃料的喷射量以使缸内的空燃比富油化的第二空燃比富油化控制；在该第二空燃比富油化控制后仍然检测到早燃时，使应从所述喷射器喷射的燃料中的一部分燃料的喷射时期延迟到压缩冲程的中期之后的第二喷射时期延迟控制。
7.根据权利要求6所述的火花点火式发动机的控制装置，其特征在于：
所述控制单元在执行所述第一早燃规避控制中，当降低所述有效压缩比时，将所述进气门的关闭时期从下止点的延迟角侧且不会引起进气的逆流的时期，进一步向延迟角侧改变。
8.根据权利要求6或7所述的火花点火式发动机的控制装置，其特征在于：
所述控制单元在执行所述第一早燃规避控制中，分阶段地进行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃时，执行所述有效压缩比降低控制。
9.根据权利要求6或7所述的火花点火式发动机的控制装置，其特征在于：
所述控制单元在执行所述第二早燃规避控制中，分阶段地进行所述空燃比的富油化，并且在最大限度地富油化的状态下仍然检测到早燃时，执行所述第二喷射时期延迟控制。
10.根据权利要求6或7所述的火花点火式发动机的控制装置，其特征在于：
所述控制单元在执行所述第一早燃规避控制中，分阶段地降低所述有效压缩比，并且在最大限度地降低所述有效压缩比的状态下仍然检测到早燃时，执行所述第一喷射时期延迟控制。
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