CN102278256B - 内燃机的点火定时控制器和点火定时控制方法 - Google Patents

Abstract

内燃机的点火定时控制器和点火定时控制方法，该控制器包括：基本爆震极限点火定时计算部件，基于内燃机的运行状态来计算基本爆震极限点火定时；学习区域变化量计算部件，学习内燃机在两个运行区域中的爆震极限点火定时，并由此计算两个运行区域之一中的学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量；估计变化量计算部件，基于学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量来估计当前运行状态下的由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量；以及爆震极限点火定时计算部件，基于基本爆震极限点火定时、由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量，来计算当前运行状态下的爆震极限点火定时。

Description

内燃机的点火定时控制器和点火定时控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机的点火定时控制器和点火定时控制方法。

背景技术

现有的内燃机的点火定时控制器使点火定时提前至不会发生爆震的程度，计算表示燃料的抗爆震性能的指标，并且通过使用抗爆震性能指标来对预先存储的使用普通汽油时的爆震极限点火定时和使用高辛烷值汽油时的爆震极限点火定时进行插值。

然而，利用现有的内燃机的点火定时控制器，不可能仅根据爆震极限点火定时的数据来区别抗爆震性能提高及点火定时提前是由于燃料的辛烷值的差异还是由于环境湿度高而引起的。因此，存在以下问题：在点火定时已由于环境湿度高而提前的情况下，插值得到的爆震极限点火定时可能偏离实际的爆震极限点火定时。

有鉴于此，本发明的目的在于精确计算爆震极限点火定时。

发明内容

根据本发明，基于内燃机的运行状态来计算基本爆震极限点火定时。内燃机的运行状态是基于(可根据进入内燃机的进气量确定的)内燃机转速和内燃机负荷的组合确定的，并且可以表示为以内燃机转速和内燃机负荷作为坐标轴的图上的点。基本爆震极限点火定时是使用预定的基本辛烷值燃料且环境湿度是预定的基本环境湿度时的爆震极限点火定时。然后，对内燃机在预定的两个运行区域中的爆震极限点火定时进行学习，并且基于对两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值计算学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量。运行区域是基于内燃机转速范围和内燃机负荷范围的组合确定的，并且可以由以内燃机转速和内燃机负荷作为坐标轴的图上的区域来表示。学习区域由于辛烷值引起的变化量是两个运行区域之一中由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于基本爆震极限点火定时的变化量，并且学习区域由于湿度引起的变化量是两个运行区域之一中由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于基本爆震极限点火定时的变化量。接着，基于学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量来估计由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量。由于辛烷值引起的变化量是当前运行状态下由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于基本爆震极限点火定时的变化量，而由于湿度引起的变化量是当前运行状态下由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于基本爆震极限点火定时的变化量。最后，基于基本爆震极限点火定时、由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量，来计算当前运行状态下的爆震极限点火定时。

单独计算由于燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于基本爆震极限点火定时的变化量和由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于基本爆震极限点火定时的变化量，并且使用这两个变化量来计算精确地反映燃料辛烷值和环境湿度的影响的爆震极限点火定时。因此，可以精确地计算出爆震极限点火定时。

在一个实施例中，公开了一种内燃机的点火定时控制器。该控制器包括基本爆震极限点火定时计算器、学习区域变化量计算器、估计变化量计算器和爆震极限点火定时计算器。所述基本爆震极限点火定时计算器基于所述内燃机的运行状态计算基本爆震极限点火定时，其中，所述基本爆震极限点火定时是使用预定的基本辛烷值燃料且环境湿度为预定的基本环境湿度时的爆震极限点火定时。所述学习区域变化量计算器学习所述内燃机在预定的两个运行区域中的爆震极限点火定时，并基于对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值来计算学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量，其中，所述学习区域由于辛烷值引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述学习区域由于湿度引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量。所述估计变化量计算器基于所述学习区域由于辛烷值引起的变化量和所述学习区域由于湿度引起的变化量来估计由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量，其中，所述由于辛烷值引起的变化量是当前运行状态下由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述由于湿度引起的变化量是当前运行状态下由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量。所述爆震极限点火定时计算器基于所述基本爆震极限点火定时、所述由于辛烷值引起的变化量和所述由于湿度引起的变化量，来计算当前运行状态下的爆震极限点火定时。

在另一实施例中，公开了一种内燃机的点火定时控制器。该控制器包括基本爆震极限点火定时计算部件、学习区域变化量计算部件、估计变化量计算部件和爆震极限点火定时计算部件。所述基本爆震极限点火定时计算部件基于所述内燃机的运行状态计算基本爆震极限点火定时，其中，所述基本爆震极限点火定时是使用预定的基本辛烷值燃料且环境湿度为预定的基本环境湿度时的爆震极限点火定时。所述学习区域变化量计算部件学习所述内燃机在预定的两个运行区域中的爆震极限点火定时，并基于对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值来计算学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量，其中，所述学习区域由于辛烷值引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述学习区域由于湿度引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量。所述估计变化量计算部件基于所述学习区域由于辛烷值引起的变化量和所述学习区域由于湿度引起的变化量来估计由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量，其中，所述由于辛烷值引起的变化量是当前运行状态下由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述由于湿度引起的变化量是当前运行状态下由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量。所述爆震极限点火定时计算部件基于所述基本爆震极限点火定时、所述由于辛烷值引起的变化量和所述由于湿度引起的变化量，来计算当前运行状态下的爆震极限点火定时。

在又一实施例中，提供了一种内燃机的点火定时控制方法。该方法包括：基于所述内燃机的运行状态计算基本爆震极限点火定时，其中，所述基本爆震极限点火定时是使用预定的基本辛烷值燃料且环境湿度为预定的基本环境湿度时的爆震极限点火定时。该方法还包括：学习所述内燃机在预定的两个运行区域中的爆震极限点火定时，并基于对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值来计算学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量，其中，所述学习区域由于辛烷值引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述学习区域由于湿度引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量。该方法还包括：基于所述学习区域由于辛烷值引起的变化量和所述学习区域由于湿度引起的变化量来估计由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量，其中，所述由于辛烷值引起的变化量是当前运行状态下由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述由于湿度引起的变化量是当前运行状态下由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量。该方法还包括：基于所述基本爆震极限点火定时、所述由于辛烷值引起的变化量和所述由于湿度引起的变化量，来计算当前运行状态下的爆震极限点火定时。

附图说明

包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出本发明的当前优选实施例，并且与以上给出的一般说明和以下给出的详细说明一起用来解释本发明的特征。

图1是根据本发明实施例的火花点火式内燃机的点火定时控制器的示意图；

图2是根据本发明实施例的爆震极限点火定时计算控制的框图；

图3是根据本发明实施例的用于计算基本爆震极限点火定时的映射；

图4是根据本发明实施例的学习值计算例程的流程图；

图5A和图5B是示出根据本发明实施例的计算学习区域由于辛烷值引起的提前量和学习区域由于湿度引起的提前量的方法的图；

图6是示出内燃机转速与使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时和使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时之差Δoct之间的关系的图；

图7是示出内燃机转速与湿度高时的爆震极限点火定时和湿度低时的爆震极限点火定时之差Δhum之间的关系的图；以及

图8是根据本发明实施例的爆震极限点火定时计算例程的流程图。

具体实施方式

将参考附图来说明本发明的实施例。在以下说明中，术语“低辛烷值燃料”指诸如普通汽油等的辛烷值约为92的燃料。术语“高辛烷值燃料”指诸如高辛烷值汽油等的辛烷值约为102的燃料。术语“低湿度”指空气中水蒸气的压力(“水蒸气分压”)约为1kPa的状况。术语“高湿度”指水蒸气分压约为7kPa的状况。

图1是根据本发明实施例的火花点火式内燃机1用的点火定时控制器100的示意图。内燃机1的点火定时控制器100包括进气管2、排气管3和控制器4。进气通过进气管2流入内燃机1。燃烧排气通过排气管3从内燃机1排出。

内燃机1包括气缸体11和气缸盖12。气缸体11包括气缸部11a和曲轴箱11b。气缸部11a具有多个气缸110。在各个气缸110中配置由于燃烧压力而在气缸110中往复运动的活塞111。活塞销113插入活塞111，并且连杆112的一端连接至活塞销113。曲轴箱11b配置在气缸部11a之下。曲轴箱11b可转动地支持曲轴114。曲轴114通过连杆112将活塞111的往复运动转换成转动。气缸盖12连接至气缸体11的上表面。气缸盖12、气缸110和活塞111形成燃烧室13的一部分。

进气口120和排气口121形成在气缸盖12中。进气口120将进气管2连接至形成在燃烧室13的顶壁中的开口。排气口121将排气管3连接至燃烧室13的顶壁中形成的开口。火花塞122形成在燃烧室13的顶壁中央。进气阀123和排气阀124配置在气缸盖12中。进气阀123打开或关闭燃烧室13和进气口120之间的开口。排气阀124打开和关闭燃烧室13和排气口121之间的开口。进气凸轮轴125和排气凸轮轴126配置在气缸盖12中。进气凸轮轴125打开和关闭进气阀123。排气凸轮轴126打开和关闭排气阀124。

空气滤清器21、空气流量计22、电子控制式的节流阀23和燃料喷射阀24从上游侧起按此顺序依次配置在进气管2中。空气滤清器21从进气去除诸如沙子等的异物。空气流量计22检测进气量。节流阀23通过改变进气管2的截面面积来调节进入气缸110中的进气量。节气门致动器26打开和关闭节流阀23，而节气门传感器25检测节流阀23的开口度。燃料喷射阀24根据内燃机1的运行状态向进气口120喷射燃料。用于从排气去除诸如碳氢化合物和氧化氮等的有害物质的三效催化剂31配置在排气管3中。

控制器4是包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出接口(I/O接口)的微计算机。将来自以下的传感器的用于检测内燃机1的运行状态的检测信号输入至控制器4：空气流量计22；节气门传感器25；内燃机转速传感器41，用于基于曲柄角检测内燃机转速；加速器冲程传感器42，用于检测表示内燃机负荷的加速踏板的踩踏量；燃料传感器43，用于检测是否供给了燃料；以及点火传感器44，用于检测内燃机起动信号。

根据检测到的内燃机1的运行状态，控制器4控制火花塞122的点火定时，以使得点火定时变为最佳点火定时(例如，MBT，最大扭矩的最小点火提前量)或爆震极限点火定时。具体地，如果最佳点火定时相对于爆震极限点火定时延迟，则对点火定时进行控制以使其变为最佳点火定时。如果最佳点火定时相对于爆震极限点火定时提前，则对点火定时进行控制以使其变为爆震极限点火定时。这是因为，如果点火定时相对于爆震极限点火定时提前，则发生超过容许极限的爆震，并且内燃机的功率和耐久性下降。因此，需要防止点火定时相对于爆震极限点火定时提前。为此，需要精确地计算爆震极限点火定时。

最佳点火定时不依赖于燃料的辛烷值和环境湿度。只要内燃机转速和内燃机负荷相同，则最佳点火定时在燃料的辛烷值或环境湿度变化时不变。因此，可以通过使用一个映射来基于内燃机的运行状态计算最佳点火定时。

然而，爆震极限点火定时依赖于燃料的辛烷值和环境湿度。即使内燃机转速和内燃机负荷相同，爆震极限点火定时也根据燃料的辛烷值和环境湿度而变化。具体地，即使内燃机转速和内燃机负荷相同，燃料的辛烷值越高，爆震极限点火定时提前得越多。环境湿度越高，爆震极限点火定时提前得越多。

根据前面的现有技术，为了通过使用映射来计算爆震极限点火定时，需要准备基于内燃机转速和内燃机负荷设置基本爆震极限点火定时的映射以及与燃料的辛烷值和环境湿度相对应的多个校正映射，并且通过参考这些映射来计算爆震极限点火定时。结果，为了精确地计算爆震极限点火定时，需要大量的映射网格或映射，并且为了制作这些映射需要大量的预备试验，从而导致开发工时和开发成本增加的问题。

为了解决该问题，这里提供了通过在运行期间学习来计算爆震极限点火定时的方法。利用该方法，基于内燃机转速和内燃机负荷计算基本爆震极限点火定时BIT，使点火定时相对于基本爆震极限点火定时逐渐提前，并且学习发生微弱爆震的点火定时作为运行状态下的爆震极限点火定时。

为了使用这种方法精确地学习爆震极限点火定时，需要在整个运行区域中进行学习。然而，由于内燃机转速和内燃机负荷时刻变化，因此不可能在相同的内燃机转速和相同的内燃机负荷下进行长时间的学习。此外，在使用频率较低的运行区域中，进行学习的机会有限。

另外，如上所述，即使内燃机转速和内燃机负荷相同，爆震极限点火定时也根据燃料的辛烷值和环境湿度而变化。即，爆震极限点火定时的学习值可看作是由于辛烷值的影响引起的提前量(“由于辛烷值引起的提前量”)与由于环境湿度的影响引起的提前量(“由于湿度引起的提前量”)之和。然而，通过简单地使用学习值，不可能获得该学习值中由于辛烷值引起的提前量的比例和该学习值中由于湿度引起的提前量的比例。因此，例如，如果在环境湿度低时将点火定时设置为在环境湿度高时学习到的爆震极限点火定时，则可能由于提前过多而发生爆震。相反，如果在环境湿度高时将点火定时设置为在环境湿度低时学习到的爆震极限点火定时，则可能由于爆震极限点火定时延迟过多而导致燃料经济性下降。

因此，在没有进一步分析的情况下，上述通过学习来计算爆震极限点火定时的方法导致爆震极限点火定时的学习值可能偏离实际的爆震极限点火定时，从而造成未能精确地计算爆震极限点火定时的问题。

为了防止该情况，在本实施例中，通过单独计算由于辛烷值引起的提前量和由于湿度引起的提前量来精确地计算爆震极限点火定时。具体地，首先计算基本爆震极限点火定时，即首先计算在当前运行状态(内燃机转速和内燃机负荷)下湿度低并且使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时。

接着，在与当前运行状态不直接相关但使用频率较高的预定的两个运行区域中进行爆震极限点火定时的学习。基于这两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值，计算在这两个运行区域之一中的由于辛烷值引起的提前量(“学习区域由于辛烷值引起的提前量”)和由于湿度引起的提前量(“学习区域由于湿度引起的提前量”)。然后，基于如此学习到的学习区域由于辛烷值引起的提前量和学习区域由于湿度引起的提前量，计算在当前运行状态下由于辛烷值引起的提前量(“由于辛烷值引起的估计提前量”)和由于湿度引起的提前量(“由于湿度引起的估计提前量”)。

最后，将由于辛烷值引起的估计提前量及由于湿度引起的估计提前量与基本爆震极限点火定时相加，由此计算出当前运行状态下的爆震极限点火定时。下面将说明根据本实施例的爆震极限点火定时计算控制。

图2是根据本实施例的爆震极限点火定时计算控制的框图。如图2所示，爆震极限点火定时计算器10包括基本爆震极限点火定时计算器5、学习值计算器6、学习区域提前量计算器7、估计提前量计算器8和加法器9。

基本爆震极限点火定时计算器5基于内燃机转速和内燃机负荷计算基本爆震极限点火定时。以下将参考图3来说明其详细内容。学习值计算器6计算在使用频率较高的预定的两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值。具体地，计算在使用频率较高的低转速侧运行区域(“低转速区域”)中的爆震极限点火定时的学习值、即在低转速区域中相对于基本爆震极限点火定时的提前量(“低转速侧学习提前量”)AL。此外，计算在使用频率较高的高转速侧运行区域(“高转速区域”)中的爆震极限点火定时的学习值、即在高转速区域中相对于基本爆震极限点火定时的提前量(“高转速侧学习提前量”)AH。以下将参考图4来说明其详细内容。

在本实施例中，低转速区域与约800～1200rpm的范围内的内燃机转速相对应。高转速区域与约3000～3400rpm的范围内的内燃机转速相对应。低转速区域和高转速区域不局限于这些区域，并且可以根据内燃机1的特性而设置为使用频率较高的运行区域。

学习区域提前量计算器7基于低转速侧学习提前量AL和高转速侧学习提前量AH计算学习区域由于辛烷值引起的提前量和学习区域由于湿度引起的提前量。在本实施例中，低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOL和由于湿度引起的提前量ASL分别是学习区域由于辛烷值引起的提前量和学习区域由于湿度引起的提前量。以下将参考图5A、图5B、图6、图7来说明其详细内容。

估计提前量计算器8基于学习区域由于辛烷值引起的提前量和学习区域由于湿度引起的提前量计算由于辛烷值引起的估计提前量AOR和由于湿度引起的估计提前量ASR。以下将参考图5A、图5B、图6、图7来说明其详细内容。加法器9通过将由于辛烷值引起的估计提前量AOR和由于湿度引起的估计提前量ASR与基本爆震极限点火定时相加来计算爆震极限点火定时。

图3是用于基于内燃机转速和内燃机负荷来计算基本爆震极限点火定时的映射。该映射是通过进行预备试验等预先准备的，并且存储在控制器4中。如上所述，在本实施例中，基本爆震极限点火定时是湿度低并且使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时。这是因为，当湿度低并且使用低辛烷值燃料时最经常发生爆震，并因此爆震极限点火定时延迟最大。如图3所示，基于内燃机转速和内燃机负荷来计算基本爆震极限点火定时。内燃机转速越高并且内燃机负荷越低，基本爆震极限点火定时的提前量设置得越大。

图4是用于计算低转速侧学习提前量AL和高转速侧学习提前量AH的学习值计算例程的流程图。控制器4按各预定计算周期(例如，10ms)重复进行该例程。

在步骤S1中，控制器4判断燃料的辛烷值是否变化了。具体地，该控制器检测是否向内燃机1供给了新的燃料。如果已通过例如对车辆添加燃料而供给了新的燃料，则控制器4进行步骤S2。如果尚未供给新的燃料，则控制器4进行步骤S3。

在步骤S2中，控制器4将低转速侧学习提前量AL和高转速侧学习提前量AH复位为初始值0。在步骤S3中，控制器4判断内燃机转速是否在低转速区域内。如果内燃机转速在低转速区域内，则控制器4进行步骤S4。如果内燃机转速不在低转速区域内，则控制器进行步骤S7。在步骤S4中，控制器4判断是否正在发生爆震。如果不是正在发生爆震，则控制器4进行步骤S5。如果正在发生爆震，则控制器4进行步骤S6。在步骤S5中，控制器4使低转速侧学习提前量AL增大第一预定量。

在步骤S6中，控制器4使低转速侧学习提前量AL减小第二预定量。第二预定量比第一预定量大。在步骤S7中，控制器4判断内燃机转速是否在高转速区域内。如果内燃机转速在高转速区域内，则控制器4进行步骤S8。如果内燃机转速不在高转速区域内，则控制器4完成本处理。在步骤S8中，控制器4判断是否正在发生爆震。如果不是正在发生爆震，则控制器4进行步骤S9。如果正在发生爆震，则控制器4进行步骤S10。在步骤S9中，控制器4使高转速侧学习提前量AH增大第一预定量。在步骤S10中，控制器4使高转速侧学习提前量AH减小第二预定量。

参考图5A、图5B、图6、图7，将说明用于计算学习区域由于辛烷值引起的提前量和学习区域由于湿度引起的提前量的方法。图5A根据燃料的辛烷值而示出当湿度低(为基本环境湿度)并且内燃机负荷为预定水平时内燃机转速和爆震极限点火定时之间的关系。在图5A中，细实线示出使用低辛烷值燃料时(使用基本辛烷值燃料时)的爆震极限点火定时，并且粗实线示出使用高辛烷值燃料时(使用基准辛烷值燃料时)的爆震极限点火定时。因此，细实线示出预定的内燃机负荷时的基本爆震极限点火定时。

如图5A所示，当内燃机负荷和环境湿度相同时，使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时比使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时提前得多。这是因为，辛烷值越高，则抗爆震性能越高。随着内燃机转速增加，爆震极限点火定时沿着略向上凸的曲线逐渐向提前侧移动。然而，移动量根据燃料的辛烷值而不同。移动量在使用高辛烷值燃料时比使用低辛烷值燃料时小。即，如图6所示，使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时和使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时之间的差Δoct随着内燃机转速增大而减小。

图6是示出内燃机转速与使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时和使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时之差Δoct之间的关系的图。在本实施例中，该图是通过进行预备试验等预先准备的，并且存储在控制器4中。通过参考该图，计算当前内燃机转速下使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时和使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时之差Δoct，即计算当前内燃机转速下从使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时到使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时的提前量(“由于辛烷值引起的最大提前量”)OR。

返回参考图5A，差Δoct在内燃机负荷变化时不变，并且仅依赖于内燃机转速。即，当内燃机负荷变化时，表示爆震极限点火定时的曲线在维持图5A中实线所示的形状的情况下，根据内燃机负荷而上下移动。因此，换言之，差Δoct是湿度低时的由于辛烷值引起的最大提前量。

爆震极限点火定时具有燃料的辛烷值越高、则朝向提前侧的移动量越小的特性。因此，使用具有位于低辛烷值和高辛烷值之间的辛烷值的燃料(“预定辛烷值燃料”)时的爆震极限点火定时如图5A中的虚线所示，并且其移动量比使用低辛烷值燃料时小且比使用高辛烷值燃料时大。

如果当前燃料是预定辛烷值燃料，则如图5A所示，低转速区域中从低辛烷值燃料的爆震极限点火定时到预定辛烷值燃料的爆震极限点火定时的提前量是低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOL。在本实施例中，低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOL是学习区域由于辛烷值引起的提前量。高转速区域中从低辛烷值燃料的爆震极限点火定时到预定辛烷值燃料的爆震极限点火定时的提前量是高转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOH。

图5B根据环境湿度而示出当使用低辛烷值燃料(当使用基本辛烷值燃料)并且内燃机负荷为预定水平时内燃机转速和爆震极限点火定时之间的关系。在图5B中，细实线示出湿度低(为基本环境湿度)时的爆震极限点火定时，并且粗实线示出湿度高(为基准环境湿度)时的爆震极限点火定时。因此，细实线是预定内燃机负荷时的基本爆震极限点火定时。

如图5B所示，当内燃机负荷和燃料的辛烷值相同时，湿度高时的爆震极限点火定时比湿度低时的爆震极限点火定时提前得多。这是因为，湿度越高，则抗爆震性能越高。随着内燃机转速增大，爆震极限点火定时沿着略向上凸的曲线向提前侧逐渐移动。然而，移动量根据环境湿度而不同。移动量在湿度低时比在湿度高时小。即，如图7所示，湿度高时的爆震极限点火定时和湿度低时的爆震极限点火定时之差Δhum随着内燃机转速增大而增大。该关系与图5A的关系相反。

图7是示出内燃机转速与湿度高时的爆震极限点火定时和湿度低时的爆震极限点火定时之差Δhum之间的关系的图。在本实施例中，该图是通过进行预备试验等预先准备的，并且存储在控制器4中。通过参考该图，计算当前内燃机转速下湿度高时的爆震极限点火定时和湿度低时的爆震极限点火定时之差Δhum，即计算当前内燃机转速下从湿度低时的爆震极限点火定时到湿度高时的爆震极限点火定时的提前量(“由于湿度引起的最大提前量”)SR。

返回参考图5B，差Δhum在内燃机负荷变化时不变，并且仅依赖于内燃机转速。即，当内燃机负荷变化时，表示爆震极限点火定时的曲线在维持图5B中实线所示的形状的情况下根据内燃机负荷而移动。因此，换言之，差Δhum是使用低辛烷值燃料时的由于湿度引起的最大提前量。

爆震极限点火定时具有环境湿度越高、则朝向提前侧的移动量越大的特性。因此，在位于高湿度和低湿度之间的湿度(“预定湿度”)时的爆震极限点火定时如图5B中的虚线所示，并且其移动量比湿度低时大且比湿度高时小。

如果当前环境湿度为预定湿度，则如图5B所示，低转速区域中的从湿度低时的爆震极限点火定时到湿度为预定湿度时的爆震极限点火定时的提前量是低转速区域中的由于湿度引起的提前量ASL。在本实施例中，低转速区域中的由于湿度引起的提前量ASL是学习区域由于湿度引起的提前量。高转速区域中的从湿度低时的爆震极限点火定时到湿度为预定湿度时的爆震极限点火定时的提前量是高转速区域中的由于湿度引起的提前量ASH。

如上所述，爆震极限点火定时的学习值可看作是由于辛烷值引起的提前量与由于湿度引起的提前量之和。因此，如以下的等式(1)所示，低转速侧学习提前量AL可看作是低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOL与低转速区域中的由于湿度引起的提前量ASL之和。

AL＝AOL+ASL…(1)

其中，AL是低转速侧学习提前量，AOL是低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量，并且ASL是低转速区域中的由于湿度引起的提前量。

如以下的等式(2)所示，高转速侧学习提前量AH可看作是高转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOH与高转速区域中的由于湿度引起的提前量ASH之和。

AH＝AOH+ASH…(2)

其中，AH是高转速侧学习提前量，AOH是高转速区域中的由于辛烷值引起的提前量，并且ASH是高转速区域中的由于湿度引起的提前量。

如图5A所示，将低转速区域中使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时和使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时之差Δoct定义为低转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量OL。同样，将高转速区域中使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时和使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时之差Δoct定义为高转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量OH。

假定对于所有的内燃机转速，从使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时到使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时的提前量(即，由于辛烷值引起的最大提前量)相对于从使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时到使用预定辛烷值燃料时的爆震极限点火定时的提前量的比值均相同。即，假定以下的等式(3)成立。

$\frac{\mathrm{AOR}}{\mathrm{OR}}=\frac{\mathrm{AOL}}{\mathrm{OL}}=\frac{\mathrm{AOH}}{\mathrm{OH}}...\left(3\right)$

其中，OR是当前内燃机转速下的由于辛烷值引起的最大提前量，AOR是当前内燃机转速下的由于辛烷值引起的提前量，OL是低转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量，并且OH是高转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量。

然后，利用通过对等式(3)变形所获得的等式(4)来表示高转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOH。

$\mathrm{AOH}=\mathrm{OH}\×\frac{\mathrm{AOL}}{\mathrm{OL}}...\left(4\right)$

如图5B所示，将低转速区域中湿度高时的爆震极限点火定时和湿度低时的爆震极限点火定时之差Δhum定义为低转速区域中的由于湿度引起的最大提前量SL。同样，将高转速区域中湿度高时的爆震极限点火定时和湿度低时的爆震极限点火定时之差Δhum定义为高转速区域中的由于湿度引起的最大提前量SH。

假定对于所有的内燃机转速，从湿度低时的爆震极限点火定时到湿度高时的爆震极限点火定时的提前量(即，由于湿度引起的最大提前量)相对于从湿度低时的爆震极限点火定时到湿度为预定湿度时的爆震极限点火定时的提前量的比值均相同。即，假定以下的等式(5)成立。

$\frac{\mathrm{ASR}}{\mathrm{SR}}=\frac{\mathrm{ASL}}{\mathrm{SL}}=\frac{\mathrm{ASH}}{\mathrm{SH}}...\left(5\right)$

其中，SR是当前内燃机转速下的由于湿度引起的最大提前量，ASR是当前内燃机转速下的由于湿度引起的提前量，SL是低转速区域中的由于湿度引起的最大提前量，并且SH是高转速区域中的由于湿度引起的最大提前量。

利用通过对等式(5)进行变形所获得的以下等式(6)来表示高转速区域中的由于湿度引起的提前量ASH。

$\mathrm{ASH}=\mathrm{SH}\×\frac{\mathrm{ASL}}{\mathrm{SL}}...\left(6\right)$

通过将等式(4)和(6)代入等式(2)中，获得了以下的等式(7)。

$\mathrm{AH}=\mathrm{OH}\×\frac{\mathrm{AOL}}{\mathrm{OL}}+\mathrm{SH}\×\frac{\mathrm{ASL}}{\mathrm{SL}}...\left(7\right)$

通过从等式(1)减去与SL/SH相乘后的等式(7)，获得了以下的等式(8)。

$\mathrm{AL}-\mathrm{AH}\×\frac{\mathrm{SL}}{\mathrm{SH}}=\mathrm{AOL}+\mathrm{ASL}-\mathrm{AOL}\×\frac{\mathrm{OH}}{\mathrm{OL}}\×\frac{\mathrm{SL}}{\mathrm{SH}}-\mathrm{ASL}$

$=\mathrm{AOL}\×(1-\frac{\mathrm{OH}}{\mathrm{OL}}\×\frac{\mathrm{SL}}{\mathrm{SH}})...\left(8\right)$

使用等式(8)，可以利用以下的等式(9)来表示低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOL。

$\mathrm{AOL}=\frac{\mathrm{AL}-\mathrm{AH}\×\frac{\mathrm{SL}}{\mathrm{SH}}}{1-\frac{\mathrm{OH}}{\mathrm{OL}}\×\frac{\mathrm{SL}}{\mathrm{SH}}}...\left(9\right)$

在等式(9)中，低转速侧学习提前量AL和高转速侧学习提前量AH是内燃机正在运行时检测到的学习值。因此，可以通过进行预备试验预先计算出低转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量OL、高转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量OH、低转速区域中的由于湿度引起的最大提前量SL和高转速区域中的由于湿度引起的最大提前量SH，并将这些值存储在控制器4中，来计算低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOL。

当低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOL已知时，如以下的等式(10)所示，可以根据等式(1)和等式(9)来计算低转速区域中的由于湿度引起的提前量ASL。

$\mathrm{ASL}=\mathrm{AL}-\mathrm{AOL}$

$=\mathrm{AL}-\frac{\mathrm{AL}-\mathrm{AH}\×\frac{\mathrm{SL}}{\mathrm{SH}}}{1-\frac{\mathrm{OH}}{\mathrm{OL}}\×\frac{\mathrm{SL}}{\mathrm{SH}}}...\left(10\right)$

同样，可以计算高转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOH和高转速区域中的由于湿度引起的提前量ASH。

接着，将说明计算由于辛烷值引起的估计提前量AOR和由于湿度引起的估计提前量ASR的方法。

当低转速区域中的由于辛烷值引起的提前量AOL已知时，利用以下通过对等式(3)进行变形所获得的等式(11)来表示当前内燃机转速下的由于辛烷值引起的提前量、即由于辛烷值引起的估计提前量AOR。

$\mathrm{AOR}=\mathrm{OR}\×\frac{\mathrm{AOL}}{\mathrm{OL}}...\left(11\right)$

当低转速区域中的由于湿度引起的提前量ASL已知时，利用以下通过对等式(5)进行变形所获得的等式(12)来表示当前内燃机转速下的由于湿度引起的提前量、即由于湿度引起的估计提前量ASR。

$\mathrm{ASR}=\mathrm{SR}\×\frac{\mathrm{ASL}}{\mathrm{SL}}...\left(12\right)$

可以通过参考图6的图来计算当前内燃机转速下的由于辛烷值引起的最大提前量OR。可以通过参考图7的图来计算当前内燃机转速下的由于湿度引起的最大提前量SR。

因此，可以如由以下的等式(13)所示计算当前运行状态下考虑了燃料的辛烷值和环境湿度的爆震极限点火定时。

爆震极限点火定时＝BIT+AOR+ASR  …(13)

其中，BIT是基本爆震极限点火定时。

图8是示出爆震极限点火定时计算例程的流程图。控制器4按各预定计算周期(例如，10ms)重复进行该例程。

在步骤S11中，控制器4参考图3的映射，并且基于内燃机转速和内燃机负荷计算基本爆震极限点火定时。在步骤S12中，控制器4参考图6的图，并且计算当前内燃机转速下的由于辛烷值引起的最大提前量OR。在步骤S13中，控制器4参考图7的图，并且计算当前内燃机转速下的由于湿度引起的最大提前量SR。

在步骤S14中，控制器4基于检测到的低转速侧学习提前量AL和高转速侧学习提前量AH、控制器4中预先存储的低转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量OL、高转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量OH、低转速区域中的由于湿度引起的最大提前量SL和高转速区域中的由于湿度引起的最大提前量SH，通过使用等式(9)来计算学习区域由于辛烷值引起的提前量AOL。然后，控制器4通过使用等式(10)来计算学习区域由于湿度引起的提前量ASL。

在步骤S15中，控制器4基于当前内燃机转速下的由于辛烷值引起的最大提前量OR、低转速区域中的由于辛烷值引起的最大提前量OL和学习区域由于辛烷值引起的提前量AOL，通过使用等式(11)来计算当前内燃机转速下的由于辛烷值引起的估计提前量AOR。

在步骤S16中，控制器4基于当前内燃机转速下的由于湿度引起的最大提前量SR、低转速区域中的由于湿度引起的最大提前量SL和学习区域由于湿度引起的提前量ASL，通过使用等式(12)来计算当前内燃机转速下的由于湿度引起的估计提前量ASR。

在步骤S17中，控制器4基于基本爆震极限点火定时BIT、由于辛烷值引起的估计提前量AOR和由于湿度引起的估计提前量ASR，通过使用等式(13)来计算爆震极限点火定时。

如上所述，在本实施例中，单独计算由于燃料的辛烷值的影响引起的、相对于基本爆震极限点火定时的提前量(由于辛烷值引起的提前量)和由于环境湿度的影响引起的、相对于基本爆震极限点火定时的提前量(由于湿度引起的提前量)。即，将基本爆震极限点火定时定义为使用预定辛烷值的燃料且湿度为预定湿度时的爆震极限点火定时，并且单独计算出由于预定辛烷值的燃料和实际使用的燃料之间的辛烷值的差异引起的、爆震极限点火定时相对于基本爆震极限点火定时的变化量以及由于预定湿度和当前环境湿度之间的差异引起的、爆震极限点火定时相对于基本爆震极限点火定时的变化量。

因而，爆震极限点火定时精确地反映了由于燃料的辛烷值和环境湿度的影响引起的相对于基本爆震极限点火定时的提前量，以使得可以精确地计算爆震极限点火定时。此外，基于在预定的两个运行区域中已学习到的爆震极限点火定时的学习值，计算这两个运行区域之一中的由于辛烷值引起的提前量(学习区域由于辛烷值引起的提前量)和由于湿度引起的提前量(学习区域由于湿度引起的提前量)，并且通过使用这些计算的结果来计算当前运行状态下的由于辛烷值引起的提前量和由于湿度引起的提前量。

因而，无需针对各内燃机转速和各内燃机负荷学习在所有运行区域中的爆震极限点火定时。通过在预定的两个运行区域中进行学习，可以计算出所有运行区域的由于辛烷值引起的提前量和由于湿度引起的提前量。当设置使用频率较高的运行区域作为预定的两个运行区域时，可以通过增加学习频率来更加精确地计算爆震极限点火定时。

图5A、图5B、图6、图7所示的映射和图可以用作用以计算由于辛烷值引起的提前量和由于湿度引起的提前量的、要存储在控制器4中的映射和图。因此，可以缩减用于进行预备试验等的研发的工时。

即使在内燃机1停止之后也维持以前的爆震极限点火定时的学习值，直到判断为燃料的辛烷值由于燃料的供给等而改变了为止。如果在每次内燃机1停止时复位学习值，则在学习进行之前可能在相对于实际的爆震极限点火定时延迟了的时刻进行点火，从而使得燃料经济性可能下降。通过在判断为辛烷值已改变之前维持以前的学习值，可以防止这种燃料经济性的下降。

显然，本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种方式的修改。

例如，在上述实施例中，将湿度低且使用低辛烷值燃料时的爆震极限点火定时定义为基本爆震极限点火定时。然而，可以将湿度高且使用高辛烷值燃料时的爆震极限点火定时定义为基本爆震极限点火定时，并且可以通过计算由于燃料的辛烷值的影响引起的、相对于基本爆震极限点火定时的延迟量和由于环境湿度的影响引起的、相对于基本爆震极限点火定时的延迟量来计算该爆震极限点火定时。

在上述实施例中，在预定的两个运行区域中学习爆震极限点火定时。然而，可以在三个或更多个的运行区域中进行学习。

尽管已经参考特定的优选实施例公开了本发明，但如所附权利要求书及其等同物所限定的，可以在不背离本发明的范围和作用域的情况下对所描述的实施例进行多种修改、改变和变化。因此，本发明不局限于所描述的实施例，而是具有由所附权利要求书的字面定义的全部范围。

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月9日提交的日本专利申请2010-132289的优先权，在此通过引用包含该申请的全部内容。

Claims (12)

1.一种内燃机的点火定时控制器，包括：

基本爆震极限点火定时计算器，其基于所述内燃机的运行状态计算基本爆震极限点火定时，其中，所述基本爆震极限点火定时是使用预定的基本辛烷值燃料且环境湿度为预定的基本环境湿度时的爆震极限点火定时；

学习区域变化量计算器，其学习所述内燃机在预定的两个运行区域中的爆震极限点火定时，并基于对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值来计算学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量，其中，所述学习区域由于辛烷值引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述学习区域由于湿度引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量；

估计变化量计算器，其基于所述学习区域由于辛烷值引起的变化量和所述学习区域由于湿度引起的变化量来估计由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量，其中，所述由于辛烷值引起的变化量是当前运行状态下由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述由于湿度引起的变化量是当前运行状态下由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量；以及

爆震极限点火定时计算器，其基于所述基本爆震极限点火定时、所述由于辛烷值引起的变化量和所述由于湿度引起的变化量，来计算当前运行状态下的爆震极限点火定时。

2.根据权利要求1所述的内燃机的点火定时控制器，其特征在于，

针对所述内燃机的各转速，预先存储差Δoct和差Δhum，其中，所述差Δoct是所述基本爆震极限点火定时与使用基准辛烷值燃料且环境湿度为所述基本环境湿度时的爆震极限点火定时之差，所述基准辛烷值燃料的辛烷值不同于所述基本辛烷值燃料的辛烷值，所述差Δhum是所述基本爆震极限点火定时与环境湿度是基准环境湿度且使用所述基本辛烷值燃料时的爆震极限点火定时之差，所述基准环境湿度不同于所述基本环境湿度，以及

其中，所述学习区域变化量计算器基于对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值、所述两个运行区域中的所述差Δoct和所述两个运行区域中的所述差Δhum，来计算所述学习区域由于辛烷值引起的变化量和所述学习区域由于湿度引起的变化量。

3.根据权利要求2所述的内燃机的点火定时控制器，其特征在于，

所述估计变化量计算器通过将所述内燃机的当前转速下的所述差Δoct与所述两个运行区域之一中的所述差Δoct相对于所述学习区域由于辛烷值引起的变化量的比值相乘，来计算所述由于辛烷值引起的变化量。

4.根据权利要求2所述的内燃机的点火定时控制器，其特征在于，

所述估计变化量计算器通过将所述内燃机的当前转速下的所述差Δhum与所述两个运行区域之一中的所述差Δhum相对于所述学习区域由于湿度引起的变化量的比值相乘，来计算所述由于湿度引起的变化量。

5.根据权利要求1所述的内燃机的点火定时控制器，其特征在于，

所述两个运行区域是所述内燃机的使用频率高的运行区域。

6.根据权利要求1所述的内燃机的点火定时控制器，其特征在于，还包括：

燃料供给检测器，其检测是否供给了新的燃料，

其中，当供给了新的燃料时，所述学习区域变化量计算器将对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值复位为初始值。

7.一种内燃机的点火定时控制方法，包括：

基于所述内燃机的运行状态计算基本爆震极限点火定时，其中，所述基本爆震极限点火定时是使用预定的基本辛烷值燃料且环境湿度为预定的基本环境湿度时的爆震极限点火定时；

学习所述内燃机在预定的两个运行区域中的爆震极限点火定时，并基于对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值来计算学习区域由于辛烷值引起的变化量和学习区域由于湿度引起的变化量，其中，所述学习区域由于辛烷值引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述学习区域由于湿度引起的变化量是所述两个运行区域之一中由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量；

基于所述学习区域由于辛烷值引起的变化量和所述学习区域由于湿度引起的变化量来估计由于辛烷值引起的变化量和由于湿度引起的变化量，其中，所述由于辛烷值引起的变化量是当前运行状态下由于所使用燃料的辛烷值的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量，所述由于湿度引起的变化量是当前运行状态下由于环境湿度的影响引起的、爆震极限点火定时相对于所述基本爆震极限点火定时的变化量；以及

基于所述基本爆震极限点火定时、所述由于辛烷值引起的变化量和所述由于湿度引起的变化量，来计算当前运行状态下的爆震极限点火定时。

8.根据权利要求7所述的内燃机的点火定时控制方法，其特征在于，还包括：

针对所述内燃机的各转速，预先存储差Δoct和差Δhum，其中，所述差Δoct是所述基本爆震极限点火定时与使用基准辛烷值燃料且环境湿度为所述基本环境湿度时的爆震极限点火定时之差，所述基准辛烷值燃料的辛烷值不同于所述基本辛烷值燃料的辛烷值，所述差Δhum是所述基本爆震极限点火定时与环境湿度是基准环境湿度且使用所述基本辛烷值燃料时的爆震极限点火定时之差，所述基准环境湿度不同于所述基本环境湿度，以及

基于对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值、所述两个运行区域中的所述差Δoct和所述两个运行区域中的所述差Δhum，来计算所述学习区域由于辛烷值引起的变化量和所述学习区域由于湿度引起的变化量。

9.根据权利要求8所述的内燃机的点火定时控制方法，其特征在于，还包括：

通过将所述内燃机的当前转速下的所述差Δoct与所述两个运行区域之一中的所述差Δoct相对于所述学习区域由于辛烷值引起的变化量的比值相乘，来计算所述由于辛烷值引起的变化量。

10.根据权利要求8所述的内燃机的点火定时控制方法，其特征在于，还包括：

通过将所述内燃机的当前转速下的所述差Δhum与所述两个运行区域之一中的所述差Δhum相对于所述学习区域由于湿度引起的变化量的比值相乘，来计算所述由于湿度引起的变化量。

11.根据权利要求7所述的内燃机的点火定时控制方法，其特征在于，所述两个运行区域是所述内燃机的使用频率高的运行区域。

12.根据权利要求7所述的内燃机的点火定时控制方法，其特征在于，还包括：

检测是否供给了新的燃料；

当供给了新的燃料时，将对所述两个运行区域中的爆震极限点火定时的学习值复位为初始值。

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