CN102606325A - 内燃机的增压压力诊断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机的增压压力诊断装置，其精确地判定增压器和节气门阀之间的压力异常。利用过度增压极限阀开度对应图，由节气门开度和内燃机(1)的内燃机转速计算过度增压极限阀开度，如果旁通阀开度比计算出的过度增压极限阀开度小，且从由增压传感器(21)检测出的增压压力中减去由大气压传感器(18)检测出的大气压而获得的值比增压判定压力大的状态持续规定的时间(过度增压安全判定延迟(t))，则判定增压器(19)和节气门阀(15)之间的压力存在异常。

Description

内燃机的增压压力诊断装置
技术领域
本发明涉及一种在具有增压器的内燃机中，对增压压力的异常进行判定的内燃机的增压压力诊断装置。
背景技术
例如，在专利文献1中，公开了如下的技术，具有：节气门阀、设置在节气门阀上游侧的增压器、在绕过该增压器的通路中设置的旁通阀、以及对节气门上游侧的压力进行检测的增压压力传感器，在打开旁通阀之后节气门上游侧的压力超过预先设定的压力判定值，且该状态持续规定的时间的情况下，判定为旁通阀产生异常。
专利文献1：日本特开2007-77897号公报
发明内容
但是，在该专利文献1中存在如下担忧：在增压压力传感器的检测值中含有噪声的情况下，因为仅通过增压压力传感器的检测值对节气门阀上游侧的压力状态进行判定，所以在增压压力传感器的检测值中含有噪声的结果，会造成节气门阀上游侧的压力超过压力判定值，导致错误地判定。
因此，本发明中的内燃机的增压压力诊断装置，其特征在于，在由增压压力传感器对增压器和节气门阀之间的压力进行检测而检测出的压力超过规定值，且节气门开度及设置在绕过增压器而使进气流动的旁通通路上的旁通阀的阀开度分别在规定的开度区域内的情况下，判定为上述增压器和上述节气门阀之间的压力存在异常。
发明的效果
根据本发明，因为不仅使用增压压力传感器的检测值，还使用节气门阀开度传感器及旁通阀开度传感器的输出值，判定增压器和节气门阀之间的压力是否存在异常，所以即使在增压压力传感器的检测值中含有电气噪声的情况下，也可以准确且尽可能快速地判定是否是增压器和节气门阀之间的压力超过适当范围的增压压力异常的状态。
附图说明
图1是示意地表示本发明的内燃机的系统构成的概略说明图。
图2表示过度增压极限阀开度对应图。
图3是表示对每个内燃机转速，示意地表示节气门开度、旁通阀开度、和作为增压器和节气门阀之间的压力的增压压力之间的相关关系的说明图，(a)是内燃机转速小时的说明图，(b)是内燃机转速中等时的说明图，(c)是内燃机转速大时的说明图。
图4是表示与增压压力的判定相关的控制的流程的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的一个实施方式进行详细地说明。图1是示意地表示使用本发明的内燃机1的系统构成的概略说明图。
在搭载于乘用车上的内燃机1的燃烧室2上，经由进气阀3连接进气通路4，经由排气阀5连接排气通路6。在燃烧室2的中央顶上部配置火花塞7。另外，在燃烧室2的进气阀3侧的侧部，配置向该燃烧室2内直接喷射燃料的燃料喷射阀8。将通过高压燃料泵9等调整至规定压力的燃料，经由高压燃料通路10向该燃料喷射阀8供给。
在排气通路6中，从上游侧按顺序设置催化转换器11、第2催化转换器12、消音器(消声器)13。
在进气通路4中配置对吸入空气量进行检测的空气流量计14，并且在该空气流量计14的下游侧位置配置节气门阀15。此外，图1中的16是位于节气门阀15的下游侧的进气调整器，图1中的17是位于空气流量计14的上游的空气滤清器。
节气门阀15具有由电动机构成的致动器15a，其与由控制单元30施加的控制信号相对应，通过驱动致动器15a获得目标的节气门开度。节气门阀15的阀开度(节气门开度)，在本实施方式中，由在节气门阀15中内置的2个节气门阀开度传感器15b、15c检测。即，在本实施方式中，通过由2个节气门阀开度传感器15b、15c检测节气门开度，从而可以判断是否正确地检测出实际的节气门开度。例如，在由第1节气门阀开度传感器15b检测出的节气门开度的值、和由第2节气门阀开度传感器15c检测出的节气门开度的值存在较大背离的情况下，可以判定2个节气门阀开度传感器15b、15c之中的一个发生故障。
另外，在进气通路4中，在空气流量计14和节气门阀15之间，从上游侧按顺序配置大气压传感器18、增压器19、中间冷却器20、增压传感器21。
大气压传感器18位于增压器19的上游侧，对大气压进行检测，增压压力传感器21位于增压器19的下游侧，对节气门阀15的上游侧的压力(增压压力)进行检测。
增压器19是利用内燃机1的曲轴22驱动的机械式增压器(所谓的super charger)，具有对来自曲轴22的驱动力进行传递/切断的电磁离合器23。该电磁离合器23根据驾驶状态而进行接合/断开，在接合时，增压器19的转子19a利用来自曲轴22的驱动力而旋转，将吸入空气向下游侧压送，在断开时，曲轴22的驱动力不被传递，转子19a不旋转。
在进气通路4上连接旁通通路24，该旁通通路24使进气绕过增压器19及中间冷却器20而流动。旁通通路24与增压器19及中间冷却器20并列设置，其一端在中间冷却器20的下游侧与进气通路4连接，另一端侧在增压器19的上游侧与进气通路4连接。在该旁通通路24中配置旁通阀25。
旁通阀25具有由电动机构成的致动器25a，其与由控制单元30施加的控制信号对应，通过驱动该致动器25a，从而获得目标的旁通阀开度。此外，旁通阀25构成为，在不从车载蓄电池(未图示)向致动器25a进行电力供给的状态下，利用弹簧的弹力使旁通阀25的阀开度(旁通阀开度)成为全开。
旁通阀开度在本实施方式中，由内置在旁通阀25内的2个旁通阀开度传感器25b、25c进行检测。即，在本实施方式中，通过利用2个旁通阀传感器25b、25c对旁通阀开度进行检测，从而可以判断是否正确地检测出实际的旁通阀开度。例如，在由第1旁通阀开度传感器25b检测出的旁通阀开度的值、和由第2旁通阀开度传感器25c检测出的旁通阀开度的值之间较大地背离的情况下，可以判定2个旁通阀开度传感器25b、25c之中的一个发生故障。
控制单元30除了被输入上述的空气流量计14、大气压传感器18及增压压力传感器21的检测信号之外，还被输入曲轴转角传感器26、加速器踏板开度传感器27、水温传感器28等各种传感器类的检测信号，并且还被输入与车载蓄电池(未图示)的电压相关的信息等，该曲轴转角传感器26对内燃机转速(发动机转速)及曲轴转角位置进行检测，该加速器踏板开度传感器27对由驾驶员操作的加速器踏板的踏入量(加速器踏板开度)进行检测，该水温传感器28对内燃机1的冷却水温进行检测。
并且，控制单元30基于这些输入的各种检测信号等，控制内燃机1的燃料喷射量、燃料喷射定时、点火定时等，并且决定节气门开度、旁通阀开度、增压器19的驱动/停止(电磁离合器23的接合/断开)等。
将电磁离合器23接合而驱动增压器19的增压区域、和断开电磁离合器23而不驱动增压器19的非增压区域，均根据内燃机转速和目标扭矩而预先设定。具体地说，与使旁通阀25全开，断开电磁离合器23的状态下获得的内燃机1的最大扭矩相比，上述目标扭矩小的驾驶区域为非增压区域。并且，与使旁通阀25全开，断开电磁离合器23的状态下获得的内燃机1的最大扭矩相比，上述目标扭矩大的运转区域为增压区域。在上述增压区域中，节气门阀15全开，通过控制旁通阀开度从而控制内燃机1的扭矩。另一方面，在上述非增压区域中，旁通阀25全开，通过控制节气门开度从而控制内燃机1的扭矩。此外，上述目标扭矩例如是基于加速器踏板开度传感器27的检测值和车速等而计算出的。
并且，在成为过度增压而增压器19和节气门阀15之间的压力处于过高状态的情况下，控制单元30进行如下控制：扩大旁通阀开度，并且如果增压器19处于驱动中(电磁离合器23接合中)，则停止增压器19的驱动(断开电磁离合器23)，以使增压器19和节气门阀15之间的压力不会成为过高的状态。
对于增压器19和节气门阀15之间的压力是否处于过高的状态，即增压器19和节气门阀15之间的压力是否存在异常，可以仅通过增压传感器21的检测值进行判定，但考虑在增压传感器21的检测值中含有电气噪声的情况，在本实施方式中，还考虑到节气门开度及旁通阀开度，对增压器19和节气门阀15之间的压力是否处于过高的状态进行判定。
具体地说，利用在图2中示出的过度增压极限阀开度对应图，由内燃机1的内燃机转速(发动机转速)、和由第1节气门阀开度传感器15b检测出的节气门开度，计算旁通阀25的过度增压极限阀开度。并且，在由第1旁通阀开度传感器25b检测出的旁通阀开度比该过度增压极限阀开度小、且增压压力传感器21的检测值即增压压力比预先设定的规定压力A(规定值)大的情况下，判定增压器19和节气门阀15之间的压力处于过高的状态。旁通阀25的过度增压极限阀开度，是在某个节气门开度和某个发动机转速下，用于使增压器19和节气门阀15之间的压力不会处于比预先设定的规定值(上述规定压力A)高的状态的旁通阀开度的极限值，如果旁通阀开度比该过度增压极限阀开度小，则增压器19和节气门阀15之间的压力处于过高(比上述规定压力A高)的状态。
在图2中示出的过度增压极限阀开度对应图，是考虑了增压器19的驱动/停止的对应图，其设定为，节气门开度越小，内燃机1的内燃机转速(发动机转速)越大，则过度增压极限阀开度越大。
在这里，如果立足于增压器19的驱动/停止是对应内燃机1的内燃机转速和节气门开度而决定的，则增压器19和节气门阀15之间的压力，对应于节气门开度、旁通阀开度以及内燃机1的内燃机转速而决定。
即，如图3所示，对每个内燃机转速，根据预先的实验，计算表示节气门开度、旁通阀开度、以及作为增压器19和节气门阀15之间的压力的增压压力之间的关系的相关图，通过将多个该内燃机的每个转速的相关图进行合成，从而可以获得上述的过度增压极限开度对应图。如图3所示，节气门开度越小，旁通阀开度越小，内燃机转速越大，则增压压力相对越高。此外，在图3中，P1、P2、P3是增压压力的等压线，且P1＜P2＜P3，P3是相对最高的增压压力。
详细地进行描述，因为在某个内燃机转速下的增压器19和节气阀15之间的压力(增压压力)由节气门开度和旁通阀开度决定，所以在增压器19和节气门阀15之间的压力(增压压力)达到某个值时，如果节气门开度小，则旁通阀开度大，如果旁通阀开度小，则节气门开度大。另外，内燃机1的内燃机转速越大，为了使增压器19和节气门阀15之间的压力(增压压力)达到某个值所需要的节气门开度及旁通阀开度相对越大。
换言之，在增压器19和节气门阀15之间的压力达到过高(比上述规定压力A高)的状态时，节气门开度可取规定范围(规定的开度区域)内的值，同样地，在增压器19和节气门阀15之间的压力达到过高(比上述规定压力A高)的状态时，旁通阀开度可取规定范围(规定的开度区域)内的值。
即，在增压器19和节气门阀15之间的压力达到过高(比上述规定压力A高)的状态时，旁通阀开度越小，节气门阀开度可取的规定范围(规定的开度区域)越大，并且内燃机转速越大，与内燃机转速小的情况相比相对扩大。另外，在增压器19和节气门阀15之间的压力达到过高(比上述规定压力A高)的状态时，节气门开度越小，旁通阀开度可取的规定范围(规定的开度区域)越大，并且内燃机转速越大，则与内燃机转速越小的情况相比相对扩大。
另外，在本实施方式中，在由第1节气门阀开度传感器15b检测出的节气门开度、和由第2节气门阀开度传感器15c检测出的节气门开度之间的背离，大于或等于预先设定的节气门阀开度传感器警告判定值的情况下，或在由第1旁通阀开度传感器25b检测出的旁通阀开度、和由第2旁通阀开度传感器25c检测出的旁通阀开度之间的背离，大于或等于预先设定的旁通开度传感器警告判定值的情况下，如果增压压力传感器21的检出值即增压压力比预先设定的规定压力A(规定值)大，则判定为增压器19和节气门阀15之间的压力处于过高的状态。
图4表示与控制单元30执行的增压压力的判定、和与此相伴的电磁离合器23的接合/断开控制、以及旁通阀25的开度控制相关的控制流程的流程图。此外，由控制单元30执行的该处理，每隔规定的时间(例如每10ms)被重复实施。
在S1中，输入内燃机转速、第1、第2节气门开度、第1、第2旁通阀开度等各种信息。
在S2中，利用过度增压极限阀开度对应图，根据节气门开度、和内燃机1的内燃机转速计算过度增压极限阀开度，并判定旁通阀开度是否比过度增压极限阀开度小。在旁通阀开度比过度增压极限阀开度小的情况下进入S3，否则进入S4。
在本实施方式中，作为在计算过度增压极限开度时使用的节气门开度，使用由第1节气门阀开度传感器15b检测出的节气门开度，但也可以使用由第2节气门阀开度传感器15c检测出的节气门开度，或使用由第1节气门阀开度传感器15b检测出的节气门开度和由第2节气门阀开度传感器15c检测出的节气门开度之间的平均值(相加平均)。另外，在本实施方式中，作为在计算过度增压极限阀开度时使用的旁通阀开度，使用由第1旁通阀开度传感器25b检测出的旁通阀开度，但也可以使用由第2旁通阀开度传感器25c检测出的旁通阀开度，或使用由第1旁通阀开度传感器25b检测出的旁通阀开度和由第2旁通阀开度传感器25c检测出的旁通阀开度之间的平均值(相加平均)。
在S3中，判定电磁离合器23是否接合(如果根据目标扭矩和内燃机转速判定为增压区域，则判定为电磁离合器23接合)，并判定上述的车载蓄电池的电压是否大于等于预先设定的规定电压(例如11V)。如果蓄电池电压大于等于规定电压，则进入S6，在小于的情况下进S4。
在S4中，判定从由第1节气门阀开度传感器15b检测出的节气门开度减去由第2节气门阀开度传感器15c检测出的节气门开度而获得的值的绝对值，是否大于预先设定的节气门阀开度传感器警告判定值，在大于的情况下进入S6，否则进入S5。
从S4进入S6的状况，是2个节气门阀开度传感器15b、15c之中的至少一个传感器处于未准确地检测出实际的节气门开度的状况，与由2个节气门阀开度传感器15b、15c准确地检测出实际的节气门开度的状况相比，处于检测出的节气门开度的可靠性低的状况。即，在S4中可以判定节气门阀开度传感器15b、15c的故障。
在S5中，判定由第1旁通阀开度传感器25b检测出的旁通阀开度减去由第2旁通阀开度传感器25c检测出的旁通阀开度而获得的值的绝对值，是否大于预先设定的旁通阀开度传感器警告判定值，在大于的情况下进入S6，否则将后述的过度增压安全计数值T(ms)清除(清零)，结束本次流程。从S5进入到S6的状况，是2个旁通阀开度传感器25b、25c之中的至少一个传感器处于未准确地检测出实际的旁通阀开度的状况，与由2个旁通阀开度传感器25b、25c准确地检测出实际的旁通阀开度的状态相比，处于检测出的旁通阀开度的可靠性低的状况。即，在S5中可以判定旁通阀开度传感器15b、15c的故障。
在S6中，判定从由增压压力传感器21检测出的增压压力减去由大气压传感器18检测出的大气压而获得的值即相对压力，是否比预先设定的增压压力判定压力大，在大于的情况下使过度增压安全计数值T(ms)递增，进S7，否则将过度增压安全计数值T(ms)清除(清零)，结束本次流程。
在S7中，判定过度增压安全计数值T是否大于预先设定的过度增压安全判定延迟t(ms)，在大于的情况下进入S8，否则结束本次流程。换言之，在该S7中判定增压器19和节气门阀15之间的压力是否处于过高的状态，在判定为增压器19和节气门阀15之间的压力处于过高的状态的情况下进入S8。
在S8中，断开对旁通阀25的致动器25a的电源供给，使旁通阀25全开。另外，断开电磁离合器23，使作为增压器19和节气门阀15之间的压力的增压压力降低。
另外，在S8中，在1次的驾驶中(点火从ON到OFF的期间)，在S7中被判定为过度增压安全计数值T大于预先设定的过度增压安全判定延迟t(ms)的次数，大于或等于预先设定的过度增压异常判定次数C的情况下，在搭载内燃机1的车辆的仪表板等驾驶员可以目视的位置上使报警灯亮灯，向驾驶员通知增压压力的异常(在增压器19和节气门阀15之间的压力存在异常)。此外，设定为亮灯一次的报警灯，直至在修理厂进行检查为止，在运转中均亮灯。
在存在节气门阀15(或者旁通阀25)发生故障而节气门开度(或旁通阀开度)进入规定的开度区域，且增压压力处于过高的状态的异常的情况下，通过使上述的流程图按S2→S3→S6→S7的顺序前进，从而可以准确地判定增压压力的异常。
另外，在增压传感器21的检测值中含有电气噪声的情况下，在S2中判定为旁通阀开度大于或等于过度增压极限阀开度，不判定为增压异常。此外，在S2中判定为旁通阀开度大于或等于过度增压极限阀开度的情况下，存在经由S4、S5进入S6的情况，但这属于节气门阀开度传感器15b、15c、及旁通阀开度传感器25b、25c中存在故障的情况。
并且，在节气门阀15发生故障而节气门开度进入规定的开度区域，但节气门阀开度传感器15b、15c中的至少一个发生故障而无法检测出节气门开度进入规定的开度区域的情况下，即使节气门开度没有进入规定的开度区域，在S4中也可以判定节气门阀开度传感器15b、15c存在故障。而且，在增压压力中存在异常的情况下，通过使上述的流程图按照S2→S4→S6→S7的顺序前进，从而可以准确地判定增压压力的异常。
另外，在旁通阀25发生故障而旁通阀开度进入规定的开度区域，但旁通阀开度传感器25b、25c中的至少一个发生故障而无法检测出旁通阀开度进入规定的开度区域的情况下，即使旁通阀开度没有进入规定的开度区域，在S5中也可以判定旁通阀开度传感器25b、25c存在故障。而且，在增压压力中存在异常的情况下，通过使上述的流程图按照S2→S4→S5→S6→S7的顺序前进，从而可以准确地判定增压压力的异常。
如上述说明所述，在本实施方式中，因为不仅使用增压压力传感器21的检测值，还使用节气阀开度传感器15b、15c及旁通阀开度传感器25b、25c的输出值，判定增压器19和节气门阀15之间的压力是否处于过高的状态，所以即使在增压压力传感器21的检测值中含有电气噪声的情况下，也可以准确且尽可能快速地判定增压器19和节气门阀15之间的压力是否处于超过适当范围的增压压力异常的状态。
并且，因为如果判定增压压力处于过高的状态，则将旁通阀25全开，并且如果增压器19处于驱动中则断开电磁离合器23，所以可以避免内燃机1在增压压力过高的状态下持续运转，从而可以可靠地保护进气系统的部件。

Claims (4)

1.一种内燃机的增压压力诊断装置，其特征在于，具有：
增压传感器，其用于对设置在进气通路中的增压器和节气门阀之间的压力进行检测；
节气门阀开度传感器，其用于对节气门阀的阀开度进行检测；
旁通阀开度传感器，其用于对旁通阀的阀开度进行检测，该旁通阀设置在绕过增压器的旁通通路中；以及
控制部，其在由所述增压传感器检测出的压力大于或等于规定值，且由所述节气门阀开度传感器检测出的节气门开度、及由所述旁通阀开度传感器检测出的旁通阀开度分别处于规定的开度区域内的情况下，判定所述增压器和所述节气门阀之间的压力存在异常。
2.根据权利要求1所述的内燃机的增压压力诊断装置，其特征在于，
所述控制部进行下述控制：
旁通阀开度越小，所述节气门阀的规定的开度区域设定得越大，
节气门开度越小，所述旁通阀的规定的开度区域设定得越大。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的增压压力诊断装置，其特征在于，
还具有曲轴转角传感器，其用于检测内燃机转速及曲柄转角，
所述节气门阀的规定的开度区域及所述旁通阀的规定的开度区域，分别对应于内燃机转速而进行变更。
4.根据权利要求3所述的内燃机的增压压力诊断装置，其特征在于，
还具有曲轴转角传感器，其用于检测内燃机转速及曲柄转角，
如果所述内燃机转速变大，则与所述内燃机转速小的情况相比，所述节气门阀的规定的开度区域及所述旁通阀的规定的开度区域扩大。
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