CN101809268B - 用于内燃发动机的控制设备和控制方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的用于内燃发动机的控制设备，包括：异常判定装置(103)，其用于通过将A/F传感器(71)检测到的空燃比和空燃比的学习值与预设的异常判定值进行比较来判定燃料系统如喷射器(45)中是否存在异常；酒精浓度估算装置(104)，其用于基于A/F传感器(71)检测到的空燃比和学习值估算燃料中的酒精浓度；以及异常判定值改变装置(105)，其用于依据酒精浓度估算装置(104)估算出的酒精浓度来改变异常判定值。

Description

用于内燃发动机的控制设备和控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于基于空燃比校正燃料喷射量的用于内燃发动机的控制设备和控制方法。更具体而言，本发明涉及一种用于可通过混合有燃料和酒精的酒精混合燃料操作的内燃发动机的控制设备和控制方法。
背景技术
具有布置在排气管中的A/F(空燃比)传感器或O2(氧)传感器的普通内燃发动机基于来自A/F传感器或O2传感器的输出信号控制空燃比。例如，由于A/F传感器是相对于空燃比具有线性输出特性的氧传感器，所以基于来自A/F传感器的输出信号对燃料喷射量执行反馈控制以将排气的空燃比(排气空燃比)保持在目标空燃比。
而且，内燃发动机根据A/F传感器的输出信号判定燃料喷射装置中是否存在异常。例如，当依据内燃发动机的运转状态设定的目标空燃比与基于A/F传感器的输出信号计算出的排气空燃比之差大于预先设定的预定值时，判定燃料喷射装置未正常工作。
近年来，所谓的多燃料内燃发动机已被用来补偿具有不同燃料性质的多种燃料的缺点并同时使这些燃料的优点互相补充。安装有这种多燃料内燃发动机的车辆通常称为“灵活燃料车辆(FFV)”。例如，公知一种FFV，其设计成通过改善车辆的内燃发动机的排放性能和通过根据所需的性能单独使用汽油燃料、乙醇或其它酒精燃料或使用这些酒精燃料的混合物阻碍诸如汽油燃料之类的化石燃料的消耗来改善环保性能。
然而，酒精燃料的理论空燃比比汽油燃料浓，因为酒精燃料比汽油燃料包含更大量的氧。为此，由A/F传感器反馈的排气空燃比相对于汽油燃料的目标空燃比(理论空燃比)移位到稀侧，且即使当进气量未改变时也必须将燃料喷射量改变到增加侧。结果，学习校正值显著移位。因此，目标空燃比与A/F传感器所反馈的排气空燃比之差过度增加，藉此内燃发动机可能错误地判定燃料喷射装置工作不正常。
例如，日本专利申请公报No.03-037343(JP-A-03-037343)中公开了一种用于内燃发动机的燃料供给装置，当燃料的酒精浓度和进气混合气的空燃比处于预定范围内时，其基于在怠速期间获得的进气量和各气缸的膨胀冲程所需的时间判定喷射器和燃料喷射泵中存在异常。
然而，根据上述现有技术的用于内燃发动机的燃料供给装置当燃料的酒精浓度和进气混合气的空燃比处于预定范围内时判定喷射器和燃料喷射泵中存在异常。因而，当燃料的酒精浓度和进气混合气的空燃比超出预定范围时，不能够判定喷射器和燃料喷射泵中存在异常。此外，由于该燃料供给装置使用酒精传感器来检测燃料的酒精浓度，所以燃料供给装置的结构变得复杂且导致了成本增加。
发明内容
本发明提供了一种用于内燃发动机的控制设备和控制方法，其不论燃料中的酒精含量如何都能够非常准确地判定燃料系统中存在异常。
根据本发明第一方面的用于内燃发动机的控制设备具有：燃料喷射量设定装置，所述燃料喷射量设定装置用于基于内燃发动机的运转状态来设定燃料喷射量；燃料喷射装置，所述燃料喷射装置用于喷射由所述燃料喷射量设定装置设定的预定量的燃料；空燃比检测装置，所述空燃比检测装置用于检测所述内燃发动机的空燃比；异常判定装置，所述异常判定装置用于通过将所述空燃比检测装置检测到的空燃比与预设的异常判定值进行比较来判定所述燃料喷射装置中是否存在异常；酒精含量水平判定装置，所述酒精含量水平判定装置用于基于所述空燃比检测装置检测到的空燃比来判定所述燃料中的酒精含量水平；以及异常判定值改变装置，所述异常判定值改变装置用于依据所述酒精含量水平判定装置所判定的酒精含量水平来改变所述异常判定值。
在根据本发明第一方面的用于内燃发动机的控制设备中，所述异常判定值可与所述酒精含量水平成比例地增加或减小，并且当所述空燃比检测装置检测到的空燃比超过所述异常判定值时，所述异常判定装置可判定所述燃料喷射装置中存在异常。
在根据本发明第一方面的用于内燃发动机的控制设备中，可基于空燃比检测装置检测到的空燃比和空燃比的学习值设定异常判定值。
在根据本发明第一方面的用于内燃发动机的控制设备中，空燃比的学习值可用于按照所喷射燃料的酒精含量水平校正空燃比检测装置检测到的空燃比。
在根据本发明第一方面的用于内燃发动机的控制设备中，当空燃比检测装置检测到的空燃比和空燃比的学习值的总和超过预设的空燃比阈值时，酒精含量水平判定装置可判定酒精含量水平高。
在根据本发明第一方面的用于内燃发动机的控制设备中，进一步设置了用于检测内燃发动机中产生的爆震的爆震检测装置，当所述空燃比检测装置检测到的空燃比和所述空燃比的学习值的总和超过所述预设的空燃比阈值时并且当按照所述爆震检测装置检测到的爆震设定的点火正时的学习值存在于预设的点火正时阈值的提前侧时，所述酒精含量水平判定装置可判定所述酒精含量水平高。
在根据本发明第一方面的用于内燃发动机的控制设备中，进一步设置了用于检测所述内燃发动机中的怠速空气量的怠速空气量检测装置，当所述空燃比检测装置检测到的空燃比和所述空燃比的学习值的总和超过所述预设的空燃比阈值时并且当所述怠速空气量检测装置检测到的怠速空气量超过预设的空气量阈值时，所述酒精含量水平判定装置可判定所述酒精含量水平高。
根据本发明第一方面的用于内燃发动机的控制设备设置有用于通过将空燃比与预设的异常判定值进行比较来判定燃料喷射装置中存在异常的异常判定装置，以及用于依据基于空燃比判定的燃料中的酒精含量水平改变异常判定值的异常判定值改变装置。因此，通过改变用于按照酒精含量水平判定燃料喷射装置中存在异常的异常判定值，不论燃料中的酒精含量如何，都可非常准确地判定燃料系统中存在异常。
根据本发明第二方面的用于内燃发动机的控制方法包括：基于内燃发动机的运转状态来设定燃料喷射量；喷射设定的预定量的燃料；检测所述内燃发动机的空燃比；以及通过将检测到的空燃比与预设的异常判定值进行比较来判定用于喷射所述设定的预定量的燃料的燃料喷射装置中是否存在异常，其中基于所述检测到的空燃比来判定所述燃料中的酒精含量水平，并且依据所判定的酒精含量水平来改变所述异常判定值。
在根据本发明第二方面的用于内燃发动机的控制方法中，通过将空燃比和预设的异常判定值进行比较来判定燃料喷射装置中是否存在异常，并且依据基于空燃比判定的燃料中的酒精含量水平改变异常判定值。因此，通过改变用于按照酒精含量水平判定燃料喷射装置中存在异常的异常判定值，不论燃料中的酒精含量如何，都可非常准确地判定燃料系统中存在异常。
附图说明
根据以下参照附图对示例实施方式的描述，本发明的前述和进一步的特征和优点将变得明显，附图中相同标号用来代表相同元件，并且其中：
图1是显示了根据本发明一个实施方式的用于内燃发动机的控制设备的构造示意图；
图2是根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备的控制框图；
图3是显示了由根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行的燃料系统异常判定控制的流程图；
图4是显示了由根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行的燃料系统异常判定控制的流程图；
图5是显示了由根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行的酒精燃料判定控制的流程图；以及
图6是显示了由根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行的进气量计算控制的流程图。
具体实施方式
下文将参照附图详细描述根据本发明的用于内燃发动机的控制设备的一个实施方式。然而，本发明不应局限于该实施方式。
图1是显示了根据本发明的一个实施方式的用于内燃发动机的控制设备的构造示意图。图2是根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备的控制框图。图3和图4是各自显示了由根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行的燃料系统异常判定控制的流程图。图5是显示了由根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行的酒精燃料判定控制的流程图。图6是显示了由根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行的进气量计算控制的流程图。
在根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备中，气缸盖12固定地安装在气缸体11上且活塞14配合在形成于气缸体11中的多个缸膛13中进行竖向运动，如图1所示。曲轴箱15固定地安装在气缸体11下方。曲轴16可旋转地支承在曲轴箱15中，并且各活塞14通过连杆17联接到曲轴16上。
各燃烧室18由气缸体11的缸膛13的壁面、气缸盖12的底面和活塞14的顶面限定，并且为坡屋屋顶形状，换言之，具有使燃烧室18的上部(气缸盖12的下表面)的中心高于其它部分的倾斜表面。进气口19和排气口20形成在燃烧室18的上部即气缸盖12的下表面中，使得进气口19与排气口20相对。进气门21和排气门22的下端分别定位在进气口19和排气口20处。进气门21和排气门22由气缸盖12支承以便能够在进气门21和排气门22的轴线方向上自由移动，并且沿关闭进气口19和排气口20(图1中向上的方向)的方向被推动。而且，进气凸轮轴23和排气凸轮轴24由气缸盖12可旋转地支承，并且进气门21和排气门22的上端分别与进气凸轮和排气凸轮相接触。
虽然未示出，但与曲轴16结合的曲轴链轮以及分别与进气凸轮轴23和排气凸轮轴24结合的凸轮轴链轮通过环形正时链条互相连接使得曲轴16、进气凸轮轴23和排气凸轮轴24可彼此互锁。
因此，当进气凸轮轴23和排气凸轮轴24与曲轴16同步旋转时，进气凸轮和排气凸轮在预定的正时分别上下移动进气门21和排气门22。利用进气门21和排气门22的移动，进气口19和排气口20可被打开和关闭使得进气口19和排气口20可与相应的燃烧室18互相连通。在此情形中，进气凸轮轴23和排气凸轮轴24各被构造成曲轴16每旋转两圈(720°)而旋转一圈(360°)。为此，发动机在曲轴16旋转两圈期间可执行四个冲程，即进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。此时，进气凸轮轴23和排气凸轮轴24旋转一圈。
该发动机的配气机构被构造为用于按照发动机的运转条件以最佳的打开和关闭正时控制进气门21和排气门22的智能型进气门可变正时(VVT)系统25。在该进气VVT系统25中，进气凸轮轴23的轴向端设置有VVT控制器26。液压压力从油控制阀27施加到VVT控制器26的提前室和延迟室(未示出)以改变进气凸轮轴23相对于凸轮链轮的相位，藉此可提前或延迟进气门21的打开和关闭正时。在此情形中，进气VVT系统25提前或延迟进气门21的打开和关闭正时同时保持进气门21的操作角(打开时长)恒定。此外，进气凸轮轴23设置有用于检测进气凸轮轴23的旋转相位的凸轮位置传感器28。
稳压罐30经由进气歧管29联接到进气口19，且进气管31联接到该稳压罐30。空气滤清器32附连于进气管31的空气进口。具有节气门33的电子节气装置34设置在空气滤清器32的下游侧。进气口19还设置有旁通过节气门33的旁通通道35，且该旁通通道35设置有怠速控制阀36。
排气管38经由排气歧管37联接到排气口20，并且用于净化排气中所含的有毒物质的三元催化剂39和NOx存储-还原催化剂40安装在排气管38中。当空燃比(排气空燃比)为化学计量空燃比时，三元催化剂39通过氧化-还原反应即时净化排气中的HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化物)。NOx存储-还原催化剂40一旦当空燃比(排气空燃比)稀时就存储排气的NOx，当空燃比(排气空燃比)处于排气的氧浓度降低的浓燃烧区域或化学计量区域中时排出存储的NOx，并且通过添加的燃料作为还原剂来还原NOx。
排气再循环通道(EGR通道)41设置在进气管31的稳压罐30的下游侧与排气管38的三元催化剂39的上游侧之间，且该EGR通道41设置有EGR阀42和EGR冷却器43。在EGR通道41内，用于检测EGR气体温度的EGR气体温度传感器44相对于EGR通道41的EGR阀42布置在靠近进气管31的位置。
用于将燃料直接喷射到燃烧室18中的喷射器45安装在气缸盖12中。该喷射器45布置在进气口19附近并且从水平上端以预定角度向下倾斜。安装在各气缸中的喷射器45联接到输送管46。高压燃料泵48经由高压燃料供给管47联接到输送管46。设置在燃料箱50内的低压燃料泵(馈送泵)51经由低压燃料供给管49联接到高压燃料泵48。低压燃料泵51将容纳在燃料箱50中的燃料加压到预定的低压并且供给该燃料到低压燃料供给管49。高压燃料泵48将低压燃料供给管49的低压燃料加压到预定的高压并且经由高压燃料供给管47供给该燃料到输送管46。喷射器45可将输送管46的高压燃料喷射到燃烧室18。定位在燃烧室18上方并且点燃空燃混合气的火花塞52安装在气缸盖12中。
此外，滤罐53设置在燃料箱50内。该滤罐53通过放气通道54连接到进气管31的稳压罐30的上游侧。放气通道54设置有放气阀55。滤罐53吸收含有在燃料箱50中产生的蒸气(蒸发的燃料)的放气气体，并且通过打开放气阀55而经由放气通道54将所吸收的放气气体排出到进气管31。
车辆安装有电子控制单元(ECU)61。能够控制喷射器45的燃料喷射正时和火花塞52的点火正时的ECU 61基于检测到的发动机的运转条件如进气量、进气温度、节气门开度、加速器操作量、发动机转速和冷却剂温度判定燃料喷射量、喷射正时和点火正时。
具体而言，空气流量传感器62和进气温度传感器63安装在进气管31的上游侧以将测量到的进气量和进气温度输出到ECU 61。电子节气装置34设置有节气门位置传感器64，加速器踏板设置有加速器位置传感器65，以将当前节气门开度和加速器操作量输出到ECU 61。曲轴16设置有用于将检测到的曲柄角输出到ECU 61的曲柄角传感器66。ECU 61判定各气缸执行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程中哪一个，并且基于曲柄角计算发动机转速。此外，水温传感器67设置在气缸盖11中以将检测到的发动机冷却剂温度输出到ECU 61。气缸盖11设置有用于将检测到的爆震信号输出到ECU 61的爆震传感器68。
车辆还设置有用于将检测到的大气压力输出到ECU 61的大气压力传感器69。车辆进一步设置有用于将检测到的车速输出到ECU 61的车速传感器70。
空燃比(A/F)传感器71设置在排气管38的三元催化剂39的上游侧，且氧(O2)传感器72设置在三元催化剂39的下游侧。A/F传感器71和O2传感器72检测经排气口20和排气歧管37从燃烧室18排放到排气管38的排气的排气空燃比(氧量)，并且将检测到的排气空燃比输出到ECU 61。ECU 61反馈A/F传感器71和O2传感器72检测到的排气空燃比。更具体而言，ECU 61将检测到的排气空燃比与根据发动机的运转条件设定的目标空燃比进行比较，从而校正燃料喷射量。
燃料箱50设置有用于检测集中在一起的燃料的余量的余量传感器73，且检测到的燃料余量被输出到ECU 61。燃料箱50设置有用于检测燃料箱50的温度的箱温度传感器74，且检测到的燃料箱50的温度被输出到ECU 61。
车辆的驾驶员座设置有点火钥匙开关75，且点火钥匙开关的通/断状态被输出到ECU 61。
ECU 61还可基于发动机的运转条件控制进气VVT系统25。具体而言，当发动机在低温或轻负荷运行时，或当发动机起动或怠速运行时，控制进气VVT系统25以消除排气门22的关闭正时与进气门21的打开正时之间的重叠以便减少回流到进气口19或燃烧室18的排气量，藉此实现燃烧稳定性和燃料效率的提高。此外，当发动机在中负荷运行时，增加重叠以提升内部EGR率并提高排气净化效率同时减少泵送损失，藉此实现燃料效率的提高。此外，当发动机在高负荷和低速或中速运行时，进气VVT系统25提前进气门21的关闭正时以减少回流到进气口19的进气量，从而提高容积效率。当发动机在高负荷和高速度运行时，进气VVT系统25按照发动机转速延迟进气门21的关闭正时以获得与进气的惯性力相匹配的正时，从而提高容积效率。
顺带提及，该实施方式的发动机可使用通过以预定比例将汽油燃料与诸如乙醇之类的酒精燃料混合而获得的酒精混合燃料，且设计成通过改善发动机的排放性能和阻碍诸如汽油燃料之类的化石燃料的消耗来改善环保性能。然而，酒精混合燃料的理论空燃比比汽油燃料浓，因为酒精燃料比汽油燃料包含更大量的氧。为此，由A/F传感器反馈的排气空燃比相对于汽油燃料的目标空燃比(理论空燃比)移位到稀侧，且即使当进气量未改变时也必须将燃料喷射量改变到增加侧。结果，学习校正值显著移位。通常，ECU 61按照A/F传感器71检测到的空燃比反馈值或学习校正值判定燃料系统中存在异常。为此，即使当燃料系统工作正常时，酒精混合燃料的使用也显著移位了空燃比反馈值或学习校正值，藉此发动机可能错误地判定燃料系统工作异常。
因此，如图1和图2所示，在根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备中，ECU 61设置有用于基于发动机运转条件如空气流量传感器62检测到的进气量设定基本燃料喷射量的基本燃料喷射量设定装置101，以及通过使用A/F传感器(空燃比检测装置)71检测到的空燃比来校正由基本燃料喷射量设定装置101设定的基本燃料喷射量的燃料喷射量校正装置102。喷射器(燃料喷射装置)45可喷射由燃料喷射量校正装置102校正的预定量的燃料。
ECU 61还具有：异常判定装置103，其用于通过将A/F传感器71检测到的空燃比和学习值与预先设定的异常判定值进行比较来判定燃料系统如喷射器45中存在异常；酒精浓度估算装置(酒精含量水平判定装置)104，其用于基于A/F传感器71检测到的空燃比和学习值估算燃料中的酒精浓度(酒精含量水平)；以及异常判定值改变装置105，其用于基于酒精浓度估算装置104估算出的酒精浓度改变异常判定值。异常判定装置103通过使用基于酒精浓度估算装置104估算出的酒精浓度设定的异常判定值来判定燃料系统如喷射器45中存在异常。当判定燃料系统中存在异常时ECU 61激活报警装置76。
在该实施方式中，ECU 61与酒精浓度成比例地增加或减小异常判定值，并且当A/F传感器71检测到的空燃比和学习值超过异常判定值时异常判定装置103判定燃料系统中存在异常。
而且，在该实施方式中，ECU 61的异常判定装置103具有用于对A/F传感器71检测到的空燃比和学习值超过异常判定值的次数进行计数的异常判定计数器，并且当异常判定计数器所计的次数超过预先设定的计数阈值时判定燃料系统中存在异常。
在该实施方式中设置了用于检测发动机的爆震的爆震传感器(爆震检测装置)68。当A/F传感器71检测到的空燃比和学习值的总和超过预先设定的空燃比阈值时以及当按照爆震传感器68检测到的爆震设定的点火正时的学习值存在于预先设定的点火正时阈值的提前侧时，ECU 61的酒精浓度估算装置104判定酒精浓度高。
此外，在该实施方式中设置了用于检测发动机的怠速空气量的怠速控制阀(怠速空气量检测装置)36。当A/F传感器71检测到的空燃比和学习值的总和超过预先设定的空燃比阈值时以及当基于怠速控制阀36的开度获得的怠速空气量超过预先设定的空气量阈值时，ECU 61的酒精浓度估算装置104判定酒精含量水平高。
在下文中，将参照图3至图6的流程图具体描述由该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行的燃料系统异常判定控制。
当通过该实施方式的用于内燃发动机的控制设备执行燃料系统异常判定控制时，ECU 61在步骤S11中读取燃料系统异常计数器cfgafng并且此后在步骤S12中执行酒精判定子程序，如图1和图3所示。具体而言，如图1和图5所示，ECU 61在步骤S101中读取A/F传感器71检测到的A/F信号的当前反馈值FAF，在步骤S102中读取该A/F信号的空燃比的反馈学习值FGAF，并且然后步骤S103中计算与空燃比相对应的酒精判定阈值FGAFALC。在步骤S104中，ECU 61判定反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和是否大于酒精判定阈值FGAFALC。换言之，ECU 61判定目标空燃比和排气空燃比是否显著移位。
当在步骤S104中判定反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和大于酒精判定阈值FGAFALC时，ECU 61在步骤S105中读取用于基于爆震传感器68检测到的爆震信号的反馈值校正点火正时的当前爆震学习值AGKNK，并且然后在步骤S106中计算与点火正时相对应的酒精判定阈值AGKNKALC。然后，ECU 61在步骤S107中判定爆震学习值AGKNK是否大于酒精判定阈值AGKNKALC。换言之，ECU 61判定点火正时是否比平常更接近提前侧。
当在步骤S107中判定爆震学习值AGKNK大于酒精判定阈值AGKNKALC时，ECU 61在步骤S108中判定当前使用的燃料为酒精混合燃料。在此情形中，燃料中含有的酒精浓度可基于与空燃比相对应的酒精判定阈值FGAFALC的设定值和与点火正时相对应的酒精判定阈值AGKNKALC的设定值来判定。
具体而言，因为酒精燃料由于其辛烷值高而比汽油燃料更耐爆震，所以可通过将点火正时校正到提前侧来提高发动机动力输出和燃料效率。此外，酒精燃料的理论空燃比比汽油燃料浓，因为酒精燃料比汽油燃料含更大量的氧。因此，当判定反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和大于酒精判定阈值FGAFALC且爆震学习值AGKNK大于酒精判定阈值AGKNKALC时，或换言之，当目标空燃比和排气空燃比显著移位时，可判定燃料含有预定百分比或更多的酒精。
另一方面，当在步骤S104中判定反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和不大于酒精判定阈值FGAFALC时，ECU 61在步骤S109中判定当前使用的燃料不是酒精混合燃料而是汽油燃料。
当在步骤S107中判定爆震学习值AGKNK不大于酒精判定阈值AGKNKALC时，ECU 61在步骤S110中执行进气量计数器子程序。具体而言，ECU 61在步骤S201中判定怠速控制阀36是否受到控制，亦即，发动机是否怠速运行，如图1和图6所示。当判定怠速控制阀36受到控制时，ECU 61在步骤S202中读取进气量计数器ecgah。在步骤S203中，ECU 61判定空调装置是否开启。当判定空调装置开启时，ECU 61在步骤S204中计算当空调装置启用时获得的基准怠速空气量GAIDL。当判定空调装置未开启时，ECU 61在步骤S205中计算当空调装置停止获得的基准怠速空气量GAIDL。基于交流发电机和发动机转速设定该基准怠速空气量GAIDL，并且当空调装置启用时将其设定为大。
然后，ECU 61在步骤S206中判定空气流量传感器62检测到的当前进气量GA是否大于基准怠速空气量GAIDL。当判定进气量GA大于基准怠速空气量GAIDL时，ECU 61在步骤S207中对进气量计数器ecgah向上计数。当判定进气量GA不大于基准怠速空气量GAIDL时，ECU 61在步骤S208中对进气量计数器ecgah向下计数。然后ECU 61在步骤S209中储存进气量计数器ecgah。
一旦进气量计数器子程序结束，ECU 61就返回到酒精判定子程序并且在步骤S111中计算与进气量相对应的酒精判定阈值GAIDLALC，如图1和图5所示。ECU 61然后在步骤S112中判定进气量计数器ecgah是否大于酒精判定阈值GAEDLALC。具体而言，ECU 61判定在怠速期间获得的进气量是否比平常高。
当在步骤S112中判定进气量计数器ecgah大于酒精判定阈值GAIDLALC时，ECU 61在步骤S108中判定当前使用的燃料为酒精混合燃料。
具体而言，发动机扭矩由于酒精燃料的卡路里值低于汽油燃料而变低，因此通过增加燃料喷射量和通过将空气量校正到增加侧来保证所需的发动机扭矩。因此，当判定进气量计数器ecgah大于酒精判定阈值GAIDLALC时，或换言之，当在怠速期间获得的进气量比平常高时，可判定燃料含有预定百分比或更多的酒精。
另一方面，当在步骤S112中判定进气量计数器ecgah不大于酒精判定阈值GAIDLALC时，ECU 61在步骤S109中判定当前使用的燃料不是酒精混合燃料而是汽油燃料。
当判定当前使用的燃料为酒精混合燃料时，酒精判定子程序结束。返回到燃料系统异常判定控制，ECU 61在步骤S13中判定当前使用的燃料是否被判定为酒精混合燃料，如图1和图3所示。当判定燃料为酒精混合燃料时，ECU 61在步骤S14中判定燃料系统异常计数器cfgafng的历史标记exalcclear是否处于“关”状态。由于当发动机起动时历史标记exalcclear处于“关”状态，所以在步骤S15中清除燃料异常计数器cfgafng(＝0)并且在步骤S16中将燃料系统异常计数器cfgafng的历史标记exalcclear切换为“开”。
另一方面，当在步骤S13中判定燃料不是酒精混合燃料时，跳过步骤S14、S15和S16并且执行步骤S17。同样，当在步骤S14中判定燃料系统异常计数器cfgafng的历史标记exalcclear不是“关”状态时，跳过步骤S15和S16并且执行步骤S17。
ECU 61在步骤S17中读取水温传感器67检测到的当前发动机冷却剂温度THW，并且在步骤S18中计算燃料系统异常判定容许水温THWFOBD。然后，ECU 61在步骤S19中判定当前发动机冷却剂温度THW是否比燃料系统异常判定容许水温THWFOBD高。当判定发动机冷却剂温度未比燃料系统异常判定容许水温THWFOBD高时，ECU 61返回到步骤S11以重复处理。当判定发动机冷却剂温度THW比燃料系统异常判定容许水温THWFOBD高时，ECU 61移动到步骤S20。
具体而言，当发动机冷却剂温度THW低时，从喷射器45喷射到燃烧室18的燃料粘附在壁面上而没有蒸发，这妨碍了以高精确度在燃料系统上执行异常判定。为此，不在燃料系统上执行异常判定直到发动机冷却剂温度THW变成比燃料系统异常判定容许水温THWFOBD高为止，或换言之，直到发动机暖机完成为止。
当判定发动机冷却剂温度THW比燃料系统异常判定容许水温THWFOBD高时，亦即，当发动机暖机完成时，ECU 61在步骤S20中读取A/F传感器71检测到的A/F信号的当前反馈值FAF，并且然后在步骤S21中读取该A/F信号的空燃比的反馈学习值FGAF。ECU61然后在步骤S22中确认燃料是否被判定为酒精混合燃料。当判定燃料为酒精混合燃料时，ECU 61在步骤S23中将燃料系统异常判定阈值efgafobd设定为与酒精混合燃料相对应的判定阈值FGAAFALC。当判定燃料不是酒精混合燃料时，ECU 61在步骤S24中将燃料系统异常判定阈值efgafobd设定为与汽油燃料相对应的判定阈值FGAFFOBD。
随后，如图1和图4所示，ECU 61在步骤S25中判定反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和的绝对值是否大于燃料系统异常判定阈值efgafobd。具体而言，ECU 61判定目标空燃比和排气空燃比是否显著移位。
当在步骤S25中判定反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和的绝对值大于燃料系统异常判定阈值efgafobd时，ECU 61在步骤S26中对燃料系统异常计数器cfgafng向上计数。当判定反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和的绝对值不大于燃料系统异常判定阈值efgafobd时，ECU 61在步骤S27中对燃料系统异常计数器cfgafng向下计数。然后，ECU 61在步骤S28中储存如此获得的燃料系统异常计数器cfgafng。
ECU 61在步骤S29中将燃料系统异常继续判定阈值ecfgafng设为CFGAFNGB，并且在步骤S30中判定燃料系统异常计数器cfgafng是否大于燃料系统异常继续判定阈值ecfgafng。当判定燃料系统异常计数器cfgafng大于燃料系统异常继续判定阈值ecfgafng时，ECU 61在步骤S31中判定燃料系统中存在异常，激活报警装置76以发出警报，并将异常通知驾驶者。
具体而言，当反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和的绝对值大于燃料系统异常判定阈值efgafobd时，对燃料系统异常计数器cfgafng向上计数，并且当燃料系统异常计数器cfgafng超过预先设定的燃料系统异常继续判定阈值ecfgafng时，判定燃料系统中存在异常。换言之，当空燃比反馈值和学习校正值显著移位时，判定燃料系统中存在异常。
另一方面，当在步骤S30中判定燃料系统异常计数器cfgafng不大于燃料系统异常继续判定阈值ecfgafng时，ECU 61在步骤S32中设定燃料系统正常继续判定阈值CFGAFOKB，并且在步骤S33中判定燃料系统异常计数器cfgafng是否不大于燃料系统正常继续判定阈值CFGAFOKB。当判定燃料系统异常计数器cfgafng不大于燃料系统正常继续判定阈值CFGAFOKB时，ECU 61在步骤S34中判定燃料系统正常。
具体而言，当反馈值FAF和反馈学习值FGAF的总和的绝对值不大于燃料系统异常判定阈值efgafobd时，对燃料系统异常计数器cfgafng向下计数，并且当燃料系统异常计数器cfgafng低于预先设定的燃料系统正常继续判定阈值CFGAFOKB时，判定燃料系统正常。换言之，当空燃比反馈值和学习校正值未显著移位时，判定燃料系统正常。
当在步骤S33中判定燃料系统异常计数器cfgafng不小于燃料系统正常继续判定阈值CFGAFOKB时，ECU 61返回到步骤S11以继续处理。具体而言，当燃料系统异常计数器cfgafng不大于燃料系统异常继续判定阈值ecfgafng并且不小于燃料系统正常继续判定阈值CFGAFOKB时，不能够正确地判定燃料系统的异常。因此，通过继续检测空燃比并对燃料系统异常计数器cfgafng向上或向下计数来反复执行异常判定处理。
如上所述，根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备设置有：异常判定装置103，其用于通过将A/F传感器71检测到的空燃比与预先设定的异常判定值(燃料系统异常继续判定阈值)进行比较来判定燃料系统如喷射器45中是否存在异常；酒精浓度估算装置104，其用于基于A/F传感器71检测到的空燃比估算燃料中的酒精浓度；以及异常判定值改变装置105，其用于基于酒精浓度估算装置104估算出的酒精浓度改变异常判定值。
因此，异常判定装置103通过使用基于酒精浓度估算装置104估算出的酒精浓度设定的异常判定值来判定燃料系统如喷射器45中是否存在异常。因此，不论燃料中的酒精浓度如何，都可非常准确地判定燃料系统中存在异常。
根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备与酒精浓度成比例地增加或减小异常判定值，并且异常判定装置103当A/F传感器71检测到的空燃比和学习值的总和超过异常判定值时判定燃料系统中存在异常。因此，可通过基于酒精浓度设定异常判定值来非常准确地判定燃料系统中存在异常。
而且，在根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备中，对A/F传感器71检测到的空燃比和学习值的总和超过异常判定值的次数进行计数(燃料系统异常计数器)，并且当该计数的次数超过预先设定的计数阈值(燃料系统异常继续判定阈值)时判定燃料系统中存在异常。因此，可根据A/F传感器71检测到的空燃比的波动非常准确地判定燃料系统中存在异常。
此外，根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备设置有用于检测发动机的爆震的爆震传感器68。当A/F传感器71检测到的空燃比和学习值的总和超过预先设定的空燃比阈值(酒精判定阈值)时以及当按照爆震传感器68检测到爆震设定的点火正时的学习值存在于预先设定的点火正时阈值(酒精判定阈值)的提前侧时，判定酒精浓度高。结果，可基于空燃比和点火正时检测酒精浓度，并且可实现成本降低而无需酒精传感器等。
此外，根据该实施方式的用于内燃发动机的控制设备设置有用于检测发动机的怠速空气量的怠速控制阀36。当A/F传感器71检测到的空燃比和学习值的总和超过预先设定的空燃比阈值(酒精判定阈值)时以及当基于怠速控制阀36的开度获得的怠速空气量超过预先设定的空气量阈值(酒精判定阈值)时，判定酒精含量水平高。结果，可基于空燃比和点火正时检测酒精浓度，并且可实现成本降低而无需酒精传感器等。
虽然以上实施方式已将本发明的内燃发动机描述为气缸喷射型发动机，但本发明的内燃发动机并不局限于该类型并且因而可为端口喷射型发动机或能够执行稀薄燃烧的任何内燃发动机。
如上所述，根据本发明的用于内燃发动机的控制设备不论燃料中的酒精含量如何都能够非常准确地判定燃料系统中存在异常，并且可用于任何类型的内燃发动机中。
虽然已参考本发明的示例实施方式描述了本发明，但应该理解的是，本发明并不局限于所描述的实施方式或结构。相反而言，本发明旨在涵盖各种改型和等同装置。此外，虽然以各种组合和构造示出了示例实施方式的各种元件，但包括或多或少或仅单个元件的其它组合和构造也在本发明的精神和保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于内燃发动机的控制设备，包括：
燃料喷射量设定装置(101)，所述燃料喷射量设定装置用于基于内燃发动机的运转状态来设定燃料喷射量；
燃料喷射装置(45)，所述燃料喷射装置用于喷射由所述燃料喷射量设定装置(101)设定的预定量的燃料；
空燃比检测装置(71)，所述空燃比检测装置用于检测所述内燃发动机的空燃比；
异常判定装置(103)，所述异常判定装置用于通过将所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比与预设的异常判定值进行比较来判定所述燃料喷射装置(45)中是否存在异常；
酒精含量水平判定装置(104)，所述酒精含量水平判定装置用于基于所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比来判定所述燃料中的酒精含量水平；以及
异常判定值改变装置(105)，所述异常判定值改变装置用于依据所述酒精含量水平判定装置(104)所判定的酒精含量水平来改变所述异常判定值。
2.如权利要求1所述的用于内燃发动机的控制设备，其中，所述异常判定值与所述酒精含量水平成比例地增加或减小，并且当所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比超过所述异常判定值时，所述异常判定装置(103)判定所述燃料喷射装置(45)中存在异常。
3.如权利要求1或2所述的用于内燃发动机的控制设备，其中，所述异常判定装置(103)具有异常判定计数器，所述异常判定计数器用于对所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比超过所述异常判定值的次数进行计数，并且当所述异常判定计数器所计的次数超过预设的计数阈值时，所述异常判定装置(103)判定所述燃料喷射装置(45)中存在异常。
4.如权利要求1或2所述的用于内燃发动机的控制设备，其中，基于所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比和所述空燃比的学习值来设定所述异常判定值。
5.如权利要求4所述的用于内燃发动机的控制设备，其中，所述空燃比的学习值用于按照所喷射的燃料的所述酒精含量水平来校正所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比。
6.如权利要求1或2所述的用于内燃发动机的控制设备，其中，当所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比和所述空燃比的学习值的总和超过预设的空燃比阈值时，所述酒精含量水平判定装置(104)判定所述酒精含量水平高。
7.如权利要求6所述的用于内燃发动机的控制设备，进一步包括用于检测所述内燃发动机中产生的爆震的爆震检测装置(68)，其中，当所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比和所述空燃比的学习值的总和超过所述预设的空燃比阈值时并且当按照所述爆震检测装置(68)检测到的爆震设定的点火正时的学习值存在于预设的点火正时阈值的提前侧时，所述酒精含量水平判定装置(104)判定所述酒精含量水平高。
8.如权利要求6所述的用于内燃发动机的控制设备，进一步包括用于检测所述内燃发动机中的怠速空气量的怠速空气量检测装置(36)，其中，当所述空燃比检测装置(71)检测到的空燃比和所述空燃比的学习值的总和超过所述预设的空燃比阈值时并且当所述怠速空气量检测装置(36)检测到的怠速空气量超过预设的空气量阈值时，所述酒精含量水平判定装置(104)判定所述酒精含量水平高。
9.一种用于内燃发动机的控制方法，包括：
基于内燃发动机的运转状态来设定燃料喷射量；
喷射设定的预定量的燃料；
检测所述内燃发动机的空燃比；以及
通过将检测到的空燃比与预设的异常判定值进行比较来判定用于喷射所述设定的预定量的燃料的燃料喷射装置(45)中是否存在异常，其中
基于所述检测到的空燃比来判定所述燃料中的酒精含量水平，并且
依据所判定的酒精含量水平来改变所述异常判定值。
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