CN106150731B - 发动机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机装置。在每个点火周期上，当持续时间变化量ΔT30[i]等于或小于基准值ΔT30ref2时，哑火计数器Cmf保持不变。另一方面，当持续时间变化量ΔT30[i]大于基准值ΔT30ref2时，哑火计数器Cmf递增值1(S310到S330)。将哑火率Rmf设定为在量增加判定标志F[i]等于值1时提供与在量增加判定标志F[i]等于值0时的值相比较小的值(S340)。在点火计数器Ci达到或超过基准值Ciref的情况下(S370)，通过哑火计数器Cmf与作为哑火率Rmf的累计值的累计哑火率Rmfsum之间的比较来判定转换催化剂是否过热(S410到S430)。

Description

发动机装置
技术领域
本发明涉及发动机装置。
背景技术
所提出的一种发动机装置的配置在表示发动机转速的每单位时间变化量的旋转变化量等于或大于基准值时判定发生稀薄不平衡，并且开始针对稀薄的缸体(cylinder)增加燃料喷射量(例如，专利文献1)。该发动机装置执行此控制，以抑制稀薄缸体中的哑火(misfire)以及由哑火导致的不良排放。
引用列表
专利文献
PTL 1:JP 2013-117203A
发明内容
技术问题
在上述发动机装置中，旋转变化量被预期在以下情况下等于或大于基准值：即，在任何缸体中未发生哑火但部分缸体中的燃料喷射量小于其它缸体中的燃料喷射量的情况，或者在部分缸体中发生哑火的情况。在点火系统的问题导致部分缸体中发生哑火的情况下，可能开始在被视为稀薄缸体的该缸体中增加燃料喷射量。这会增加流入在置于发动机的排气系统内的催化转换器中包括的催化剂的未燃烧气体量，并且通过未燃烧气体和催化剂的燃烧反应增加了催化剂的温度升高程度。催化剂因此可能过热。因此需要在催化剂过热的情况下更可靠地检测催化剂的过热。
对于所述发动机装置，目的是在安装于发动机的排气系统内的催化转换器中包括的催化剂过热的情况下更可靠地检测催化剂的过热。
问题的解决方案
为了实现上述目的，本发明的发动机装置可以通过以下各方面实现。
根据本发明的一方面，提供一种第一发动机装置，包括：发动机，其被配置为具有多个缸体；催化转换器，其被配置为包括用于所述发动机的排放控制的催化剂；以及控制器，其被配置为，在等于或短于所述发动机的点火周期的每个预定周期上，计算使所述发动机的输出轴旋转预定旋转角所需的时间段的变化量，并且当所述变化量大于第一基准值时，针对在计算多个缸体之间的变化量期间处于膨胀行程的缸体开始预定增量操作，以便将燃料喷射量增加为大于当所述变化量等于或小于所述第一基准值时的燃料喷射量，其中在每个预定周期上，所述控制器在所述变化量等于或小于比所述第一基准值大的第二基准值时，使计数器的值保持不变，而在所述变化量大于所述第二基准值时，使所述计数器的值递增，在所述发动机中的点火次数达到或超过预定次数的情况下，所述控制器在所述计数器的值大于指定值时判定所述催化剂过热，并且在针对所述发动机的部分缸体执行所述预定增量操作时，所述控制器提供与在不针对所述发动机的任一缸体执行所述预定增量操作时的值相比较小的值作为所述指定值。
此方面的第一发动机装置在等于或短于所述发动机的点火周期(点火时段)的每个预定周期上，计算使所述发动机的输出轴旋转预定旋转角所需的时间段(下文称为“旋转持续时间”)的变化量(下文称为“持续时间变化量”)。当所述持续时间变化量大于所述第一基准值时，针对在计算所述多个缸体之间的持续时间变化量期间处于膨胀行程的缸体开始所述预定增量操作，以便将所述燃料喷射量增加为大于在所述持续时间变化量等于或小于所述第一基准值时的燃料喷射量。在每个预定周期上，所述第一发动机装置在所述持续时间变化量等于或小于比所述第一基准值大的所述第二基准值时，使所述计数器的值保持不变，而在所述持续时间变化量大于所述第二基准值时，使所述计数器的值递增。在所述发动机中的点火次数达到或超过预定次数的情况下，所述第一发动机装置在所述计数器的值大于所述指定值时判定所述催化剂过热。在针对所述发动机的部分缸体执行所述预定增量操作时，所述第一发动机装置提供与在不针对所述发动机的任一缸体执行所述预定增量操作时的值相比较小的值作为所述指定值。该配置允许在所述催化剂过热的情况下更可靠地判定(检测)所述催化剂的过热。“持续时间变化量”可以通过从最新计算的旋转持续时间减去在第二预定旋转角(例如，与点火周期对应的所述输出轴的旋转角(在四缸体情况下为180度))之前计算的上一旋转持续时间来计算。
根据本发明的另一方面，提供一种第二发动机装置，包括：发动机，其被配置为具有多个缸体；催化转换器，其被配置为包括用于所述发动机的排放控制的催化剂；通知器，其被配置为提供警告；以及控制器，其被配置为，在等于或短于所述发动机的点火周期的每个预定周期上，计算使所述发动机的输出轴旋转预定旋转角所需的时间段的变化量，并且当所述变化量大于第一基准值时，针对在计算多个缸体之间的变化量期间处于膨胀行程的缸体开始预定增量操作，以便将燃料喷射量增加为大于当所述变化量等于或小于所述第一基准值时的燃料喷射量，其中在每个预定周期上，所述控制器在所述变化量等于或小于比所述第一基准值大的第二基准值时，使计数器的值保持不变，而在所述变化量大于所述第二基准值时，使所述计数器的值递增，在所述发动机中的点火次数达到或超过预定次数的情况下，所述控制器控制所述通知器，以在所述计数器的值大于指定值时提供指示所述催化剂过热的警告，并且在针对所述发动机的部分缸体执行所述预定增量操作时，所述控制器提供与在不针对所述发动机的任一缸体执行所述预定增量操作时的值相比较小的值作为所述指定值。
此方面的第二发动机装置在等于或短于所述发动机的点火周期(点火时段)的每个预定周期上，计算使所述发动机的输出轴旋转预定旋转角所需的时间段(下文称为“旋转持续时间”)的变化量(下文称为“持续时间变化量”)。当所述持续时间变化量大于所述第一基准值时，针对在计算所述多个缸体之间的持续时间变化量期间处于膨胀行程的缸体开始所述预定增量操作，以便将所述燃料喷射量增加为大于当所述持续时间变化量等于或小于所述第一基准值时的燃料喷射量。在每个预定周期上，所述第二发动机装置在所述持续时间变化量等于或小于比所述第一基准值大的所述第二基准值时，使所述计数器的值保持不变，而在所述持续时间变化量大于所述第二基准值时，使所述计数器的值递增。在所述发动机中的点火次数达到或超过预定次数的情况下，所述第二发动机装置控制所述通知器，以在所述计数器的值大于所述指定值时提供指示所述催化剂过热的警告。在针对所述发动机的部分缸体执行所述预定增量操作时，所述第二发动机装置提供与在不针对所述发动机的任一缸体执行所述预定增量操作时的值相比较小的值作为所述指定值。该配置允许在所述催化剂过热的情况下更可靠地判定(检测)所述催化剂的过热。“持续时间变化量”可以通过从最新计算的旋转持续时间减去在第二预定旋转角(例如，与所述点火周期对应的所述输出轴的旋转角(在四缸体情况下为180度))之前计算的上一旋转持续时间来计算。
附图说明
图1是示出配备根据本发明的实施例的发动机装置的混合动力车辆的示意性配置的配置图；
图2是示出发动机的示意性配置的配置图；
图3是示出由发动机ECU执行的持续时间变化量计算例程的一个实例的流程图；
图4是示出由发动机ECU执行的燃料量增加判定例程的一个实例的流程图；
图5是示出由发动机ECU执行的异常判定例程的一个实例的流程图；以及
图6是示出哑火率设定映射(map)的一个实例的图。
具体实施方式
下面参考实施例描述本发明的一些方面。
图1是示出配备根据本发明的实施例的发动机装置的混合动力车辆20的示意性配置的配置图。如图所示，实施例的混合动力车辆20包括发动机22、行星齿轮30、电动机MG1和MG2、逆变器(inverter)41和42、电池50以及混合动力电子控制单元(下文称为“HVECU”)70。
发动机22被配置为内燃机，其具有四个缸体，并且使用诸如汽油或轻油之类的燃料以四个行程(即，进气、压缩、膨胀和排气)输出动力。图2是示出发动机22的示意性配置的配置图。如图所示，发动机22经由节流阀124吸进由空气滤清器122滤清的空气，从燃料喷射阀126喷射燃料并将进气与燃料进行混合。空气-燃料混合物经由进气阀128被吸入燃烧室。吸入的空气-燃料混合物通过火花塞130产生的电火花进行爆炸燃烧。发动机22将通过爆炸燃烧的能量下压的活塞132的往复运动转换为曲柄轴26的旋转运动。发动机22的排气通过催化转换器134排放到外部空气中，催化转换器134中充满将诸如一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氧化氮(NOx)之类的有毒成分转换为毒性较小的成分的转换催化剂(三元催化剂)。
发动机22由发动机电子控制单元(下文称为“发动机ECU”)24操作和控制。发动机ECU 24由基于CPU的微处理器实现，并且除了CPU之外，还包括存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入和输出端口、以及通信端口，尽管未被示出。如图2所示，发动机ECU 24经由其输入端口输入发动机22的操作控制所需的来自各种传感器的信号。输入到发动机ECU24的信号的实例包括：
*曲柄角θcr，其来自被配置为检测曲柄轴26的旋转位置的曲柄位置传感器140；
*冷却水温度Tw，其来自被配置为检测发动机22的冷却水的温度的水温传感器142；
*凸轮角θci和θco，其来自凸轮位置传感器144，该凸轮位置传感器144被配置为检测打开和关闭进气阀128的进气凸轮轴的旋转位置以及打开和关闭排气阀的排气凸轮轴的旋转位置；
*节流阀位置TH，其来自被配置为检测节流阀124的位置的节流阀位置传感器146；
*进气量Qa，其来自被安装到进气管的空气流量计148；
*进气温度Ta，其来自被安装到进气管的温度传感器149；
*进气压力Pin，其来自被配置为检测进气管的内部压力的进气压力传感器158；
*催化剂温度Tc，其来自被配置为检测催化转换器134中的转换催化剂134a的温度的温度传感器134b；
*空气-燃料比AF，其来自空气-燃料比传感器135a；
*氧信号O2，其来自氧传感器135b；以及
*爆震(knocking)信号Ks，其来自被安装到缸体并且被配置为检测由爆震的发生引起的振动的爆震传感器159。
发动机ECU 24经由其输出端口输出用于发动机22的操作控制的各种控制信号。从发动机ECU 24输出的信号的实例包括：
*到被配置为调节节流阀124的位置的节流阀电动机136的驱动控制信号；
*到燃料喷射阀126的驱动控制信号；以及
*到与点火器成为一体的点火线圈138的驱动控制信号。
发动机ECU 24经由各个通信端口与HVECU 70相连，以响应于来自HVECU 70的控制信号而操作和控制发动机22，并且适当地将有关发动机22的操作状况的数据输出到HVECU70。发动机ECU 24基于来自曲柄位置传感器140的曲柄角θcr计算曲柄轴26的转速，或者换言之，计算发动机22的转速Ne。发动机ECU 24还基于来自空气流量计148的进气量Qa和发动机22的转速Ne计算容积效率(发动机22的一个周期内实际吸入的空气容积与每周期的行程容积的比率)KL。根据实施例，发动机22和发动机ECU 24对应于“发动机装置”。
如图1所示，行星齿轮30被配置为单一小齿轮型(pinion-type)行星齿轮机构。行星齿轮30具有与电动机MG1的转子相连的太阳齿轮。行星齿轮30具有与驱动轴36相连的齿圈，驱动轴36经由差速齿轮37与驱动轮38a和38b连结(link)。行星齿轮30具有经由作为扭转元件的阻尼器28与发动机22的曲柄轴26相连的齿轮架。
电动机MG1例如被配置为同步电动发电机，并且如上所述，具有与行星齿轮30的太阳齿轮相连的转子。电动机MG2例如被配置为同步电动发电机，并且具有与驱动轴36相连的转子。逆变器41和42经由电力线54与电池50相连。通过电动机电子控制单元(下文称为“电动机ECU”)40对逆变器41和42的多个开关元件(未示出)进行开关控制而旋转和驱动电动机MG1和MG2。
电池50例如被配置为锂离子二次电池或镍氢二次电池。如上所述，该电池50经由电力线54与逆变器41和42相连。该电池50由电池电子控制单元(下文称为“电池ECU”)52管理。
HVECU 70由基于CPU的微处理器实现，并且除了CPU之外，还包括存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入和输出端口、以及通信端口，尽管未被示出。HVECU 70经由其输入端口输入来自各种传感器的信号。输入到HVECU 70的信号的实例包括：
*点火信号，其来自点火开关80；
*档位SP，其来自被配置为检测换档杆81的操作位置的档位传感器82；
*加速器位置Acc，其来自被配置为检测加速踏板83的下压量的加速踏板位置传感器84；
*制动踏板位置BP，其来自被配置为检测制动踏板85的下压量的制动踏板位置传感器86；以及
*车速V，其来自车速传感器88。
HVECU 70例如经由其输出端口将控制信号输出到警示灯89a和89b。HVECU 70经由通信端口与发动机ECU 24、电动机ECU 40和电池ECU 52相连，以将各种控制信号和数据传送到发动机ECU 24、电动机ECU 40和电池ECU 52，以及从发动机ECU 24、电动机ECU 40和电池ECU 52传送各种控制信号和数据。
具有以上配置的实施例的混合动力车辆20基于加速器位置Acc和车速V设定驱动轴36的要求驱动力，并且执行发动机22以及电动机MG1和MG2的操作控制以将满足要求驱动力的要求动力输出到驱动轴36。提供以下三种模式(A1)到(A3)作为发动机22以及电动机MG1和MG2的操作模式：
(A1)转矩变换操作模式：该模式执行发动机22的操作控制以使发动机22输出与要求动力对应的动力，同时执行电动机MG1和MG2的驱动控制以使从发动机22输出的全部动力通过行星齿轮30以及电动机MG1和MG2进行转矩变换，从而将要求动力输出到驱动轴36；
(A2)充电-放电操作模式：该模式执行发动机22的操作控制以使发动机22输出满足要求动力与要被充入电池50或从电池50释放的电力之和的动力，同时执行电动机MG1和MG2的驱动控制以使从发动机22输出的全部动力或部分动力通过行星齿轮30以及电动机MG1和MG2进行转矩变换，伴随着给电池50充电或放电，从而将要求动力输出到驱动轴36；以及
(A3)电动机操作模式：该模式停止发动机22的操作，同时执行电动机MG2的驱动控制以将要求动力输出到驱动轴36。
在操作发动机22的情况下，实施例的混合动力车辆20执行发动机22的进气量控制、燃料喷射控制和点火控制以在目标操作点(通过目标转速Ne*和目标转矩Te*定义)操作发动机22。混合动力车辆20首先基于目标转速Ne*和目标转矩Te*，针对四个缸体中的各个缸体[1]到[4](方括号中的数字指示缸体编号)设定目标节流阀位置TH*、目标燃料喷射量Qf*[1]到Qf*[4]、以及目标点火正时IT*[1]到IT*[4]。进气量控制驱动并控制节流阀电动机136，以使节流阀位置TH等于目标节流阀位置TH*。燃料喷射控制驱动并控制各个缸体[1]到[4]的燃料喷射阀126，以根据目标燃料喷射量Qf*[1]到Qf*[4]执行燃料喷射。点火控制驱动并控制各个缸体[1]到[4]的点火线圈138，以在目标点火正时IT*[1]到IT*[4]执行点火。
下面描述了具有以上配置的实施例的混合动力车辆20的操作，更具体地是指判定发动机22是否发生哑火、以及判定转换催化剂134a是否过热的一系列操作。图3是示出由实施例的发动机ECU 24执行的持续时间变化量计算例程的一个实例的流程图。图4是示出由发动机ECU 24执行的燃料量增加判定例程的一个实例的流程图。图5是示出由发动机ECU24执行的异常判定例程的一个实例的流程图。下面依次描述了这些例程。实施例使用四缸发动机22，因此在曲柄轴26的旋转角上每180度，在一个缸体中执行点火。在下面的描述中，“点火周期”在曲柄轴26的旋转角上与180度对应。
首先描述图3的持续时间变化量计算例程。在每次针对每个缸体计算30度旋转持续时间T30时执行该例程。30度旋转持续时间T30表示曲柄轴26旋转30度所需的时间段。获取关于每个缸体的30度旋转持续时间T30作为用于将来自曲柄位置传感器140的曲柄角θcr从每个缸体的上止点(top dead center)起旋转30度所需的测量时间段。换言之，该例程在每个点火周期上执行。
在图3的例程开始时，发动机ECU 24首先输入关于缸体[i]和[i-1]的30度旋转持续时间T30[i]和T30[i-1](步骤S100)。缸体[i]和[i-1]分别表示与在最新点火周期上计算的30度旋转持续时间T30对应的缸体，和与在上一点火周期上计算的30度旋转持续时间T30对应的缸体(即，在计算30度旋转持续时间T30[i]和T30[i-1]时处于膨胀行程的缸体)。更具体地，缸体[i]和[i-1]的组合是组合([1],[4])、([2],[1])、([3],[2])和([4],[3])之一。
发动机ECU 24接着从关于缸体[i]的30度旋转持续时间T30[i]减去关于缸体[i-1]的30度旋转持续时间T30[i-1]来计算关于缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i](步骤S110)，并结束该例程。
接下来描述图4的燃料量增加判定例程。在每次通过图3的例程计算持续时间变化量ΔT30时执行该例程(在每个点火周期上)。在图4的例程开始时，发动机ECU 24首先检查关于作为当前目标缸体的缸体[i]的量增加判定标志F[i]的设定(步骤S200)。缸体[i]表示与最新计算的持续时间变化量ΔT30对应的缸体(即，在计算持续时间变化量ΔT30[i]以及执行该例程时处于膨胀行程的缸体)。关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]是指示是否增加关于缸体[i]的燃料喷射量(在下面描述的步骤S240)的标志，此标志在该例程的上一周期中通过步骤S240和S250的处理来设定。
当量增加判定标志F[i]等于值0时，判定关于缸体[i]的燃料喷射量未增加。发动机ECU 24然后输入关于缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i](步骤S210)，并且将所输入的关于缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i]与基准值ΔT30ref1进行比较(步骤S220)。通过图3的例程计算的值被输入作为关于缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i]。基准值ΔT30ref1是用于判定缸体[i]中的空气-燃料比是否可能比其它缸体中的空气-燃料比稀薄的阈值，该阈值通过试验或通过分析，根据发动机22的转速Ne和容积效率KL来确定。在发动机22的转速Ne等于1500rpm，以及容积效率KL等于60％时，基准值ΔT30ref1例如可以是90μsec、95μsec或100μsec。
以下两种情况(B1)和(B2)预期是导致持续时间变化量ΔT30[i]大于基准值ΔT30ref1的原因：
(B1)缸体[i]中未发生哑火，但是缸体[i]中的燃料喷射量小于其它缸体中的燃料喷射量的情况；以及
(B2)缸体[i]中发生哑火的情况。
以下两种情况(C1)和(C2)预期是导致缸体[i]中发生哑火的原因：
(C1)诸如燃料喷射阀126之类的燃料供给系统中的问题导致燃料点火失败的情况；以及
(C2)诸如火花塞130或点火线圈138之类的点火系统中的问题导致点火失败的情况。
当在步骤S210，持续时间变化量ΔT30[i]等于或小于基准值ΔT30ref1时，判定缸体[i]中的空气-燃料比不比其它缸体中的空气-燃料比稀薄(即，与其它缸体中的空气-燃料比相等)。发动机ECU 24然后将关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]设定为值0(步骤S230)，并结束该例程。
另一方面，当在步骤S210，持续时间变化量ΔT30[i]大于基准值ΔT30ref1时，判定缸体[i]中的空气-燃料比可能比其它缸体中的空气-燃料比稀薄。发动机ECU 24然后判定要开始增加关于缸体[i]的燃料喷射量(步骤S240)，并且将关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]设定为值1(步骤S250)，且结束该例程。在判定要开始增加关于缸体[i]的燃料喷射量时，将关于缸体[i]的目标燃料喷射量Qf*乘以预定值(例如，没有此判定情况下的值的1.1倍或1.2倍)。在关于缸体[i]的燃料喷射量实际增加的情况下(即，在因为上述原因(B1)，持续时间变化量ΔT30[i]变得大于基准值ΔT30ref1的情况下)，这减小了发生诸如部分缸体中燃料喷射量较少导致的转换催化剂134a过热或者不良排放之类问题的可能性。
接着描述图5的异常判定例程。在每次通过图3的例程计算持续时间变化量ΔT30时执行该例程(在每个点火周期上)。在图5的例程开始时，发动机ECU 24首先输入数据，该数据包括关于作为当前目标缸体的缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i]、关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]、发动机22的转速Ne、以及容积效率KL(步骤S300)。缸体[i]表示与最新计算的持续时间变化量ΔT30对应的缸体(即，在计算持续时间变化量ΔT30[i]以及执行该例程时处于膨胀行程的缸体)。通过图3的例程计算的值作为关于缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i]被输入。通过图4的例程设定的值作为关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]被输入。基于来自曲柄位置传感器140的曲柄角θcr而计算的值作为发动机22的转速Ne被输入。基于来自空气流量计148的进气量Qa和发动机22的转速Ne而计算的值作为容积效率KL被输入。
在输入数据之后，发动机ECU 24将所输入的关于缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i]与比上述基准值ΔT30ref1大的基准值ΔT30ref2进行比较(步骤S310)。基准值ΔT30ref2是用于判定缸体[i]中是否可能发生哑火的阈值，该阈值通过试验或通过分析，根据发动机22的转速Ne和容积效率KL来确定。在发动机22的转速Ne等于1500rpm，以及容积效率KL等于60％时，基准值ΔT30ref2例如可以是120μsec、125μsec或130μsec。
当在步骤310关于缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i]等于或小于基准值ΔT30ref2时，判定缸体[i]中不发生哑火。发动机ECU 24然后使哑火计数器Cmf保持不变(步骤S320)。另一方面，当关于缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i]大于基准值ΔT30ref2时，判定缸体[i]中可能发生哑火。发动机ECU 24然后使哑火计数器Cmf递增值1(步骤S330)。当发动机22的操作开始时，该哑火计数器Cmf被设定为值0作为初始值，并且通过下面描述的步骤S440的处理被重置为值0。
发动机ECU 24接着基于关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]、发动机22的转速Ne和容积效率KL设定哑火率Rmf(步骤S340)，以及通过将所设定的哑火率Rmf与前次的累计哑火率(前次的Rmfsum)相加来更新累计哑火率(步骤S350)。累计哑火率Rmfsum是用于判定转换催化剂134a是否过热的阈值，并且哑火率Rmf是为了设定累计哑火率Rmfsum而被累计的值。当发动机22的操作开始时，累计哑火率Rmfsum被设定为值0作为初始值，并且通过下面描述的步骤S440的处理被重置为0。根据实施例，设定哑火率Rmf的过程以哑火率设定映射的形式提前指定并存储哑火率Rmf与关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]、发动机22的转速Ne及容积效率KL的关系。与关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]的给定设定、发动机22的给定转速Ne和给定容积效率KL对应的哑火率Rmf从该映射中读取以被设定。哑火率设定映射的一个实例在图6中示出。如图所示，与量增加判定标志F[i]为0时相比，在量增加判定标志F[i]为1时，哑火率Rmf被设定为较小的值，并且被设定为随着发动机22的转速Ne增加和容积效率KL的增加而趋于减小。例如，在容积效率KL为50％的情况下，当发动机22的转速Ne为1000rpm，并且量增加判定标志F[i]为0时，哑火率Rmf为0.19、0.2或0.21；当发动机22的转速Ne为1000rpm，并且量增加判定标志F[i]为1时，哑火率Rmf为0.14、0.15或0.16；当发动机22的转速Ne为6000rpm，并且量增加判定标志F[i]为0时，哑火率Rmf为0.018、0.02或0.022；以及当发动机22的转速Ne为6000rpm，并且量增加判定标志F[i]为1时，哑火率Rmf为0.008、0.01或0.012。在另一实例中，在发动机22的转速Ne为2500rpm的情况下，当容积效率KL为10％，并且量增加判定标志F[i]为0时，哑火率Rmf为0.19、0.2或0.21；当容积效率KL为10％，并且量增加判定标志F[i]为1时，哑火率Rmf为0.14、0.15或0.16；当容积效率KL为80％，并且量增加判定标志F[i]为0时，哑火率Rmf为0.018、0.02或0.022；以及当容积效率KL为80％，并且量增加判定标志F[i]为1时，哑火率Rmf为0.008、0.01或0.012。哑火率Rmf的此类设定的原因将在下面描述。与所有量增加判定标志F[1]到F[4]为值0时的累计哑火率Rmfsum相比，在量增加判定标志F[1]到F[4]中的一部分为值1时，累计哑火率Rmfsum提供较小的值。累计哑火率Rmfsum随着具有被设定为值1的量增加判定标志F[i]的缸体的数量增加而提供越小的值。
发动机ECU 24接着使点火计数器Ci递增值1(步骤S360)。当发动机22的操作开始时，该点火计数器Ci被设定为值0作为初始值，并且通过下面描述的步骤S440的处理被重置为0。根据实施例，在每次通过图3的例程计算持续时间变化量ΔT30时(每次在一个缸体中执行点火时)执行图5的例程。点火计数器Ci因此指示自发动机22的操作开始的点火次数，或者指示点火计数器Ci被重置为0之后的点火次数。
发动机ECU 24然后将点火计数器Ci与基准值Ciref进行比较(步骤S370)。基准值Ciref是用于判定发动机22是否发生哑火，以及转换催化剂134a是否过热的阈值，并且例如可以是1800、2000或2200。当点火计数器Ci小于基准值Ciref时，发动机ECU 24结束该例程。
另一方面，当在步骤S370，点火计数器Ci等于或大于基准值Ciref时，发动机ECU24接着将哑火计数器Cmf与基准值Cmfref进行比较(步骤S380)。基准值Cmfref例如可被设定为基准值Ciref的0.02倍、0.03倍或0.04倍。当哑火计数器Cmf等于或小于基准值Ciref时，发动机ECU24判定发动机22未发生哑火(步骤S390)。另一方面，当哑火计数器Cmf大于基准值Ciref时，发动机ECU 24判定发动机22发生哑火(步骤S400)并且点亮用于哑火检测的警示灯89a(步骤S405)。这通知驾驶员发动机22中发生哑火。在判定发动机22发生哑火时，除了点亮警示灯89a之外，还可以将指示发动机22中发生哑火的信息存储在非临时存储器(未示出)等中。
发动机ECU 24接着将哑火计数器Cmf与累计哑火率Rmfsum进行比较(步骤S410)。当哑火计数器Cmf等于或小于累计哑火率Rmfsum时，发动机ECU 24判定转换催化剂134a未过热(步骤S420)。另一方面，当哑火计数器Cmf大于累计哑火率Rmfsum时，发动机ECU 24判定转换催化剂134a过热(步骤S430)并且点亮用于催化剂过热检测的警示灯89b(步骤S435)。这通知驾驶员转换催化剂134a过热。在判定转换催化剂134a过热时，除了点亮警示灯89b之外，还可以将指示转换催化剂134a过热的信息存储在非临时存储器(未示出)等中。
在判定发动机22是否发生哑火以及转换催化剂134a是否过热之后，发动机ECU 24将哑火计数器Cmf、累计哑火率Rmfsum和点火计数器Ci重置为值0(步骤S440)，且结束该例程。
该配置仅使用一个计数器(即，哑火计数器Cmf)来判定发动机22是否发生哑火，以及转换催化剂13a是否过热。
下面通过图6所示的趋势描述设定哑火率Rmf的原因。下面是在量增加判定标志[i]为1时将哑火率Rmf设定为与量增加判定标志[i]为0时的值相比较小的原因。在诸如火花塞130之类的点火系统中的问题导致缸体[i]中发生哑火的情况下，在增加关于缸体[i]的燃料喷射量的状态下流入转换催化剂134a的未燃烧气体量大于在不增加燃料喷射量的状态下流入的未燃烧气体流量。这样，通过未燃烧气体与催化剂的燃烧反应，增加了催化剂的温度上升率，并且使催化剂更可能过热。根据实施例，在量增加判定标志[i]为1时将哑火率Rmf设定为与量增加判定标志[i]为0时的值相比较小可实现：与所有量增加判定标志F[1]到F[4]为值0时的累计哑火率Rmfsum相比，在量增加判定标志F[1]到F[4]中的一部分的为值1时提供较小的累计哑火率Rmfsum。这样允许在转换催化剂134a过热的情况下更可靠地检测转换催化剂134a的过热。累计哑火率Rmfsum随着具有量增加判定标志F[i]为1的缸体的数量增加而提供越小的值。该配置允许在转换催化剂134a过热的情况下，根据具有增加的燃料喷射量的缸体数量而更充分地检测转换催化剂134a的过热。
下面是用于将哑火率Rmf设定为趋于随着发动机22的转速Ne的增加，以及随着容积效率KL的增加而减小的原因。较高的发动机22的转速Ne和较高的容积效率KL导致每单位时间的发动机22的排放量较高。这样可能增加转换催化剂134a的温度上升程度，以及可能导致转换催化剂134a过热。根据该实施例，将哑火率Rmf设定为趋于随着发动机22的转速Ne的增加，以及随着容积效率KL的增加而减小提供了趋于随着发动机22的转速Ne的增加，以及随着容积效率KL的增加而减小的累计哑火率Rmfsum。这样允许在转换催化剂134a过热的情况下更可靠地检测转换催化剂134a的过热。
如上所述，在每个点火周期上，当关于作为当前目标缸体的缸体[i]的持续时间变化量ΔT30[i]等于或小于基准值ΔT30ref2时，安装在实施例的混合动力车辆20上的发动机装置使哑火计数器Cmf保持不变。当持续时间变化量ΔT30[i]大于基准值ΔT30ref2时，发动机装置使哑火计数器Cmf递增值1，并且将哑火率Rmf设定为，在关于缸体[i]的燃料喷射量增加的情况下提供与燃料喷射量不增加的情况下的值相比较小的值。当点火计数器Ci变得等于或大于基准值Ciref时，发动机装置将哑火计数器Cmf与作为哑火率Rmf的累计值的累计哑火率Rmfsum进行比较，并且判定转换催化剂134a是否过热。这样允许在发动机22的部分缸体中燃料喷射量增加的状态下更可靠地判定(检测)转换催化剂134a的过热。
安装在实施例的混合动力车辆20上的发动机装置基于关于缸体[i]的量增加判定标志F[i]、发动机22的转速Ne和容积效率KL设定哑火率Rmf。根据变型，可以基于发动机22的转速Ne和容积效率KL中的任一者以及量增加判定标志F[i]而设定哑火率Rmf。根据另一变型，可以仅基于量增加判定标志F[i]而设定哑火率Rmf。
实施例的安装在混合动力车辆20上的发动机装置使用累计哑火率Rmfsum(哑火率Rmf的累计值)作为用于判定转换催化剂134a是否过热的基准值OTref。基准值OTref可以通过各种方式中的任一种设定，以在量增加判定标志F[1]到F[4]中的一部分为值1时提供与所有量增加判定标志F[1]到F[4]为值0时的值相比较小的值。例如，在每个点火周期上，哑火率Rmf可以基于发动机22的转速Ne和容积效率KL来设定，而不管量增加判定标志F[i]如何。在点火计数器Ci变得等于或大于基准值Ciref的情况下，当所有量增加判定标志F[1]到F[4]为值0时，累计哑火率Rmfsum可以被设定为基准值OTref。当量增加判定标志F[1]到F[4]中的一部分为值1时，可以将小于累计哑火率Rmfsum的值设定为基准值OTref。
安装在实施例的混合动力车辆20上的发动机装置仅使用一个计数器(即，哑火计数器Cmf)判定发动机22是否发生哑火，以及判定转换催化剂134a是否过热。根据变型，不同的计数器可被用于这些判定。在该变型中，哑火计数器Cmf可被仅用于判定转换催化剂134a是否过热。
在判定发动机22发生哑火，或者在判定转换催化剂134a过热时，安装在实施例的混合动力车辆20上的发动机装置点亮警示灯89a或89b以通知驾驶员该异常的发生。根据变型，可以通过从扬声器提供语音输出，或者向显示器提供显示输出(替代点亮警示灯89)来通知驾驶员异常的发生。根据另一变型，可以不通知驾驶员异常的发生。
安装在实施例的混合动力车辆20上的发动机装置计算30度旋转持续时间T30(将曲柄轴26旋转30度所需的时间段)，并且根据30度旋转持续时间T30计算持续时间变化量ΔT30。但是，该角度不限于30度，可以是其它角度，例如10度或20度。
安装在实施例的混合动力车辆20上的发动机装置通过从关于缸体[i]的30度旋转持续时间T30[i]减去关于缸体[i-1]的30度旋转持续时间T30[i-1]来计算持续时间变化量ΔT30[i]。根据变型，可以通过从关于缸体[i]的30度旋转持续时间T30[i]减去关于缸体[i-2]的30度旋转持续时间T30[i-2]来计算持续时间变化量ΔT30[i]。
安装在实施例的混合动力车辆20上的发动机装置使用四缸发动机22，但是可以包括具有不同数量缸体(例如，六个缸体、八个缸体或十二个缸体)的发动机。
实施例描述了安装在包括发动机22、行星齿轮30和电动机MG1和MG2的混合动力车辆20上的发动机装置的配置。该发动机装置的配置可以被安装在包括发动机和一个电动机的单电动机混合动力车辆上。该发动机装置的配置可以被安装在不包括电动机且仅通过来自发动机的动力行驶的汽车上。该发动机装置的配置还可以被安装在诸如建筑设备之类的固定设备上。
在本发明的第一发动机装置中，控制器可以在每个预定周期上设定哑火率，并且可以在点火次数达到或超过预定次数时提供哑火率累计值作为指定值。在此方面，当在此设定期间处于膨胀行程的目标缸体是执行预定增量操作的缸体时，控制器可以提供与当目标缸体不是执行预定增量操作的缸体时的值相比较小的值作为在每个预定周期上设定的哑火率。这样在针对发动机的部分缸体执行预定增量操作时提供与不针对发动机的任一缸体执行预定增量操作时的哑火率累计值相比较小的哑火率累计值或较小的第三基准值。这样还提供随着执行预定增量操作的缸体的数量的增加而越小的哑火率累计值或越小的第三基准值。哑火率可以被设定为在较高的发动机转速上提供与较低的发动机转速上的值相比较小的值，以及在较高的发动机容积效率上提供与较低的发动机容积效率上的值相比较小的值。与较低的发动机转速相比，较高的发动机转速导致每单位时间的发动机排放量较高，并且可能增加催化剂的温度上升程度。与较低的发动机容积效率相比，较高的发动机容积效率导致每单位时间的发动机排放量较高，并且可能增加催化剂的温度上升程度。
本发明的第一发动机装置可以进一步包括通知器，其被配置为提供警告。控制器可以控制该通知器，以在判定催化剂过热时提供警告。这样，在催化剂过热的情况下，会通知发动机装置的用户(在发动机装置被安装在机动车辆上时的驾驶员)催化剂过热。
下面描述实施例的主要组件与发明内容中描述的本发明的主要组件之间的对应关系。实施例的发动机22对应于“发动机”，包括转换催化剂134a的催化转换器134对应于“催化转换器”，以及发动机ECU 24对应于“控制器”。
实施例的主要组件与发明内容中描述的问题所涉及的本发明的主要组件之间的对应关系不应被认为是限制发明内容中描述的问题所涉及的本发明的组件，因为实施例只是示例性的，用于具体描述发明内容中描述的问题所涉及的本发明的方面。换言之，发明内容中描述的问题所涉及的发明应该基于发明内容中的描述来解释，而且实施例仅是发明内容中描述的问题所涉及的发明的一个具体实例。
上面描述的实施例在所有方面被视为是示例性的，而非限制性的。在不偏离本发明的主要特征的范围或精神的情况下，可以做出许多修改、更改和改变。本发明的范围和精神由所附权利要求而非上述描述指示。
工业实用性
本发明例如可应用于发动机装置的制造工业。

Claims (5)

1.一种发动机装置，包括：
发动机，其被配置为具有多个缸体；
催化转换器，其被配置为包括用于所述发动机的排放控制的催化剂；以及
控制器，其被配置为，在等于或短于所述发动机的点火周期的每个预定周期上，计算使所述发动机的输出轴旋转预定旋转角所需的时间段的变化量，并且当所述变化量大于第一基准值时，针对在计算所述多个缸体之间的变化量期间处于膨胀行程的缸体开始预定增量操作，以便将燃料喷射量增加为大于在所述变化量等于或小于所述第一基准值时的燃料喷射量，其中
在每个预定周期上，所述控制器在所述变化量等于或小于比所述第一基准值大的第二基准值时，使计数器的值保持不变，而在所述变化量大于所述第二基准值时，使所述计数器的值递增，
在所述发动机中的点火次数达到或超过预定次数的情况下，所述控制器在所述计数器的值大于指定值时判定所述催化剂过热，并且
在针对所述发动机的部分缸体执行所述预定增量操作时，所述控制器提供与在不针对所述发动机的任一缸体执行所述预定增量操作时的值相比较小的值作为所述指定值。
2.根据权利要求1所述的发动机装置，
其中所述控制器在每个预定周期上设定哑火率，并且在所述点火次数达到或超过所述预定次数时提供所述哑火率的累计值作为所述指定值。
3.根据权利要求2所述的发动机装置，
其中当在此设定期间处于膨胀行程的目标缸体是执行所述预定增量操作的缸体时，所述控制器提供与当所述目标缸体不是执行所述预定增量操作的缸体时的值相比较小的值作为在每个预定周期上设定的所述哑火率。
4.根据权利要求2或3所述的发动机装置，
其中所述哑火率被设定为在所述发动机的较高转速上提供与在所述发动机的较低转速上的值相比较小的值，并且在所述发动机的较高容积效率上提供与在所述发动机的较低容积效率上的值相比较小的值。
5.一种发动机装置，包括：
发动机，其被配置为具有多个缸体；
催化转换器，其被配置为包括用于所述发动机的排放控制的催化剂；
通知器，其被配置为提供警告；以及
控制器，其被配置为，在等于或短于所述发动机的点火周期的每个预定周期上，计算使所述发动机的输出轴旋转预定旋转角所需的时间段的变化量，并且当所述变化量大于第一基准值时，针对在计算所述多个缸体之间的变化量期间处于膨胀行程的缸体开始预定增量操作，以便将燃料喷射量增加为大于在所述变化量等于或小于所述第一基准值时的燃料喷射量，其中
在每个预定周期上，所述控制器在所述变化量等于或小于比所述第一基准值大的第二基准值时，使计数器的值保持不变，而在所述变化量大于所述第二基准值时，使所述计数器的值递增，
在所述发动机中的点火次数达到或超过预定次数的情况下，所述控制器控制所述通知器，以在所述计数器的值大于指定值时提供指示所述催化剂过热的警告，并且
在针对所述发动机的部分缸体执行所述预定增量操作时，所述控制器提供与在不针对所述发动机的任一缸体执行所述预定增量操作时的值相比较小的值作为所述指定值。
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