CN105275654A - 用于内燃发动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃发动机的控制装置(10)，该内燃发动机包括多个气缸，并且该控制装置包括电子控制单元，该电子控制单元被配置成：a)判断曲轴在压缩上止点处的加速度是否等于或大于阈值；b)当所述曲轴的所述加速度等于或大于所述阈值时，判定已经在所述气缸中发生了压缩损失；以及c)当所述曲轴在压缩上止点处的旋转的加速已经在所述多个气缸中连续地发生了第一特定次数时，禁止压缩损失的判断。

Description

用于内燃发动机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的控制装置。

背景技术

现有技术中已经存在一种用于检测在内燃发动机中发生的异常的装置。例如，日本特许申请公开No.2005-264853(JP2005-264853A)中公开了一种用于确定发生了从燃烧室的气体泄漏并发生所谓的压缩损失(压缩空气的泄漏)的气缸的构型。在正常的气缸中，由压缩空气产生的反作用力在压缩阶段期间起作用，因此当活塞接近压缩上止点(TDC)时曲轴的旋转速度变得较低。然而，由于当气缸中发生压缩损失时并不容易发生反作用力，因而当活塞接近压缩TDC时曲轴的旋转速度的减小的量变得较小。基于该原理，在JP2005-264853A中公开的压缩损失的判断通过比较在各个气缸的压缩阶段中曲轴的旋转速度的减小量来进行。

发明内容

曲轴的旋转速度的行为的改变并不仅仅因为压缩损失的影响，也会因内燃发动机的运转状态的改变而发生。例如，在起动内燃发动机时的转速增大期间，即使没有压缩损失并且因空气而发生反作用力，曲轴的旋转速度也持续地增大。因此，在压缩损失仅基于曲轴的旋转速度的减小量较小这一事实被确定的构型的情况下，会错误地判定已发生压缩损失——尽管事实上压缩损失并未实际发生。当曲轴的旋转速度持续地增大时，例如，在内燃发动机的起动期间，存在会以持续的方式做出该错误判定的风险。

本发明提供了一种用于内燃发动机的控制装置，由此能够防止持续发生压缩损失的错误判定。

在根据本发明的一个实施方式的用于内燃发动机的控制装置中，内燃发动机包括多个气缸，并且控制装置包括电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：a)判断曲轴在压缩上止点处的加速度是否等于或大于阈值；b)当所述曲轴的所述加速度等于或大于所述阈值时，判定已经在所述气缸中发生了压缩损失；以及c)当所述曲轴在压缩上止点处的旋转的加速已经在所述多个气缸中连续地发生了第一特定次数时，禁止压缩损失的判断。

例如，在当起动内燃发动机时转速增大期间，即使没有压缩损失并且因压缩阶段中的空气而发生反作用力，曲轴的旋转速度也持续地增大。换言之，当在多个气缸中在压缩上止点处发生曲轴的旋转的加速时，存在曲轴的旋转的加速由于除压缩损失以外的原因在压缩上止点处发生的可能性。在该情况下，如果压缩损失的判断基于曲轴在压缩上止点处的旋转的加速度等于或大于阈值这一事实来执行，则存在以持续的方式做出错误判定的风险。

另一方面，根据以上所描述的构型，有可能在存在曲轴的旋转的加速由于除压缩损失以外的原因在压缩上止点处发生的可能性的情况下禁止判断单元的压缩损失判断。因此，可以抑制错误的压缩损失判定的持续发生。

在用于内燃发动机的控制装置的一个示例中，第一特定次数可以为两次。在以上描述的构型中，电子控制单元(判断单元)的压缩损失的判断在曲轴的旋转加速已经在两个气缸中在压缩上止点处连续发生的情况下被禁止。换言之，压缩损失的判断在曲轴的旋转加速在一个气缸的压缩上止点处已经发生，并且曲轴的旋转加速然后在这个气缸之后的执行压缩阶段的气缸的压缩上止点处发生的情况下被禁止。当曲轴的旋转加速在两个气缸中在压缩上止点处发生时，存在加速由于除气缸中的压力损失以外的原因而发生的较高的可能性。因此，根据以上描述的构型，可以在存在曲轴的旋转加速由于除压力损失以外的原因而发生的较高的可能性时，禁止实施判断单元的压缩损失判断。

在用于内燃发动机的控制装置的一个示例中，电子控制单元可以构造成在曲轴的在压缩上止点处的旋转减速已在多个气缸中连续地发生第二特定次数时，解除对压缩损失判断的禁止。

当曲轴的在压缩上止点处的旋转减速已在多个气缸中连续地发生时，能够推断出存在曲轴的旋转加速由于除压力损失以外的原因在压缩上止点处发生的可能性的情形已经不存在。根据以上描述的构型，当推断出存在错误判定的风险的情形已经不存在时，解除对压缩损失判断的禁止，并因此能够保证用于执行压缩损失判断的充分的机会。

在用于内燃发动机的控制装置的一个示例中，第二特定次数可以为“N-1”，其中，“N”为内燃发动机中的气缸的数目。例如，即使当曲轴的旋转加速在特定气缸的压缩上止点处发生时，如果曲轴的旋转减速在除该特定气缸外的所有其他气缸的压缩上止点处发生，则存在如下的较高的可能性：存在错误判定的风险的情形已经不存在。因此，期望的是采用一种构型，其中：第二特定次数被设定为“N-1”，该“N-1”为内燃发动机的气缸的数目“N”减去“1”，与以上描述的构型相同，并且当减速在压缩TDC处已经连续地发“N-1”次时，对压缩损失判断的禁止被解除。根据以上描述的构型，当存在做出错误判定的风险的情形已经不存在的可能性较高时，通过解除对判断的禁止，可以确保用于压缩损失判断的充分的机会。

在用于内燃发动机的控制装置的一个示例中，电子控制单元可以配置成存储被判定为已经发生的压缩损失的次数。根据以上描述的构型，由于存储了被判定为已经发生的压缩损失的次数，所以能够基于判定的次数确定内燃发动机的状态。当例如执行内燃发动机的维护时，内燃发动机的状态可通过参照存储在电子控制单元(存储单元)中的信息来判定，并且能够采取对应于内燃发动机的状态的准确的对策。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点、技术和工业意义，其中，相同的附图标记指代相同的元件，并且其中：

图1为示出电子控制单元的构型的示意图，该电子控制单元为用于内燃发动机的控制装置的一个实施方式；

图2为示出根据本实施方式的电子控制单元据以设定TDC加速度的程序的步骤的流程图；

图3为示出曲柄角、曲轴的瞬时加速度以及TDC加速度之间的关系的时间图；

图4为示出用于控制根据本实施方式的压缩损失判断的实施的程序的步骤的流程图；以及

图5为示出当执行用于控制压缩损失判断的实施的程序时，TDC加速度、连续减速计数器、连续加速计数器以及压缩损失判断许可标记之间的关系的一组时间图。

具体实施方式

以下，将参照图1至图5描述一个实施方式，其中：用于内燃发动机的控制装置构造为对安装在车辆中的内燃发动机30进行控制的电子控制单元10。本实施方式中的内燃发动机30为具有气缸#1至#6的V型6缸发动机。在以下给出的描述中，气缸#1的压缩TDC为0°，并且曲柄角(即曲轴的旋转角度)被表示为CA。此外，压缩TDC在适当的情况下被简称为“TDC”。

如图1中所示，曲柄角传感器21连接至电子控制单元10，该曲柄角传感器21输出与曲柄角的变化相对应的曲柄角信号，该曲柄角为设置在内燃发动机30中的曲轴31的旋转角度。电子控制单元10设置有判断单元11和存储单元12，该判断单元11对在内燃发动机30中已发生的压缩损失进行判断，该存储单元12存储判断单元11判定已发生压缩损失的次数。

电子控制单元10基于从曲柄角传感器21输出的曲柄角信号计算为曲轴31的旋转角度的曲柄角(0℃A至720℃A)，并且也计算曲轴31的旋转速度。此外，电子控制单元10基于计算出的曲轴31的旋转速度计算曲轴31的瞬时加速度。此外，电子控制单元10基于曲柄角判断各个气缸的压缩TDC，并且将曲轴31在压缩TDC处的瞬时加速度设定为TDC加速度。换言之，电子控制单元10将曲轴31的在分别对应于六个气缸的TDC的0℃A、120℃A、240℃A、360℃A、480℃A以及600℃A处的瞬时加速度设定为气缸的对应于该曲柄角的TDC加速度。为了控制压缩损失判断的执行，电子控制单元10基于该设定的TDC加速度禁止判断单元11的判断，并解除该禁止。

然后，将参照图2描述电子控制单元10执行的用于设定TDC加速度的过程。用于设定TDC加速度的程序在每次曲轴31转过30℃A时重复。

首先，在该程序中，在步骤S101中，检测曲轴31的旋转速度。更具体地，基于来自曲柄角传感器21的曲柄角信号计算曲轴31转过30℃A所需的时间。曲轴31的旋转速度通过对为30℃A的曲柄角的变化量关于时间进行微分来计算。

接着，在步骤S102中，基于已经在步骤S101中计算出的曲轴31的旋转速度来计算曲轴31的瞬时加速度。更具体地，根据先前计算出的旋转速度以及当前计算出的旋转速度来计算曲轴31的旋转速度的变化量。因此，通过对该旋转速度的变化量在使曲轴31转过30℃A所需的时间上进行微分而计算瞬时加速度。

然后，在步骤S103中，判断曲柄角是否处于TDC。在曲柄角处于TDC(S103：是)时，然后执行步骤S104中的处理，并且将步骤S102计算出的瞬时加速度设定为处于TDC处的气缸中的TDC加速度。当TDC加速度已经以此方式设定时，该程序被暂时终止。

另一方面，如果曲柄角不处于TDC(S103：否)，则该程序不执行步骤S104中的处理而暂时中止。通过以30℃A的间隔重复该程序，曲轴31的每隔30℃A的瞬时加速度通过步骤S101与S102中的处理来计算。通过步骤S103中的处理判断曲柄角是否处于TDC。由于根据本实施方式的内燃发动机30为V型6缸内燃发动机，因而与处于0CA的气缸#1的TDC间隔开120℃A的各曲柄角被限定为相应的气缸的TDC。当TDC已经被判定时，将此时通过步骤S104中的处理计算出的曲轴31的瞬时加速度设定为TDC加速度。换言之，如在图3中所示，曲轴31的在0℃A处的瞬时加速度被设定为气缸#1的TDC加速度，并且曲轴31的在120℃A处的瞬时加速度被设定为气缸#2的TDC加速度。以此方式，每次曲柄角改变120℃A时，在此时计算出的曲轴31的瞬时加速度被设定为在此时处于TDC的气缸的TDC加速度。用于气缸#1至#6的相应的TDC加速度值以此方式设定。

接着，参照图4描述用于控制由电子控制单元10执行的压缩损失判断的实施的过程。每次TDC加速度被设定时，重复与该实施控制过程相关的实施控制程序。换言之，该程序在每次曲轴31转过120℃A时重复。

首先，在该实施控制程序中，在步骤S201中，判断TDC加速度是否等于或大于加速度阈值。在该实施方式中，“0”被设定为加速度阈值。换言之，在步骤S201中，曲轴31的旋转速度的行为通过判断TDC加速度是否等于或大于“0”来确定。

当TDC加速度等于或大于加速度阈值时(S201：是)，执行从步骤S202开始往后的处理。另一方面，当TDC加速度小于加速度阈值时(S201：否)，执行从步骤S206开始往后的处理。在步骤S202中，连续加速计数器被加“1”。

随后，在步骤S203中，执行用于使连续减速计数器清零的处理。换言之，连续减速计数器被设定为“0”。接下来，在步骤S204中，判断连续加速计数器是否等于或大于第一特定值。在本实施方式中，第一特定值被设定为“2”。换言之，在步骤S204中，判断连续加速计数器是否等于或大于“2”。

当连续加速计数器等于或大于第一特定值时(S204：是)，进程前进至步骤S205，并且压缩损失判断许可标记被关闭。该程序然后被暂时终止。

另一方面，当连续加速计数器小于第一特定值时(S204：否)，程序在不执行步骤S205中的处理的情况下终止。如以上说明的，在步骤S202中，连续加速计数器被加“1”，而在步骤S206中，连续减速计数器被加“1”。

随后，在步骤S207中，执行用于使连续加速计数器清零的处理。换言之，连续加速计数器被设定为“0”。接下来，在步骤S208中，判断连续减速计数器是否等于或大于第二特定值。在本实施方式中，第二特定值被设定为“N-1”，其为内燃发动机的气缸的数目(N)减1。换言之，由于关于本实施方式的内燃发动机30具有六个气缸，因而第二特定值被设定为“5”。换言之，在步骤S208中，判断连续减速计数器是否等于或大于“5”。

当连续减速计数器等于或大于第二特定值时(S208：是)，进程进行至步骤S209，并且压缩损失判断许可标记被打开。该程序然后暂时终止。

另一方面，当连续减速计数器小于第二特定值时(S208：否)，程序在不执行步骤S209中的处理的情况下即终止。当压缩损失判断许可标记打开时，基于曲轴31的旋转速度的行为的压缩损失判断过程由判断单元11来执行。在普通气缸中，由压缩空气形成的反作用力在压缩阶段期间起作用，并且曲轴31的旋转速度因此随着活塞接近压缩TDC而变得较低。然而，由于当气缸中存在压缩损失时，并不容易发生反作用力，因而当活塞靠近压缩TDC时曲轴31的旋转速度的减小变得较小。因此，判断单元11例如监视曲轴31的旋转速度的变化，比较每个气缸的压缩阶段中曲轴31的旋转速度的减小的量，并判定在旋转速度的减小量特别小的气缸中已发生压缩损失。更具体地，判断单元11通过比较每个气缸的TDC加速度值来设定压缩损失判断阈值。如果气缸的TDC加速度等于或大于压缩损失判断阈值，则判断单元11判定该气缸中已发生压缩损失。

存储单元12然后存储已经由判断单元11判定的压缩损失的发生的次数，作为压缩损失发生数目。接着，将参照图5描述当参照图4描述的程序被重复时发生的动作。

图5中的时刻t1至t14相应地指示TDC加速度被设定时的时刻。此处以示例的方式描绘了曲轴31的旋转加速度以下述方式变化：如图5中(TDC加速度)所示，TDC加速度在时刻t7之前具有比加速度阈值小的值，从时刻t8至时刻t13具有等于或大于加速度阈值的值，并且从时刻t13向后再次具有比加速度阈值小的值。

在时刻t1处，由于TDC加速度小于加速度阈值，于是在步骤S201中做出了否定的判定，并且执行从步骤S206开始往后的处理。因此，如图5中(连续减速计数器)所示，连续减速计数器增大。在时刻t1之前，连续减速计数器为“1”，并且因此，在时刻t1处，连续减速计数器变为“2”。在时刻t2至t4处，每个TDC加速度值小于加速度阈值，并且因此如在图5中(连续减速计数器)所示，连续减速计数器增大。

在时刻t4处，如图5中(连续减速计数器)所示已经增大的连续减速计数器达到值“5”，该值“5”为第二特定值。换言之，在时刻t4处，在步骤S208处做出肯定的判定，并且执行步骤S209中的处理。如在图5中(压缩损失判断许可标记)所示，压缩损失判断许可标记然后被打开。

在随后的时刻t5至t7中，每个TDC加速度值小于加速度阈值，因此，如图5(连续减速计数器)所示，连续减速计数器连续地增大。之后，在时刻t8处，TDC加速度从比加速度阈值小的值切换至等于或大于加速度阈值的值。因此，在步骤S201中做出肯定的判定，并且执行从步骤S202开始往后的处理。换言之，如图5中(连续加速计数器)所示，连续加速计数器增大。在该情况下，在步骤S203中，执行用于使连续减速计数器清零的处理，并且如图5中(连续减速计数器)所示，连续减速计数器变为“0”。

在时刻t9处，TDC加速度等于或大于加速度阈值，并且因此，如在图5中(连续加速计数器)所示，连续加速计数器增大。换言之，连续加速计数器达到为第一特定值的“2”。更具体地，在时刻t9处，在步骤S204处做出肯定的判定，并且步骤S205中的处理被执行。如在图5中(压缩损失判断许可标记)所示，压缩损失判断许可标记然后被关闭。通过以此方式关闭压缩损失判断许可标记，停止由判断单元11执行压缩损失判断。换言之，禁止了基于曲轴31的旋转速度的行为的压缩损失判断。

在随后的时刻t10至t12处，每个TDC加速度值等于或大于加速度阈值，并且因此，连续加速计数器如在图5中(连续加速计数器)所示连续地增大。之后，在时刻t13处，TDC加速度从等于或大于加速度阈值的值切换至小于加速度阈值的值。因此，在步骤S201处做出否定的判定，并且执行从步骤S206开始往后的处理。换言之，如在图5中(连续减速计数器)所示，连续减速计数器增大。在此情况下，在步骤S207中，执行用于使连续加速计数器清零的处理，并且如在图5中(连续加速计数器)所示，连续加速计数器变为“0”。

如上所述，根据本实施方式的电子控制单元10，基于TDC加速度使连续加速计数器和连续减速计数器增大或减小。之后，当连续加速计数器等于或大于“2”时，禁止压缩损失判断。此外，当连续加速计数器已经变得等于或大于“5”时，解除对压缩损失判断的禁止。换言之，基于TDC加速度，能够在压缩损失判断的禁止与该禁止的解除之间进行切换。

根据以上已经描述的本实施方式，获得了以下有益的效果。(1)在本实施方式中，当TDC加速度连续地等于或大于加速度阈值的次数等于或大于特定次数时，由判断单元11进行的压缩损失判断被禁止。因此，可以在存在由于除压缩损失以外的原因在压缩TDC处产生曲轴31的旋转加速的可能性的情况下禁止压缩损失判断。因此，当曲轴31的旋转速度的行为由于除压缩损失以外的原因而变化时，抑制压缩损失判断的实施。换言之，可以抑制错误的压缩损失判定的持续发生。

(2)可以在TDC加速度连续两次等于或大于加速度阈值时，禁止压缩损失判断。当曲轴31的旋转加速在两个气缸中在压缩TDC处发生时，存在该加速源于除气缸中的压缩损失以外的原因而发生的较高的可能性。因此，根据本实施方式，当存在因除压缩损失以外的原因而发生曲轴31的旋转加速的高的可能性时，能够防止基于曲轴31的旋转速度的行为实施压缩损失判断。

(3)在本实施方式中，当TDC加速度连续地小于加速度阈值的次数等于或大于特定次数时，压缩损失判断的禁止被解除。当曲轴31在压缩TDC处的旋转减速已在多个气缸中连续地发生时，可以推断出曲轴31由于除压缩损失以外的原因在压缩TDC处发生旋转加速的可能性的情况已经不存在了。因此，根据本实施方式，当推断出存在错误判定的风险的情形已经不存在时，对压缩损失判断的禁止被解除，因此能够保证用于执行压缩损失判断的充分的机会。

(4)可以在TDC加速度连续地小于加速度阈值五次时禁止压缩损失判断。甚至当曲轴31的旋转加速在特定的气缸的压缩TDC处产生时，如果曲轴31的旋转减速在除该特定气缸外的所有其他气缸的压缩TDC处发生的话，也存在如下的较高的可能性：存在错误判定的风险的情形已经不存在。因此，通过设定第二特定值“5”——其为内燃发动机30的气缸的数目“6”减去“1”——来解除对压缩损失判断的禁止，当存在错误判定的风险的情形已经不存在的可能性较高时，对压缩损失判断的禁止被解除，因此能够保证对压缩损失判断的实施的充分的机会。

(5)由于被判定为已经发生的压缩损失的次数存储在存储单元12中，所以可以基于该判定的次数确定内燃发动机30的状态。当执行内燃发动机30的维护时，例如，内燃发动机30的状态可通过参照存储在存储单元12中的信息来判定，并且能够针对内燃发动机30的状态采取正确的对策。

本实施方式也可以以包含适当修改的以下模式来实施。在以上描述的实施方式中，由判断单元11判定的已发生压缩损失的次数存储在存储单元12中。存储单元12可以配置成以存储分别对于每个气缸的压缩损失发生的次数。此外，存储单元12也可配置成以存储在所有气缸中发生的压缩损失的次数。

在以上描述的实施方式中，值“2”被设定为第一特定值。该第一特定值不限于“2”，只要其具有使得能够对存在TDC加速度由于除压缩损失以外的原因而等于或大于加速度阈值的可能性的情形进行判定的值即可。

在以上描述的实施方式中，第二特定值被设定为“N-1”，其为内燃发动机的气缸的数目(N)减去1。为了显示与以上描述的实施方式相似的有益效果，能够推断出存在TDC加速度由于除压缩损失以外的原因而等于或大于加速度阈值的可能性的情形已经不存在，则是令人满意的。换言之，非“N-1”的值可以被设定为第二特定值。

在以上描述的实施方式中，加速度阈值被设定为“0”，连续加速计数器在TDC加速度等于或大于“0”时增大，并且连续减速计数器在TDC加速度小于“0”时增大。由于加速度阈值为用于判断曲轴31的旋转是否正在加速的阈值，所以也能够将该阈值设定为非“0”的值。换言之，加速度阈值也可以被设定为大于“0”的值。此外，在该情况下，有必要设置用于判断曲轴31的旋转是否正在减速的减速度阈值，并且在TDC加速度等于或小于减速度阈值时使该连续减速计数器增大。在该情况下，减速度阈值应被设定为等于或小于“0”的值，并且优选地，为小于“0”的值。

在以上描述的实施方式中，曲轴31的瞬时加速度基于每30℃A间隔的旋转速度来计算。只要能够保证压缩损失判断的判断准确性以及对压缩损失判断的实施的控制，就还能够基于例如10℃A或者60℃A或者90℃A间隔的旋转速度来计算瞬时加速度。

在以上描述的实施方式中，给出了判断单元11基于在每个气缸中在压缩阶段曲轴31的旋转速度的减小量的比较的结果执行压缩损失判断的示例。然而，用于判断压缩损失的方法不限于该构型。

判断单元11的压缩损失判断也可以仅在气缸的一部分中执行。在以上描述的实施方式中，电子控制单元10控制的对象为内燃发动机30，其为V型6缸发动机。根据以上描述的实施方式的压缩损失判断的实施的控制也可以被用于具有不同数目的气缸的内燃发动机中或具有直列式气缸的内燃发动机中。在这些情况下，同样能够显示出与上述实施方式的有益效果相似的有益效果。

Claims (5)

1.一种用于内燃发动机的控制装置(10)，所述内燃发动机包括多个气缸，并且所述控制装置包括：

电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：

a)判断曲轴在压缩上止点处的加速度是否等于或大于阈值；

b)当所述曲轴的所述加速度等于或大于所述阈值时，判定已经在所述气缸中发生了压缩损失；以及

c)当所述曲轴在压缩上止点处的旋转的加速已经在所述多个气缸中连续地发生了第一特定次数时，禁止压缩损失的判断。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述第一特定次数为两次。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述电子控制单元被配置成：当所述曲轴在压缩上止点处的旋转的减速已经在所述多个气缸中连续地发生了第二特定次数时，解除对压缩损失的判断的禁止。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其中，所述第二特定次数为N-1，其中，N为所述内燃发动机中的气缸的数目。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其中，所述电子控制单元被配置成存储被判定为已经发生的压缩损失的次数。