CN105518279A - 发动机控制器 - Google Patents

Abstract

依据本发明的一个方案的发动机控制器应用于气缸喷射式发动机，该气缸喷射式发动机包括将燃料直接喷射到气缸中的燃料喷射阀。该发动机控制器基于来自爆燃传感器的信号来判定是否正发生爆燃。当爆燃正发生时，该发动机控制器在接近点火正时的预定正时实施部分提升燃料喷射。该部分提升燃料喷射利用燃料喷射阀的阀体的提升量来实施，该提升量被限制在最小提升量(0)与小于最大提升量的部分提升量之间的范围内。

Description

发动机控制器

技术领域

本发明涉及一种发动机控制器，其应用于包括有直接燃料喷射阀的内燃机。

背景技术

常规地，包括有直接喷射燃料到气缸内的燃料喷射阀(在下文中，也被称作为“直接喷射阀”)的内燃机已经广泛可用。这种发动机也被称作为“气缸燃料喷射式内燃机”、“直喷式发动机”或者“气缸喷射式发动机”。在直喷式发动机中，大的发动机负荷可能会引起爆燃。当爆燃发生时，常规的发动机控制器会延迟点火正时和进气门的开启正时以控制爆燃的发生(例如，参见公开号为2011-111921的日本专利申请(JP2011-111921A))。

发明内容

不利的是，当点火正时被延迟时，燃料效率有可能会大幅降低。因此，本发明提供一种发动机控制器，其能够无需大幅降低燃料效率就能够控制在直接喷射发动机内的爆燃。为了达到这个效果，该发动机控制器利用阀体移动的调整范围来另外地实施燃料喷射，该阀体通常是燃料喷射阀的针阀(阀体的提升量，其通常是针型阀提升量)。

本发明的发动机控制器(此后，也被称作为“发明设备”)被应用于内燃机(例如直喷式发动机)，所述内燃机包括气缸，所述气缸限定了“燃烧室，其中以露出燃料喷射阀的喷射孔(燃料喷射孔)的方式来布置燃料喷射阀，并且通过进气门和排气门来打开和关闭燃烧室”。燃料喷射阀包括阀体。在落座位置的阀体关闭燃料喷射孔，使得燃料喷射停止。阀体的从落座位置起的移动量(即，提升量)在多达最大提升量(全升量)的范围内是可以改变的。

该发明设备包括控制器，所述控制器改变阀体的提升量以在点火正时之前实施从燃料喷射阀的燃料喷射。

控制器判定控制爆燃的请求(抗爆燃请求)是否有效。在判定该请求有效时，控制器在点火正时之前实施的燃料喷射之后在接近点火正时的预定正时实施燃料喷射。利用在多达“小于最大提升量的部分提升量”的范围内改变的提升量来实施该燃料喷射。这种燃料喷射(利用在多达部分提升量的范围内改变的提升量来实施)被称作为“部分提升燃料喷射”或者“部分提升喷射”。利用在多达最大提升量的范围内改变的提升量来实施的燃料喷射也被称作为“全升燃料喷射、全升喷射或者最大提升喷射”。

因燃烧气体压缩的未燃气体(空气-燃料混合物)的自动点火会导致爆燃。因此，爆燃很可能发生在燃烧室的未燃气体的燃烧速度是低的一部分中。所喷射的燃料喷雾最大行进距离在部分提升燃料喷射下要短于在全升燃料喷射下。换句话说，由部分提升燃料喷射所形成的燃料喷雾的贯穿力是小的。因此，当在接近点火正时(例如接近压缩上止点)的适当正时实施部分提升燃料喷射时，在燃烧室的预定部分(燃烧速度低的一个部分)中可以形成燃料喷雾。在形成燃料喷雾的部分内，火焰传播速度是高的。作为结果，引起爆燃的未燃气体很快地燃烧，因而具有比较少的几率来被燃烧气体压缩。此外，在接近点火正时的正时被喷射的燃料由于正在被燃烧，有助于转矩生成。作为结果，无需大幅降低燃料效率就可以有效地控制爆燃。可以在点火正时之后实施的部分提升燃料喷射能够有效地控制爆燃，在点火正时之前实施的部分提升燃料喷射也能够有效地控制爆燃。

在该发明设备的方案中，控制器被配置为在判定请求(抗爆燃请求)有效时，连续地多次实施部分提升燃料喷射。

通过如此连续地多次实施部分提升燃料喷射，燃料喷雾能够在目标位置被连续地形成。因此，上述的方案可以通过部分提升燃料喷射来更加有效地控制爆燃。

在该发明设备的方案中，控制器包括检测爆燃的爆燃检测器。该控制器被配置为当爆燃检测器检测到爆燃时，判定请求(抗爆燃请求)有效。

爆燃检测器可以包括下列多个传感器中的至少一个：例如爆燃传感器(爆震传感器)、气缸压力传感器以及离子探针。

通常地，燃烧室内的温度在热的排出气体经过的排气门附近区域(此后也称作为“排气门侧”)高于在冷空气流经的进气门附近区域(此后也被称作为“进气门侧”)。当因空气进入而生成“从进气门侧到排气门侧的翻滚流”时，火焰首先抵达燃烧室的排气门侧。因此，在进气门侧的未燃气体很可能被燃烧气体(火焰)压缩。整体而言，通常地，爆燃很可能发生在燃烧室的进气门侧。然而，取决于发动机负荷和/或发动机转速，可能生成“沿着活塞冠面从排气门侧到进气门侧行进的翻滚流”。当生成这种翻滚流时，火焰首先抵达进气门侧。因此，与活塞冠面相邻的排气门上的未燃气体被压缩。作为结果，爆燃可能发生在这个部分内(具体地，燃烧室的排气门侧)。

在具有较小部分提升量的部分提升燃料喷射(此后也被称作为“第一部分提升燃料喷射”或“进气门侧部分提升燃料喷射”)下的喷雾最大行进距离要短于在具有较大部分提升量的部分提升燃料喷射(此后也被称作为“第二部分提升燃料喷射”或“排气门侧部分提升燃料喷射”)下的喷雾最大行进距离。

因此，在燃料喷射阀在燃烧室中从进气门侧向排气门侧喷射燃料的配置中，燃料喷雾可以利用第一部分提升燃料喷射来在进气门形成，并且可以利用第二部分提升燃料喷射来在排气门侧形成。在进气门形成的燃料喷雾使在进气门侧的未燃气体的燃烧速度增加，因而能够有效地控制发生在进气门侧的爆燃。在排气门形成的燃料喷雾使在排气门侧的未燃气体的燃烧速度增加，因而能够有效地控制发生在排气门侧的爆燃。

因此，在发明设备的一个方案中的控制器包括爆燃检测器，并且该控制器被配置为在检测到请求(抗爆燃请求)有效时(即，当爆燃检测器检测到爆燃时)，实施下面的操作。首先，(1)控制器利用被设定为第一提升量的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的进气门侧形成燃料喷雾。然后，(2)当即使在正实施第一部分提升燃料喷射时爆燃检测器仍然检测到爆燃时，控制器利用被设定为“大于第一提升量的第二提升量”的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的排气门侧形成燃料喷雾。第二提升量小于最大提升量。

如上所述，当检测到爆燃时，首先实施第一部分提升燃料喷射以控制在进气门侧的爆燃，其中该爆燃具有更高的机率发生。然后，当即使在正实施第一部分提升燃料喷射时仍然检测到爆燃时，该爆燃很可能正发生在排气门侧。因此，实施第二部分提升燃料喷射以控制发生在排气门侧的爆燃。整体而言，通过选择性地使用第一部分提升燃料喷射和第二部分提升燃料喷射，无需识别爆燃是正发生在燃烧室的进气门侧还是排气门侧，就可以有效地控制爆燃。

当燃料喷射阀被配置为在燃烧室中从进气门侧向排气门侧喷射燃料时，在发明设备的一个方案中的控制器包括爆燃识别单元，其判定是否正发生爆燃，并且进一步识别爆燃在燃烧室中是正发生在进气门侧还是排气门侧。在这个配置中，(1)当爆燃识别单元识别出爆燃在燃烧室中是正发生在进气门侧时，控制器判定请求(抗爆燃请求)有效。然后，控制器利用被设定为“第一提升量”的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的进气门侧形成燃料喷雾。进一步地，(2)当爆燃识别单元识别出爆燃在燃烧室中正发生在排气门侧时，控制器判定请求(抗爆燃请求)有效。然后，控制器利用被设定为“大于第一提升量的第二提升量”的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的排气门侧形成燃料喷雾。

依据此方案，通过第一部分提升燃料喷射可以立即控制在进气门侧发生的爆燃，并且通过第二部分提升燃料喷射可以立即控制在排气门侧发生的爆燃。基于来自分别布置于进气门侧及排气门侧的气缸压力传感器或者离子探针的信号，可以容易地识别爆燃是正发生在进气门侧还是排气门侧。

在该发明设备的一个方案中，控制器被配置为当发动机的运转状态是“爆燃需要控制的预定运转状态”时，判定请求(抗爆燃请求)有效。该判定不需要例如设定判定标记的处理。具体地，在该方案中，当发动机的运转状态是“爆燃需要控制的预定运转状态”时，实施部分提升燃料喷射。该预定运转状态包括，例如，发动机负荷等于或者大于“恒定的或者可变的阈值负荷”的状态，以及由发动机负荷和发动机转速所确定的运转状态处于预定运转区域内的状态。

在这个配置中，通过部分提升燃料喷射可以控制爆燃。

当燃料喷射阀被配置为在燃烧室中从进气门侧向排气门侧喷射燃料时，在该发明设备的一个方案中的控制器实施以下操作。具体地，(1)当发动机的运转状态是爆燃需要控制的第一预定运转状态时，控制器判定请求(抗爆燃请求)有效。然后，控制器利用被设定为第一提升量的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的进气门侧形成燃料喷雾。进一步地，(2)当发动机的运转状态是在燃烧室的排气门侧的爆燃需要控制的第二预定运转状态时，控制器判定请求(抗爆燃请求)有效。进一步地，控制器利用被设定为大于第一提升量的第二提升量的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为部分提升燃料喷射，以在燃烧室的排气门侧形成燃料喷雾。

依据此方案，无需识别爆燃的发生位置，就可以通过第一部分提升燃料喷射控制在进气门侧的爆燃的发生以及通过第二部分提升燃料喷射控制在排气门侧的爆燃的发生。而且在这种情况下，关于抗爆燃请求是否有效的判定不需要例如设定判定标记的处理。具体地，在此方案中，当发动机的运转状态是“燃烧室中在进气门侧和排气门侧的爆燃需要控制的预定运转状态”时，实施对应类型的部分提升燃料喷射。

空气-燃料混合物的空燃比越大(空气-燃料混合物越稀)就有越高的几率发生爆燃。

因此，在该发明设备的一个方案中的控制器被配置为随着供应给发动机的空气-燃料混合物的空燃比增加，而增加在接近点火正时的正时实施部分提升燃料喷射的次数。

因此，即使当空气-燃料混合物的空燃比波动时，无需实施不必要的部分提升燃料喷射，就可以有效地控制爆燃。

在该发明设备的一个方案中，燃料喷射阀以下面的方式被配置：在气缸的平面视图中，通过从燃料喷射孔喷射的燃料所形成的燃料喷雾的中心轴，与在气缸的上壁面上形成的两个进气门之间的中心线基本上一致。

进一步地，在该发明设备的一个方案中的燃料喷射阀可以以下面的方式被配置：燃料喷射孔是狭缝的样式并且燃料喷射孔的几何面积在更靠近燃料出口侧且更远离燃料入口侧的部分处越大。燃料喷射阀可以布置为使得燃料喷射孔在气缸的上壁面的外周部分处暴露，喷射孔的长边平行于和气缸的中心轴正交的平面，并且燃料在远离气缸的上壁面的方向上喷射。换句话说，燃料喷射阀可以是作为“狭缝喷嘴式燃料喷射阀”已知的喷射阀。

从以下参考附图描述的发明的示例性实施例中将容易地理解其他目的、特征以及导致的有益效果。

附图说明

本发明示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性将参考附图在下文进行描述，其中相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：

图1是依据本发明第一实施例的发动机控制器(第一设备)所应用于的内燃机的部分示意性截面图；

图2是图1中所示的气缸(燃烧室)的平面图；

图3A和3B是图1中所示的燃料喷射阀的燃料喷射孔附近的部分的放大截面图；

图4是显示喷射阀驱动信号和燃料喷射阀的阀体的提升量之间的关系的时间图；

图5是显示在实施全升燃料喷射和部分提升燃料喷射的情况下的燃料喷雾最大行进距离的曲线图；

图6是在燃料喷射之后经过了预定时间段的时间点燃烧室内的火焰扩散状态的示意图；

图7是显示由图1中所示的电子控制单元(控制器)的中央处理单元(CPU)所实施的程序的流程图；

图8是显示在实施了抗爆燃控制的情况下的时间和燃料喷射阀的阀体的提升量之间的关系的时间图；

图9是显示由图1中所示的电子控制单元的CPU所实施的程序的流程图；

图10是显示由依据本发明第二实施例的发动机控制器(第二设备)的CPU所实施的程序的流程图；

图11是显示由第二设备内的CPU所实施的程序的流程图；

图12是显示由依据本发明第三实施例的发动机控制器(第三设备)的CPU所实施的程序的流程图；

图13A、13B和13C是显示图1中所示的“进气门侧气缸压力传感器和排气门侧气缸压力传感器”的信号波形的图形；

图14是显示由依据本发明第四实施例的发动机控制器(第四设备)的CPU所实施的程序的流程图；

图15是显示由依据本发明第五实施例的发动机控制器(第五设备)的CPU所实施的程序的流程图；

图16是显示由第五设备的CPU参照的运转范围映射图的图形；

图17是显示空气-燃料混合物的空燃比和火焰传播速度之间的关系的曲线图；并且

图18A和18B是显示由依据本发明改进例的发动机控制器所控制的燃料喷射阀的阀体的提升量与时间之间的关系的时间图，其中图18A显示了空气-燃料混合物浓的情况，而图18B显示了空气-燃料混合物稀的情况。

具体实施方式

依据本发明实施例的发动机控制器(下文中也被称作为“发明设备”)将参考附图在下文进行描述。

(第一实施例)

(配置)图1是依据本发明第一实施例的发动机控制器(下文中，也被称作为“第一设备”)所应用于的内燃机10的任一气缸的示意性部分截面图。发动机10是一个活塞往复式、直喷、火花点火式、多气缸汽油发动机。每个气缸形成有燃烧室CC。图2是发动机10的任一气缸的部分示意性平面图。更具体地，图2显示了从缸内径的中心轴CL上以及燃烧室CC上部的位置所看到的燃烧室CC。

如图1所示，燃烧室CC是由缸内径壁面(气缸的侧壁面)11、气缸盖下壁面(燃烧室上壁面)12以及活塞冠面13所限定的基本圆筒形的空间。

都与燃烧室CC连通的进气口14和排气口15形成在气缸盖部分中。气缸盖部分进一步设置有进气门16和排气门17。进气门16利用未显示的进气凸轮轴的凸轮来打开和关闭“在进气口14和燃烧室CC之间的连接部分”。排气门17利用未显示的排气凸轮轴的凸轮来打开和关闭“在排气口15和燃烧室CC之间的连接部分”。因此，燃烧室CC通过进气门16和排气门17来打开和关闭。

实际上，如图2所示，为单个的燃烧室CC设置了一对进气口14。一对进气门16中的每一个打开和关闭“在对应的一个进气口14和燃烧室CC之间的联系部分”。该对进气门16具有相同的形状，并且布置在关于经过缸内径的中心轴CL的第一平面PL1相对称的位置上。该对进气门16布置于通过“经过缸内径的中心轴CL并且与第一平面PL1正交的第二平面PL2”将燃烧室一分为二所获得的两个区域的其中一个区域中(在图2的纸面的左侧)。燃烧室CC的这个区域被称作为进气门16的附近区域，或者可以被简称作进气门侧区域。

类似地，为单个的燃烧室CC设置了一对排气口15。一对排气门17中的每一个打开和关闭“在对应的一个排气口15和燃烧室CC之间的联系部分”。该对排气门17具有相同的形状，并且布置在关于第一平面PL1相对称的位置上。该对排气门17布置于通过第二平面PL2将燃烧室CC一分为二所获得的两个区域的另一个区域中(在图2的纸面的右侧)。燃烧室CC的这个区域被称作为排气门17的附近区域或者可以被简称作排气门侧区域。

进气口14具有被设计成在燃烧室CC内产生“翻滚流”的形状，该翻滚流从进气门16的附近部分沿着气缸盖下壁面12(燃烧室CC的上壁面)流向排气门17的附近部分，然后沿着面向进气口14的燃烧室CC的侧壁面11(即排气门侧)朝向活塞冠面13流动，然后从排气门侧沿着活塞冠面13朝向进气门侧流动”，如由图1中的虚线箭头TF所指示的那样。

火花塞18的火花发生单元布置在气缸盖的下壁面12上以及燃烧室CC的中央处。

发动机10包括燃料喷射阀20。燃料喷射阀20以下面的方式被固定至气缸盖部分：在气缸盖下壁面12的且与燃烧室CC的进气门侧的周围相邻的部分处，燃料喷射孔21暴露于燃烧室CC。换句话说，燃料喷射孔21在气缸的外周部的、被一对进气门16所包夹的位置处，暴露于燃烧室CC中。

如图3A和3B所示，燃料喷射阀20包括常规的针阀(在下文中，可以被称作为“阀体”)，图3A和3B是燃料喷射孔附近的部分的部分放大截面图。阀体22包括基部22a、直径减小部22b以及远端部22c。基部22a具有圆柱形状。直径减小部22b从基部22a延续出。随着直径减小部22b越靠近阀体22的远端，直径减小部22b的直径就越减小。远端部22c从直径减小部22b延续出，并且具有圆锥形状。

阀体22能够在阀体22的中心轴CF的方向上从落座位置(也被称作第一位置、初始位置或者最小提升位置)到最大提升位置(第二位置)往复运动。图3A显示了阀体22处于最大提升位置的状态。图3B显示了阀体22处于落座位置的状态。处于落座位置的阀体22的提升量是最小提升量(即“0”)。处于最大提升位置的阀体22的提升量是最大提升量(即“全升量”)。具体地，阀体22的提升量是在阀体22所移动到的任一位置与落座位置之间的距离。

燃料喷射孔21作为燃料喷射阀20的远端部形成在喷射部分23中。如图3B所示，当阀体22处于落座位置时，阀体22的直径减小部22b与喷射部分23的内壁面相接触。因此，燃料喷射孔21被关闭，由此没有燃料被喷射。如图3A所示，当阀体22处于“落座位置之外的位置”时，阀体22的直径减小部22b的喷射部分23与喷射部分23的内壁面分离。因此，燃料喷射孔21被打开，由此喷射部分23内的燃料通过燃料喷射孔21被喷射。

燃料喷射孔21是“具有狭缝形式的喷射孔”。具体地，沿着与阀体22的中心轴CF正交的平面截取的燃料喷射孔21的截面形状是矩形形状。因此，燃料喷射阀20是狭缝喷嘴式燃料喷射阀。沿着与中心轴CF正交的平面截取的燃料喷射孔21的截面面积也被称作为几何面积。随着燃料喷射孔21的几何面积沿着阀体22的中心轴CF越靠近燃料喷射孔21的远端(即随着其从燃料喷射孔21的燃料入口侧(阀体22的一侧)越向燃料出口侧靠近)，该几何面积就越增加。具体地，在图3A中，长边D2比长边D1长。燃料喷射孔21具有一致的高度H。因此，燃料喷射孔21可以被看作是具有扇形形状，其具有厚度H及预定的中心角(喷射角)θf。

燃料喷射阀20包括常规的电磁机构和常规的弹性机构(均未被示出)。当电磁机构没有被通电时(当电磁机构处于未通电状态时)，弹性机构将阀体22移动到落座位置，由此没有燃料被喷射。当电磁机构被通电时(当电磁机构处于通电状态时)，阀体22克服由弹性机构所施加的力，从落座位置向最大提升位置移动。于是，当阀体22处于落座位置之外的位置时，燃料通过燃料喷射孔21被喷射。

图1中所示的电子控制单元(控制器)30包括常规的“包括了CPU、只读存储器(ROM)以及随机存取存储器(RAM)的微电脑”。该电子控制单元30从下述的多个传感器接收检测信号。

具体地，传感器包括：空气流量计41，其检测发动机10的进气量(空气的质量流量)Ga；曲轴位置传感器42，其每当未示出的曲轴旋转了预定角度时就生成脉冲；凸轮位置传感器43，其每当未示出的凸轮轴旋转了预定角度时就生成脉冲；以及加速踏板操作压下传感器44，其检测未示出的加速踏板的压下量Accp。

传感器进一步包括：进气门侧气缸压力传感器45，其形成于燃烧室CC的进气门侧上并且检测燃烧室CC内的压力(即进气门侧气缸压力CPIn)；排气门侧气缸压力传感器46，其形成于燃烧室CC的排气门侧上并且检测燃烧室CC内的压力(即排气门侧气缸压力CPEx)；以及爆燃传感器47，其固定于发动机10的缸内径壁面上并且检测在发动机10内所产生的振动。

电子控制单元30基于来自曲轴位置传感器42和凸轮位置传感器43的信号而获取每个气缸的绝对曲轴转角CA。电子控制单元30基于来自曲轴位置传感器42的信号而获取发动机转速NE。电子控制单元30通过常规方法，基于来自爆燃传感器47的信号而判定是否正发生爆燃。电子控制单元30向未示出的点火器发送点火信号以从火花塞18的火花发生来生成火花。第一设备可以不包括进气门侧气缸压力传感器45以及排气门侧气缸压力传感器46。

电子控制单元30向燃料喷射阀20的电磁机构发送喷射阀驱动信号。当喷射阀驱动信号是“0”时，电磁机构处于未通电状态，并且当喷射阀驱动信号是预定电压Vinj时，电磁机构处于通电状态。

为方便起见，以作为燃料喷射阀20的阀体22的提升量的最大值的最大提升量所实施的燃料喷射也被称作为“最大提升喷射、全升燃料喷射或者全升喷射”。具体地，以在最小提升量(“0”)至最大提升量之间的范围内变换的针阀(阀体22)提升量来实施全升燃料喷射。

全升燃料喷射以下面的方式来实施。具体地，如图4所示，当在时间点t0喷射阀驱动信号从“0”切换至预定电压Vinj时(即，当电磁机构开始被通电时)并且经过了无效喷射时间τd时，在时间点t1阀体22开始移动。然后，在时间点t4阀体22的提升量达到了最大提升量，并且阀体22的移动受到燃料喷射阀20的未示出的止动器所限制。因此，阀体22的提升量在时间点t4以及在此之后保持在最大提升量。当在时间点t5喷射阀驱动信号从预定电压Vinj切换至“0”时(即当停止电磁机构的通电时)，提升量从最大提升量起开始下降从而在时间点t6降至“0”。在时间点t1至t6之间的期间内喷射燃料。

为方便起见，以“小于最大提升量的提升量(部分提升量)”所实施的燃料喷射也被称作为“部分提升喷射”、“部分提升燃料喷射”或者“部分提升喷射”，其中最大提升量是阀体22的提升量的最大值。具体地，以在最小提升量至部分提升量之间的范围内变换的针阀(阀体22)的提升量来实施部分提升燃料喷射。

以下面的方式来实施部分提升燃料喷射，其中在图4中阀体22的提升量的最大值被设定为第一提升量。具体地，当在时间点t0喷射阀驱动信号从“0”切换到预定电压Vinj时，并且在经过了无效时间τd之后，在时间点t1阀体22开始移动。然后，在时间点t4之前的时间点t2，阀体22的提升量达到“小于最大提升量的第一提升量”。在时间点t2，喷射阀驱动信号从预定电压Vinj切换到“0”。作为结果，提升量从第一提升量起开始下降从而紧接在时间点t2之后就下降到“0”。在从时间点t1到紧接在时间点t2之后的时间点的期间内喷射燃料。

类似地，以下面的方式来实施部分提升燃料喷射，其中在图4中阀体22的提升量的最大值被设定为第二提升量。第二提升量小于最大提升量，并且大于第一提升量。为了实施这种部分提升燃料喷射，在时间点t0喷射阀驱动信号从“0”切换到预定电压Vinj。然后，在无效喷射时间τd之后，在时间点t1阀体22开始移动。接着，在时间点t4之前以及时间点t2之后的时间点t3，阀体22的提升量达到“第二提升量”。在时间点t3，喷射阀驱动信号从预定电压Vinj切换到“0”。作为结果，提升量从第二提升量起开始下降从而紧接在时间点t3之后就达到“0”。在从时间点t1到紧接在t3之后的时间点的期间内喷射燃料。

如图2所示，燃料喷射阀20以下面这种方式被布置和配置：在气缸(燃烧室CC)的平面视图内，由通过燃料喷射孔21喷射的燃料所形成的燃料喷雾的中心轴FP与在气缸的上壁面上形成的两个进气门16之间的中心线(包括在第一平面PL1中)基本上一致。燃料喷射阀20以下面这种方式被布置：燃料喷射孔21的长边变为与和气缸的中心轴CL正交的平面平行且与和第一平面PL1正交的第二平面PL2平行。如图1所示，燃料喷射阀20布置成在远离气缸盖下壁面(燃烧室上壁面)12预定角度(锐角)V的方向上喷射燃料。具体地，燃料喷射阀20以下面这种方式被布置：燃料喷雾的中心轴FP相对于与气缸的中心轴CL正交的平面倾斜了角度V。

当使用具有上述配置的燃料喷射阀20时，随着阀体22的提升量减小，在阀体22的直径减小部22b与喷射部分23的内壁面之间的流动路径变窄(参见图3A中以虚线绘制的椭圆AR)。因此，对从阀体22的基部22a侧流向燃料喷射孔21的燃料来说流动路径阻力增加。整体而言，阀体22的提升量越小，导致喷射燃料的初始速度越慢。因此，在从落座位置向最大提升位置移动的过程中，当为了实施部分燃料喷射阀体22向落座位置返回(没有被保持在同一位置)时，所喷射的燃料喷雾行进距离(喷雾的贯穿力)以及燃烧模式(火焰如何扩散)与全升喷射中的那些有很大不同。这将在下文被描述。

图5是显示在恒定燃料喷射压力(20MPa)下从燃料喷射阀20喷射燃料的情况下“燃料喷射量和最大喷雾行进距离之间的关系”的曲线图。喷射的环境压力是大气压力。在曲线图中，由PLinj指示的部分表示在部分提升燃料喷射中的数据，而由FLinj指示的部分表示在全升燃料喷射中的数据。最大喷雾行进距离是在燃料喷射孔21和由喷射燃料形成的喷雾远端之间的距离，该喷雾远端是喷射方向上速度为“0”的部分。在图中可以发现，部分提升燃料喷射中的最大喷雾行进短于全升燃料喷射的最大喷雾行进。进一步可以发现，在部分提升燃料喷射中，通过减少燃料喷射量可以缩短最大喷雾行进距离(即，对于部分提升燃料喷射通过减少提升量的最大值(部分提升量))。

因此，利用部分提升燃料喷射，通过调整部分提升量(即，通过调整燃料喷射量)，可以在燃烧室CC内的期望位置形成燃料喷雾。具体地，通过利用设定为较低的燃料喷射量(即，利用设定为较小的第一提升量的最大提升量)来实施部分提升燃料喷射，可以在燃料喷射孔21的附近(即，燃烧室CC内的进气门侧，进气门的附近区域)形成燃料喷雾。进一步地，通过利用较大的燃料喷射量(即，利用设定为较大的第二提升量的最大提升值)来实施部分提升燃料喷射，可以在燃烧室CC的排气门侧(在排气门附近并且在燃料喷射方向上稍微地远离缸内径壁面)形成燃料喷雾。

图6是示意性地显示在经过了预定时间段之后的时间点的燃烧室CC内的火焰扩散状态的图。如图6所示，作为利用较小的燃料喷射量的部分提升燃料喷射的结果，火焰(由PLinj指示)在进气门侧扩散的部分要多于作为全升燃料喷射的结果的火焰(由FLinj指示)扩散的部分。由全升喷射所得到的火焰(由FLinj指示)处于排气门侧的部分中而不是进气门侧的部分中。因此，当在发动机10上施加大负荷时实施全升燃料喷射时，在排气门侧上扩散的火焰(燃烧气体)压缩进气门侧上的未燃气体(尾气)。作为结果，在进气门侧的区域内发生爆燃。

在形成燃料喷雾的部分中，燃料浓度高，因此燃烧速度也高(火焰传播速度高)。因此，在这个部分中，未燃气体在被燃烧气体(火焰)压缩之前，即在爆燃发生之前，通过燃料喷雾可以正常燃烧。整体而言，可以防止爆燃发生在形成燃料喷雾区域的附近部分中。

因此，经由利用较小燃料喷射量的部分提升燃料喷射，通过在进气门侧形成燃料喷雾，可以控制在进气门侧的区域内发生的爆燃。这种用于控制在进气门侧的区域内发生的爆燃的“利用较小燃料喷射量的部分提升燃料喷射”也将在下文的描述中被简称作“进气门侧部分提升燃料喷射(利用设定为第一提升量的部分提升量的第一部分提升燃料喷射)”。

类似地，经由利用较大燃料喷射量的部分提升燃料喷射，通过在排气门侧形成燃料喷雾，可以控制在排气门侧发生的爆燃。这种用于控制在排气门侧的区域内发生的爆燃的“利用较大燃料喷射量的部分提升燃料喷射”也将在下文的描述中被简称作“排气门侧部分提升燃料喷射(利用设定为大于第一提升量的第二提升量的部分提升量的第二部分提升燃料喷射)”。

在接近点火正时的预定正时至少实施一次用于控制爆燃的部分提升燃料喷射(进气门侧部分提升燃料喷射以及排气门侧部分提升燃料喷射)。一般地，点火正时接近于压缩上止点，因而在接近压缩上止点的预定正时至少实施一次用于控制爆燃的部分提升燃料喷射。可以在点火正时之前或之后实施用于控制爆燃的部分提升燃料喷射。

(操作)下面，将描述第一设备的操作。第一设备的电子控制单元30基于发动机转速NE、进气量Ga以及目标空燃比(此例中是化学计量的空燃比)确定燃料喷射量Finj。因此，利用如此确定的燃料喷射量Finj，向发动机10供应的空气-燃料混合物的空燃比(发动机空燃比)被设定为目标空燃比。燃料喷射量Finj是在单个燃烧周期(单个进气/燃烧过程)中由单个燃料喷射阀20喷射的燃料量。当没有正发生爆燃时，经由“单个全升喷射”，电子控制单元30喷射燃料喷射量Finj的燃料。一般地，在进气过程或者压缩过程的初期(因此，在点火正时之前)实施单个全升喷射。

当发生爆燃时，电子控制单元30实施单个全升喷射，并且进一步地在接近于点火正时的预定正时至少实施一次部分提升燃料喷射。因此，爆燃被控制。当电子控制单元30实施部分提升燃料喷射从而总共喷射燃料喷射量Pinj中的燃料时，通过从燃料喷射量Finj中减去燃料喷射量Pinj，来获得在部分提升喷射之前实施的单个全升喷射所喷射的燃料量。

在实际操作中，对于任意气缸，每当气缸的曲轴转角与进气上止点一致，电子控制单元30的CPU就实施图7中的流程图所示的抗爆燃程序的处理。

具体地，当特定气缸(为方便起见，此后被称作“预定气缸”)的曲轴转角与预定气缸的进气上止点一致时，CPU开始图7的步骤700中的处理。然后，CPU进行到步骤710，并且判定在当前时间点是否“对于预定气缸正在实施进气门侧部分提升燃料喷射”。

此处，假设在当前时间点没有正实施“对于特定气缸的进气门侧部分提升燃料喷射”。此处，在步骤710中CPU判定为“否”，并且CPU进行到步骤720以基于来自爆燃传感器47的信号，通过常规方法判定“在预定气缸内是否正发生爆燃”。当爆燃没有在预定气缸内正发生时，在步骤720中CPU判定为“否”，并且直接进行到步骤795以暂时结束程序。

在步骤720中判定爆燃正发生时(即，在判定“控制爆燃的请求(抗爆燃请求)”有效时)，则在步骤720中CPU判定为“是”。因此，CPU进行到步骤730，并且实施进气门侧部分提升燃料喷射。然后，CPU进行到步骤795并且暂时结束该程序。

作为结果，如图8所示，全升燃料喷射FLinj对于预定气缸实施一次。然后，在接近点火正时(因此，接近压缩上止点)的多个预定正时，多次实施进气门侧部分提升燃料喷射PLinj(在本实施例中为3次，但是可以为1次)。通常地，爆燃发生在如上所述的进气门侧具有较高的几率。因此，通常地，通过进气门侧部分提升燃料喷射PLinj来控制爆燃。

然后，从步骤700起，CPU重新开始图7中的程序的处理。此处，正在实施进气门侧部分提升燃料喷射，因而CPU在步骤710中判定为“是”，并且进行到步骤740以判定是否正发生爆燃。当没有正发生爆燃时，CPU在步骤740中判定为“否”，并且直接进行到步骤795以暂时结束程序。当通过上述的进气门侧部分提升燃料喷射来控制爆燃时，结束进气门侧部分提升燃料喷射(参见后述的图9中的步骤980)。

当即便正在实施进气门侧部分提升燃料喷射也仍然正发生爆燃时，CPU在步骤740中判定为“是”，并且进行到步骤750和760以实施延迟点火正时的处理。

具体地，在步骤750中，CPU使抗爆燃延迟量Akcs增加预定的正值dA。通过发动机10启动时实施的未示出的初始化程序来将抗爆燃延迟量Akcs设定为0。然后，CPU进行到步骤760以设定最终的点火正时Aig。通过使“基于发动机10的负荷和发动机转速NE而独立确定的基本点火正时Abase”延迟抗爆燃延迟量Akcs来获得最终点火正时Aig。电子控制单元30在点火正时Aig对预定的气缸点火。然后，CPU进行到步骤795从而暂时结束该程序。

在即便正在实施进气门侧部分提升燃料喷射也判定爆燃仍然正发生时，CPU延迟点火正时以控制爆燃。当爆燃继续时，CPU在步骤710中判定为“否”，并且在步骤740中判定为“是”。因此，经由在步骤750和760中的处理，点火正时被延迟了延迟增量dA。

在结束了图7的程序中的处理时，CPU立刻进行到图9的流程图中所示的抗爆燃控制结束程序。具体地，CPU从图7中的步骤795进行到步骤900。然后，CPU进行到步骤910以判定是否“在预定气缸内正发生爆燃”。当正发生爆燃时，CPU在步骤910中判定为“是”并且直接进行到步骤995以暂时结束该程序。因此，如果点火正时已经被延迟的话，那么在延迟的点火正时条件下继续部分提升燃料喷射。

在CPU实施步骤910中的处理的时间点，当在预定气缸内没有正发生爆燃时，CPU在步骤910中判定为“否”，并且进行到步骤920以判定爆燃延迟量Akcs是否大于“0”。具体地，CPU判定在当前时间点点火正时是否被延迟。当爆燃延迟量Akcs不大于“0”时，CPU在步骤920中判定为“否”，并且直接进行到步骤940。

当爆燃延迟量Akcs大于“0”时，CPU在步骤920中判定为“是”，并且进行到步骤930以使爆燃延迟量Akcs减少小于值dA的预定正值dB。然后，CPU进行到步骤940。

在步骤940，CPU判定抗爆燃延迟量Akcs是否小于“0”。当抗爆燃延迟量Akcs小于“0”时，CPU进行到步骤950以将抗爆燃延迟量Akcs设定为“0”，然后进行到步骤960。当抗爆燃延迟量Akcs不小于“0”时，CPU直接从步骤940进行到步骤960。

在步骤960，CPU将“通过使基本点火正时Abase延迟抗爆燃延迟量Akcs而获得的点火正时”设定作为最终的点火正时Aig。电子控制单元30在由此设定的点火正时Aig实施预定气缸的点火。作为结果，即使没有正发生爆燃时，每当CPU判定点火正时被延迟来控制爆燃时，就将点火正时朝着基本点火正时Abase提前值dB。

接着，CPU进行到步骤970以判定抗爆燃延迟量Akcs是否为“0”。换句话说，CPU判定在当前时间点预定气缸的最终点火正时Aig是否从基本点火正时Abase延迟来控制爆燃。当抗爆燃延迟量Akcs不是“0”时，CPU在步骤970判定为“否”，并且直接进行到步骤995以暂时结束程序。作为结果，后面所述的在步骤980中的处理不会被实施，由此只要点火正时被延迟来控制爆燃，那么进气门侧部分提升燃料喷射就会继续被实施。

在CPU实施步骤970中的处理的时间点，当抗爆燃延迟量Akcs是“0”时，CPU在步骤970中判定为“是”，并且进行到步骤980以结束进气门侧部分提升燃料喷射。然后，CPU进行到步骤995以暂时结束程序。

如上所述，第一设备是发动机控制器，包括通过改变阀体22的提升量来从燃料喷射阀20喷射燃料的控制器(电子控制单元30)。经由未示出的程序，控制器在点火正时之前实施第一燃料喷射(主燃料喷射，单个全升燃料喷射)。控制器判定控制爆燃的请求是否有效(图7中的步骤720)。在判定请求有效时，控制器在第一燃料点火后的“接近点火正时(压缩上止点)的预定正时”喷射燃料(因此，实施部分提升燃料喷射)(图7中步骤730)。这种部分提升燃料喷射利用在多达“小于最大提升量的部分提升量”的范围内所调整的提升量来实施。

因此，第一设备可以控制爆燃，而不用延迟点火正时。当爆燃不能被进气门侧部分提升燃料喷射(图7中的步骤740至760)所控制时，第一设备延迟点火正时。此处的延迟量可以小于在爆燃仅通过延迟点火正时被控制的情况下的延迟量。进一步地，通过部分提升燃料喷射所喷射的燃料可以有助于转矩的生成。作为结果，在因延迟点火正时而导致燃料效率下降程度较小的情况下可以控制爆燃。

(第二实施例)

依据本发明第二实施例的发动机控制器(此后也被称作为“第二设备”)在以下方面不同于第一设备。具体地，在没有实施控制爆燃的控制(部分提升燃料喷射和点火正时延迟)的状态下判定爆燃已发生时，CPU首先实施进气门侧部分提升燃料喷射。然后，在判定爆燃在这个状态下仍然正发生时，CPU实施排气门侧部分提升燃料喷射，而不是进气门侧部分提升燃料喷射。

更具体地，对于任意气缸，每当气缸的曲轴转角与进气上止点一致时，第二设备的电子控制单元30的CPU实施抗爆燃程序的处理，如图10中的流程图所示。

因此，当特定气缸(此后，为方便起见被称作为“预定气缸”)的曲轴转角与预定气缸的进气上止点一致时，CPU开始图10中的步骤1000的处理。然后，CPU进行到步骤1005以判定在当前时间点是否“对于特定气缸正在实施进气门侧部分提升燃料喷射或者排气门侧部分提升燃料喷射”。

当进气门侧部分提升燃料喷射或者排气门侧部分提升燃料喷射都没有被实施时，CPU在步骤1005中判定为“否”。然后，CPU进行到步骤1010以判定是否正在发生爆燃。当在预定气缸内没有正发生爆燃时，CPU在步骤1010中判定为“否”，并且直接进行到步骤1095以暂时结束程序。

当CPU在步骤1010中判定正发生爆燃时，CPU进行到步骤1015，并且实施进气门侧部分提升燃料喷射。然后，CPU直接进行到步骤1095以暂时结束程序。作为结果，经由未示出的程序对于预定气缸实施第一燃料喷射(主燃料喷射，单个全升燃料喷射)FLinj。然后，在接近点火正时的多个正时，进一步地多次(在本实施例中为三次，但是可以是一次)实施进气门侧部分提升燃料喷射PLinj。通常地，在进气门侧发生爆燃具有较高的几率。因此，通常地，爆燃很可能通过进气门侧部分提升燃料PLinj来控制。

然后，CPU从步骤1000重新开始图10中的程序的处理。此次，进气门侧部分提升燃料喷射正在实施，因此CPU在步骤1005中判定为“是”，并且进行到步骤1020以判定是否正在实施进气门侧部分提升燃料喷射。这里，正在实施进气门侧部分提升燃料喷射，因此CPU在步骤1020中判定为“是”，并且进行到步骤1025以判定是否正发生爆燃。

在步骤1025，当爆燃没有正发生时，CPU判定为“否”，并且直接进行到步骤1095以暂时结束程序。当爆燃通过进气门侧部分提升燃料喷射如此被控制时，结束进气门侧部分提升燃料喷射(参见图11中的步骤1110，如下面所述)。

当即便正在实施进气门侧部分提升燃料喷射而爆燃正发生时，爆燃很可能正发生在排气门侧的区域内。在这种情况下，CPU在步骤1025中判定为“是”并且进行到步骤1030以结束进气门侧部分提升燃料喷射。然后，CPU进行到步骤1035，并且实施排气门侧部分提升燃料喷射，然后进行到步骤1095以暂时结束程序。

然后，CPU从步骤1000重新开始图10中的程序的处理。此次，正在实施排气门侧部分提升燃料喷射，因此CPU在步骤1005中判定为“是”，在步骤1020中判定为“否”，并且进行到步骤1040以判定是否正发生爆燃。在步骤1040中，当爆燃没有正发生时CPU判定为“否”，并且直接进行到步骤1095以暂时结束程序。当爆燃通过排气门侧部分提升燃料喷射被如此控制时，结束排气门侧部分提升燃料喷射(参见图11中的步骤1110，如下文所述)。

当即便正在实施排气门侧部分提升燃料喷射而爆燃仍然正发生时，CPU在步骤1040中判定为“是”，因此进行到步骤750和760以实施延迟点火正时的处理。在步骤750和760中的处理已经进行了描述，因此这里将不再描述。

如上所述，在即便正在实施排气门侧部分提升燃料喷射而判定爆燃仍然正发生时，CPU延迟点火正时来控制爆燃。只要爆燃继续就重复步骤750和760中的处理，并且每一次都延迟点火正时。

当结束了图10中的程序的处理时，CPU立即实施图11中的流程图所示的抗爆燃控制结束处理。图11中的实施与已描述的步骤相同的处理的步骤，以与对应部分相同的附图标记来标识，因此重复的描述将被适当地省略。

图11中的程序与图9中的程序仅仅不同在于图9中的步骤980被步骤1110所代替。因此，当在爆燃没有正发生且点火正时没有被延迟来控制爆燃(当抗爆燃延迟量Akcs是“0”时)的条件下，正在实施进气门侧部分提升燃料喷射和排气门侧部分提升燃料喷射中的任一个时，CPU结束正在被实施的部分提升燃料喷射。

如上所述，第二设备在点火正时之前实施第一燃料喷射(主燃料喷射，单个全升燃料喷射)。进一步地，在判定抗爆燃请求有效(在没有检测到爆燃的状态下爆燃开始从而被检测到)时，第二设备利用设定为第一提升量的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射(进气门侧部分提升燃料喷射)。因此，在燃烧室CC内的进气门侧形成燃料喷雾(图10中的步骤1005至1015)。当即便正在实施第一部分提升燃料喷射而仍然检测到爆燃时，CPU利用设定为第二提升量的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射(排气门侧部分提升燃料喷射)，其中第二提升量大于第一提升量。因此，在燃烧室CC内的排气门侧形成燃料喷雾(图10中的步骤1020至1035)。

如上所述，当检测到爆燃时，首先，在爆燃具有更高几率发生的进气门侧上的爆燃，通过第一部分提升燃料喷射来控制。然后，在实施了第一部分提升燃料喷射之后仍然检测到爆燃时，爆燃很可能正发生在排气门侧。因此，实施第二部分提升燃料喷射以控制正发生在排气门侧的爆燃。整体而言，通过选择性地使用第一部分提升燃料喷射和第二部分提升燃料喷射，无需识别爆燃是正发生在燃烧室内的进气门侧还是排气门侧，就可以有效地控制爆燃。

(第三实施例)

依据本发明第三实施例的发动机控制器(此后，也称作为“第三设备”)在基于来自爆燃传感器47的信号而判定正在发生爆燃时，基于来自进气门侧气缸压力传感器45以及排气门侧气缸压力传感器46的信号，识别爆燃是正发生在燃烧室的进气门侧还是排气门侧。

在判定爆燃正发生在进气门侧时，第三设备实施进气门侧部分提升燃料喷射。在判定爆燃正发生在排气门侧时，第三设备实施排气门侧部分提升燃料喷射。在即便正在实施进气门侧部分提升燃料喷射或者排气门侧部分提升燃料喷射而判定爆燃仍然正发生时，第三设备延迟点火正时。除此之外，第三设备与第一设备和第二设备相同。

更具体地，对于任何气缸，每当气缸的曲轴转角与进气上止点一致时，第三设备的电子控制单元30的CPU实施抗爆燃程序的处理，如图12的流程图所示。

因此，当特定气缸(此后，为方便起见被称作为“预定气缸”)的曲轴转角与预定气缸的进气上止点一致时，CPU开始图12中的步骤1200的处理。然后，CPU进行到步骤1210以判定在预定气缸内是否正在发生爆燃。当在预定气缸内没有正发生爆燃时，CPU在步骤1210中判定为“否”，并且直接进行到步骤1295以暂时结束程序。

在步骤1210中判定正在发生爆燃时，CPU进行到步骤1220，并且判定在当前时间点是否“对于预定气缸正在实施进气门侧部分提升燃料喷射和排气门侧部分提升燃料喷射中的任一个”。

当进气门侧部分提升燃料喷射和排气门侧部分提升燃料喷射都没有实施时，CPU在步骤1220中判定为“否”，并且进行到步骤1230以识别爆燃的发生位置。

对一种用于识别爆燃的发生位置的方法进行描述。图13A显示了在爆燃没有正发生的情况下的气缸压力，而图13B和13C显示了在爆燃正发生的情况下的气缸压力。如从图中显而易见的是，当在气缸压力达到峰值之后气缸压力下降时发生了爆燃，并且气缸压力因爆燃而波动。

当爆燃发生在进气门侧时，通过进气门侧气缸压力传感器45要比排气门侧气缸压力传感器46更早地检测到气缸压力的波动。具体地，当在进气门侧发生爆燃时，由进气门侧气缸压力传感器45所检测的气缸压力(进气门侧气缸压力CPIn)对应于图13B中所示的波形，由排气门侧气缸压力传感器46所检测的气缸压力(排气门侧气缸压力CPEx)对应于图13C中所示的波形。因此，由进气门侧气缸压力传感器45所检测的气缸压力要比由排气门侧气缸压力传感器46所检测的气缸压力开始波动早了时间td。当在排气门侧发生爆燃时，由排气门侧气缸压力传感器46所检测的气缸压力对应于图13B中所示的波形，并且由进气门侧气缸压力传感器45所检测的气缸压力对应于图13C中所示的波形。因此，由排气门侧气缸压力传感器46所检测的气缸压力要比由进气门侧气缸压力传感器45所检测的气缸压力开始波动早了时间td。CPU基于这个现象(进气门侧气缸压力CPIn和排气门侧气缸压力CPEx中的哪一个更早地开始波动)，识别爆燃是发生在进气门侧还是排气门侧。

然后，CPU进行到步骤1240，并且判定爆燃是否正发生在燃烧室CC的进气门侧的区域内(该区域相比排气门17更靠近进气门16，并且靠近活塞冠面13)。在判定爆燃正发生在燃烧室CC的进气门侧的区域内时，CPU进行到步骤1250，并且实施进气门侧部分提升燃料喷射。然后，CPU进行到步骤1295并且暂时结束程序。作为结果，通过未示出的程序，对于预定气缸实施单个燃料喷射(主燃料喷射)FLinj。然后，在接近点火正时(或者进气上止点)的多个正时进一步地多次(在本实施例是三次，但可以是一次)实施进气门侧部分提升燃料喷射PLinj。

在判定爆燃正发生在燃烧室CC的排气门侧的区域内(该区域相比进气门16更靠近排气门17，并且靠近活塞冠面13)时，CPU在步骤1240中判定为“否”，并且进行到步骤1260以实施排气门侧部分提升燃料喷射。然后，CPU进行到步骤1295，并且暂时地结束程序。作为结果，经由未示出的程序，对于预定气缸实施单个燃料喷射(主燃料喷射)FLinj。然后，在接近进气上止点的多个正时进一步地多次(在本实施例是三次，但可以是一次)实施排气门侧部分提升燃料喷射PLinj。当通过进气门侧部分提升燃料喷射或者排气门侧部分提升燃料喷射来控制爆燃时，结束所实施的部分提升燃料喷射(参见图11中的步骤1110)。

然后，CPU从步骤1200重新开始图12中程序的处理。当判定爆燃正在继续并且正在实施进气门侧部分提升燃料喷射或者排气门侧部分提升燃料喷射中的任一个时，CPU在步骤1210和1220判定为“是”，并且进行到步骤750和760以实施延迟点火正时的处理。在步骤750和760中的处理已经被描述过，因此这里将不再描述。

如上所述，在即便正在实施进气门侧部分提升燃料喷射或者排气门侧部分提升燃料喷射而判定爆燃仍然正在发生时，CPU延迟点火正时来控制爆燃。只要爆燃继续就重复步骤750和760中的处理，并且每一次都延迟点火正时。

当结束图12中程序的处理时，CPU立即实施图11中流程图所示的抗爆燃控制结束处理。图11中的程序已经被描述，因此将不再描述。

如上所述，第三设备在点火正时之前实施第一燃料喷射(主燃料喷射，单个全升燃料喷射)。第三设备包括爆燃识别单元。爆燃识别单元判定是否正发生爆燃，并且识别爆燃是正发生在燃烧室CC的进气门侧还是排气门侧(图12中的步骤1230)。当爆燃识别单元识别出爆燃正发生在燃烧室CC的进气门侧时，CPU判定抗爆燃请求有效，并且“利用设定为第一提升量的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射”。因此，在燃烧室CC的进气门侧形成燃料喷雾(图12中的步骤1240和1250)。当爆燃识别单元识别出爆燃正发生在燃烧室CC内的排气门侧时，CPU判定抗爆燃请求有效，并且“利用设定为大于第一提升量的第二提升量的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射”。因此，在燃烧室CC的排气门侧形成燃料喷雾(图12中的步骤1240和1260)。

依据此方案，通过第一部分提升燃料喷射(进气门侧部分提升燃料喷射)可以立即控制发生在进气门侧的爆燃。通过第二部分提升燃料喷射(排气门侧部分提升燃料喷射)可以立即控制发生在排气门侧的爆燃。

例如，基于来自分别布置于进气门侧和排气门侧的离子探针的信号，也可以识别爆燃是正发生在进气门侧还是排气门侧。当火焰到达离子探针时，来自离子探针的信号出现。因此，当检测爆燃时，当来自布置于排气侧的离子探针的信号比来自进气侧的离子探针的信号更早出现时，CPU可以识别出爆燃正发生在进气侧。当检测爆燃时，当来自布置于进气侧的离子探针的信号比来自排气侧的离子探针的信号更早出现时，CPU可以识别出爆燃正发生在排气侧。

当设置了进气门侧气缸压力传感器45和排气门侧气缸压力传感器46时，可以省略爆燃传感器47。在图12的步骤1210中，基于进气门侧气缸压力传感器45和排气门侧气缸压力传感器46中任一个的气缸压力，CPU可以判定是否正发生爆燃。

(第四实施例)

在基于来自爆燃传感器47的信号判定正发生爆燃时，第一至第三设备判定控制爆燃的请求(抗爆燃请求)有效。相反地，依据本发明第四实施例的发动机控制器(下文中，也被称作为“第四设备”)，在判定出运转状态(例如由发动机10的负荷和发动机转速NE所确定的运转状态)处于预定的抗爆燃运转区域内时，判定抗爆燃请求有效。

更具体地，对于任意气缸，每当气缸的曲轴转角与进气上止点一致时，第四设备的电子控制单元30的CPU实施抗爆燃程序的处理，如在图14中的流程图所示。图14中的程序与图7中的程序的不同仅在于，图7中的步骤720被步骤1410所代替。具体地，当没有正在实施进气门侧部分提升燃料喷射时，CPU从步骤710进行到步骤1410。在步骤1410中，CPU判定由发动机负荷(例如气缸内的空气充填量、加速踏板压下量Accp以及节气门开启位置)以及发动机转速NE所确定的发动机运转状态是否在抗爆燃运转区域内。抗爆燃运转区域是发动机负荷KL大于负荷阈值KLth的区域(即区域A)，如图14的映射图所示。

当当前运转状态是在抗爆燃运转区域之外时，CPU在步骤1410中判定为“否”，并且直接进行到步骤1495以暂时结束该程序，无需实施进气门侧部分提升燃料喷射。当当前运转状态是在抗爆燃运转区域之内时，CPU在步骤1410中判定为“是”，并且进行到步骤730以实施进气门侧部分提升燃料喷射。然后，CPU进行到步骤1495以暂时结束程序。通常地，如上所述，爆燃具有更高几率发生在进气门侧。因此，通常，通过进气门侧部分提升燃料喷射PLinj来控制爆燃。

然后，CPU从步骤1400重新开始图14中程序的处理。此处，正在实施进气门侧部分提升燃料喷射，因此CPU在步骤710中判定为“是”，并且进行到步骤740以判定是否正发生爆燃。当没有正发生爆燃时，CPU在步骤740中判定为“否”，并且直接进行到步骤1495以暂时结束程序。当如上述通过进气门侧部分提升燃料喷射来控制爆燃时，结束进气门侧部分提升燃料喷射(参见下述图9中的步骤980)。

当即便正在实施进气门侧部分提升燃料喷射而仍正发生爆燃时，CPU在步骤740中判定为“是”，并且进行到步骤750和760以实施延迟点火正时的处理。

紧接在图14中程序的处理结束之后，CPU实施“图9中的没有步骤970和980的抗爆燃控制结束程序”。图9中的程序已经被描述过，因此这里将不再描述。

如上所述，第四设备在判定运转状态是“爆燃需要被控制的预定运转状态(即，当发动机10的运转状态处于抗爆燃运转区域内时)”时，判定抗爆燃请求有效。因此，CPU在点火正时之前实施第一燃料喷射(主燃料喷射，单个全升燃料喷射)，然后实施进气门侧部分提升燃料喷射。整体而言，通过进气门侧部分提升燃料喷射可以控制爆燃。在第四设备中，随着发动机10中的温度(例如冷却剂温度)升高，负荷阈值KLth可以变得更低(即区域A可以扩大)。

(第五实施例)

上述第三设备在判定正发生爆燃时，判定控制爆燃的请求有效。进一步地，第三设备识别爆燃的发生位置，并且依据所识别的爆燃发生位置，实施“进气门侧部分提升燃料喷射和排气门侧部分提升燃料喷射中的任一个”。相反地，依据本发明第五实施例的发动机控制器(此后，也被称作为“第五设备”)在判定发动机10的运转状态(例如，由发动机10的负荷和发动机转速NE所确定的运转状态)处于进气门侧的爆燃需要被控制的范围内时，判定控制爆燃的请求有效，并且实施进气门侧部分提升燃料喷射。进一步地，当发动机10的运转状态处于排气门侧的爆燃需要被控制的范围内时，第五设备判定控制爆燃的请求有效，并且实施排气门侧部分提升燃料喷射。

更具体地，对于任意气缸，每当气缸的曲轴转角与进气上止点一致时，第五设备的电子控制单元30的CPU实施抗爆燃程序的处理，如图15的流程图所示。

因此，当特定气缸(此后，为了方便起见被称作为“预定气缸”)的曲轴转角与预定气缸的进气上止点一致时，CPU开始图15中的步骤1500的处理。然后，CPU进行到步骤1510，并且判定在当前时间点是否“对于预定气缸正在实施进气门侧部分提升燃料喷射以及排气门侧部分提升燃料喷射中的任一个”。

当进气门侧部分提升燃料喷射或者排气门侧部分提升燃料喷射都没有实施时，CPU在步骤1510中判定为“否”，并且进行到步骤1520。在步骤1520中，CPU判定发动机运转状态是否处于“在进气门侧的爆燃需要被控制的运转区域X”内。如图16所示，运转区域X是发动机负荷KL大于负荷阈值KLth并且发动机转速NE低于转速阈值NEth的区域(因此是低旋转-高负荷的区域)。

当当前运转状态处于运转区域X内时，CPU在步骤1520中判定为“是”并且进行到步骤1250以实施进气门侧部分提升燃料喷射。然后，CPU进行到步骤1595并且暂时结束该程序。

当在CPU实施步骤1520中的处理的时间点，运转状态处于运转区域X之外时，CPU在步骤1520中判定为“否”并且进行到步骤1530以判定运转状态是否处于“在排气门侧的爆燃需要被控制的运转区域Y”内。如图16所示，运转区域Y是发动机负荷KL大于负荷阈值KLth并且发动机转速NE高于转速阈值NEth的区域(因此是高旋转-高负荷的区域)。运转区域X和运转区域Y可以基于发动机来变换。

当当前运转状态处于运转区域Y内时，CPU在步骤1530中判定为“是”，并且进行到步骤1260以实施排气门侧提升燃料喷射。然后，CPU进行到步骤1595并且暂时结束该程序。

在CPU实施步骤1530中的处理的时间点，运转状态处于运转区域Y之外时，CPU在步骤1530中判定为“否”，并且直接进行到步骤1595以暂时结束该程序。在这种情况下，对于预定气缸，既不实施“进气门侧部分提升燃料喷射也不实施排气门侧提升燃料喷射”。

当正在实施进气门侧部分提升燃料喷射和排气门侧部分提升燃料喷射中的任一个时，CPU在进行到步骤1510时判定为“是”。然后，CPU进行到步骤1540，并且判定在预定气缸内是否正发生爆燃。

当此时正发生爆燃时，CPU在步骤1540中判定为“是”，并且进行到步骤750和760以实施延迟点火正时的处理。在步骤750和760中的处理已经被描述过，因此这里将不再描述。

紧接在图15中程序的处理结束之后，CPU实施“图11中的没有步骤970和1110的抗爆燃控制结束程序”。图11中的程序已经被描述过，因此这里将不再描述。

如上所述，第五设备在点火正时之前实施第一燃料喷射(主燃料喷射，单个全升燃料喷射)。第五设备进一步实施下面的操作。具体地，(1)当发动机10的运转状态是在燃烧室CC的进气门侧的爆燃需要被控制的第一预定运转状态时(即，当发动机10的运转状态处于图16中的运转区域X内时)，CPU判定抗爆燃请求有效，并且“利用设定为第一提升量的部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射(进气门侧部分提升燃料喷射)”。因此，在燃烧室CC的进气门侧形成燃料喷雾。(2)当发动机10的运转状态是在燃烧室CC的排气门侧的爆燃需要被控制的第二预定运转状态时(即，当发动机10的运转状态处于图16中的运转区域Y内时)，CPU判定抗爆燃请求有效，并且“利用设定为大于第一提升量的第二提升量的部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射(排气门侧部分提升燃料喷射)”。因此，在燃烧室CC的排气门侧形成燃料喷雾。

因此，在进气门侧的爆燃可以通过第一部分提升燃料喷射来控制，并且在排气门侧的爆燃可以通过第二部分提升燃料喷射来控制。

如上所述，通过适当地使用部分提升燃料喷射，依据各个实施例的发动机控制器无需很大程度上延迟点火正时就可以有效地控制爆燃。

本发明不限于上述的实施例，并且在本发明的范围内可以做出各种不同的修改。例如，如图17所示，火焰传播速度随着空气-燃料混合物的空燃比增加(空气-燃料混合物变稀)而下降。因此，在空气-燃料混合物的空燃比越大的情况下，爆燃就有越高的几率发生。因此，如图18A和18B所示，当实施部分提升燃料喷射(进气门侧部分提升燃料喷射和排气门侧部分提升燃料喷射)的条件被满足时，随着空气-燃料混合物的空燃比的增加，依据实施例的设备可以增加实施部分提升燃料喷射的次数。空气-燃料混合物的空燃比可以基于设定的目标空燃比而获得，或者可以通过布置于排气通道内的空燃比传感器来检测。

依据本发明的各个实施例的发动机控制器还可以被应用于除了包括诸如燃料喷射阀20的直接喷射阀之外还包括喷射燃料到进气口内的进气口燃料喷射阀的内燃机。

进一步地，随着爆燃级别(爆燃的频率和/或爆燃的强度)的上升，实施部分提升燃料喷射(进气门侧部分提升燃料喷射和排气门侧部分提升燃料喷射)的次数随之增加。进一步地，实施第一燃料喷射(主燃料喷射，单个全升燃料喷射)的次数并不特定地限于一次，并且可以通过部分提升燃料喷射来实施。除了进气门侧部分提升燃料喷射或者排气门侧部分提升燃料喷射之外，例如，可以在膨胀冲程的中期或者之后实施另一个部分提升燃料喷射，以辅助发动机的暖机。基于来自爆燃传感器之外的传感器(例如，气缸压力传感器)的信号，可以判定是否正发生爆燃。

在上面的描述中，发动机10被配置为生成翻滚流。可选择地，也可以不生成翻滚流，或者可以生成旋涡流来代替翻滚流。

进一步地，当通过部分提升燃料喷射不能控制爆燃时，依据各个实施例的发动机控制器延迟点火正时。可选择地，当抗爆燃请求有效时，可以立刻实施部分提升燃料喷射和延迟点火正时，或者可以不延迟点火正时。结束部分提升燃料喷射时所处的爆燃级别可以被设定为小于开始部分提升燃料喷射时所处的爆燃级别。

只要能通过部分提升燃料喷射在燃烧室CC的期望位置形成燃料喷雾，那么燃料喷射阀20的燃料喷射孔21的形状和数量并不特别地限定。具体地，在上面的描述中呈平坦狭缝形状的燃料喷射孔21的形状，可以是圆柱形状或者是具有十字形状截面的狭缝。进一步地，可以为单个燃料喷射阀20设置多个喷射孔21。

在上面的描述中，当实施部分提升燃料喷射时，紧接在部分提升燃料喷射之前实施的全升燃料喷射(主燃料喷射)的燃料喷射量减去了部分提升燃料喷射的燃料喷射量。可选择地，无需减少全升喷射的燃料喷射量，就可以另外地实施部分提升燃料喷射。进一步地，可以自点火正时起提前和延迟为了控制爆燃而实施部分提升燃料喷射的正时。在爆燃在排气门侧比爆燃在进气门侧更有可能发生的发动机中，可以在图7或图14的步骤730中实施排气门侧部分提升燃料喷射。相似地，例如，在爆燃在排气门侧比爆燃在进气门侧更有可能发生的发动机中，可以交换步骤1015和1035。对应于此，也可以适当地改变图10中的其他步骤(例如步骤1020和1030)。

Claims (8)

1.一种发动机控制器，用于火花点火式内燃机，所述火花点火式内燃机包括：

燃料喷射阀，其包括阀体，所述阀体被配置为当所述阀体处于落座位置时关闭燃料喷射孔，所述燃料喷射阀被配置为在多达最大提升量的范围内改变提升量，所述提升量是所述阀体的从所述落座位置起的移动量；以及

气缸，其限定了由进气门和排气门来打开和关闭的燃烧室，所述气缸设置有直接将燃料喷射到所述燃烧室中的所述燃料喷射阀，

所述发动机控制器包括：

电子控制单元，其被配置为通过改变所述提升量，在点火正时之前实施从所述燃料喷射阀的燃料喷射，

所述电子控制单元被配置为判定控制爆燃的请求是否有效，以及

所述电子控制单元被配置为当所述请求有效时，在所述点火正时之前实施的所述燃料喷射之后在接近所述点火正时的预定正时，通过将所述提升量变为小于所述最大提升量的部分提升量来实施部分提升燃料喷射。

2.如权利要求1所述的发动机控制器，其中所述电子控制单元被配置为当所述请求有效时，多次连续地实施所述部分提升燃料喷射。

3.如权利要求1或2所述的发动机控制器，其中，所述电子控制单元被配置为检测爆燃，并且所述电子控制单元被配置为当所述爆燃被检测到时判定所述请求有效。

4.如权利要求3所述的发动机控制器，其中

所述燃料喷射阀被设置为使得所述燃料从进气门侧向排气门侧被直接喷射到所述燃烧室中，

所述电子控制单元被配置为当所述请求有效时，利用被设定为第一提升量的所述部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为所述部分提升燃料喷射，使得所述燃料被喷射到所述燃烧室的所述进气门侧，以及

所述电子控制单元被配置为当在实施所述第一部分提升燃料喷射时所述爆燃被检测到时，利用被设定为大于所述第一提升量的第二提升量的所述部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为所述部分提升燃料喷射，使得所述燃料被喷射到所述燃烧室的所述排气门侧。

5.如权利要求1或2所述的发动机控制器，其中

所述燃料喷射阀被设置为使得所述燃料从进气门侧向排气门侧被直接喷射到所述燃烧室中，

所述电子控制单元被配置为判定是否发生所述爆燃并且识别所述爆燃在所述燃烧室中是发生在所述进气门侧还是所述排气门侧，

所述电子控制单元被配置为当所述爆燃在所述燃烧室中发生在所述进气门侧时，判定所述请求有效，并且利用被设定为第一提升量的所述部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为所述部分提升燃料喷射，使得所述燃料被喷射到所述燃烧室的所述进气门侧，以及

所述电子控制单元被配置为当所述爆燃在所述燃烧室中发生在所述排气门侧时，判定所述请求有效，并且利用被设定为大于所述第一提升量的第二提升量的所述部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为所述部分提升燃料喷射。

6.如权利要求1或2所述的发动机控制器，其中所述电子控制单元被配置为当所述发动机的运转状态是爆燃需要被控制的预定运转状态时，判定所述请求有效。

7.如权利要求1或2所述的发动机控制器，其中

所述燃料喷射阀被设置为使得所述燃料从进气门侧向排气门侧被直接喷射到所述燃烧室中，

所述电子控制单元被配置为当所述发动机的运转状态是在所述燃烧室的所述进气门侧的爆燃需要控制的第一预定运转状态时，判定所述请求有效，并且利用被设定为第一提升量的所述部分提升量来实施第一部分提升燃料喷射作为所述部分提升燃料喷射，使得所述燃料被喷射到所述燃烧室的所述进气门侧，以及

所述电子控制单元被配置为当所述发动机的所述运转状态是在所述燃烧室的所述排气门侧的爆燃需要控制的第二预定运转状态时，判定所述请求有效，并且利用被设定为大于所述第一提升量的第二提升量的所述部分提升量来实施第二部分提升燃料喷射作为所述部分提升燃料喷射，使得所述燃料被喷射到所述燃烧室的所述排气门侧。

8.如权利要求1至7中任一项所述的发动机控制器，其中所述电子控制单元被配置为随着向所述发动机供应的空气-燃料混合物的空燃比增加，而增加在接近所述点火正时的正时实施所述部分提升燃料喷射的次数。