CN101408119B - 预混合压燃内燃机的故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预混合压燃内燃机的故障诊断装置。该内燃机具有进气侧可变气门机构和排气侧可变气门机构，能够使燃烧模式在伴随内部EGR的HCCI燃烧和SI燃烧之间切换。故障诊断装置具有对吸入到内燃机的燃烧室内的混合气的进气流量进行检测的气流计，以及根据进气流量的变化信息来判定进气侧可变气门机构和排气侧可变气门机构有无故障的控制计算机。控制计算机根据从SI燃烧向HCCI燃烧切换的信息、进气流量的变化信息、预先设定的第一基准变化信息来判定有无故障，并且根据从HCCI燃烧向SI燃烧切换的信息、进气流量的变化信息、预先设定的第二基准变化信息来判定有无故障。

Description

预混合压燃内燃机的故障诊断装置

技术领域

本发明涉及使燃料和空气的混合气在燃烧室内压缩而自着火的预混合压燃内燃机的故障诊断装置。 

背景技术

根据内燃机的运转状态来切换进气门或排气门的气门正时的可变气门正时机构，例如被公开于日本特开平3-9010号公报以及日本特开平6-317117号公报中。在具有可变气门正时机构的内燃机中，在可变气门正时机构发生故障的情况下，由于实际的气门正时与要求的气门正时不一致，因此导致运转性能降低。 

在上述公报中，公开了能够诊断可变气门正时机构是否发生故障的装置。在特开平3-9010号公报中，根据气门正时的切换信号和检测出的吸入空气量，诊断可变气门正时机构是否发生故障。 

在特开平6-317117号公报中，对通过进气脉动检测部检测出的进气脉动电平和按照内燃机的运转条件设定的规定的脉动电平进行比较，从而诊断可变气门正时机构是否发生故障。 

预混合压燃内燃机的优点在于NO_x少、几乎不产生烟尘，但是与火花点火方式的内燃机相比容易发生不着火和爆震。因此，在日本特开2005-315126号公报所公开的预混合压燃内燃机中，根据需要进行火花点火，或者进行在燃烧室内残留排气或将排气再吸入燃烧室的内部EGR，由此利用排气热能而易于实现压燃燃烧。在日本特开2005-315126号公报所公开的内燃机中，由于压燃和火花点火所需的适当的气门正时不同，因此需要可变气门正时机构。 

但是，在日本特开平3-9010号公报和日本特开平6-317117号公报中，没有公开适于兼用压燃和火花点火的预混合压燃火内燃机的故障诊断。

发明内容

本发明目的在于提供一种对预混合压燃内燃机适用的故障诊断装置，该预混合压燃内燃机使用进气侧可变气门机构和排气侧可变气门机构来进行内部EGR。 

为了实现上述目的，在本发明的一个实施方式中，提供一种预混合压燃内燃机的故障诊断装置，该预混合压燃内燃机具有能够改变进气门工作状态的进气侧可变气门机构，以及能够改变排气门工作状态的排气侧可变气门机构，能够使燃烧模式在伴随内部EGR的压燃燃烧和火花点火燃烧之间切换。上述故障诊断装置具有进气流量检测部和判定部。上述进气流量检测部检测吸入到上述内燃机的燃烧室内的混合气的流量即进气流量。上述判定部，根据通过上述进气流量检测部检测出的进气流量的变化信息，来判定上述进气侧可变气门机构和排气侧可变气门机构是否发生故障。上述判定部，根据从上述火花点火燃烧向上述压燃燃烧切换的信息、上述进气流量的变化信息、预先设定的第一基准变化信息，来判断是否发生上述故障。另外，上述判定部，根据从上述压燃燃烧向上述火花点火燃烧切换的信息、上述进气流量的变化信息、预先设定的第二基准变化信息，来判断是否发生上述故障。 

附图说明

图1A和图1B是表示本发明一个实施方式的预混合压燃内燃机的故障诊断装置的简略结构图。 

图2A是图1A和图1B的局部俯视图。 

图2B是表示图1A和图1B的内燃机的排气门和进气门的SI燃烧时的工作状态的时序图。 

图2C是表示图1A和图1B的内燃机的排气门和进气门的HCCI燃烧时的工作状态的时序图。 

图3是表示图1A和图1B的内燃机的排气侧可变气门机构的立体图。 

图4是表示能够进行压燃燃烧的发动机运转区域的图表。

图5A是表示在从SI燃烧切换到HCCI燃烧时排气侧可变气门机构发生故障情况下的进气流量变化例的图表。 

图5B是表示在从SI燃烧切换到HCCI燃烧时进气侧可变气门机构发生故障情况下的进气流量变化例的图表。 

图5C是表示在从HCCI燃烧切换到SI燃烧时排气侧可变气门机构发生故障情况下的进气流量变化例的图表。 

图5D是表示在从HCCI燃烧切换到SI燃烧时进气侧可变气门机构发生故障情况下的进气流量变化例的图表。 

图5E是表示在从SI燃烧切换到HCCI燃烧时排气侧可变气门机构发生故障情况下的排气门和进气门的工作状态的时序图。 

图5F是表示在从SI燃烧切换到HCCI燃烧时进气侧可变气门机构发生故障情况下的排气门和进气门的工作状态的时序图。 

图5G是表示在从HCCI燃烧切换到SI燃烧时排气侧可变气门机构发生故障情况下的排气门和进气门的工作状态的时序图。 

图5H是表示在从HCCI燃烧切换到SI燃烧时进气侧可变气门机构发生故障情况下的排气门和进气门的工作状态的时序图。 

图6是表示切换控制程序的流程图。 

图7和图8分别为表示故障诊断程序的流程图。 

具体实施方式

以下参照图1～图8并结合本发明具体化的一个实施方式对固定式的预混合压燃内燃机的故障诊断装置进行说明。 

如图1A和图1B所示，在形成于气缸体11的多个气缸111(图中仅示出一个)中分别可往复移动地容置有活塞12。在气缸111内划分燃烧室112的活塞12，经由连杆13与曲轴14连接。活塞12的往复运动经由连杆13转换为曲轴14的旋转运动。多个气缸111沿着曲轴14的轴向直列配置，以下仅对一个气缸111进行说明。

在气缸体11上连结有气缸盖15。在气缸盖15上形成有一对进气口151A、151B和一对排气口152A、152B。进气口151A、151B通过安装在气缸盖15上的进气门16A、16B分别进行开闭。排气口152A、152B通过安装在气缸盖15上的排气门17A、17B分别进行开闭。排气口152A、152B与排气通道43连接。 

在气缸盖15的面向燃烧室112的内侧安装有火花塞18。火花塞18用于在燃烧室112内产生火花(点火)。火花塞18的点火由控制计算机C控制。 

如图2A所示，在气缸盖15的上方设有进气凸轮轴19和排气凸轮轴20。在进气凸轮轴19上设有一对低升程进气凸轮21和一个高升程进气凸轮22，在排气凸轮轴20设有一对低升程排气凸轮23和一个高升程排气凸轮24。低升程进气凸轮21能够驱动图1A所示的低升程进气凸轮杆25A，高升程进气凸轮22能够驱动图1B所示的高升程进气凸轮杆25B。低升程排气凸轮23能够驱动图1A所示的低升程排气凸轮杆26A，高升程排气凸轮24能够驱动图1B所示的高升程排气凸轮杆26B。 

图3表示具有排气凸轮轴20、低升程排气凸轮23、高升程排气凸轮24、高升程排气凸轮杆26B以及低升程排气凸轮杆26A的排气侧可变气门机构27。高升程排气凸轮杆26B能够与低升程排气凸轮杆26A分离。可以从液压供给调整机构28(参照图1A和图1B)向排气侧可变气门机构27供给液压。在从液压供给调整机构28向排气侧可变气门机构27供给液压时，高升程排气凸轮杆26B与低升程排气凸轮杆26A连接，高升程排气凸轮杆26B被高升程排气凸轮24驱动。图2B中的曲线D1表示在高升程排气凸轮杆26B与低升程排气凸轮杆26A连结的状态下，高升程排气凸轮杆26B被驱动时的排气门17A、17B的工作状态的一例。具体而言，曲线D1表示从排气门17A、17B的打开正时起到关闭正时为止的气门升程量的变化。从液压供给调整机构28向排气侧可变气门机构27供给液压的状态，相当于将火花点火燃烧用高升程排气凸轮24的运动向排气门17A、17B传递的第一排气工作状态。 

当停止从液压供给调整机构28向排气侧可变气门机构27供给液压时，高升程排气凸轮杆26B与低升程排气凸轮杆26A分离，由此，高升程排气凸轮杆26B进行空摆动，低升程排气凸轮杆26A被低升程排 气凸轮23驱动。图2C中的曲线D2表示在高升程排气凸轮杆26B与低升程排气凸轮杆26A分离的状态下，低升程排气凸轮杆26A被驱动时的排气门17A、17B的工作状态(从打开正时起到关闭正时为止的气门升程量的变化)的一例。停止从液压供给调整机构28向排气侧可变气门机构27供给液压的状态，相当于将压燃燃烧用低升程排气凸轮23的运动向排气门17A、17B传递的第二排气工作状态。 

如图2A和图2B所示的进气凸轮轴19、一对低升程进气凸轮21、高升程进气凸轮22、一对低升程进气凸轮杆25A以及高升程进气凸轮杆25B构成了进气侧可变气门机构29，其具有与排气侧可变气门机构27相同的结构，高升程进气凸轮杆25B能够与低升程进气凸轮杆25A分离。可以从液压供给调整机构28向进气侧可变气门机构29供给液压。在从液压供给调整机构28向进气侧可变气门机构29供给液压时，高升程进气凸轮杆25B与低升程进气凸轮杆25A连结，高升程进气凸轮杆25B被高升程进气凸轮22驱动。图2B中的曲线E1表示在高升程进气凸轮杆25B与低升程进气凸轮杆25A连接的状态下，高升程进气凸轮杆25B被驱动时的进气门16A、16B的工作状态(从打开正时起到关闭正时为止的气门升程量的变化)的一例。从液压供给调整机构28向进气侧可变气门机构29供给液压的状态，相当于将火花点火燃烧用高升程进气凸轮22的运动向进气门16A、16B传递的第一进气工作状态。 

当停止从液压供给调整机构28向进气侧可变气门机构29供给液压时，高升程进气凸轮杆25B与低升程进气凸轮杆25A分离，由此，高升程进气凸轮杆25B进行空摆动，低升程进气凸轮杆25A被低升程进气凸轮21驱动。图2C中的曲线E2表示在高升程进气凸轮杆25B与低升程进气凸轮杆25A分离的状态下，低升程进气凸轮杆25A被驱动时的进气门16A、16B的工作状态(从打开正时起到关闭正时为止的气门升程量的变化)的一例。停止从液压供给调整机构28向进气侧可变气门机构29供给液压的状态，相当于将压燃燃烧用低升程进气凸轮21的运动向进气门16A、16B传递的第二进气工作状态。 

液压供给调整机构28接受控制计算机C的控制。 

如图2A所示，在进气凸轮轴19的基端部设有公知的液压式的进气侧可变气门正时机构31(以下称为进气侧VVT31)，在排气凸轮轴20 的基端部设有公知的液压式的排气侧可变气门正时机构32(以下称为排气侧VVT32)。进气侧VVT31将曲轴14的旋转驱动力向进气凸轮轴19传递，并且能够通过液压来改变进气凸轮轴19相对于曲轴14的旋转相位。排气侧VVT32能够将曲轴14的旋转驱动力向排气凸轮轴20传递，并且通过液压来改变排气凸轮轴20相对于曲轴14的旋转相位。 

进气侧VVT 31经由液压管路与液压供给调整机构30S连接，排气侧VVT 32经由液压管路与液压供给调整机构30E连接。液压供给调整机构30S控制对进气凸轮轴19的旋转相位进行调整的进气侧VVT 31的动作，液压供给调整机构30E控制对排气凸轮轴20的旋转相位进行调整的排气侧VVT 32的动作。液压供给调整机构30S、30E接受控制计算机C的控制。 

如图1A所示，与进气口151A、151B连接的进气通道33上连接有喷嘴34。喷嘴34经由燃料供给管道35以及电磁式流量控制阀36与未图示的燃料供给源连接。燃料为天然气。喷嘴34向进气通道33内喷射燃料。流量控制阀36接受控制计算机C的控制。 

在进气通道33的配设喷嘴34位置的上游部位设有节气门37。节气门37的开度可以通过电动机371改变。电动机371受到控制机算机C的控制。节气门37对经由空气滤清器39吸入到进气通道33内的空气的流量即进气流量进行限制。从喷嘴34喷射的燃料与导入进气通道33内的空气混合。空气与燃料的混合气在活塞12从上止点到下止点的行程中即进气口151A、151B打开期间被吸入到燃烧室112内。吸入燃烧室112内的混合气在活塞12从下止点到上止点的行程中即排气口152A、152B关闭期间被压缩。 

节气门37的开度通过节气门开度检测器38进行检测。通过节气门开度检测器38检测出的节气门开度信息，被输送到控制计算机C。 

控制计算机C与运转状态检测部40、曲轴角检测器41以及气流计42电连接。运转状态检测部40将表示要求的发动机负荷F的信息(本实施方式中为节气门开度)以及发动机转速N向控制计算机C输出。控制计算机C根据输入的表示发动机负荷F的信息以及发动机转速N，对电动机371、流量控制阀36、液压供给调整机构28、30S、30E和火 花塞18进行控制。控制计算机C根据通过曲轴角检测器41检测出的曲轴角信息来计算发动机转速。作为进气流量检测部的气流计42，将检测出的进气流量信息发送给控制计算机C。 

控制计算机C存储图4的图形M，该图形M由发动机负荷F和发动机转速N定义出来。控制计算机C判定从运转状态检测部40输入的发动机负荷F和发动机转速N的组(以下称为设定组(F，N))处于图形M中的区域S、H中的哪个区域。设定组(F，N)在曲轴角每转过360度时输入一次。区域S是通过火花塞18点火使燃烧室112内的混合气燃烧的区域，区域H是能够进行压燃燃烧的区域。 

在排气侧可变气门机构27和进气侧可变气门机构29工作正常的状态下，并且设定组(F，N)处于区域S的情况下，控制计算机C将液压供给调整机构28控制于液压供给状态，并且进行使火花塞18按照规定正时点火的控制。即，在区域S进行火花点火燃烧(以下称为SI燃烧)。当液压供给调整机构28被控制于液压供给状态时，与高升程排气凸轮24的凸轮轮廓对应的高升程排气凸轮杆26B的摆动被传递到排气门17A、17B，排气门17A、17B以图2B所示的工作状态D1进行开闭。高升程排气凸轮24是火花点火燃烧用排气凸轮。另外，与高升程进气凸轮22的凸轮轮廓对应的高升程进气凸轮杆25B的摆动被传递到进气门16A、16B，进气门16A、16B以图2B所示的工作状态E1进行开闭。高升程进气凸轮22是火花点火燃烧用进气凸轮。 

在排气侧可变气门机构27和进气侧可变气门机构29工作正常的状态下，并且设定组(F，N)处于区域H的情况下，控制计算机C将液压供给调整机构28控制于液压供给停止状态，并且进行不使火花塞18点火的控制。即，在区域H进行压燃燃烧(以下称为HCCI燃烧)。当液压供给调整机构28被控制于液压供给停止状态时，与低升程排气凸轮23的凸轮轮廓对应的低升程排气凸轮杆26A的摆动被传递到排气门17A、17B，排气门17A、17B以图2C所示的工作状态D2进行开闭。低升程排气凸轮23是压燃燃烧用排气凸轮。另外，与低升程进气凸轮21的凸轮轮廓对应的低升程进气凸轮杆25A的摆动被传递到进气门16A、16B，进气门16A、16B以图2C所示的工作状态E2进行开闭。低升程进气凸轮21是压燃燃烧用进气凸轮。

图6是表示对SI燃烧和HCCI燃烧的切换进行控制的切换控制程序的流程图。图7和图8是表示用于诊断排气侧可变气门机构27或进气侧可变气门机构29是否发生故障的故障诊断程序的流程图。控制计算机C，按照图6中流程所示切换控制程序来进行切换控制，并且按照图7和图8中流程所示故障诊断程序来进行故障诊断控制。首先，按照图6所示流程来说明切换控制。 

控制计算机C在步骤S1中判断设定组(F，N)是否处于区域S。在设定组(F，N)不在区域S的情况下，控制计算机C在步骤S2中判断前次的设定组(F，N)是否处于区域S。如果前次的设定组(F，N)不在区域S，则控制计算机C转入步骤S6。 

如果前次的设定组(F，N)处于区域S，则控制计算机C在步骤S3中指令液压供给调整机构28从液压供给状态向液压供给停止状态切换。而液压供给调整机构28则根据该切换指令从液压供给状态向液压供给停止状态切换。 

当在步骤S1中设定组(F，N)处于区域S时，控制计算机C在步骤S4中判断前次的设定组(F，N)是否处于区域H。如果前次的设定组(F，N)不在区域H，则控制计算机C转入步骤S6。 

如果前次的设定组(F，N)处于区域H，则控制计算机C在步骤S5中指令液压供给调整机构28从液压供给停止状态向液压供给状态切换。而液压供给调整机构28则根据该切换指令从液压供给停止状态向液压供给状态切换。 

如果在步骤S2中前次的设定组(F，N)不在区域S，或者在步骤S4中前次的设定组(F，N)不在区域H，则控制计算机C在步骤S6中判断从步骤S1开始是否经过规定时间(例如10微妙)。在没有经过规定时间的情况下，控制计算机C转入步骤S1。另一方面，如果经过了规定时间，则控制计算机C暂时结束本次控制周期，而转入作为新的控制周期的开始的步骤S1。 

下面按照图7和图8所示流程来说明故障诊断控制。 

控制计算机C在步骤S11中判断是否有上述切换指令。如果没有切 换指令，则控制计算机C在步骤S26中判断从步骤S11开始起发动机周期数是否达到基准周期数(发动机一次旋转为一个周期)。基准周期数根据发动机转速设定。如果没有达到基准周期数，则控制计算机C转入步骤S11。 

如果在步骤S11中有切换指令，则控制计算机C根据通过气流计42检测出的进气流量的变化信息，来判断进气侧可变气门机构29和排气侧可变气门机构27有无异常。 

在图5A和图5B的图表中用实线表示的波形Go以及在图5C和图5D的图表中用虚线表示的波形Go，表示在进气侧可变气门机构29和排气侧可变气门机构27没有异常并且进行SI燃烧的情况下，通过气流计42检测出的进气流量的变化。在图5A～5D的图表中，横轴表示时间，纵轴表示检测进气流量。时期To表示液压供给调整机构28从液压供给状态向液压供给停止状态，或者从液压供给停止状态向液压供给状态切换的时期。 

在图5A和图5B的图表中用虚线表示的波形Ho以及在图5C和图5D的图表中用实线表示的波形Ho，表示在进气侧可变气门机构29和排气侧可变气门机构27没有异常并且进行HCCI燃烧的情况下，通过气流计42检测出的进气流量的变化。 

图5A的图表中的波形H1表示在液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态时、即从SI燃烧切换到HCCI燃烧时、排气侧可变气门机构27出现异常的情况下，通过气流计42检测出的进气流量的变化的一例。图5A中的排气侧可变气门机构27的异常会导致：尽管液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态，排气门17A、17B仍会以与高升程排气凸轮24的凸轮轮廓对应的工作状态D1被驱动，而不是以与低升程排气凸轮23的凸轮轮廓对应的工作状态D2被驱动。 

在图5E的时序图中用实线表示的曲线D1、E2，表示图5A所示异常情况时的排气门17A、17B的工作状态以及进气门16A、16B的工作状态。在发生这种异常的情况下，不进行内部EGR，并且在活塞12从上止点到下止点的途中燃烧室112内成为负压状态，进气门16A、16B 打开，从而通过绝热压缩来加热吸入气体。其结果是，压燃燃烧的进气流量过大，着火过早。这里，所谓“内部EGR”是指：在排气行程途中关闭排气门，将已燃烧气体的一部分留在燃烧室112内，使留下的已燃烧气体在下一燃烧周期中与供给到燃烧室112内的新气体混合。 

图5B的图表中的波形H2表示在液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态时、即从SI燃烧切换到HCCI燃烧时、进气侧可变气门机构29出现异常的情况下，通过气流计42检测出的进气流量的变化的一例。这里的进气侧可变气门机构29的异常会导致：尽管液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态，但是进气门16A、16B仍会以与高升程进气凸轮22的凸轮轮廓对应的工作状态E1被驱动，而不是以与低升程进气凸轮21的凸轮轮廓对应的工作状态E2被驱动。 

在图5F的时序图中用实线表示的曲线D2、E1表示图5B所示异常情况时的排气门17A、17B的工作状态以及进气门16A、16B的工作状态。在发生这种异常的情况下，通过内部EGR留在燃烧室112内的排气气体，从燃烧室112回到进气通道33后，被再次吸入到燃烧室112内。因此，在HCCI燃烧中吸入空气的上升开始时期过早，并且燃烧室112内的温度降低，导致燃烧不稳定。 

如果在图7的步骤S11中有切换指令，则控制计算机C在步骤S12中判断切换指令是否为从液压供给状态向液压供给停止状态的切换。在切换指令是从液压供给状态向液压供给停止状态切换的情况下，控制计算机C在步骤S13中，对在图5A和图5B中液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx和预先设定的基准最大值M2进行比较，对时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx和预先设定的基准开始时期T1进行比较。步骤S13是在从SI燃烧向HCCI燃烧切换时判定进气侧可变气门机构29有无故障的步骤。M2≥Mx或者T1≤Tx这样的判定是进气侧可变气门机构29无故障的判定，M2<Mx且T1>Tx这样的判定是进气侧可变气门机构29有故障的判定。基准最大值M2是作为第一基准变化信息的第一基准最大值，基准开始时期T1是作为第一基准变化信息的第一基准开始时期。

在M2≥Mx或者T1≤Tx的情况下，控制计算机C在步骤S17中对在时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx和预先设定的基准最大值M1(>M2)进行比较。步骤S17是判定在从SI燃烧向HCCI燃烧切换时排气侧可变气门机构27有无故障的步骤。M1≥Mx的判定是排气侧可变气门机构27无故障的判定，M1<Mx的判定是排气侧可变气门机构27有故障的判定。基准最大值M1是作为第一基准变化信息的第一基准最大值。 

在M1≥Mx的情况下，控制计算机C转入作为新的控制周期的开始的步骤S11。 

在M1<Mx的情况下，控制计算机C在步骤S18中持续进行火花塞18的点火。持续进行火花塞18的点火是通过火花点火来辅助HCCI燃烧并防止异常燃烧和不着火。另外，控制计算机C在步骤S19中使火花塞18的点火时期延迟。火花塞18的点火时期的延迟能够抑制过早的着火。然后，控制计算机C在步骤S15中将液压供给调整机构28从液压供给停止状态向液压供给状态切换。 

在步骤S15的处理后，控制计算机C在步骤S16中进行SI燃烧。 

在步骤S13中，当M2<Mx且T1>Tx的情况下，控制计算机C在步骤S14中持续进行火花塞18的点火。持续进行火花塞18的点火是通过火花点火来辅助HCCI燃烧并防止异常燃烧和不着火。然后，控制计算机C在步骤S15中将液压供给调整机构28从液压供给停止状态向液压供给状态切换。 

在步骤S15的处理后，控制计算机C在步骤S16中进行SI燃烧。 

在步骤S16的处理后，控制计算机C转入作为新的控制周期的开始的步骤S11。 

在步骤S12中切换指令为从液压供给停止状态向液压供给状态切换的情况下，控制计算机C判断进气侧可变气门机构29和排气侧可变气门机构27有无异常。控制计算机C根据通过气流计42检测出的进气流量的变化信息，来判断进气侧可变气门机构29或排气侧可变气门机构27有无异常。

图5C的图表中的波形G1表示在液压供给调整机构28从液压供给停止状态切换到液压供给状态时、即从HCCI燃烧切换到SI燃烧时、排气侧可变气门机构27出现异常的情况下，通过气流计42检测出的进气流量变化的一例。图5C中排气侧可变气门机构27的异常会导致：尽管液压供给调整机构28从液压供给停止状态切换到液压供给状态，排气门17A、17B仍会以与低升程排气凸轮23的凸轮轮廓对应的工作状态D2被驱动，而不是以与高升程排气凸轮24的凸轮轮廓对应的工作状态D1被驱动。 

在图5G的时序图中用实线表示的曲线D2、E1，表示图5C所示异常情况时的排气门17A、17B的工作状态以及进气门16A、16B的工作状态。在发生这种异常的情况下，通过内部EGR使燃烧室112内的排气气体回到进气通道33一侧后再次被吸入到燃烧室112内。因此，由于SI燃烧时的排气返回，进气流量的上升加快。并且由于内部EGR引起的进气加热而存在发生自着火和爆燃的可能性。 

图5D的图表中的波形G2表示在液压供给调整机构28从液压供给停止状态切换到液压供给状态时、即从HCCI燃烧切换到SI燃烧时、进气侧可变气门机构29出现异常的情况下，通过气流计42检测出的进气流量变化的一例。 

在图5H的时序图中用实线表示的曲线D1、E2，表示图5D所示异常情况时的排气门17A、17B的工作状态以及进气门16A、16B的工作状态。在发生这种异常的情况下，SI燃烧时的进气门的打开正时延迟，吸入空气量减少。 

在步骤S12中切换指令为从液压供给停止状态向液压供给状态切换的情况下，控制计算机C在步骤S20中对图5C和图5D中液压供给调整机构28从液压供给停止状态切换到液压供给状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx和预先设定的基准最大值M3进行比较，对时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx和预先设定的基准开始时期T2进行比较。步骤S20是判定在从HCCI燃烧向SI燃烧切换时排气侧可变气门机构27有无故障的步骤。M3≤Mx或T2≤Tx这样的判定是排气侧可变气门机构27无故障的判定。M3>Mx且T2>Tx这样的判定是排气侧可变气门机构27有故障的判定。基准最大值M3是作 为第二基准变化信息的第二基准最大值，基准开始时期T2是作为第二基准变化信息的第二基准开始时期。 

在M3≤Mx或者T2≤Tx的情况下，控制计算机C在步骤S23中，对时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx和预先设定的基准最大值M4进行比较，对时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx和预先设定的基准开始时期T3进行比较。步骤S23是判定在从HCCI燃烧向SI燃烧切换时进气侧可变气门机构29有无故障的步骤。M4≤Mx或者T3≥Tx这样的判定是进气侧可变气门机构29无故障的判定，M4>Mx且T3<Tx这样的判定是进气侧可变气门机构29有故障的判定。基准最大值M4是作为第二基准变化信息的第二基准最大值。基准开始时期T3是作为第二基准变化信息的第二基准开始时期。 

在M4≤Mx或者T3≥Tx的情况下，控制计算机C转入作为新的控制周期的开始的步骤S11。 

在M4>Mx且T3<Tx的情况下，控制计算机C在步骤S21中使火花塞18的点火时期延迟。火花塞18的点火是通过火花点火来辅助HCCI燃烧并防止异常燃烧和不着火，火花塞18的点火时期延迟能够抑制过早着火。然后，控制计算机C在步骤S22中使进气侧VVT31和火花塞18的点火时期超前。进气侧VVT31和火花塞18的点火时期超前能够降低进气加热。所谓进气侧VVT31的超前是指进气门16A、16B的打开正时和关闭正时超前。步骤S22在各气缸的转矩偏差所引起的发动机转速波动收敛到容许范围内之前持续进行。 

然后，控制计算机C在步骤S16中进行SI燃烧。 

在步骤S20中M3>Mx且T2>Tx的情况下，控制计算机C在步骤S24中使排气侧VVT32延迟，即通过排气侧VVT32使排气门17A、17B的打开正时和关闭正时延迟。进行排气侧VVT32的延迟是为了减少燃烧室112内留存的排气量，减少燃烧室112内的排气回到进气通道33一侧的量。减少回到进气通道33一侧的排气量，能够防止进气流量减少。另外，控制计算机C在步骤S25中使进气侧VVT31和火花塞18的点火时期超前。在这种情况下使进气侧VVT31超前是为了在排气侧可变气门机构27正常的其它气缸中进行内部EGR，使火花塞18的 点火时期超前则是为了燃烧稳定化。 

然后，控制计算机C在步骤S16中进行SI燃烧。 

在步骤S16的处理后，控制计算机C转入作为新的控制周期的开始的步骤S11。 

控制计算机C是根据通过气流计42(进气流量检测部)检测出的进气流量的变化信息来判定进气侧VVT31和排气侧VVT32有无故障的判定部。另外，控制计算机C是在判定部进行了有故障判定的情况下进行故障处置用燃烧控制的控制部。 

第一实施方式具有以下优点。 

(1)在排气侧可变气门机构27发生故障的情况下，在液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx大于基准最大值M1。控制计算机C，在确定在液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx比基准最大值M1大的情况下，判定排气侧可变气门机构27有故障。 

根据这种判定，控制计算机C使火花塞18的点火持续进行，并且使火花塞18的点火时期延迟，进而控制液压供给调整机构28从液压供给停止状态返回到液压供给状态。因此，即使在从SI燃烧向HCCI燃烧切换时排气侧可变气门机构27发生故障，也能够通过火花点火辅助HCCI燃烧，抑制过早着火并防止异常燃烧和不着火。 

(2)在进气侧可变气门机构29发生故障的情况下，在液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx大于基准最大值M2，并且在时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx早于基准开始时期T1。控制计算机C，在确定在液压供给调整机构28从液压供给状态切换到液压供给停止状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx比基准最大值M2大，并且在时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx比基准开始时期T1早的情况下，判定进气侧可变气门机构29有故障。

根据这种判定，控制计算机C使火花塞18的点火持续进行，进而控制液压供给调整机构28从液压供给停止状态返回到液压供给状态。因此，即使在从SI燃烧向HCCI燃烧切换时进气侧可变气门机构29发生故障，也能够通过火花点火辅助HCCI燃烧，防止异常燃烧和不着火。 

使用预先设定的基准最大值M2和基准开始时期T1进行判定，能够有效避免对于进气侧可变气门机构29有无故障的误判。 

(3)在排气侧可变气门机构27发生故障的情况下，在液压供给调整机构28从液压供给停止状态切换到液压供给状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx不足基准最大值M3，并且在时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx早于基准开始时期T2。控制计算机C，在确定在液压供给调整机构28从液压供给停止状态切换到液压供给状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx小于基准最大值M3，并且在时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx比基准开始时期T2早的情况下，判定排气侧可变气门机构27有故障。 

根据这种判定，控制计算机C进行使排气侧VVT32延迟，并使进气侧VVT31和火花塞18的点火时期超前的控制。使排气门17A、17B的开闭正时延迟的控制能够减少内部EGR量，使进气门16A、16B的开闭正时提前的控制则能够使一定量的内部EGR气体也进入到其它燃烧室112内而使其它燃烧室112内部也成为相同的环境，使火花点火时期提前的控制则能够防止由于EGR增加所引起的火焰传播燃烧导致燃烧不稳定。因此，即使在从HCCI燃烧向SI燃烧切换时排气侧可变气门机构27发生故障，也能够防止进气流量减少而在处于正常状态的其它气缸中进行内部EGR，实现稳定的燃烧并防止异常燃烧和不着火。 

使用预先设定的基准最大值M3和基准开始时期T2进行判定，能够有效避免对于排气侧可变气门机构27有无故障的误判。 

(4)在进气侧可变气门机构29发生故障的情况下，在液压供给调整机构28从液压供给停止状态切换到液压供给状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx小于基准最大值M4，并且在时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx晚于基准开始时期T3。控制计算机C，在确定在液压供给调整机构28从液压供给停止状态切换到液压供给 状态的时期To以后检测出的进气流量的最大值Mx比基准最大值M4小，并且在时期To以后检测出的进气流量的上升开始时期Tx比基准开始时期T2晚的情况下，判定进气侧可变气门机构29有故障。 

根据这种判定，控制计算机C进行在使火花塞18的点火时期延迟后，使进气侧VVT31和火花塞18的点火时期超前的控制。在进气侧可变气门机构29发生故障的情况下，在活塞12从上止点到下止点的途中，燃烧室112内成为负压状态，进气门16A、16B打开，因此通过绝热压缩对吸入气体进行加热。使火花点火时期延迟的控制会抑制由于燃烧室112内的加热(进气加热)所引起的火花点火和自着火这样的点火辅助自着火的发生。使进气门16A、16B的开闭正时提前的控制以及使暂时延迟的火花点火时期超前的控制，能够降低进气加热。因此，即使在从HCCI燃烧向SI燃烧切换时进气侧可变气门机构29发生故障，也能够防止异常燃烧和不着火。 

使用预先设定的基准最大值M4和基准开始时期T3进行判定，能够有效避免对于进气侧可变气门机构29有无故障的误判。 

本发明中也能够采用以下实施方式。 

在实施方式中，也可以仅根据对进气流量最大值和基准最大值进行的比较来判定有无故障。 

在实施方式中，也可以仅根据对上升开始时期和基准时间的比较来判定有无故障。 

也可以在进行了有故障判定后发出故障警报。

Claims (13)

1.一种故障诊断装置，是预混合压燃内燃机中的故障诊断装置，该内燃机具有能够改变进气门的工作状态的进气侧可变气门机构，以及能够改变排气门的工作状态的排气侧可变气门机构，能够使燃烧模式在伴随内部EGR的压燃燃烧和火花点火燃烧之间切换，该故障诊断装置特征在于，具有：

进气流量检测部，其检测吸入到上述内燃机的燃烧室内的混合气的流量即进气流量；

判定部，其根据通过上述进气流量检测部检测出的进气流量的变化信息，来判定上述进气侧可变气门机构和排气侧可变气门机构有无故障，

上述判定部，根据从上述火花点火燃烧向上述压燃燃烧切换的信息、上述进气流量的变化信息、预先设定的第一基准变化信息来判定有无上述故障，并且根据从上述压燃燃烧向上述火花点火燃烧切换的信息、上述进气流量的变化信息、预先设定的第二基准变化信息来判定有无上述故障。

2.如权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，

上述判定部，根据对从上述火花点火燃烧向上述压燃燃烧切换后检测出的上述进气流量的最大值和预先设定的第一基准最大值进行的比较，来判定上述排气侧可变气门机构有无故障。

3.如权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，

上述判定部，根据对从上述火花点火燃烧向上述压燃燃烧切换后检测出的上述进气流量的上升开始时期和预先设定的第一基准开始时期进行的比较，来判定上述进气侧可变气门机构有无故障。

4.如权利要求3所述的故障诊断装置，其特征在于，

上述判定部，除了对上述上升开始时期和上述第一基准开始时期进行的比较之外，还根据对上述上升开始后检测出的上述进气流量的最大值和预先设定的第一基准最大值进行的比较，来判定上述进气侧可变气门机构有无故障。

5.如权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，

上述判定部，根据对从上述压燃燃烧向上述火花点火燃烧切换后检测出的上述进气流量的上升开始时期和预先设定的第二基准开始时期进行的比较，来判定上述排气侧可变气门机构或上述进气侧可变气门机构有无故障。

6.如权利要求5所述的故障诊断装置，其特征在于，

上述判定部，除了对上述上升开始时期和上述第二基准开始时期进行的比较之外，还根据对上述上升开始后检测出的上述进气流量的最大值和预先设定的第二基准最大值进行的比较，来判定上述排气侧可变气门机构或上述进气侧可变气门机构有无故障。

7.如权利要求6所述的故障诊断装置，其特征在于，

上述判定部，在上述上升开始时期早于上述第二基准开始时期的情况下，判定上述排气侧可变气门机构发生故障。

8.如权利要求6所述的故障诊断装置，其特征在于，

上述判定部，在上述上升开始时期晚于上述第二基准开始时期的情况下，判定上述进气侧可变气门机构发生故障。

9.如权利要求1至8中任一项所述的故障诊断装置，其特征在于，

上述进气侧可变气门机构，含有进气凸轮轴、在该进气凸轮轴上固定的火花点火燃烧用进气凸轮、在该进气凸轮轴上固定的压燃燃烧用进气凸轮，能够在将上述火花点火燃烧用进气凸轮的运动向上述进气门传递的第一进气工作状态，和将上述压燃燃烧用进气凸轮的运动向上述进气门传递的第二进气工作状态之间切换，

上述排气侧可变气门机构，含有排气凸轮轴、在该排气凸轮轴上固定的火花点火燃烧用排气凸轮、在该排气凸轮轴上固定的压燃燃烧用排气凸轮，能够在将上述火花点火燃烧用排气凸轮的运动向上述排气门传递的第一排气工作状态，和将上述压燃燃烧用排气凸轮的运动向上述排气门传递的第二排气工作状态之间切换，

上述内燃机具有用于使上述进气凸轮轴超前或延迟的进气侧可变气门正时机构，以及用于使上述排气凸轮轴超前或延迟的排气侧可变气门正时机构，

该故障诊断装置还具有控制部，该控制部在通过上述判定部判定为有故障的情况下进行故障处置用燃烧控制。

10.如权利要求9所述的故障诊断装置，其特征在于，

在上述判定部判定为在从上述火花点火燃烧向上述压燃燃烧切换时上述排气侧可变气门机构有故障的情况下，上述控制部使火花点火持续进行，并且使火花点火时期延迟，进行使压燃燃烧回到火花点火燃烧的控制。

11.如权利要求9所述的故障诊断装置，其特征在于，

在上述判定部判定为在从上述火花点火燃烧向上述压燃燃烧切换时上述进气侧可变气门机构有故障的情况下，上述控制部使火花点火持续进行，并且进行使压燃燃烧回到火花点火燃烧的控制。

12.如权利要求9所述的故障诊断装置，其特征在于，

在上述判定部判定为在从上述压燃燃烧向上述火花点火燃烧切换时上述排气侧可变气门机构有故障的情况下，上述控制部进行使上述排气凸轮轴延迟并且使上述排气门的开闭正时延迟的控制、使上述进气凸轮轴超前并且使上述进气门的开闭正时提前的控制、使火花点火时期提前的控制。

13.如权利要求9所述的故障诊断装置，其特征在于，

在上述判定部判定为在从上述压燃燃烧向上述火花点火燃烧切换时上述进气侧可变气门机构有故障的情况下，上述控制部进行使火花点火时期延迟的控制、使上述进气凸轮轴超前并且使上述进气门的开闭正时提前的控制、使火花点火时期提前的控制。

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