CN108397301A - 用于内燃机的失火确定装置 - Google Patents

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Abstract

用于内燃机的失火确定装置包括电子控制单元，该电子控制单元被配置成：确定是否正在执行升温处理，在该升温处理中，通过将各气缸中的一个气缸的空燃比控制为低于化学计量空燃比的浓空燃比并将其他气缸中的每个气缸的空燃比控制为高于化学计量空燃比的稀空燃比，使催化剂的温度升高；基于在不执行升温处理期间的内燃机的旋转变化量是否超过第一失火确定值来确定失火的发生；以及基于在执行升温处理期间的旋转变化量是否超过第二失火确定值来确定失火的发生，该第二失火确定值超过第一失火确定值。

Description

用于内燃机的失火确定装置
技术领域
本发明涉及用于内燃机的失火(misfire)确定装置。
背景技术
将内燃机的多个气缸中的至少一个气缸的空燃比控制为浓空燃比并且将其他气缸中的每个气缸的空燃比控制为稀空燃比被称为使得对内燃机的废气进行控制的催化剂的温度升高的升温处理(参见例如日本未审查的专利申请公开2012-057492(JP 2012-057492A))。
发明内容
对于上述内燃机，已知基于内燃机的旋转变化量来确定失火的发生或不发生的失火确定装置。在执行上述升温处理期间，由于将各气缸的空燃比有意地控制为彼此不同，因此旋转变化量增加。因此，一旦在执行升温处理期间进行失火确定，则无论内燃机是否正常，都可能基于大的旋转变化量做出失火正在进行的错误确定。错误确定可以导致失火确定的准确度的下降。
本发明提供了一种能够抑制失火确定的准确度的下降的失火确定装置。
本发明的方面涉及用于内燃机的失火确定装置。失火确定装置包括电子控制单元，该电子控制单元被配置成：确定是否正在执行升温处理，在该升温处理中，通过将内燃机的多个气缸中的至少一个气缸的空燃比控制为低于化学计量空燃比的浓空燃比并将其他气缸中的每个气缸的空燃比控制为高于化学计量空燃比的稀空燃比，使用于控制来自多个气缸的废气的催化剂的温度升高；基于在不执行升温处理期间的内燃机的旋转变化量是否超过第一失火确定值来确定失火的发生；以及基于在执行升温处理期间的旋转变化量是否超过第二失火确定值来确定失火的发生，该第二失火确定值超过第一失火确定值。
根据本发明的方面，基于在执行升温处理期间的旋转变化量是否超过第二失火确定值来确定失火的发生，该第二失火确定值超过第一失火确定值。因此，在执行引起了旋转变化的增加的升温处理期间，可以抑制在正常状态下做出失火正在进行的错误确定。因此，可以抑制失火确定的准确度的下降。
在根据本发明的方面的失火确定装置中，电子控制单元可以被配置成：基于与空燃比被控制为浓空燃比的气缸对应的、在执行升温处理期间的旋转变化量是否超过第二失火确定值来确定失火的发生，以及基于与空燃比被控制为稀空燃比的气缸对应的、在执行升温处理期间的旋转变化量是否超过第一失火确定值来确定失火的发生。
根据本发明的方面，可以提供一种用于内燃机的失火确定装置，利用该装置抑止了失火确定的准确度的下降。
附图说明
下面将参照附图来描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：
图1是发动机系统的示意性配置图；
图2是示出了由ECU执行的失火确定值改变处理的示例的流程图；
图3是示出了由执行升温处理而导致的失火确定值的切换的时序图的示例；
图4是取决于增加/减小比率来限定确定值的图的示例；以及
图5是示出了失火确定值改变处理的修改示例的流程图。
具体实施方式
图1是发动机系统1的示意性配置图。在发动机20中，当空气燃料混合物在安装于容纳活塞24的气缸体21的上部中的气缸盖22内的燃烧室23中燃烧时，活塞24往复运动。活塞24的往复运动被转换成曲轴26的旋转运动。发动机20是直列四缸发动机。然而，在其具有多个气缸的情况下，发动机20不限于此。
在发动机20的气缸盖22中，针对每个气缸设置用于打开和关闭进气口的进气阀Vi以及用于打开和关闭排气口的排气阀Ve。针对每个气缸，用于点燃燃烧室23中的空气燃料混合物的火花塞27被附接至气缸盖22的顶部。
每个气缸的进气口经由用于每个气缸的支管(branch pipe)连接至稳压罐(surgetank)18。进气管10连接至稳压罐18的上游侧。空气滤清器(air cleaner)19设置在进气管10的上游端处。用于进气量检测的空气流量计15以及以电子方式控制的节气阀13从进气管10的上游侧起按照该顺序设置在进气管10上。
用于将燃料喷射到进气口中的燃料喷射阀12安装在每个气缸的进气口处。从燃料喷射阀12喷射的燃料通过与进气混合而形成空气燃料混合物。当进气阀Vi打开时，空气燃料混合物被吸入到燃烧室23中。然后，空气燃料混合物被活塞24压缩，由火花塞27点燃并且燃烧。可以取代将燃料喷射到进气口中的燃料喷射阀12而设置将燃料直接喷射到气缸中的燃料喷射阀。可替选地，可以同时设置将燃料喷射到气缸中的燃料喷射阀以及将燃料喷射到进气口中的燃料喷射阀两者。
每个气缸的排气口经由用于每个气缸的支管连接至排气管30。三元催化剂31设置在排气管30上。三元催化剂31具有储氧能力(oxygen storage capacity)，并且去除NOx、HC和CO。在三元催化剂31中，包括催化剂载体如氧化铝(Al2O3)和催化剂载体上携载的催化剂金属如铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)的一个或多个催化剂层形成在基础材料如堇青石(尤其是蜂窝载体(honeycomb substrate))上。三元催化剂31是用于控制从发动机20的气缸排出的废气的催化剂的示例。三元催化剂31可以是氧化催化剂或涂覆有氧化催化剂的汽油微粒过滤器(gasoline particulate filter)。
用于检测废气的空燃比的空燃比传感器33安装在三元催化剂31的上游侧。空燃比传感器33是能够在相对宽的范围内连续地检测空燃比的所谓的广域空燃比传感器。空燃比传感器33输出与空燃比成比例的值的信号。
发动机系统1设置有电子控制单元(ECU)50。ECU 50设置有中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、存储装置等。ECU 50通过执行存储在ROM或存储装置中的程序来控制发动机20。ECU 50是诊断发动机20的异常的失火确定装置，并且执行失火确定值改变处理(稍后描述)。失火确定值改变处理通过由CPU、ROM和RAM在功能上实现的升温确定单元和失火确定单元来实现。稍后将描述其细节。
火花塞27、节气阀13、燃料喷射阀12等电连接至ECU 50。另外，用于加速器操作量检测的加速器操作量传感器11、检测节气阀13的节气阀开度的节气阀开度传感器14、用于进气量检测的空气流量计15、空燃比传感器33、检测曲轴26的曲柄角度的曲柄角度传感器25、检测用于发动机20的冷却剂的温度的冷却剂温度传感器29以及各种其他传感器经由A/D转换器(未示出)等电连接至ECU 50。ECU 50进行点火定时控制、燃料喷射量控制、燃料喷射比率控制、燃料喷射定时控制、节气阀开度控制等，并且基于由各种传感器等检测的值来控制火花塞27、节气阀13、燃料喷射阀12等，使得获得期望的输出。
下面将描述由ECU 50进行的目标空燃比设置。在不执行升温处理(稍后描述)时，根据发动机20的操作状态来设置目标空燃比。例如，当发动机20的操作状态处于低旋转和低负荷区域中时，化学计量空燃比被设置为目标空燃比，并且当发动机20的操作状态处于高旋转和高负荷区域中时，与化学计量空燃比相比更接近浓侧的空燃比被设置为目标空燃比。一旦设置了目标空燃比，就对喷射到每个气缸中的燃料的量进行反馈控制，使得由空燃比传感器33检测到的空燃比对应于目标空燃比。
ECU 50针对三元催化剂31的温度执行升温处理，以上升至预定温度范围。在升温处理期间，执行如下所谓的抖动控制(dither control)：各气缸中的至少一个气缸的空燃比被控制为低于化学计量空燃比的浓空燃比，并且其他气缸中的每个气缸的空燃比被控制为高于化学计量空燃比的稀空燃比。具体地，升温处理期间的空燃比控制要通过下述方式将各气缸中的一个气缸的空燃比控制为浓空燃比：执行增加修正，使得与目标空燃比对应的燃料喷射量以预定比率增加；并且升温处理期间的空燃比控制要通过下述方式将其他气缸中的每个气缸的空燃比控制为稀空燃比：执行减小修正，使得与目标空燃比对应的燃料喷射量以预定比率减小。例如，通过关于与目标空燃比对应的燃料喷射量的15％的增加修正将各气缸中的一个气缸的空燃比控制为浓空燃比，并且通过关于与目标空燃比对应的燃料喷射量的5％的减小修正将其他三个气缸中的每个气缸的空燃比控制为稀空燃比。一旦如上所述执行升温处理，则从被设置为具有浓空燃比的气缸排出的剩余燃料粘附至三元催化剂31，并且在由于从被设置为具有稀空燃比的气缸排出的废气而产生的稀薄空气中燃烧。因此，三元催化剂31的温度升高。在本示例中，在气缸#1至气缸#4当中，气缸#1被控制为空燃比是浓空燃比的浓气缸#1，并且气缸#2至气缸#4被控制为稀气缸#2至稀气缸#4，这些稀气缸中的每一个的空燃比是稀空燃比。
在升温处理期间，所有气缸的空燃比的平均值被设置为化学计量空燃比。然而，平均值不一定必须是化学计量空燃比，并且平均值也可以是包括三元催化剂31的温度能够上升至激活温度和再生温度的化学计量空燃比的预定范围内的空燃比。例如，将浓空燃比设置为9至12的范围中的值，并且将稀空燃比设置为15至16的范围中的值。可以将各气缸中的至少一个气缸设置为具有浓空燃比，而将其他气缸设置为具有稀空燃比。
ECU 50确定发动机20是否处于失火正在进行的异常状态。当任何一个气缸中发生失火时，曲轴26的转速在至少该气缸的燃烧冲程中减小。因此，在失火正在进行的气缸的燃烧冲程中的曲轴26的旋转变化量变得大于没有失火正在进行的其他气缸的燃烧冲程中的旋转变化量。因此，ECU 50基于曲轴26的旋转变化量来确定失火是否正在进行，其中，曲轴26的旋转变化量是基于由曲柄角度传感器25检测的值而计算的。
图2是示出了由ECU 50执行的失火确定值改变处理的示例的流程图。以预定循环重复地执行失火确定值改变处理。
ECU 50确定是否正在执行升温处理(步骤S1)。具体地，ECU 50通过参考升温处理执行标记来确定是否正在执行升温处理。升温处理执行标记是打开的情况意味着正在执行升温处理，而升温处理执行标记是关闭的情况意味着没有正在执行升温处理。步骤S1的确定不限于上述方法。例如，还可以基于取决于是否正在执行升温处理的参数值来进行步骤S1的确定。在仅在执行升温处理期间将阀打开和关闭定时设置为最大提前角的情况下，例如，ECU 50可以通过参考阀打开和关闭定时处的提前角量来进行步骤S1的确定。步骤S1的处理是由用于确定是否正在执行升温处理的升温确定单元执行的处理的示例。
在步骤S1中的否定确定的情况下，第一确定值D1(在下文中，简称为确定值D1)被设置为失火确定值(步骤S3a)。在步骤S1中的肯定确定的情况下，第二确定值D2(在下文中，简称为确定值D2)被设置为失火确定值(步骤S3b)。确定值D2被设置为超过确定值D1的值。
ECU 50确定旋转变化量是否超过失火确定值(步骤S5)。因此，ECU50在不执行升温处理期间确定旋转变化量是否超过确定值D1，并且在执行升温处理期间确定旋转变化量是否超过确定值D2。步骤S5的处理是由失火确定单元执行的处理的示例，该失火确定单元基于在不执行升温处理期间的发动机20的旋转变化量是否超过确定值D1来确定失火的发生或不发生，并且基于在执行升温处理期间的旋转变化量是否超过确定值D2来确定失火的发生或不发生，其中确定值D2超过确定值D1。
图3是示出了由执行升温处理而导致的失火确定值的切换的时序图的示例。在图3中示出了升温处理执行标记、失火确定值和曲轴26的角速度。一旦升温处理执行标记在时间t1处从关闭切换至打开，则执行升温处理并且曲轴26的旋转变化量增加。换言之，角速度的变化也增加。因此，在开始执行升温处理的时间t1处，将失火确定值从确定值D1切换至超过确定值D1的确定值D2。因此，在执行升温处理期间防止无论发动机20是否正常都做出旋转变化量超过确定值D1的错误确定。一旦在时间t2处停止升温处理，则将失火确定值从确定值D2切换至确定值D1，并且甚至在不执行升温处理期间也适当地做出失火确定。
确定值D2可以被设置为随着升温处理期间的燃料喷射量的增加/减小比率的增加而增加，即，随着升温处理期间的浓空燃比与稀空燃比之间的差异的增加而增加。图4是取决于增加/减小比率来限定确定值D2的图的示例。这是因为在发动机20正常的情况下，旋转变化量随着增加/减小比率以及空燃比之间的差异的增加而增加。因此，其在升温处理期间的增加/减小比率随着发动机20的操作状态等而变化的情况下是有效的。增加/减小比率是上述用于在升温处理期间实现浓空燃比和稀空燃比的关于燃料喷射量的增加修正比率和减小修正比率之和。确定值D2也可以通过计算公式来计算，而不限于图(例如图4所示的图)。
下面将描述失火确定值改变处理的修改示例。图5是示出了失火确定值改变处理的修改示例的流程图。在修改示例中，在ECU 50在步骤S1中确定正在执行升温处理的情况下，ECU 50确定所计算的旋转变化量是否是与浓气缸#1对应的旋转变化量(步骤S2)。具体地，ECU 50基于用于计算旋转变化量的曲轴26的旋转角度来确定所计算的旋转变化量是否是与浓气缸#1对应的旋转变化量。在步骤S2中的否定确定的情况下，确定值D1被设置为失火确定值(步骤S3a)。在步骤S2中的肯定确定的情况下，确定值D2被设置为失火确定值(步骤S3b)。换言之，ECU 50确定与浓气缸对应的旋转变化量是否超过确定值D2，并且确定与被控制成具有稀空燃比的稀气缸对应的旋转变化量是否超过确定值D1(步骤S5)。因为针对与旋转变化量很可能增加的浓气缸#1对应的旋转变化量基于确定值D2做出失火确定，所以抑制了失火确定的准确度的下降。
本发明不限于上面已经详细描述的具体示例。在权利要求中描述的本发明的范围内，可以以各种方式修改和变更本发明。
如上所述，在升温处理期间，通过关于实现目标空燃比的燃料喷射量进行增加/减小修正而实现了浓空燃比和稀空燃比。然而，本发明不限于此。换言之，在升温处理期间，可以将任意一个气缸的目标空燃比设置为浓空燃比，并且可以将其他气缸的目标空燃比直接设置为稀空燃比。

Claims (2)

1.一种用于内燃机的失火确定装置，所述失火确定装置的特征在于包括电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：
确定是否正在执行升温处理，在所述升温处理中，通过将所述内燃机的多个气缸中的至少一个气缸的空燃比控制为低于化学计量空燃比的浓空燃比并将其他气缸中的每个气缸的空燃比控制为高于所述化学计量空燃比的稀空燃比，使用于控制来自所述多个气缸的废气的催化剂的温度升高；
基于在不执行所述升温处理期间的所述内燃机的旋转变化量是否超过第一失火确定值来确定失火的发生；以及
基于在执行所述升温处理期间的所述旋转变化量是否超过第二失火确定值来确定失火的发生，所述第二失火确定值超过所述第一失火确定值。
2.根据权利要求1所述的失火确定装置，其特征在于，所述电子控制单元被配置成：基于与空燃比被控制为所述浓空燃比的气缸对应的、在执行所述升温处理期间的所述旋转变化量是否超过所述第二失火确定值来确定失火的发生；以及基于与空燃比被控制为所述稀空燃比的气缸对应的、在执行所述升温处理期间的所述旋转变化量是否超过所述第一失火确定值来确定失火的发生。
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