CN101558225A - 内燃发动机的控制装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内燃发动机(200)的控制装置和控制方法，所述内燃发动机能够使用汽油和酒精的混合物作为燃料。所述控制装置包括：空燃比校正装置(100，221)，其执行计算用于补偿发动机(200)的空燃比的目标值和实际测量值之间的偏离的空燃比反馈校正量的空燃比反馈校正过程；空燃比学习装置(100，221)，其执行计算用于使所计算出的空燃比反馈校正量收敛到离开预定校正参考量的预定范围内的空燃比学习值的空燃比学习过程；以及酒精判定装置(100)，如果所计算出的空燃比学习值的偏差大于预定阈值的状态持续得长于预定时间段，则所述酒精判定装置(100)做出所混合的酒精的浓度大于预定浓度的酒精判定。

Description

内燃发动机的控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于例如安装在弹性燃料机动车(FFV)中的内燃发动机的控制装置及控制方法。
背景技术
这种内燃发动机安装在例如弹性燃料机动车中。弹性燃料机动车是即使在用以各种比例混合汽油和酒精获得的混合燃料的情况下也能够行驶的“弹性车”，并且在代用能源方面也引起了人们的关注。但是，在使用混有酒精的燃料的情况下，由于化学计量空燃比随混合燃料中的酒精浓度变化，所以实现适当的驱动的关键点在于如何实现适当的空气-燃料控制。在这方面，例如在如下所述的日本专利申请公报No.5-18282(JP-A-5-18282)和日本专利申请公报No.2004-285972(JP-A-2004-285972)中，已经公开了所提出的技术。具体地说，在所提出的技术中，如果空燃比的学习值处于预定范围之外的次数超过参考值，则根据酒精浓度校正从燃料喷射阀进行燃料喷射的时间(参见日本专利申请公报No.5-18282(JP-A-5-18282))。在另一提出的技术中，如果空燃比校正量处于预定范围之外，则允许估计燃料中的酒精浓度，并且根据酒精浓度的估计值调整燃料喷射量(参见日本专利申请公报No.2004-285972(JP-A-2004-285972))。
但是，例如，在日本专利申请公报No.5-18282(JP-A-5-18282)和日本专利申请公报No.2004-285972(JP-A-2004-285972)中公开的技术具有如下问题。即，在前述文献等所公开的任何技术中，如果燃料喷射阀的燃料喷射量显著改变，则存在输出错误的异常判定的可能；例如，错误地判定存在例如燃料喷射阀故障等燃料系统异常，因此执行诊断的MIL(MILitary规范)仪器产生错误的发光；等等。这种错误的异常判定会使用户产生不信任感。
发明内容
正是鉴于例如上述问题才做出了本发明。本发明的任务是提供一种用于内燃发动机的控制装置和控制方法，所述控制装置和控制方法能够适当地避免关于如上所述内燃发动机的错误的异常判定。
根据本发明的用于内燃发动机的控制装置是一种能够使用汽油和酒精的混合物做为燃料的内燃发动机的控制装置，所述控制装置包括：空燃比校正装置，所述空燃比校正装置执行空燃比反馈校正过程，所述空燃比反馈校正过程是计算用于补偿所述内燃发动机的空燃比的目标值和实际测量值之间的偏离的空燃比反馈校正量的过程；空燃比学习装置，所述空燃比学习装置执行空燃比学习过程，所述空燃比学习过程是计算用于使所述空燃比校正装置所计算出的空燃比反馈校正量收敛到离开预定校正参考量的预定范围内的空燃比学习值的过程；以及酒精判定装置，如果所述空燃比学习装置所计算出的所述空燃比学习值的偏差大于预定阈值的状态持续得长于预定时间段，则所述酒精判定装置做出混合在所述燃料中的酒精的浓度大于预定浓度的酒精判定。
根据本发明的另一方面，提供一种用于能够使用汽油和酒精的混合物作为燃料的内燃发动机的控制方法。所述控制方法包括：
执行空燃比反馈校正过程，所述空燃比反馈校正过程是计算用于补偿所述内燃发动机的空燃比的目标值和实际测量值之间的偏离的空燃比反馈校正量的过程；
执行空燃比学习过程，所述空燃比学习过程是计算用于使所计算出的空燃比反馈校正量收敛到离开预定校正参考量的预定范围内的空燃比学习值的过程；以及
如果所计算出的空燃比学习值的偏差大于预定阈值的状态持续得长于预定时间段，则做出混合在所述燃料中的酒精的浓度大于预定浓度的酒精判定。
用于内燃发动机的控制装置和控制方法能够以相对容易和简单的方式避免关于内燃发动机的错误的异常判定。
首先，例如在弹性燃料机动车中一样，用于内燃发动机的控制装置控制能够使用汽油和酒精的混合物作为燃料的内燃发动机。
在内燃发动机等的运转过程中，经由空燃比校正装置执行空燃比反馈校正过程，所述空燃比校正装置例如为空燃比传感器及由空燃比传感器实际检测到的值所输入到其中的电控单元(ECU)。具体地说，计算用于补偿内燃发动机的空燃比的目标值和实际测量值之间的偏离的空燃比反馈校正量。应当注意，“空燃比的目标值”例如根据内燃发动机的工况从预定映射等导出，并且例如通过检测内燃发动机的燃烧中产生的废气的空燃比的空燃比传感器来检测空燃比的“实际测量值”。
在空燃比反馈校正过程的同时或之前或之后，由空燃比学习装置--例如，空燃比传感器和电控单元--执行空燃比学习过程。也就是说，计算用于使所计算出的空燃比反馈校正量收敛到离开预定校正参考量预定范围内的空燃比学习值。这意味着校正由空燃比确定因素的波动引起的影响，所述空燃比确定因素包括燃料系统组成部件的变化和与时间有关的改变，例如燃料喷射值等，燃料喷射阀的非线性在发动机运转条件、环境等中变化。另外，可取的是，根据经验、实验或仿真将“预定校正参考量”和“预定范围”预先确定为空燃比反馈校正量的参考值和离开参考值的范围，所述参考值和离开参考值的范围会根据空燃比学习过程的准确度改变。
如果所计算出的空燃比学习值的偏差大于预定阈值的状态持续得长于预定时间段，则例如电控单元等酒精判定装置做出混合的酒精浓度大于预定浓度的酒精判定。可取的是，根据经验、实验、仿真等将“预定阈值”预先确定为空燃比学习值的偏差的下限值，所述下限值允许估计出燃料中的酒精浓度相对高，原因为所计算出的空燃比学习值的偏差相比参考时间处--例如再注入燃料之前的时间处--发生的偏差较高。还可取的是，根据经验、实验、仿真等将“预定时间段”预定确定为用于保证空燃比学习值的偏差不是由于临时--例如几秒钟或几分钟--误差引起的时间段。还可取的是，根据经验、实验、仿真等将“预定浓度”预先确定为酒精浓度的这样的下限值，即，使得由酒精浓度的变化引起的空燃比学习值的偏差显得比由其它因素引起的偏差更明显。特别地，如果此“预定浓度”是当燃料喷射量不能被空燃比反馈校正过程有效地校正时做出异常判定的浓度，则执行酒精判定的重要性增加。因此，这种浓度优选为“预定浓度”。例如，“预定浓度”是50％的酒精浓度，对应于基于汽油的喷射量增加比例的1.3(即喷射量的偏差是30％。如果喷射量的偏差超过30％，则可能存在某种异常)。
如果空燃比学习值的偏差显著增加，同时没有进行上述酒精判定，则燃料的喷射量将会显著变化，例如增加30％，从而使得诊判装置例如MIL仪器可能做出如上所述的错误的异常判定。即，存在错误的异常判定的可能，其中尽管实际上不存在燃料系统异常，但是仍做出包括用于喷射燃料的燃料喷射阀等燃料系统中存在异常的燃料系统异常判定，使得MIL仪器被错误地打开等。这种错误的异常判定会使用户产生不信任感。
但是，根据本发明的用于内燃发动机的控制装置和控制方法，按如上所述做出酒精判定。即，例如，如果空燃比学习值的偏差从再注入燃料之前到之后显著增加，则判定为偏差显著增加的原因不是燃料系统异常，例如燃料喷射阀等的堵塞等，而很可能是酒精浓度发生变化(即燃料性质变化)。
由于按上述方式确定并排除了空燃比学习值产生偏差的因素，所以可以适当地避免关于内燃发动机的错误的异常判定。这种构造不需要例如酒精浓度传感器等装置，因此在成本方面是优选的，并且在实际应用中非常有效。
另外，在用于内燃发动机的控制装置和控制方法中，基于再注入燃料前后所计算出的空燃比学习值的偏差来确定燃料喷射量的偏差。还优选的是，如果所确定出的喷射量的偏差大于预定的参考喷射量偏差的状态--如所计算出的空燃比学习值的偏差大于预定阈值的状态一样--长于预定时间段，则做出酒精判定。
根据上述用于内燃发动机的控制装置和控制方法，可以相对简单地避免关于内燃发动机的错误的异常判定。首先，通过燃料传感器和电控单元，至少基于再注入燃料前后所计算出的空燃比学习值的偏差确定燃料的喷射量的偏差。这意味着利用如下事实，即如果再注入燃料会导致燃料中酒精浓度改变，则也会产生所计算出的空燃比学习值或燃料喷射量的偏差。然后，如果所确定的喷射量的偏差大于预定参考喷射量偏差--即如果如上所述所计算出的空燃比学习值的偏差大于预定阈值--的状态持续得长于预定时间段，则做出酒精判定。假设仅在再注入燃料期间燃料系统异常突然发生，并且导致燃料喷射量的改变，这是非常不合理的。可取的是，将“预定参考喷射量偏差”预先确定为对应于前述“预定阈值”的燃料喷射量的偏差。由于以这种方式做出酒精判定，所以可以适当地避免错误的异常判定。
在用于内燃发动机的控制装置和控制方法中，还优选的是执行完成判定过程，其中，如果所计算出的空燃比反馈校正量收敛到预定范围内，则做出空燃比学习过程已经完成的完成判定，并且优选地在发现做出完成判定之后确定喷射量的偏差。
根据如上所述用于内燃发动机的控制装置和控制方法，可以提高上述酒精判定的准确度。更具体地说，在所计算出的空燃比反馈校正量收敛到预定范围内的情况下，做出已经完成空燃比学习过程的完成判定。然后，在发现做出完成判定之后，确定喷射量的偏差。因此，由于基于已经完成空燃比学习过程时所确定的喷射量偏差做出上述酒精判定，所以与使用未完成空燃比学习过程时即在不稳定状态等期间所确定的值的情况下相比能够进一步提高酒精判定的准确度。
在用于内燃发动机的控制装置和控制方法中，还优选的是除再注入燃料前后所计算出的空燃比学习值的偏差之外还基于所计算出的空燃比反馈量确定喷射量的偏差。
根据用于内燃发动机的控制装置和控制方法，即使在做出已经完成空燃比学习过程的完成判定之前也能够提高酒精判定的准确度。更具体地说，在再注入燃料前后，除了如上所计算出的空燃比学习值的偏差之外，还基于上述所计算出的空燃比反馈量确定喷射量的偏差。在此应当注意的是，因为酒精浓度的变化在空燃比反馈量中的反映比在空燃比学习值中的反映更快，所以即使在做出已经完成空燃比学习过程的完成判定之前也能够提高酒精判定的准确度。另外，自然更优选的是，根据准确度的提高获得已经完成空燃比学习过程的完成判定。
在用于内燃发动机的控制装置和控制方法中，还优选的是进一步包括诊断装置，所述诊断装置基于所计算出的空燃比学习值的偏差来执行与空燃比相关的异常判定；并且进一步包括如果做出酒精判定则禁止通过诊断所执行的异常判定，并且如果未做出酒精判定则允许通过诊断所执行的异常判定。
根据用于内燃发动机的控制装置和控制方法，所述诊断使得可以避免错误的异常判定，所述错误的异常判定错误地做出异常判定，例如燃料系统异常判定等。更具体地说，例如，MIL仪器基于如上所述所计算出的空燃比学习值的偏差来执行与空燃比相关的异常判定(例如关于燃料喷射系统的异常、进气系统中的异常等的判定)。然后，例如，MIL灯变亮以指示判定的结果。例如，如果做出酒精判定，则通常电控单元禁止异常判定，直到下一次再注入燃料为止。另一方面，如果未做出酒精判定，则允许异常判定。即，如果未做出酒精判定，则认为所述偏差不是由酒精燃料所产生的偏差，并且执行诊断。这样，可以适当地判定异常，同时适当地避免错误的异常判定。另外，还允许采用一种构造，其中在异常判定中临时地判定为存在异常，则只要允许异常判定就能够确定地判定为存在异常。或者，也允许采用一种构造，其中在允许的情况下预先执行异常判定。例如，在做出酒精判定的情况下，可以基于所计算出的空燃比学习值的偏差来执行与空燃比相关的异常判定。
在用于内燃发动机的控制装置和控制方法中，还优选的是，在开环控制下内燃发动机能够执行稀薄燃烧以及做出酒精判定的情况下，禁止稀薄燃烧直到取消酒精判定为止。
根据用于内燃发动机的控制装置和控制方法，可以适当地避免稀薄燃烧期间驾驶性能变差。更具体地说，如稀薄燃烧汽油发动机一样，本发明中的内燃发动机在开环控制下能够执行稀薄燃烧。即，当执行稀薄燃烧时，通常难以执行其中执行空燃比学习过程和空燃比反馈过程的闭环控制，因此，用于内燃发动机的控制装置在开环控制下运转，在所述开环控制中既不执行空燃比学习过程也不执行空燃比反馈过程。如果在开环控制下执行稀薄燃烧，则存在空燃比学习值中产生偏差的可能。如果在这种情况下，燃料含有酒精，则偏差进一步增大，并且例如可能产生形成过度稀的状态。因此，如果如上所述做出酒精判定，则例如通过电控单元禁止稀薄燃烧，直到取消酒精判定为止。例如，禁止稀薄燃烧直到下一次再注入燃料紧之后出现未做出酒精判定的状态并且所计算出的空燃比学习值的偏差大于预定阈值的状态持续得不长于预定时间段。因此，由于根据酒精判定适当地禁止稀薄燃烧，所以这种构造能够适当地避免由于酒精产生的驾驶性能的变差，因此在实际应用中非常有利。
在用于内燃发动机的控制装置和控制方法中，在内燃发动机在闭环控制下能够执行稀薄燃烧并且做出酒精判定的情况下，还优选的是禁止稀薄燃烧，直到做出在闭环控制下已经完成空燃比学习过程的完成判定为止。
根据用于内燃发动机的控制装置和控制方法，可以适当地避免稀薄燃烧期间的驾驶性能的变差。更具体地说，内燃发动机在闭环控制下能够执行稀薄燃烧。然后，在如上所述做出酒精判定的情况下，例如通过电控单元禁止稀薄燃烧，直到做出在闭环控制下已经完成空燃比学习过程的完成判定。这样，在稀薄燃烧期间能够适当地避免由于酒精引起的驾驶性能的变差。即，即使在做出酒精判定的情况下，也可以执行稀薄燃烧，只要完成了空燃比学习过程即可。因此，这种构造提高了燃料经济性，因此在实际应用中非常有利。
在用于内燃发动机的控制装置和控制方法中，还优选的是，如果内燃发动机的进气量的目标值和实际测量值之间的偏离大于预定进气量偏差阈值，则做出内燃发动机的进气系统中存在异常的进气系统异常判定，并且如果已经做出进气系统异常判定，则取消酒精判定。
根据用于内燃发动机的控制装置和控制方法，可以提高酒精判定的准确度。更具体地说，如果内燃发动机的进气量的目标值和实际测量值之间的偏离大于预定进气量偏差阈值，则通过例如空气流量计和电控单元做出内燃发动机的进气系统中存在异常的进气系统异常判定。可取的是，根据经验、实验、仿真等将“预定进气量偏差阈值”预先判定为进气量的目标值和实际测量值之间的偏差的下限值，该下限值允许做出进气系统中存在某种异常的可能性非常高的推断。因而，在已经做出进气系统异常判定的情况下，认为空燃比学习值等的偏差不是因为酒精浓度的增加而是由于进气系统异常引起。因此，取消上述做出的酒精判定。即，撤消酒精判定。因此，不论进气系统异常的情况如何，均可以避免错误地做出酒精判定。即，可以进一步提高酒精判定的精确度。在这种构造中，在取消酒精判定之后，可以恢复执行燃料系统异常判定的过程。
通过用于实施本发明的最佳实施方式的如下描述，用于内燃发动机的控制装置和控制方法的操作和效果以及其它有利之处将变得非常显然。
附图说明
当结合附图进行考虑时，能够通过阅读本发明优选实施方式的如下详细说明更好地理解本发明的特征、优点以及技术和工业重要性，图中：
图1是装备有根据本发明实施方式的用于内燃发动机的控制装置的发动机的示意性截面图；
图2是示出化学计量空燃比和乙醇含量之间的关系的特性图；
图3是示出基于汽油的喷射量增加比例和乙醇含量之间的关系的特性图；
图4A和4B是示出根据本实施方式的内燃发动机控制装置的基本操作过程的流程图；
图5是示出根据本实施方式的进气系统异常判定过程的流程图；
图6是示出根据本实施方式的第一稀薄燃烧禁止判定过程的流程图；以及
图7是示出根据本实施方式的第二稀薄燃烧禁止判定过程的流程图。
具体实施方式
在如下的说明书和附图中将参照示例性实施方式更详细地描述本发明。
下面将参照附图详细描述用于实施本发明的优选实施方式。
(1)构造
首先将参照图1至3描述根据本实施方式的用于内燃发动机的控制装置的基本构造。图1是装备有根据本发明实施方式的内燃发动机的控制装置的发动机的示意性截面图。
在图1中，发动机200具有进气管206、燃料箱223、燃料喷射阀207、气缸201、进气门208、催化器装置222、空燃比传感器221、净化装置(purge device)230、控制装置100以及MIL仪器400。具体地说，这些部件等中的每个都按如下构造。
进气管206构造成以连通方式连接每个气缸201和外部空气，并且能够将外部空气(空气)吸到每个气缸201中。进气管206的线路设置有清洁进气的滤清器211、检测进气的质量流量(即进气量)的空气流量计212--即为根据本发明的“进气系统异常判定装置”的示例、检测进气温度的进气温度传感器213、调节吸入气缸201中的进气量的节气门214、检测节气门214的开度的节气门位置传感器215、检测驾驶员对加速器踏板226的推压量的加速器位置传感器216、基于所述推压量驱动节气门214的节气门马达217、存储进气并且将空气分配到多个气缸中的每个的稳压罐2061以及检测稳压罐2061中的进气管压力的压力传感器2062。
燃料箱223存储要供应用于发动机200的燃料。从燃料填充器开口311送入的燃料被添加到燃料箱223中。在此送入的燃料是汽油或酒精。因此，存储在燃料箱223中的燃料是汽油和酒精的混合燃料。此燃料适于用泵225抽取，并且供送到燃料喷射阀207。燃料传感器224是根据本发明的“确定装置”的示例，并且检测存储的燃料量，然后将燃料量传送到控制装置100。
燃料喷射阀207根据控制装置100的控制将自燃料箱223供应的燃料喷射到进气管206内。所喷射的燃料与经由进气管206吸进的空气混合，并且因此形成混合物。此混合物用于每个气缸201中的燃烧。
在每个气缸201中，混合物被火花塞202点燃使得混合物燃烧。与燃烧产生的爆发力相应的活塞203的往复运动经连杆204转换成曲轴205的旋转运动。由于此旋转运动，将设置有发动机200的车辆驱动。
在气缸201附近，设置有各种传感器，包括检测冷却水温度的水温传感器220、能够通过检测曲轴转角来检测发动机200的转速的曲轴位置传感器218、检测存在/不存在爆震及爆震的程度的爆震传感器219等。每个传感器的输出都作为相应的检测信号被传递给控制装置100。
每个进气门208都构造成能够控制气缸201的内部和进气管206之间的连通状态。每个排气门209都构造成能够控制气缸201的内部和排气管210之间的连通状态。在每个气缸201中已燃烧的混合物变成废气，经过与进气门208的打开/关闭相配合而打开和关闭的相应的排气门209，并且经由排气管210排出。这些气门的打开/关闭正时通过可变气门装置调节，所述可变气门装置例如由熟知的可变气门正时机构(可变气门正时-智能系统(VVT-i))构成。可变气门装置被构造成能够改变气缸的进气门208和排气门209的气门特性。可变气门装置能够控制进气门和排气门的打开/关闭正时就足够了。例如，线控凸轮装置(cam-by-wire device)、电磁驱动阀等可以用作可变气门装置。
例如，每个催化器222例如都是三元催化器，具有例如铂、铑等贵金属来作为活性成分，并且设置在例如排气管210的通道中。催化器222具有从废气中去除氧化氮(NOX)、一氧化碳(CO)、碳化氢(HC)等的功能。由于催化器222的废气净化能力根据温度改变，所以例如在发动机冷启动时需要使催化器222的温度升高到其活化温度。
空燃比传感器221是根据本发明的“空燃比校正装置”和“空燃比学习装置”的示例，并且由例如氧化锆固体电解质等构成。空燃比传感器221检测排气管210中废气的空燃比(A/F)，并且将检测信号供应至控制装置100。基于此检测信号，执行空燃比反馈校正，或者确定空燃比的波动量。
净化装置230设置有过滤罐229、净化通道228以及净化控制阀227。过滤罐229中具有由活性碳制成的吸附剂，并且吸收在燃料箱223中产生的燃料蒸汽(即净化气体)。净化通道228以连通方式连接燃料箱223、过滤罐229和进气管206。净化控制阀227设置在过滤罐229下游的净化通道228上，并且受控制装置100的控制而打开和关闭。由于净化控制阀227的打开/闭合，所以由吸附剂存储在过滤罐229中的净化气体适当地被引导到进气管206中。
控制装置100是根据本发明的“空燃比校正装置”、“空燃比学习装置”、“确定装置”、“酒精判定装置”、“完成判定装置”、“第一禁止装置”、“第二禁止装置”、“第三禁止装置”以及“进气系统异常判定装置”的示例。控制装置100是电控单元(ECU)，其作为逻辑操作电路主要包括中央处理单元(CPU)、其中预先存储有控制程序的只读存储器(ROM)、用于存储各种数据的随机读/写存储器(随机存取存储器(RAM))等。控制装置100经由总线连接到输入端口，所述输入端口接收来自各个传感器的信号，包括空燃比传感器201、曲轴位置传感器218等，并且控制装置100也连接到输出端口，控制信号从所述输出端口发送到可变气门装置、EGR装置229、MIL仪器400等的各个致动器。
MIL仪器400是“诊断装置”的示例，并且在接收到来自执行燃料系统异常判定或进气系统异常判定的控制装置100的控制信号后执行诊断。例如，MIL灯(未图示)打开，从而告知前述异常判定的结果。基于异常判定的结果，用户采取适当的措施，例如在店铺维修发动机200。因此，如果在异常判定中发生错误，即，如果做出了错误的异常判定，则用户要做一些本应是不必要的劳动，因此会使用户具有不信任感。
参照图2和图3将描述混合燃料中的酒精浓度(例如乙醇含量)和化学计量空燃比等之间的关系。图2是示出化学计量空燃比和乙醇含量之间的关系的特性图。图3是示出基于汽油的喷射量增加比例和乙醇含量之间的关系的特性图。
在图2中，水平轴线示出混合燃料中的乙醇含量(％)，并且竖直轴线示出对应于乙醇含量的化学计量空燃比(即空燃比的目标值)。例如，在乙醇含量为0％的情况下化学计量空燃比为14.7，并且当乙醇含量是100％时的化学计量空燃比是9。
在图3中，水平轴线示出乙醇含量(％)，并且竖直轴线示出对应于乙醇含量的基于汽油的喷射量增加(倍数)比例。在此应当注意，“基于汽油的喷射量增加比例”示出由汽油单独构成的燃料(即其乙醇含量为0％)的喷射量的倍数为多少，所述倍数根据关于特定量空气的燃料喷射量的参考值限定。例如，在乙醇含量为0％的情况下基于汽油的喷射量增加比例为1(倍)，并且在乙醇含量为100％的情况下基于汽油的喷射量增加比例为1.6(倍)。即，图3示出如果乙醇含量从0％增加到100％，则燃料喷射量需要增加60％。
如图2中所示，如果通过燃料填充器开口311送入乙醇(即酒精的一种示例)与汽油的混合燃料，则混合燃料中的氧气量随乙醇含量的增加而增加，使得化学计量空燃比改变到浓侧。因此，相对固定空气量的燃料喷射量必需大于仅使用汽油的情况。即，如图3中所示，基于汽油的喷射量增加比例相对地增加。结果，可能存在发生燃料系统异常的错误的异常判定，虽然燃料喷射量的这种增加实际上不是由于燃料系统异常引起，而是用于处理燃料性质改变(即酒精浓度或乙醇含量增加)的正常操作。例如，当乙醇含量为50％时，基于汽油的喷射量增加比例为约1.3(即喷射量增加30％)。即，如果在不进行任何具体的酒精区别的情况下基于汽油的燃料喷射量增加比例显著改变，则可能会做出下述的错误的异常判定。即，存在错误的异常判定的可能，例如，存在这种错误燃料异常判定，即，其中虽然实际上不存在燃料系统异常，但是仍做出包括用于喷射燃料等的燃料喷射阀等燃料系统存在异常的燃料系统异常判定，并因此MIL仪器错误地发亮。但是，根据本实施方式，由于考虑了燃料性质的改变，所以如下详细所述可以适当地避免错误的异常判定。
(2)操作过程
接下来将参照图1至3以及图4A和4B至图7详细描述如上所述构造的根据本实施方式的内燃发动机的控制装置的操作过程。
(2-1)基本操作过程
首先将参照图4A和4B描述根据本实施方式的内燃发动机的控制装置的基本操作过程。图4A和4B是示出根据本实施方式的内燃发动机的控制装置的基本操作过程的流程图。参照图4A，首先通过控制装置100定期地或不定期地判定发动机的起动是否是紧随燃料再注入之后(步骤S1)。例如，根据由燃料传感器224检测到的燃料量波动的时程历史能够判定发动机的起动是否是紧随燃料再注入之后。
如果判定出发动机的当前起动是紧随燃料再注入之后(步骤S1中为是)，则将在燃料再注入之前发动机起动时通过空燃比学习过程获取的空燃比学习值EFGAF保留作为变量EFGAFOLD存储在控制装置100的存储器中(步骤S2)。
接下来，将净化切断请求标记exprginh切换到ON状态(步骤S3)。因此，净化控制阀227关闭，使得净化气体不被引导至进气管206内。由于净化气体含有的燃料不同于要从燃料喷射阀207喷射的燃料，所以如以下所述，净化气体可能会变成空燃比学习过程中的外部干扰。
接下来，在用于补偿实际空燃比与化学计量空燃比的临时偏差的空燃比反馈过程中，空燃比反馈量FAF按FAF＝F(实际A/F，所需A/F)计算(步骤S4)。在此应当注意，F(实际A/F，所需A/F)示出F(实际A/F，所需A/F)与实际A/F和所需A/F具有特定的函数关系。实际A/F示出由空燃比传感器221检测出的实际空燃比。所需A/F示出为使空燃比等于化学计量空燃比所需的空燃比。
接下来，在用于补偿实际空燃比相对于化学计量空燃比的稳定偏差的空燃比学习过程中，在当前燃料再注入时的空燃比学习值KG按KG＝F(Ga)计算(步骤S5)。在此表达式中，Ga代表由空气流量计212检测到的进气量。空燃比学习值KG的计算意味着学习为了使空燃比等于化学计量空燃比所需的燃料喷射量应该如何随着所检测到的进气量Ga变化。学习的具体步骤可以与熟知的空燃比学习过程中的具体步骤相同，并且省略了其具体描述。
接下来基于空燃比反馈量FAF的收敛状态判定是否已经完成空燃比学习过程(步骤S51)。此时，如果由于空燃比反馈量FAF还未收敛到预定范围而判定空燃比学习过程还没有完成(步骤S51中为否)，则重新执行空燃比学习过程以计算空燃比反馈量FAF(步骤S4)。
另一方面，如果判定出已经完成了空燃比学习过程(步骤S51中为是)，则采用空燃比学习值做为当前燃料再注入时的空燃比学习值。然后，在将上述所计算出的空燃比反馈量FAF计算在内的情况下，根据之前燃料再注入时和当前燃料再注入时所获取的空燃比学习值的差获取的燃料喷射量的偏差ΔQ通过控制装置100计算为ΔQ＝FAF+KG-EFGAFOLD(步骤S6)。
接下来将如下所述的用于执行酒精判定的参考喷射量偏差ΔQb确定为常数(步骤S7)。更具体地说，可取的是，根据经验、实验和仿真等将参考喷射量偏差ΔQb预先确定为喷射量的偏差的下限值，所述下限值允许自喷射量的偏差ΔQ变得大于燃料再注入之前开始估计出燃料中的酒精浓度变得高于燃料再注入之前。
接下来通过控制装置100判定喷射量的偏差ΔQ是否大于参考喷射量偏差ΔQb，即，是否为ΔQ＞ΔQb(步骤S8)。
如果判定为ΔQ＞ΔQb(步骤S8中为是)，则能够估计出存在某种异常的可能性为高，因为喷射量的偏差ΔQ相对大。作为估计情况的标志，大喷射偏差计数器ecalc加1(步骤S91)。
接下来，将酒精判定阈值ECALCB确定为常数(步骤S10)。更具体地说，可取的是，根据经验、实验、仿真等将酒精判定阈值ECALCB预先确定为大喷射偏差计数值，所述大喷射偏差计数值对应于一个时间段的下限值，所述下限值允许做出这样的估计，即，自喷射量的偏差ΔQ大于参考喷射量偏差ΔQb的状态已持续了一段时间之后，则大的偏差之所以存在不是因为具有一些误差，而是因为燃料中的酒精浓度已经比燃料再注入之前高。即，此操作意在去除临时误差。
接下来，基于如此确定的酒精判定阈值ECALCB，按如下执行酒精判定。具体地说，通过控制装置100判定大喷射偏差计数器ecalc是否大于酒精判定阈值ECALCB，即，是否为ecalc＞ECALCB(步骤S11)。
如果判定出ecalc＞ECALCB(步骤S11中为是)，则如上所述，这意味着喷射量的偏差ΔQ大于参考喷射量偏差ΔQb的状态持续，因为燃料中的酒精浓度相对高。作为该判定的标志，酒精判定标记exalc切换到ON状态(步骤S121)。在此应当注意，酒精判定标记exalc的ON状态示出存在燃料的酒精浓度大于预定浓度阈值的状态。例如预定浓度阈值为50％。通常，燃料中的酒精浓度超出预定浓度阈值示出喷射量偏离到了不能通过空燃比反馈过程有效地校正的程度的状态。此外，为了避免错误的异常判定，禁止燃料系统异常判定，直到下一次燃料再注入为止(步骤S13)。
另外，为了提高前述酒精判定的准确性，可取的是，执行将在后面详述的进气系统异常判定过程(步骤S2000)。此外，为了避免由于在稀薄燃烧过程中失火而导致驾驶性能变差，还可取的是，执行将在后面详细介绍的稀薄燃烧禁止判定(步骤S3344)。
另一方面，如果判定为不等式ΔQ＞ΔQb不成立(步骤S8中为否)，则估计为没有特别的异常发生，因为喷射量的偏差ΔQ相对小。作为其标志，对大喷射偏差计数器ecalc清零(步骤S92)。
另一方面，如果判定为不等式ecalc＞ECALCB不成立(步骤S11中为否)，这意味着喷射量的偏差ΔQ大于参考喷射量偏差ΔQb的状态没有持续到上述时间段。即，喷射量的偏差ΔQ大于参考喷射量偏差ΔQb不能明显地归因于燃料中相对高的酒精浓度。作为其标志，酒精判定标记exalc切换到OFF状态(步骤S122)。但是，不能消除引起大偏差ΔQ的例如燃料系统异常等的异常的可能性，并且需要执行燃料系统异常判定。因此，不特别地禁止燃料系统异常判定。
另一方面，判定出发动机的起动不是紧随着燃料再注入之后(步骤S1中为否)，如上所述在紧随燃料再注入之后发动机的起动时所设定的酒精判定标记被用以判定是否如下地禁止燃料系统异常判定。即判定酒精判定标记exalc是否处于ON状态(步骤S14)。如果判定酒精判定标记exalc处于ON状态(步骤S14中为是)，则禁止燃料系统异常判定，直到下一次燃料再注入为止，从而如前所述地避免错误的异常判定(步骤S15)。另一方面，如果判定酒精判定标记exalc不处于ON状态(步骤S14中为否)，则如前所述地不特别禁止燃料系统异常判定。
根据上述实施方式，可以避免错误地异常判断出喷射量的偏差由于燃料系统异常的原因而已经变大，虽然大的偏差实际上是由于燃料中的酒精浓度相对高。因此，可以抑制用户的负担和用户的不信任感的增加。前述构造也不需要用于直接检测酒精浓度的传感器，并且在实践中非常有用。
(2-2)进气系统异常判定过程
接下来将参照图5描述进气系统异常判定过程(参见图4B中的步骤S2000)。图5是示出根据本实施方式的进气系统异常判定过程的流程图。
通过在将存在/不存在进气系统异常计算在内的情况下执行酒精判定，执行进气系统异常判定过程是为了提高酒精判定的精确度。
参照图5，在上述禁止燃料系统异常判定(图4B中步骤S13)之后，目标进气量Gareq由控制装置计算为Gareq＝F(Pin，Ne)(步骤S20)。在此表达式中，Pin代表由压力传感器2062检测到的进气管压力，并且Ne表示由曲轴位置传感器218检测到的发动机转速。
接下来，实际进气量GA与目标进气量的进气量偏差ΔGA由控制装置100计算为ΔGA＝|GA-GAreq|(步骤S21)。在此表达式中，GA代表由空气流量计212检测到的进气量。另外，优选地在进气量稳定时(例如在减速期间的燃料切断时)检测实际进气量GA。
接下来，将用于执行如下所述的进气系统异常判定的进气量异常判定的进气量偏差阈值ΔGAb确定为常数(步骤S22)。更具体地说，可取的是，根据经验、实验、仿真等将进气量偏差阈值ΔGAb预先确定为进气量偏差的下限值，所述下限值允许做出存在于进气系统中的某种异常的可能性非常高的推断。
然后通过控制装置100判定进气量偏差ΔGA是否大于如上所述确定的进气量偏差阈值ΔGAb，即，是否为ΔGA＞ΔGAb(步骤S23)。如果判定ΔGA＞ΔGAb(在步骤S23中为是)，则可推导出已经切换到ON状态的酒精判定标记exalc是由进气系统异常引起的错误操作。然后，将进气系统异常判定标记exintng切换到ON状态(步骤S241)，并且将酒精判定标记exalc切换到OFF状态(步骤S25)。此时，不能否认燃料系统异常的可能性，因此恢复已经禁止的燃料系统异常判定(步骤S26)。
另一方面，如果判定出不等式ΔGA＞ΔGAb不成立(步骤S23中为否)，则可以推导出已经被切换到ON状态的酒精判定标记exalc不是由于进气系统异常引起，而是由于燃料中相对高的酒精浓度引起。然后，将进气系统异常判定标记exintng切换到OFF状态(步骤S242)。此时，将酒精判定标记exalc保留在ON状态，并且不判定燃料系统异常的存在，直到下一次燃料再注入为止。
根据上述进气系统异常判定过程，可以避免错误的异常判定，并且通过将进气量的误差计算在内而使得酒精判定更加可靠。
(2-3)第一稀薄燃烧禁止判定过程
接下来将参照图6描述第一稀薄燃烧禁止判定过程，所述第一稀薄燃烧禁止判定过程是稀薄燃烧禁止判定过程的示例(参见图4B的步骤S3344)。图6是示出根据本实施方式的第一稀薄燃烧禁止判定过程的流程图。
通常，如上参照图2所述，当在发动机200的燃料中含有酒精时，则化学计量空燃比和空燃比学习值KG从它们的当燃料为100％的汽油的情况下获得的值偏离。在此假设发动机200是能够稀薄燃烧(其中空燃比能够升高到20左右的运转状态)的稀薄燃烧发动机。在控制装置100执行不校正空燃比的开环控制的情况下，即，在不执行空燃比学习过程和空燃比反馈过程的情况下，由于上述关于空燃比的偏差，所以存在空燃比变成过稀并且导致失火等的可能，因此可能导致稀薄燃烧期间的驾驶性能变差。为了避免由于酒精产生的驾驶性能变差的目的，执行如下的第一稀薄燃烧禁止判定过程。
在图6中所示的第一稀薄燃烧禁止判定过程中，首先判定酒精判定标记exalc是否处于ON状态(步骤S30)。
如果判定酒精判定标记exalc处于ON状态(步骤S30中为是)，则意味着使用了酒精和汽油的混合燃料，并且因此需要禁止稀薄燃烧。因此，将稀薄燃烧禁止判定标记exleanng切换到ON状态(步骤S321)，并且禁止稀薄燃烧(步骤S331)。
另一方面，如果判定酒精判定标记exalc不处于ON状态(步骤S30中为否)，则意味着没有使用酒精和汽油的混合燃料，因此不需要禁止稀薄燃烧。因此，将稀薄燃烧禁止判定标记exleanng切换到OFF状态(步骤S322)，并且允许稀薄燃烧(步骤S332)。
上述第一稀薄燃烧禁止判定过程能够适当地避免在开环控制中稀薄燃烧期间由于酒精而使驾驶性能变差，因此在实际情况中非常有利。
(2-4)第二稀薄燃烧禁止判定过程
接下来将参照图7描述第二稀薄燃烧禁止判定过程(参见图4B中的步骤S3344)，所述第二稀薄燃烧禁止判定过程是稀薄燃烧禁止判定过程的另一示例。图7是示出根据本实施方式的第二稀薄燃烧禁止判定过程的流程图。
在此应当注意，在控制装置100执行校正空燃比的闭环控制的情况下，即，在执行空燃比学习过程和空燃比反馈过程的情况下，尽管已经进行了酒精判定，但是稀薄燃烧还是可能的，只要已经完成了空燃比学习即可。为了实现这种方式的稀薄燃烧，执行如下所述的第二稀薄燃烧禁止判定过程。
在图7中所示的第二稀薄燃烧禁止判定过程中，首先判定酒精判定标记exalc是否处于ON状态(步骤S40)。
如果判定为酒精判定标记exalc处于ON状态(步骤S40中为是)，则接下来例如通过检查在熟知的空燃比学习过程等中使用的学习完成标记来判定是否已经完成了空燃比学习(步骤S41)。如果判定为未完成空燃比学习(步骤S41中为否)，则可能会存在驾驶性能变差，除非是禁止稀薄燃烧。因此，将稀薄燃烧禁止判定标记exleanng切换到ON状态(步骤S421)，并且禁止稀薄燃烧(步骤S431)。另一方面，如果判定为空燃比学习已经完成(步骤S41中为是)，则将稀薄燃烧禁止判定标记exleanng切换到OFF状态(步骤S423)，并且允许稀薄燃烧(步骤S433)。
另一方面，如果判定为酒精判定标记exalc未处于ON状态(步骤S40中为否)，则意味着未使用酒精和汽油的混合燃料，因此不需要禁止稀薄燃烧。因此，将稀薄燃烧禁止判定标记exleanng切换到OFF状态(步骤S422)，并且允许稀薄燃烧(步骤S432)。
根据第二稀薄燃烧禁止判定过程，能够适当地避免在稀薄燃烧过程中由于酒精引起的驾驶性能的变差。具体地说，在闭环控制中利用空燃比学习能够增加允许稀薄燃烧增加的机会，使得能够提高燃料经济性。因而，在实际应用中第二稀薄燃烧禁止判定过程是非常有利的。
本发明并不局限于前述实施方式、示例等。相反，在不偏离根据所附的权利要求和整个说明书所解释的本发明的宗旨或精神的情况下能够对本发明进行适当的改变。包含这些改变的用于内燃发动机的控制装置也包括在本发明的技术范围内。

Claims (16)

1.一种内燃发动机的控制装置，所述内燃发动机能够使用汽油和酒精的混合物做为燃料，所述控制装置的特征在于包括：
空燃比校正装置，所述空燃比校正装置执行空燃比反馈校正过程，所述空燃比反馈校正过程是计算用于补偿所述内燃发动机的空燃比的目标值和实际测量值之间的偏离的空燃比反馈校正量的过程；
空燃比学习装置，所述空燃比学习装置执行空燃比学习过程，所述空燃比学习过程是计算用于使所述空燃比校正装置所计算出的空燃比反馈校正量收敛到离开预定校正参考量的预定范围内的空燃比学习值的过程；以及
酒精判定装置，如果所述空燃比学习装置所计算出的所述空燃比学习值的偏差大于预定阈值的状态持续得长于预定时间段，则所述酒精判定装置做出混合在所述燃料中的酒精的浓度大于预定浓度的酒精判定。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于进一步包括：
确定装置，所述确定装置至少基于再注入燃料前后所计算的空燃比学习值之间的偏差来确定所述燃料的喷射量的偏差，
其中，如同所计算出的空燃比学习值的偏差大于所述预定阈值的状态一样，如果所述确定装置所确定的喷射量的偏差大于预定参考喷射量偏差的状态持续得长于所述预定时间段，则所述酒精判定装置做出所述酒精判定。
3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于进一步包括：
完成判定装置，如果所计算出的所述空燃比反馈校正量收敛到所述预定范围内，则所述完成判定装置做出已经完成所述空燃比学习过程的完成判定，
其中，所述确定装置在发现做出所述完成判定之后确定所述喷射量的偏差。
4.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于
所述确定装置除基于再注入燃料前后所计算出的空燃比学习值的偏差之外，还基于所计算出的空燃比反馈量来确定所述喷射量的偏差。
5.如权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其特征在于进一步包括：
诊断装置，所述诊断装置基于所计算出的空燃比学习值的偏差来执行与所述空燃比相关的异常判定；以及
第一禁止装置，如果做出所述酒精判定，则所述第一禁止装置禁止所述诊断装置所执行的异常判定；如果未做出所述酒精判定，则允许所述诊断装置所执行的异常判定。
6.如权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其特征在于进一步包括：
第二禁止装置，在所述内燃发动机在开环控制下能够执行稀薄燃烧并且做出所述酒精判定的情况下，所述第二禁止装置禁止所述稀薄燃烧，直到所述酒精判定被取消为止。
7.如权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其特征在于进一步包括：
第三禁止装置，在所述内燃发动机在闭环控制下能够执行稀薄燃烧并且做出所述酒精判定的情况下，所述第三禁止装置禁止所述稀薄燃烧，直到做出在闭环控制下所述空燃比学习过程已完成的完成判定为止。
8.如权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其特征在于进一步包括：
进气系统异常判定装置，如果所述内燃发动机的进气量的目标值和实际测量值之间的偏离大于预定进气量偏差阈值，则所述进气系统异常判定装置做出所述内燃发动机的进气系统中存在异常的进气系统异常判定；以及
取消装置，如果已经做出所述进气系统异常判定，则所述取消装置取消所述酒精判定。
9.一种内燃发动机的控制方法，所述内燃发动机能够使用汽油和酒精的混合物做为燃料，所述控制方法的特征在于包括：
执行空燃比反馈校正过程，所述空燃比反馈校正过程是计算用于补偿所述内燃发动机的空燃比的目标值和实际测量值之间的偏离的空燃比反馈校正量的过程；
执行空燃比学习过程，所述空燃比学习过程是计算用于使所计算出的空燃比反馈校正量收敛到离开预定校正参考量的预定范围内的空燃比学习值的过程；以及
如果所计算出的空燃比学习值的偏差大于预定阈值的状态持续得长于预定时间段，则做出混合在所述燃料中的酒精的浓度大于预定浓度的酒精判定。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于进一步包括：
至少基于再注入燃料前后所计算出的空燃比学习值之间的偏差来确定所述燃料的喷射量的偏差；以及
如同所计算出的空燃比学习值的偏差大于所述预定阈值的状态一样，如果所确定的所述喷射量的偏差大于预定参考喷射量偏差的状态持续得长于所述预定时间段，则做出所述酒精判定。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于进一步包括：
如果所计算出的空燃比反馈校正量收敛到所述预定范围内，则做出已经完成所述空燃比学习过程的完成判定；以及
在发现做出所述完成判定之后确定所述喷射量的偏差。
12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于进一步包括：
除基于再注入燃料前后所计算出的空燃比学习值的偏差之外，还基于所计算出的空燃比反馈量来确定所述喷射量的偏差。
13.如权利要求9至12中任一项所述的控制方法，其特征在于进一步包括：
基于所计算出的空燃比学习值的偏差来执行与所述空燃比相关的异常判定；以及
如果做出所述酒精判定，则禁止所述异常判定；如果未做出所述酒精判定，则允许所述异常判定。
14.如权利要求9至1中任一项所述的控制方法，其特征在于进一步包括：
在所述内燃发动机在开环控制下能够执行稀薄燃烧并且做出所述酒精判定的情况下禁止所述稀薄燃烧，直到所述酒精判定被取消为止。
15.如权利要求9至13中任一项所述的控制方法，其特征在于进一步包括：
在所述内燃发动机在闭环控制下能够执行稀薄燃烧并且做出所述酒精判定的情况下禁止所述稀薄燃烧，直到做出在闭环控制下已经完成所述空燃比学习过程的完成判定为止。
16.如权利要求9至15中任一项所述的控制方法，其特征在于进一步包括：
如果所述内燃发动机的进气量的目标值和实际测量值之间的偏离大于预定进气量偏差阈值，则做出所述内燃发动机的进气系统中存在异常的进气系统异常判定；以及
如果已经做出所述进气系统异常判定，则取消所述酒精判定。
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