CN104428528B - 内燃机的点火正时控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够通过进行适应于发动机燃烧现象的爆震学习而适当地进行爆震学习的内燃机的点火正时控制装置。根据本申请发明人的见解，点火延迟的爆震抑制效果的原理在于：“若燃烧期间向延迟侧移动，则燃烧期间内的缸内容积扩大，其结果，可抑制未燃烧气体温度以及压力的上升”。本发明的点火正时控制装置能够进行基于该原理的新颖的爆震学习。本发明的点火正时控制装置学习“缸内容积率”。缸内容积率是根据缸内容积的变化量确定的参数。即使在运转状态发生了变化时，通过反映所学习的缸内容积率，也能够将爆震控制单元的学习点火正时设定为合适的值。

Description

内燃机的点火正时控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的点火正时控制装置。
背景技术
以往，例如如日本特开2011-256725号公报所公开那样，已知有能够进行用于避免爆震的点火正时控制的内燃机的点火正时控制装置。该点火正时控制装置能够通过爆震传感器来检测爆震的产生状况，并且进行根据该检测结果来对点火正时进行反馈修正的爆震控制。
在该爆震控制中，设定如下控制量(爆震控制量)：在爆震的产生频度高时使点火正时延迟，另一方面，在爆震的产生频度低时使点火正时提前。然后，基于该爆震控制量来设定点火正时的控制目标值，从而抑制爆震的产生。
爆震控制量与其基准值的稳定的偏差被学习为爆震学习值。在上述公报所涉及的技术中，由于该基准值被设定为零，所以爆震控制量的稳定的成分转变为爆震学习值。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-256725号公报
专利文献2：日本特开2008-121597号公报
专利文献3：日本特开2009-215989号公报
专利文献4：日本特开2010-190134号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述以往的技术所涉及的爆震学习技术中，学习爆震学习值来作为对于内燃机转速和内燃机负荷的点火正时修正量。在这样的以往的学习技术中，在适当地进行爆震学习这一点上存在限制。
即，以往的爆震学习技术中，基本上与内燃机转速和内燃机负荷这样的发动机控制量相关联地单纯存储爆震学习值。这样的基于发动机控制量的学习技术中，由于根据内燃机转速和内燃机负荷来存储学习值，所以当产生了内燃机运转区域的大变化、发动机系统的差异、运转条件的变动和/或追加时，难以与这些环境变化对应地进行合适的爆震学习。虽然存在例如高增压、可变压缩比、可变气门机构等可变机构、稀薄燃烧、EGR装置等多种多样的发动机系统，但无遗漏地假想这些多种多样的发动机系统所具有的运转条件来实施爆震学习在其困难性和/或繁琐度这一点上是不优选的。
另外，即使存在运转区域的变化、发动机系统的差异等，在产生了发动机燃烧现象这一物理现象这一点上根本上也是共通的。若能够基于发动机燃烧现象这一物理现象的状态与爆震抑制原理的关系来进行爆震学习，则认为能够实现也可以应对运转区域的变化、发动机系统的差异等的优选的爆震学习。
因此，本申请发明人在对发动机燃烧现象这一物理现象的状态与爆震抑制原理的关系进行了锐意研究之后，关于点火延迟的爆震抑制效果的原理得到了新的见解。本申请发明人利用关于该爆震抑制原理得到的见解，发现了如下的新爆震学习技术：与以往不同，通过进行适应于发动机燃烧现象的爆震学习，能够进行合适的爆震学习。
本发明是为了解决如上所述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够通过进行适应于发动机燃烧现象的爆震学习而适当地进行爆震学习的内燃机的点火正时控制装置。
用于解决问题的手段
根据本申请发明人的见解，点火延迟的爆震抑制效果的原理在于：“当燃烧期间向延迟侧移动时，燃烧期间内的缸内容积扩大，其结果，可抑制未燃烧气体温度和压力的上升”。本发明的点火正时控制装置能够进行基于该原理的新的爆震学习。
即，在点火正时与燃烧比例成为一定的值的曲轴角(为了方便，也称为“预定燃烧比例曲轴角”)之间存在相关性。例如，燃烧比例成为50％的曲轴角(以下，为了方便也记为“CA50”)与点火正时存在相关性，越使点火正时延迟，则CA50也越向延迟侧移动。若以该关系为前提，则通过用于避免爆震的点火延迟，预定燃烧比例曲轴角向延迟侧移动。预定燃烧比例曲轴角越靠延迟侧，则该预定燃烧比例时的活塞位置从上止点起越位于下方，该预定燃烧比例时的缸内容积相对越大。也就是说，可以说：在对某2个燃烧行程进行了比较的情况下，相同燃烧比例时的缸内容积较大的一方，在燃烧期间内的各时刻的缸内容积也较大，燃烧期间内的缸内容积整体上较大。通过该缸内容积扩大，爆震抑制效果提高。
第1发明的内燃机的点火正时控制装置具备：爆震控制单元、第1缸内容积算出单元、第2缸内容积算出单元、缸内容积率学习单元、第3缸内容积算出单元、以及设定上述学习点火正时的设定单元。
爆震控制单元实施点火正时控制以使得内燃机的爆震为预定等级以下。
第1缸内容积算出单元算出在内燃机运转状态处于第1运转状态的情况下，在第1基础点火正时实施的燃烧行程中的、预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。该预定燃烧比例曲轴角优选是燃烧比例成为50％时的曲轴角。
第2缸内容积算出单元算出在内燃机运转状态处于所述第1运转状态的情况下，在由所述爆震控制单元实施了该点火正时控制后的点火正时实施的燃烧行程中的、所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。
缸内容积率学习单元算出缸内容积率，并将所算出的缸内容积率存储为学习值。缸内容积率是将从由所述第1缸内容积算出单元算出的缸内容积减去由所述第2缸内容积算出单元算出的缸内容积而得到的差量除以由所述第1缸内容积算出单元算出的缸内容积而得到的值。
第3缸内容积算出单元算出在内燃机运转状态处于与所述第1运转状态不同的第2运转状态的情况下，在第2基础点火正时实施的燃烧行程中的、所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。
设定单元设定学习点火正时。学习点火正时是作为在内燃机运转状态处于所述第2运转状态的情况下、在由所述爆震控制单元实施点火正时控制时的初始值的点火正时。该设定单元设定学习点火正时，以使得所述学习值越大、则在所述学习点火正时实施的燃烧行程中的所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积越大。
根据第2发明，在第1发明中，
所述设定单元，设定所述学习点火正时，以使得在所述学习点火正时实施的燃烧行程中的所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积从由所述第3缸内容积算出单元算出的缸内容积变化积算值的量，所述积算值是对由所述第3缸内容积算出单元算出的缸内容积乘以所述学习值而得到的值。
根据第3发明，在第1发明中，所述预定燃烧比例曲轴角是从燃烧比例成为50％以上的曲轴角范围选择出的1个曲轴角。
根据第4发明，在第1发明中，所述设定单元包括如下单元，该单元按照成为所述预定的燃烧比例的曲轴角与所述学习点火正时的延迟量成比例地延迟这一规则，算出所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。
根据第5发明，在第1发明～第4发明的任一发明中，还具备基值存储单元。基值存储单元存储有对每个内燃机运转状态设定了基础缸内容积值的信息，所述基础缸内容积值是预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积的基值。进而，所述第1缸内容积算出单元包括如下单元，该单元读出由所述基值存储单元存储的多个基础缸内容积值中的与所述第1运转状态对应的值，作为所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。进而，所述第3缸内容积算出单元包括如下单元，该单元读出由所述基值存储单元存储的多个基础缸内容积值中的与所述第2运转状态对应的值，作为所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。
第6发明的内燃机的点火正时控制装置具备爆震控制单元、存储单元、第1曲轴角取得单元、第1特性值算出单元、学习单元、第2曲轴角取得单元、第2特性值算出单元、以及设定单元。
爆震控制单元实施点火正时控制以使得内燃机的爆震为预定等级以下。
存储单元存储有设定了每单位缸内容积变化率的曲轴角变化量与曲轴角之间的关系的特性。
第1曲轴角取得单元通过检测或推定来求出内燃机运转状态处于第1运转状态时的燃烧行程中的预定燃烧比例曲轴角。
第1特性值算出单元按照所述特性，算出由所述第1曲轴角取得单元求出的所述预定燃烧比例曲轴角处的、每单位缸内容积变化率的曲轴角变化量的值，作为第1特性值。
学习单元，在所述第1运转状态下由所述爆震控制单元实施了点火正时控制的情况下，将通过该点火正时控制得到的延迟量与所述第1特性值之比存储为学习系数。
第2曲轴角取得单元通过检测或推定来求出内燃机运转状态处于与所述第1运转状态不同的第2运转状态时的燃烧行程中的所述预定燃烧比例曲轴角。
第2特性值算出单元按照所述特性，算出由所述第2曲轴角取得单元求出的所述预定燃烧比例曲轴角处的、每单位缸内容积变化率的曲轴角变化量的值，作为第2特性值。
设定单元是设定学习延迟量的设定单元，该学习延迟量是在内燃机运转状态处于所述第2运转状态的情况下、在由所述爆震控制单元实施点火正时控制时的点火正时延迟量的初始值。设定单元基于对所述第2特性值乘以所述学习系数而得到的值来设定学习延迟量。
发明效果
根据第1发明，通过基于本申请发明人发现的爆震抑制原理的新颖的爆震学习，能够进行适应于发动机燃烧现象的合适的爆震学习。在该新颖的爆震学习中，进行基于发动机燃烧现象的爆震学习，因此，即使在多个不同的运转状态下，也能够共用1个学习值来进行点火正时控制。
根据第2发明，即使在不同的运转状态下，也能够设定学习点火正时，以使得每次能够得到相同的爆震抑制效果。
根据第3发明，能够从在燃烧平衡的观点上合适的燃烧比例50％的曲轴角、或者良好地表示爆震产生要因的燃烧后半部分的曲轴角中选择代表燃烧的曲轴角。
根据第4发明，能够不依赖于缸内压力传感器而计算预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。
根据第5发明，能够利用基值存储单元存储每个运转状态的合适的缸内容积，并随时从其读出预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。
根据第6发明，能够以简易的结构来进行基于本申请发明人发现的爆震抑制原理的新颖的爆震学习。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的点火正时控制装置的概略结构的图。
图2是用于说明本发明实施方式1的点火正时控制装置中的、爆震学习的内容的示意图。
图3是用于说明本发明实施方式1的点火正时控制装置中的、爆震学习的内容的示意图。
图4是用于说明本发明实施方式1的点火正时控制装置中的、爆震学习的作用效果的示意图。
图5是在本发明实施方式1的点火正时控制装置中电子控制单元所执行的例程的流程图。
图6是用于说明本发明实施方式2的点火正时控制装置中的、爆震学习的内容的示意图。
图7是在本发明实施方式2的点火正时控制装置中电子控制单元所执行的例程的流程图。
具体实施方式
实施方式1.
[实施方式1的装置的结构]
图1是表示本发明实施方式1的点火正时控制装置的概略结构的图。本实施方式的点火正时控制装置应用于内燃机10。内燃机10是4冲程式的火花点火式发动机。虽然省略图示，但内燃机10具备多个汽缸，是车辆搭载用的内燃机。
在内燃机10的燃烧室13设置有火花塞14，该火花塞14对吸入到该燃烧室13的空气和燃料的混合气进行点火并使其燃烧。在内燃机10的汽缸体11设置有爆震传感器15。爆震传感器15是用于检测伴随混合气的燃烧的爆震的产生状况的传感器。
在内燃机10设置有该内燃机10的运转所涉及的电子控制单元16。电子控制单元16构成为具备执行各种控制的CPU、存储该控制所需的信息的ROM、RAM等存储器、用于从外部输入信号的输入端口、以及用于向外部输出指令信号的输出端口等。
电子控制单元16的输入端口连接有用于检测内燃机运转状态的各种传感器。作为各种传感器，除了上述爆震传感器15之外，还包括用于检测曲轴(未图示)的旋转相位即曲轴角的曲轴角传感器17、用于检测节气门的开度(节气门开度TA)的节气门传感器19、以及用于检测吸入空气量的空气流量计20等。根据曲轴角传感器17的检测信号，能够求出内燃机旋转速度NE。另外，电子控制单元16基于吸入空气量、内燃机转速等算出内燃机负荷KL。
电子控制单元16的输出端口连接有产生上述火花塞14对混合气的点火所需的高压电流的点火器14a等和内燃机控制所需的致动器类的驱动电路。电子控制单元16基于上述各传感器的检测信号进行各种运算，并且基于该运算结果执行致动器类的驱动控制来进行内燃机控制。
电子控制单元16执行根据由所述爆震传感器15检测出的爆震的产生状况来调整点火正时的“爆震控制”。在爆震控制中，设定如下控制值(爆震控制量)：在爆震的产生频度高时使点火正时延迟，另一方面，在爆震的产生频度低时使点火正时提前。然后，基于该爆震控制量来设定点火正时的控制目标值，从而抑制爆震的产生。通常，将爆震控制量与其基准值的稳定的偏差作为爆震学习值来学习。在本实施方式中，如后所述实施该爆震学习。
另外，在本实施方式中，电子控制单元16在存储器存储有后述的基础缸内容积映射。在基础缸内容积映射中，按每个内燃机运转状态而设定有基础缸内容积Vbase。在本实施方式中，内燃机运转状态设为由内燃机转速NE和内燃机负荷KL确定。电子控制单元16能够执行将内燃机转速NE和内燃机负荷KL作为输入变量而从基础缸内容积映射读出一个基础缸内容积Vbase的处理。
[实施方式1的装置的动作]
(点火延迟的爆震抑制效果的原理)
根据本申请发明人的见解，点火延迟的爆震抑制效果的原理在于：“若点火正时延迟而燃烧期间向延迟侧移动，则燃烧期间的缸内容积扩大，其结果，可抑制未燃烧气体温度和压力的上升”。根据本实施方式的点火正时控制装置，能够实现基于该原理的爆震学习。
更详细而言，关于爆震抑制，在点火正时、燃烧比例、曲轴角以及缸内容积之间存在一定的关系。
燃烧比例(以下，也称为“MFB”)是被定义为表示燃烧的进行状态的指标的值。具体而言，燃烧比例在0～1的范围(或者0％～100％的范围)内变化，在燃烧比例为0(0％)的情况下表示燃烧开始时刻，在燃烧比例为1(100％)的情况下表示燃烧结束时刻。
MFB＝(PθVθ κ-Pθ0Vθ0 κ)/(PθfVθf κ-Pθ0Vθ0 κ)…(1)
其中，在上述(1)式中，Pθ0和Vθ0分别是曲轴角度θ为预定的燃烧开始正时θ0的情况下的缸内压力P和缸内容积V，Pθf和Vθf分别是曲轴角度θ为预定的燃烧结束正时θf的情况下的缸内压力P和缸内容积V。另外，Pθ和Vθ分别是曲轴角度θ为任意值的情况下的缸内压力P和缸内容积V。κ是比热比。由于关于燃烧比例的技术已经是公知的，所以省略进一步的说明。
在点火正时与燃烧比例成为一定的值的曲轴角之间存在相关性。以下，为了方便，将“燃烧比例成为一定的值的曲轴角”也称为“预定燃烧比例曲轴角”。例如，以下，为了方便，将燃烧比例成为50％的曲轴角也记为“CA50”来进行说明。CA50与点火正时存在相关性，越使点火正时延迟，则CA50也越向延迟侧移动。若以该相关性为前提，则通过用于避免爆震的点火延迟，CA50也向延迟侧移动。CA50越处于延迟侧，则CA50时的活塞位置从上止点起越位于下方，“CA50处的缸内容积”相对越大。“CA50处的缸内容积”是根据燃烧比例达到了50％时的曲轴角位置而确定的缸内容积。
基于上述关系，可以说：在对某2个燃烧行程进行了比较的情况下，相同燃烧比例时的缸内容积较大的一方，在燃烧期间内的各时刻的缸内容积也较大，燃烧期间内的缸内容积整体上较大。通过这样的燃烧期间内的缸内容积扩大，可抑制未燃烧气体温度和压力的上升，从而爆震抑制效果提高。使用图2对该原理进行说明。
图2是用于说明本发明实施方式1的点火正时控制装置中的、爆震学习的内容的示意图。图2所示的图表中，按每个曲轴角而示出根据该曲轴角处的活塞位置而确定的缸内容积的值。在活塞上止点、即曲轴角为0度时，缸内容积取最小值，越远离上止点，则缸内容积越大。
另外，在图2中记载有2个不同的点火正时SA1和SA2。在图2中还分别示意性示出在点火正时SA1实施了燃烧的燃烧期间和在点火正时SA2实施了燃烧时的燃烧期间。
从图2可知，点火正时越延迟，则燃烧期间也越位于延迟侧。若将图2的缸内容积的图表与SA1下的燃烧期间的箭头进行对照，则由SA1实现的燃烧期间是在点火后缸内容积减小、缸内容积在上止点成为最小值之后转变为增加之后的一定期间。与此相对，若将图2的缸内容积的图表与SA2下的燃烧期间的箭头进行对照，则由SA2实现的燃烧期间是缸内容积从上止点起转变为增加倾向之后的一定期间，位于缸内容积整体上比SA1大的曲轴角区域。若对这2个燃烧期间进行对比，则与由SA1实现的燃烧期间相比，由SA2实现的燃烧期间在燃烧期间内的各时刻的缸内容积相对较大。也就是说，可以说：由SA2实现的燃烧期间，燃烧期间内的缸内容积得到扩大。通过使点火正时延迟而使燃烧期间整体上延迟，能够相对增大燃烧期间内的缸内容积。由于由SA2实现的燃烧期间内的缸内容积与SA1相比得到扩大，所以成为了SA2比SA1更能抑制未燃烧气体温度和压力的上升的状态，爆震抑制效果提高。
本实施方式的点火正时控制装置能够进行基于这样的爆震抑制原理的爆震学习。在本实施方式中，学习后述的“缸内容积率”。缸内容积率是根据缸内容积的变化量而确定的参数。即使在运转状态发生了变化时，通过反映所学习的缸内容积率，也能够将爆震控制单元的学习点火正时设定为合适的值。
(点火正时控制装置的动作的详细说明)
作为本实施方式的点火正时控制装置的动作的前提，首先，电子控制单元16存储有基础缸内容积映射。在基础缸内容积映射中，按每个由内燃机转速和内燃机负荷确定的运转状态而设定有基础缸内容积Vbase。在本实施方式中，“基础缸内容积Vbase”是指在基础点火正时SAbase实施的燃烧行程中的、CA50处的缸内容积的值。基础点火正时是被设定为内燃机10的点火正时的基值的点火正时，作为点火正时映射存储于电子控制单元16。
更具体而言，在基础缸内容积映射中，与第1内燃机转速NE1且第1内燃机负荷KL1时的第1运转状态对应地存储有在该第1运转状态的基础点火正时SAbase1进行了燃烧时的第1基础缸内容积Vbase1。另外，与第2内燃机转速NE2且第2内燃机负荷KL2时的第2运转状态对应地存储有在该第2运转条件的基础点火正时SAbase2进行了燃烧时的第2基础缸内容积Vbase2。同样，在将n设为整数的情况下，与n个运转状态(第1运转状态、第2运转状态、…、第n运转状态)对应地分别存储有一个在这些各运转状态的基础点火正时(SAbase1、SAbase2、…SAbasen)进行了燃烧时的基础缸内容积(Vbase1、Vbase2…、Vbasen)。该基础缸内容积映射预先制作并存储于电子控制单元16的存储器区域。通过利用基础缸内容积映射，在给出了某内燃机转速NE和内燃机负荷KL时，能够得到与这些值对应的一个基础缸内容积Vbase。
本实施方式的点火正时控制装置大致划分而实施下述的“学习处理”和“学习值反映处理”。以下，使用图3进行说明。
图3是用于说明本发明实施方式1的点火正时控制装置中的、爆震学习的内容的示意图。图3所示的图表与图2同样地示出了每个曲轴角的缸内容积的值。在活塞上止点、即曲轴角为0度时，缸内容积取最小值。在图3的缸内容积图表上描绘了4个点。这4个点是Vbase1、Vbase2、VKC1、VKC2。
Vbase1、Vbase2分别表示不同的运转状态下的基础缸内容积。
另一方面，VKC1、VKC2分别称为“实际缸内容积”。该实际缸内容积是指在通过点火正时控制而从基础点火正时延迟后的点火正时实施了燃烧的情况下，该燃烧行程中的CA50处的缸内容积。在进行了用于避免爆震的点火正时延迟时，是指实现了避免爆震时的点火正时。VKC1、VKC2分别是互不相同的运转状态下的实际缸内容积。
(学习处理)
学习处理包括缸内容积检测处理、爆震控制处理、第1缸内容积算出处理、第2缸内容积算出处理、以及缸内容积率学习处理。
电子控制单元16能够执行缸内容积检测处理。缸内容积检测处理是对于内燃机的每个燃烧行程，通过推定来求出CA50处的缸内容积的处理。在本实施方式中，在缸内容积检测处理中执行计算处理，从而通过推定来求出CA50处的缸内容积。
在缸内容积检测处理中的计算处理中导入如下前提：若使点火正时延迟，则CA50也延迟，其点火正时延迟量与CA50延迟量一致。该前提基于如下前提：燃烧比例0％～50％的燃烧期间不依赖于点火正时而是一定的。根据该前提，首先，求出与在基础点火正时实施了燃烧时的CA50对应的缸内容积的值、即基础缸内容积。若对于基础点火正时的延迟量确定，则CA50的延迟量根据该延迟量而确定。若CA50的延迟量确定，则通过按照根据曲轴角确定的活塞位置和缸内容积的关系而使基础缸内容积与该延迟量相应地增加，能够计算“与延迟后的CA50对应的缸内容积的值”。在本实施方式中，也基于该前提制作算出反映了点火正时延迟量的CA50处的缸内容积的缸内容积检测处理程序，电子控制单元16执行该处理。
电子控制单元16执行爆震控制处理。爆震控制处理是实施点火正时控制以使得内燃机10的爆震为预定等级以下的处理。具体而言，求出以使由爆震传感器15检测出的爆震为容许等级以下的方式对基础点火正时实施了修正(延迟或提前)的修正后点火正时。通过该处理来避免爆震。
电子控制单元16执行第1缸内容积算出处理。在本实施方式中，第1缸内容积算出处理算出图3也示出的第1基础缸内容积Vbase1。
第1基础缸内容积Vbase1是在内燃机运转状态处于第1运转状态(第1内燃机转速NE1和第1内燃机负荷KL1)时，在第1基础点火正时SAbase1实施的燃烧行程中的、CA50处的缸内容积。
在本实施方式中，电子控制单元16读出存储于基础缸内容积映射的多个基础缸内容积值中与内燃机转速NE1和内燃机负荷KL1对应的值，作为基础缸内容积Vbase1。
电子控制单元16执行第2缸内容积算出处理。在本实施方式中，第2缸内容积算出处理算出图3也示出的实际缸内容积VKC1。
该实际缸内容积VKC1是在内燃机运转状态处于第1运转状态时实施了由爆震控制实现的点火正时控制之后，在该控制后的点火正时实施的燃烧行程中的、CA50处的缸内容积。
即，通过爆震控制处理，基于爆震传感器15的检测值修正(延迟或提前)点火正时以使得爆震为预定等级以下。通过该修正，对基础点火正时SAbase加上某修正量ΔSA。通过在该修正后的点火正时实施燃烧，该燃烧行程中的CA50确定。在发动机构造上，活塞位置根据曲轴角而确定，其结果，缸内容积确定，因此，若CA50的值确定，则与此相应而确定一个缸内容积的值。
在本实施方式中，根据这样的点火正时、燃烧比例、曲轴角以及缸内容积的一系列的关系来计算缸内容积。为了该计算，将唯一地设定了点火正时与缸内容积的关系的函数以数学式或映射的形式存储于电子控制单元16。电子控制单元16执行按照表示该函数的数学式或映射而根据点火正时修正量(延迟量)来算出VKC1的处理。
电子控制单元16执行缸内容积率学习处理。缸内容积率学习处理是算出缸内容积率并存储为学习值的处理。缸内容积率是将从“在第1缸内容积算出处理中算出的缸内容积”减去“在第2缸内容积算出处理中算出的缸内容积”而得到的差量除以“在第1缸内容积算出处理中算出的缸内容积”而得到的值。在本实施方式中，应该存储为学习值的缸内容积率由下式表示。
“缸内容积率”＝ΔV/Vbase1…(2)
ΔV＝Vbase1-VKC1…(3)
在本实施方式中，电子控制单元16执行将该ΔV/Vbase1的值作为爆震学习值存储于预定存储器区域的学习值存储处理。
(学习值反映处理)
学习值反映处理是用于将通过上述学习处理获得的学习值在之后活用于不同的运转状态下(在本实施方式中，称为“第2运转状态”)的爆震控制时的步骤。学习值反映处理包括第3缸内容积算出处理和学习点火正时的设定处理。
首先，电子控制单元16执行第3缸内容积算出处理。在本实施方式中，第3缸内容积算出处理是算出图3也示出的第2基础缸内容积Vbase2的处理。该第2基础缸内容积Vbase2是在内燃机运转状态处于与所述第1运转状态不同的第2运转状态(第2内燃机转速NE2和第2内燃机负荷KL2)时，在第2基础点火正时SAbase2实施的燃烧行程中的CA50处的缸内容积。
在本实施方式中，电子控制单元16从基础缸内容积映射读出根据第2内燃机转速NE2和第2内燃机负荷KL2确定的基础缸内容积的值，将此作为第2基础缸内容积Vbase2。
电子控制单元16执行设定“学习点火正时”的设定处理。“学习点火正时”是作为在内燃机运转状态处于第2运转状态的情况下、在实施由爆震控制处理实现的点火正时控制时的初始值的点火正时。也就是说，在爆震控制处理中，以该学习点火正时为初始值而开始点火正时控制，进一步对该初始值进行修正(通常为延迟)。具体而言，该设定处理是设定对基础点火正时SAbase加上的修正量(ΔSA)的初始值的处理，该修正量用于算出学习点火正时。
设定处理中，设定学习点火正时，以使得学习值越大、则实际缸内容积VKC2越大。实际缸内容积VKC2是学习点火正时处的燃烧行程中的实际缸内容积，在图3中也示出。在本实施方式中，在该设定处理中，设定“达成实际缸内容积VKC2的学习点火正时”。即，如图3所示，VKC2是从第2基础缸内容积即Vbase2扩大了某增加量ΔV′而得到的缸内容积。在本实施方式中，该缸内容积扩大量ΔV′如下述那样利用学习值来算出。
ΔV′＝Vbase2×(ΔV/Vbase1)…(4)
然后，算出对于基础点火正时的点火正时延迟量，以使得缸内容积从Vbase2扩大该ΔV′的量。即，算出对于基础点火正时的点火正时延迟量，以得到达成实际缸内容积VKC2的学习点火正时。
如在前述缸内容积检测处理中说明那样，在本实施方式中，导入了点火正时延迟量与CA50延迟量一致这一前提。按照该前提，在本实施方式中，设为点火正时延迟量与CA50延迟量一致来计算点火正时延迟量，以使得本次的燃烧行程中的实际缸内容积VKC2成为“Vbase2加上ΔV′而得到的缸内容积”。
之后，上述一系列处理所实现的学习结果被利用于点火正时控制。即，在爆震控制中，在点火正时的初始值被设定为该学习点火正时的基础上开始点火正时控制。
之后，再次重复学习处理和学习值反映处理。即，执行实施对于基础点火正时的修正、进行缸内容积率的学习等一系列处理，以使得由爆震传感器15检测出的爆震为容许等级以下。在该情况下，将上述说明中的第1运转状态所涉及的部分换用另一措辞为“时间上在前的燃烧行程时的运转状态”，并且将第2运转状态所涉及的部分换用另一措辞为“时间上在后的燃烧行程时的运转状态”。在该基础上，在伴随内燃机10的运转而每当产生燃烧行程时执行同样的处理即可。
在内燃机10的运转中，在运转状态变化和/或产生干扰(进气温度、进气管压力、辛烷值、其他环境条件的变化)的过程中，反复实施上述一系列处理。
根据本实施方式，通过持有一个缸内容积率学习值，能够应对多个运转状态。即，在伴随内燃机10的运转时间的经过而重复上述学习处理和学习值反映处理的过程中，学习值逐渐更新。使用更新后的最新的学习值，利用上述式(4)，能够算出对于基础点火正时的延迟量，以得到达成合适的实际缸内容积的学习点火正时。因此，能够将学习值统一。这样，本实施方式的点火正时控制装置的爆震学习技术，即使在不同的多个运转状态下，也能够以一贯的学习方法利用一个缸内容积率学习值来适当地设定爆震学习值。
图4是用于说明本发明实施方式1的点火正时控制装置中的、爆震学习的作用效果的模式图。
图4的纵轴表示“缸内容积变化率”，是(dV/dθ)/V的值。V是缸内容积，dV/dθ是曲轴角每1度(deg)的缸内容积的变化量。
曲轴角每1度的缸内容积变化率越大，则爆震抑制效果越高。根据作为发动机的几何尺寸的曲轴直径和连杆长度，曲轴角每1度的爆震抑制效果以预定曲轴角为界线而从增加转变为减少。图4表示出该现象。根据图4可知，以某曲轴角(图4的曲轴角30度)为界线，缸内容积变化率从增加转变为减少。也就是说，若条件相同(干扰的状况一定)，则在某曲轴角提前侧延迟量相对变小，在比某曲轴角靠延迟侧延迟量相对变大。根据实施方式1的爆震学习，由于持有缸内容积率作为学习值，利用该学习值来决定避免爆震时的点火正时，所以存在如下优点：可达成加入了这样的缸内容积变化率的倾向的点火正时控制。
另外，存在如下关系：若缸内容积变化率相同，则未燃烧气体温度和压力的变化率也相同。基于该关系，通过将伴随点火正时延迟的缸内容积变化率设为一定，即使在不同的运转状态下，每次也能够得到相同的爆震抑制效果。关于这一点，在实施方式1中，只要不进行学习值的更新，就通过上述式(4)每次实施相同的学习值(相同的缸内容积率)的乘法运算。然后，决定点火正时延迟量，以实现根据该计算结果确定的实际缸内容积。由此，也能够谋求每次的爆震抑制效果的均匀化。
[实施方式1的装置的具体控制处理]
图5是在本发明实施方式1的点火正时控制装置中电子控制单元16所执行的例程的流程图。电子控制单元16在内燃机10的运转期间对于每个燃烧行程(每个燃烧周期)反复执行该例程。以下，对如下情况进行说明：从已经执行一次图5的例程而得到了一次学习值的状态起，再次执行图5的例程。
在图5的例程中，首先，电子控制单元16执行检测车辆状态和发动机状态的处理(步骤S100)。在该步骤中，进行下述3个检测处理。
在本实施方式中，内燃机10设为搭载于车辆。第1检测处理是检测该车辆的速度的处理。速度检测通过电子控制单元16接收来自车辆的速度表的输出信号而实现。
第2检测处理是检测对于该车辆的驾驶员要求的处理。具体而言，驾驶员要求的检测包括加速器开度的检测和档位的检测。电子控制单元16通过接收来自未图示的加速器开度传感器、档位检测电路的信号来实施这些检测。
第3检测处理是检测内燃机10的发动机状态的处理。发动机状态包括发动机冷却水温、内燃机转速、吸入空气量、压缩比等。这些检测通过电子控制单元16得到发动机水温传感器、曲轴位置传感器、空气流量计等搭载于内燃机的各种传感器的输出而实施。
接着，电子控制单元16基于检测到的吸入空气量来实施燃料喷射量控制(步骤S102)。
在该步骤中，更具体而言，利用步骤S100的检测结果，实施点火正时控制以外的发动机控制。在此实施的发动机控制只要利用各种公知的发动机控制技术即可，因此省略详细说明。
接着，电子控制单元16执行算出缸内容积率修正值的处理(步骤S104)。该步骤是以缸内容积率ΔV/V的单位算出在进气温度、外气温度、增压压力等环境发生了变化的情况下相应地需要的点火正时修正值的步骤。此外，在此说明的缸内容积率修正值的算出方法与在上述实施方式1的“学习处理”中说明的计算内容不同。
作为该步骤的前提，电子控制单元16存储有用于与进气温度、外气温度以及其他干扰对应地算出缸内容积率修正值(ΔV/V)dst的修正值算出程序。缸内容积率修正值(ΔV/V)dst是表示在进气温度、外气温度、增压压力等环境发生了变化的情况下对于该变化量(例如变化温度)应该以何种程度使点火正时延迟的指标值。
在本实施方式中，以修正值数学式或修正值映射的形式预先制作缸内容积率修正值(ΔV/V)dst与“干扰的变化量”之间的关系，并且在电子控制单元16预先存储利用了该关系的修正值算出程序。通过对该修正值算出程序输入干扰的变化量来算出缸内容积率修正值(ΔV/V)dst。此外，对于干扰的变化量，具体而言，假想基于未图示的进气温度传感器的输出的进气温度变化量、基于未图示的外气温度传感器的输出的外气温度变化量、基于未图示的进气压传感器的输出的增压压力变化量等。按干扰的每个种类或者按每个运转状态而制作多个上述的修正值数学式和/或修正值映射。
在该步骤S104中算出的缸内容积率修正值(ΔV/V)dst在以后的步骤中与本实施方式的缸内容积率学习值一起使用。由此算出最终应该实现的缸内容积率。
接着，电子控制单元16执行算出KCS(Knock Control System：爆震控制系统)点火正时学习量的处理(步骤S106)。然后，电子控制单元16执行反映由点火正时学习值实现的修正量的处理(步骤S108)。在这些步骤中，电子控制单元16实施前述“学习值反映处理”中的“学习点火正时的设定处理”的内容。
首先，在步骤S106中，电子控制单元16执行读出通过上述“学习处理”学习到的爆震学习值的处理。在此，为了便于说明，在本实施方式中，设为上次的爆震学习是在第1运转状态下实施的，爆震学习值存储有ΔV/Vbase1的值。
在本实施方式中，进行缸内容积率修正值(ΔV/V)dst与爆震学习值ΔV/Vbase1的合并运算(合算)，算出积算缸内容积率(ΔV/V)Total。该“合并运算”意味着用于使多个修正值反映到点火正时控制的计算。
在本实施方式中，通过对(V+ΔV)/V这一值进行乘法运算来求出将修正值、学习值汇集成1个数值后的值。例示具体数值来进行说明，首先，在步骤S104中算出的(ΔV/V)dst为0.1的情况下，通过将其代入(V+ΔV)/V来求出(1+0.1)＝1.1这一值。在爆震学习值ΔV/Vbase1为0.2的情况下，通过将其代入(V+ΔV)/V来求出(1+0.2)＝1.2这一值。通过对这些1.1和1.2进行乘法运算，从而求出1.32这一积算值。在本实施方式中，将1.32这一值作为将多个修正值、学习值(也就是说，缸内容积率修正值(ΔV/V)dst和爆震学习值ΔV/Vbase1)汇集(合并运算)成1个值后的值来处理。
在此，若用式子来表示(ΔV/V)Total、ΔV/Vbase1以及(ΔV/V)dst之间的关系，则如下所示。
1+(ΔV/V)Total＝(1+ΔV/Vbase1)×(1+(ΔV/V)dst)…(5)
从该数学式(5)可导出，在(ΔV/V)dst为0.1、ΔV/Vbase1为0.2的情况下，(ΔV/V)Total成为0.32。
如本实施方式那样进行乘法运算、而不是对缸内容积率修正值和爆震学习值的值单纯进行加法运算的理由在于，由于这些值分别表示变化率，所以在设为单纯进行加法运算而得到的值时会产生误差。
电子控制单元16使用上述积算缸内容积率(ΔV/V)Total，按照下述的数学式(6)来算出缸内容积扩大量ΔV2′。
ΔV2′＝Vbase2×(ΔV/V)Total…(6)
数学式(6)的计算的内容与上述“学习值反映处理”所涉及的数学式(4)类似。但是，在本实施方式中，为了便于说明，设为当前的运转状态是第2运转状态，算出对于基础缸内容积Vbase2的缸内容积扩大量ΔV2′。
进而，在步骤S108中，电子控制单元16算出对于基础点火正时SAbase2的点火正时延迟量。该点火正时延迟量是以使得缸内容积从本次的基础缸内容积Vbase2扩大ΔV2′的量的方式对于基础点火正时SAbase2算出的延迟量。换言之，该点火正时延迟量是以得到达成实际缸内容积VKC2的学习点火正时的方式对于基础点火正时SAbase2算出的延迟量。
接着，电子控制单元16基于爆震传感器15的输出，执行点火正时的反馈控制处理(步骤S110)。此外，在到达该步骤的阶段中，在内燃机10中正在实施燃烧行程，成为了可由爆震传感器15检测出爆震的状况。在该步骤中，通过电子控制单元16执行爆震控制来实施点火正时控制，以使得爆震为容许等级以下。该爆震控制的初始值是在上述步骤S108中反映出的点火正时(学习点火正时)。
接着，电子控制单元16执行判定反馈修正量是否比预定值大的处理(步骤S112)。进气温度、进气管压力、缸内沉积物堆积、辛烷值、其他环境条件的变化成为干扰，有时学习值会因该干扰的变化而变得不合适。因此，在该步骤中，判别步骤S110的反馈修正量、即由爆震控制实现的点火正时延迟量相对于学习点火正时是否背离了预定值以上。由此，能够评价当前的学习值是否合适。在该步骤中判定为反馈修正量比预定值大的情况下，能够判断为：当前的学习值已经不合适，需要后述的更新处理。
在步骤S112中没有判定为反馈修正量比预定值大的情况下，不进行爆震学习值的更新，本次的例程结束。然后，在下次的燃烧行程中再次执行图5的例程。
在步骤S112中判定为反馈修正量比预定值大的情况下，电子控制单元16执行算出成为50％燃烧比例的正时的处理(步骤S114)。然后，电子控制单元16执行算出ΔV/Vbase2即缸内容积率、并通过该算出的值来更新学习值的处理(步骤S116)。即，在该步骤S114和S116的一系列处理中，电子控制单元16执行前述“学习处理”所涉及的缸内容积检测处理、第1缸内容积算出处理、第2缸内容积算出处理、以及缸内容积率学习处理的内容。
在步骤S114中，算出燃烧比例成为50％的正时(曲轴角)。在此，首先算出实际缸内容积VKCX。实际缸内容积VKCX是步骤S112的点火正时反馈控制后的、CA50处的实际缸内容积。实际缸内容积VKCX通过电子控制单元16执行上述“学习处理”所涉及的第2缸内容积算出处理而实现。
此外，虽然在步骤S108中设定了实现实际缸内容积VKC2的点火正时，但步骤S112的判定例程表示该点火正时不合适。因此，通过步骤S110中的点火正时反馈控制处理而确定的点火正时被认为与实现实际缸内容积VKC2的点火正时有意义地不同。因此，实际缸内容积VKCX是与实际缸内容积VKC2不同的值。
另外，基于本次的运转状态，从基础缸内容积映射读出基础缸内容积。如前所述，由于为了方便而将当前的运转状态设为第2运转状态，所以从基础缸内容积映射读出Vbase2。该处理相当于前述“学习处理”中的第1缸内容积算出处理。
在步骤S116中，使用实际缸内容积VKCX和基础缸内容积Vbase2，按照下式来算出缸内容积率。该处理相当于前述“学习处理”中的缸内容积率学习处理。
缸内容积率＝ΔV/Vbase2…(7)
ΔV＝Vbase2-VKCX…(8)
这些式子相当于前述的数学式(2)和(3)。电子控制单元16执行将该ΔV/Vbase2的值作为爆震学习值而存储于预定存储器区域的学习值存储处理。由此，爆震学习值的更新完成。
之后，本次的例程结束。然后，在下次的燃烧行程中再次执行图5的例程。
此外，在上述实施方式1中，在爆震学习中利用由燃烧比例成为50％的曲轴角确定的缸内容积。具体而言，是图3也示出的基础缸内容积Vbase1、Vbase2、实际缸内容积VKC1、VKC2。在实施方式1中，该“成为燃烧比例50％的曲轴角”即CA50发挥作为“代表燃烧的曲轴角”的作用。这是因为，通过观察CA50的相对的位置关系，能够检测燃烧期间整体上是处于提前侧还是处于延迟侧。
然而，本发明不限于此，也可以使用由燃烧比例成为50％以外的曲轴角确定的缸内容积。例如，对于燃烧比例，也可以取代50％燃烧比例而将0～100％的任一点、具体而言例如10％、20％、30％、…60％、70％、80％等各燃烧比例的任一方用作预定燃烧比例。此外，设为每隔10％是例示。与这些各燃烧比例对应的曲轴角遵守与CA50相同的规则，分别记为CA10、CA20、CA30、…、CA60、CA70、CA80。也可以将由成为选定的所期望的燃烧比例的曲轴角确定的缸内容积用于实施方式1的爆震学习的学习参数。将成为预定的燃烧比例的曲轴角简称为“预定燃烧比例曲轴角”。
此外，成为燃烧比例50％的正时发挥作为燃烧重心的作用。因此，CA50与燃烧前半部分的CA10、CA20或者燃烧后半部分的CA70、CA80等相比，在能够均衡地代表燃烧整体这一点上是优选的。
此外，在燃烧后半部分、即燃烧比例比50％靠后的正时，未燃烧气体温度和压力变得更高，对爆震产生的作用大。因此，也可以将重点放在该燃烧后半部分，即取代CA50而将例如CA60、CA70等选定为预定燃烧比例曲轴角来构建实施方式1的点火正时控制装置。
此外，在实施方式1中，通过缸内容积检测处理，以推定的方式求出了CA50处的缸内容积。然而，本发明不限于此，也可以实施使用了缸内压力传感器的直接检测。即，也可以在内燃机10设置缸内压力传感器，直接测出汽缸内的压力，从而按照数学式(1)算出燃烧比例。也可以根据算出的燃烧比例来特定成为50％燃烧比例的曲轴角，并根据该特定出的曲轴角来算出缸内容积。这样，也可以利用基于缸内压力传感器的缸内压力的检测结果来求出CA50处的缸内容积。
实施方式2.
[实施方式2的装置的结构]
实施方式2的点火正时控制装置的硬件结构与实施方式1的装置结构(图1所示的结构)是同样的。因此，关于硬件结构省略图示。
[实施方式2的装置的动作]
图6是用于说明本发明实施方式2的点火正时控制装置中的、爆震学习的内容的示意图。在图6中，将标注了符号dθ/(dV/V)的粗线的特性曲线也称为“基础特性曲线”。该基础特性曲线表示每单位缸内容积变化率的曲轴角变化量。在此所说的缸内容积变化率dV/V是将微小缸内容积变化量dV除以缸内容积V而得到的值。基础特性曲线是如下曲线：关于CA50不同的多个运转状态，表示为了使缸内容积变化以使得缸内容积变化率dV/V成为1这一值而需要的曲轴角变化量dθ。该基础特性曲线是根据作为内燃机10的几何尺寸的曲轴直径和连杆长度算出的理论值。
另一方面，图6中的细线的特性曲线S1和S2分别表示点火正时修正量。该点火正时修正量是对于基础点火正时的延迟量。
对实施方式2的爆震学习进行概略说明。作为实施方式2中的前提，视为：“每容积变化率的曲轴角变化量”与“点火正时修正量”成比例。在以下说明中，为了简化，有时将“每容积变化率的曲轴角变化量”记为dθ/(dV/V)。图6是基于这样的前提而制作的图，dθ/(dV/V)和点火正时修正量均记载在具有同一刻度的图表的纵轴上。在本实施方式中，如图6中箭头示意性示出那样，关于基础特性曲线进行“使整体按学习系数等比增减(等倍)”的计算。其结果，得到特性曲线S1、S2，利用该特性曲线S1、S2，算出点火正时修正量。
换言之，通过对基础特性曲线乘以学习系数，从而得到基础特性曲线整体上被乘以学习系数后的特性曲线S1。在本实施方式中，在各个运转状态下，对于每个CA50的曲轴角，将根据该特性曲线S1确定的值设定为点火正时延迟量。由此，能够将通过爆震控制得到的合适的点火正时学习值用于点火正时控制。
实施方式2的点火正时控制装置使用基础特性曲线和应该与基础特性曲线相乘的学习系数，最终算出点火正时修正量。电子控制单元16存储有设定了该基础特性曲线的映射，也具备能够写入和读出学习系数的存储区域。
以下，在实施方式2中，将电子控制单元16执行的处理内容划分为“系数学习处理”和“系数利用处理”这2个处理来进行说明。
(系数学习处理)
在内燃机10中，设为第1燃烧行程是在CA50位于曲轴角15度的位置的运转状态下实施的。也就是说，该第1燃烧行程中，在某内燃机转速NE21、某内燃机负荷KL21、某点火正时SA21下进行了燃烧的结果，CA50位于曲轴角15度。在该情况下，基础特性曲线上的dθ/(dV/V)的值为P1(℃A)。这意味着：为了使缸内容积变化以使得缸内容积变化率(dV/V)成为1这一值，需要使点火正时变化dθ＝P1(℃A)。
与实施方式1同样，在实施方式2中，电子控制单元16也基于爆震控制、即爆震传感器15的输出来实施点火正时反馈控制，以使得爆震等级为容许等级以下。设为：在CA50位于曲轴角15度的位置的运转状态下实施爆震控制，并且，在将该爆震控制的结果(点火正时延迟量)表示在图6所示的映射上的情况下，作为该爆震控制的结果的点火正时延迟量为P2(℃A)。
在实施方式2中，电子控制单元16执行将该P2/P1的值存储为学习系数的处理。上述状况意味着：为了使缸内容积变化以使得缸内容积变化率为1，理论上需要P1(℃A)的曲轴角变化量，与此相对，作为实际的爆震控制的结果而得到的点火正时延迟量是比这少的P2(℃A)。因此，P2/P1这一值表示通过上次的爆震控制而变化后的缸内容积变化率。
虽然是与图6所示的图表的值不同的数值，但为了易于理解，具体地例示数值来进行说明。例如，设为：基础特性曲线上的P1为5℃A，P2即爆震控制中的延迟量为2℃A。在该情况下，若使曲轴角变化5℃A，则能够产生缸内容积变化率成为1的缸内容积变化。另一方面，在使曲轴角变化了2℃A的情况下，与此相应，缸内容积变化率取2/5、即0.4这一值。在该情况下的学习系数P2/P1为0.4。
换言之，在爆震控制中，为了实现所期望的爆震抑制效果而使点火正时发生了延迟，但该延迟量是使缸内容积变化(扩大)以使得缸内容积变化率取0.4这一值的程度的延迟量。
(系数利用处理)
接着，说明利用学习系数的方法。设为：在上述第1燃烧行程之后，在内燃机10中，第2燃烧行程在CA50位于曲轴角30度的位置的运转状态下实施。也就是说，该第2燃烧行程中，在某内燃机转速NE22、某内燃机负荷KL22、某点火正时SA22下进行了燃烧的结果，CA50位于曲轴角30度。在该情况下，图6的基础特性曲线的值为P3(℃A)。这意味着：为了得到1这一缸内容积变化率(dV/V)，需要使点火正时变化P3(℃A)。
在此，在实施方式2中，利用上述学习系数P2/P1。如前所述，该学习系数P2/P1表示通过上次的爆震控制使点火正时延迟从而缸内容积发生了变化时的缸内容积变化率。为了在本次的运转状态(CA50成为曲轴角30度的运转条件的情况)下也得到与在上次的运转状态(CA50成为曲轴角15度的运转条件的情况)时实施的爆震控制相同的爆震抑制效果，只要使点火正时延迟如下程度即可，该程度是产生相同缸内容积变化率下的缸内容积扩大的程度。相同缸内容积变化率下的缸内容积扩大意味着：产生CA50处的缸内容积的扩大，以使得缸内容积变化率取0.4这一值。
若观察基础特性曲线，则在CA50成为曲轴角30度的运转状态下，dθ/(dV/V)的值为P3(℃A)。这意味着：在CA50成为曲轴角30度的运转状态下，为了得到1这一缸内容积变化率(dV/V)，需要使点火正时变化P3(℃A)。
虽然与图6所示的图表的值不同，但是为了易于理解，具体地例示数值来进行说明。例如，设为P3为4℃A。在该情况下，在CA50成为曲轴角30度的运转状态下，若使曲轴角变化4℃A，则能够使缸内容积变化率成为1。
电子控制单元16对上述学习系数P2/P1与P3的值进行乘法运算。基于通过该计算得到的缸内容积变化率，算出CA50成为曲轴角30度的运转状态下的、当前时刻的合适的点火正时延迟量。
例如，在上述系数学习处理中，最终得到的学习系数的具体例为P2/P1＝0.4。因此，在CA50成为曲轴角30度的运转状态下，若同样地使点火正时延迟以使得实现成为基础特性曲线值的0.4倍的缸内容积变化率，则也能够得到与在CA50成为曲轴角15度的运转状态下实现的爆震控制相同的爆震抑制效果。即，在CA50成为曲轴角30度的运转状态下，若使曲轴角变化4℃A，则能够使缸内容积变化率为1。按照该规则，若想要使缸内容积变化率为基础特性曲线值的0.4倍，则使点火正时延迟4×0.4＝1.6(℃A)即可。
若利用图6所记载的标号来说明该计算方法，则通过下式导出P4(℃A)。
P4＝(P2/P1)×P3…(9)
电子控制单元16将该P4(℃A)的值设定为点火正时延迟量。由此，能够在其他运转状态下实施爆震学习，并利用该学习结果适当地设定本次的运转状态的点火正时。
[实施方式2的装置的具体控制处理]
图7是在本发明实施方式2的点火正时控制装置中电子控制单元16所执行的例程的流程图。电子控制单元16在内燃机10的运转期间在每个燃烧行程(每个燃烧周期)中反复执行该例程。以下，对如下情况进行说明：从已经执行一次图7的例程而得到了一次学习系数的状态起，再次执行图7的例程。
在图7的例程中，首先，电子控制单元16与图5所示的实施方式1的具体处理同样地执行步骤S100、S102的处理。
接着，电子控制单元16执行算出点火正时修正值的处理(步骤S204)。该步骤S204的处理是关于进气温度等能够独立判断的干扰，将点火正时修正量作为曲轴角度来算出的处理。此外，各干扰的量(进气温度变化量等)与点火正时修正量之间的关系预先以先映射和/或计算式的方式存储于电子控制单元16内。通过执行该步骤S204的处理，点火正时修正量(℃A)作为延迟量或提前量而算出。
接着，电子控制单元16执行算出KCS点火正时学习量的处理(步骤S206)。
在这些步骤中，电子控制单元16实施前述的“系数利用处理”。
首先，在步骤S206中，电子控制单元16执行从存储器的预定存储区域读出通过上述“系数学习处理”学习到的学习系数K的处理。在此，为了便于说明，在本实施方式中，设为：上次的爆震学习是在“CA50成为曲轴角15度的运转状态(即，内燃机转速NE21、某内燃机负荷KL21、某点火正时SA21)”下实施的，学习系数K存储有P2/P1的值。此外，在上述说明中例示的学习系数K的具体数值为0.4。
电子控制单元16执行使用上述学习系数K并按照前述数学式(9)来计算爆震抑制所需的点火正时延迟量的处理。在本实施方式中，为了便于说明，设为当前的运转状态是“CA50成为曲轴角30度的运转状态”。也就是说，设为内燃机转速NE22、某内燃机负荷KL22、某点火正时SA22。
通过按照数学式(9)的计算，点火正时延迟量P4(℃A)算出为(P2/P1)×P3。其结果，为了得到与在学习系数取得时的运转状态下实施的爆震控制相同程度的爆震抑制效果，能够算出点火正时延迟量P4。此外，在前述说明中例示的具体数值为1.6(℃A)。在实施方式2中，也设为点火正时延迟量与CA50的延迟量一致来处理。
在本实施方式中，在该步骤S206中，执行将步骤S204的点火正时修正量与根据上述学习系数K求出的点火正时延迟量P4相加的处理。由此，算出最终的点火正时修正量。
然后，电子控制单元16执行使在步骤S206中计算出的点火正时修正量反映于点火正时的处理(步骤S208)。电子控制单元16实施点火正时控制，以使得点火正时相对于当前的点火正时SA22延迟通过上述一系列的处理而求出的点火正时延迟量。
接着，电子控制单元16与实施方式1同样地基于爆震传感器15的输出来执行点火正时的反馈控制处理(步骤S110)。此外，在到达该步骤的阶段中，在内燃机10中正在实施燃烧行程，成为了可由爆震传感器15检测爆震的状况。在该步骤中，通过电子控制单元16执行爆震控制，从而实施点火正时控制以使得爆震为容许等级以下。该爆震控制的初始值是在上述步骤S208中设定的点火正时(学习点火正时)。
接着，电子控制单元16执行判定反馈修正量是否比预定值大的处理(步骤S212)。处理内容与实施方式1的步骤S212是同样的，辨别点火正时反馈修正量、即爆震控制的点火正时延迟量相对于学习点火正时是否背离了预定值以上。
在步骤S212没有判定为反馈修正量比预定值大的情况下，不进行学习系数K的更新，本次的例程终止。然后，在下次的燃烧行程中再次执行图7的例程。
在步骤S212判定为反馈修正量比预定值大的情况下，电子控制单元16执行算出学习系数K并以该算出的值来更新学习系数的处理(步骤S216)。
在步骤S216中，按照前述“系数学习处理”来算出学习系数K。也就是说，将作为本次的爆震控制的结果而得到的点火正时延迟量P′除以P3。该值P′/P3的值是新学习到的学习系数K，电子控制单元16执行将该P′/P3存储于预定存储器区域的存储处理。由此，学习系数K的更新完成。
之后，本次的例程终止。然后，在下次的燃烧行程中再次执行图7的例程。
标号说明
10 内燃机
11 汽缸体
13 燃烧室
14 火花塞
14a 点火器
15 爆震传感器
16 电子控制单元
17 曲轴角传感器
19 节气门传感器
20 空气流量计

Claims (6)

1.一种内燃机的点火正时控制装置，其特征在于，具备：
爆震控制单元，其实施点火正时控制以使得内燃机的爆震为预定等级以下；
第1缸内容积算出单元，其算出在内燃机运转状态处于第1运转状态的情况下，在第1基础点火正时实施的燃烧行程中的、预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积；
第2缸内容积算出单元，其算出在内燃机运转状态处于所述第1运转状态的情况下，在由所述爆震控制单元实施了该点火正时控制后的点火正时实施的燃烧行程中的、所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积；
缸内容积率学习单元，其算出缸内容积率，并将所算出的缸内容积率存储为学习值，所述缸内容积率是将从由所述第1缸内容积算出单元算出的缸内容积减去由所述第2缸内容积算出单元算出的缸内容积而得到的差量除以由所述第1缸内容积算出单元算出的缸内容积而得到的值；
第3缸内容积算出单元，其算出在内燃机运转状态处于与所述第1运转状态不同的第2运转状态的情况下，在第2基础点火正时实施的燃烧行程中的、所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积；以及
设定单元，其设定学习点火正时，以使得所述学习值越大、则在所述学习点火正时实施的燃烧行程中的所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积越大，所述学习点火正时是作为在内燃机运转状态处于所述第2运转状态的情况下、在由所述爆震控制单元实施点火正时控制时的初始值的点火正时。
2.根据权利要求1所述的内燃机的点火正时控制装置，其特征在于，
所述设定单元，设定所述学习点火正时，以使得在所述学习点火正时实施的燃烧行程中的所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积从由所述第3缸内容积算出单元算出的缸内容积变化积算值的量，所述积算值是对由所述第3缸内容积算出单元算出的缸内容积乘以所述学习值而得到的值。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的点火正时控制装置，其特征在于，
所述预定燃烧比例曲轴角是从燃烧比例成为50％以上的曲轴角范围选择出的1个曲轴角。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的点火正时控制装置，其特征在于，
所述设定单元包括如下单元，该单元按照成为所述预定的燃烧比例的曲轴角与所述学习点火正时的延迟量成比例地延迟这一规则，算出所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。
5.根据权利要求1或2所述的内燃机的点火正时控制装置，其特征在于，
还具备基值存储单元，该基值存储单元存储有对每个内燃机运转状态设定了基础缸内容积值的信息，所述基础缸内容积值是预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积的基值，
所述第1缸内容积算出单元包括如下单元，该单元读出由所述基值存储单元存储的多个基础缸内容积值中的与所述第1运转状态对应的值，作为所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积，
所述第3缸内容积算出单元包括如下单元，该单元读出由所述基值存储单元存储的多个基础缸内容积值中的与所述第2运转状态对应的值，作为所述预定燃烧比例曲轴角处的缸内容积。
6.一种内燃机的点火正时控制装置，其特征在于，具备：
爆震控制单元，其实施点火正时控制以使得内燃机的爆震为预定等级以下；
存储单元，其存储有设定了每单位缸内容积变化率的曲轴角变化量与曲轴角之间的关系的特性；
第1曲轴角取得单元，其通过检测或推定来求出内燃机运转状态处于第1运转状态时的燃烧行程中的预定燃烧比例曲轴角；
第1特性值算出单元，其按照所述特性，算出由所述第1曲轴角取得单元求出的所述预定燃烧比例曲轴角处的、每单位缸内容积变化率的曲轴角变化量的值，作为第1特性值；
学习单元，其在所述第1运转状态下由所述爆震控制单元实施了点火正时控制的情况下，将通过该点火正时控制得到的延迟量与所述第1特性值之比存储为学习系数；
第2曲轴角取得单元，其通过检测或推定来求出内燃机运转状态处于与所述第1运转状态不同的第2运转状态时的燃烧行程中的所述预定燃烧比例曲轴角；
第2特性值算出单元，其按照所述特性，算出由所述第2曲轴角取得单元求出的所述预定燃烧比例曲轴角处的、每单位缸内容积变化率的曲轴角变化量的值，作为第2特性值；以及
设定单元，其基于对所述第2特性值乘以所述学习系数而得到的值来设定学习延迟量，所述学习延迟量是在内燃机运转状态处于所述第2运转状态的情况下、在由所述爆震控制单元实施点火正时控制时的点火正时延迟量的初始值。
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