CN108626018A - 用于内燃机的失火检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃机的失火检测装置。失火检测装置的电子控制单元被构造成在连接状态下，基于旋转轴的检测角度信号和曲轴的曲柄信号计算第一时间序列数据，所述连接状态是其中所述旋转轴和所述曲轴连接的状态。电子控制单元被构造成在所述连接状态下，生成第二时间序列数据，所述第二时间序列数据通过从指示所述曲轴的旋转行为的时间序列数据中去除预定频率分量来获取。所述电子控制单元被构造成基于所述第一时间序列数据和所述第二时间序列数据、通过将所述第二时间序列数据与所述预定频率分量相组合来生成指示所述曲轴的所述旋转行为的第三时间序列数据。所述电子控制单元被构造成基于所述第三时间序列数据来确定内燃机中的失火的存在。

Description

用于内燃机的失火检测装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的失火检测装置。失火检测装置被应用于其中变速装置被连接至曲轴的内燃机。
背景技术
在例如日本未审专利申请公报第2008-248877号(JP 2008-248877A)的公开中，能够改变驱动轮的旋转速度对曲轴的旋转速度之比的动力分配和集成机构(变速装置)通过减震器而被连接到内燃机的曲轴。JP 2008-248877中公开的装置基于变速装置侧来自减震器的旋转速度与曲轴的旋转速度之差来执行计算由减震器的扭转引起的曲轴的旋转速度的共振分量，并且从曲轴的旋转速度去除共振分量的处理。通过从其中去除共振分量的旋转速度，装置计算被量化为表示一对气缸中的每一个气缸以压缩上止点时间序列顺序连续的压缩影响的旋转角度间隔的旋转行为的差的确定值J30(旋转改变值)，并且基于旋转改变值判断是否存在失火。由于利用包含共振分量的旋转速度不能准确地确定失火，所以去除共振分量。
发明内容
这种装置不仅使用曲轴的旋转速度，而且也使用变速装置侧上来自减震器的旋转轴的检测角度信号，以便计算从其中去除共振分量影响的旋转改变值。因此，旋转改变值的计算准确性不仅受曲柄的旋转角度的误差影响，而且也受所检测的角度信号的误差影响。因此，当在所检测的角度信号中发生误差时，所检测的角度信号中的误差影响失火检测的准确性。
本发明提供一种用于内燃机的失火检测装置，以便抑制对失火检测的准确性施加的检测角度信号中的误差的影响。
下文中，将描述本发明的一方面及其操作效果。[1]本发明的一方面涉及一种用于内燃机的失火检测装置，内燃机包括多个气缸以及被构造成连接至变速装置的旋转轴的曲轴。失火检测装置包括：旋转角度传感器，所述旋转角度传感器被构造成通过检测变速装置的旋转轴的旋转角度来输出旋转轴的检测角度信号；曲柄角度传感器，所述曲柄角度传感器被构造成通过检测内燃机曲轴的曲柄角度来输出曲柄信号；以及电子控制单元。电子控制单元被构造成在连接状态下，基于旋转轴的检测角度信号和曲轴的曲柄信号来计算第一时间序列数据，所述连接状态是旋转轴和曲轴彼此连接的状态。第一时间序列数据是通过从曲柄信号上所示的曲轴的旋转行为中去除由曲轴和旋转轴之间的扭转引起的分量而获得的时间序列数据中的预定频率分量的时间序列数据。电子控制单元被构造成在连接状态下，生成第二时间序列数据，所述第二时间序列数据通过从指示曲轴的旋转行为的时间序列数据中去除预定频率分量来获取。电子控制单元被构造成基于第一时间序列数据和第二时间序列数据生成指示曲轴的旋转行为的第三时间序列数据，并且通过将第二时间序列数据与预定频率分量相组合来获取第三时间序列数据。电子控制单元被构造成基于第三时间序列数据来确定内燃机中的失火的存在。
在本发明的该方面中，在第三时间序列数据中，在不使用检测到的角度信号的情况下，计算除了预定频率分量之外的频率分量。因此，与使用检测到的角度信号计算出除了预定频率分量之外的频率分量相比，检测角度信号中的误差对第三时间序列数据的影响更小。通过使用第三时间序列数据确定失火的存在，能够抑制检测到的角度信号中的误差对失火检测准确性的影响。
[2]在根据本发明的该方面的失火检测装置中，预定频率分量可以是包括内燃机和变速装置的驱动系统的共振频带中的分量。电子控制单元可以被构造成基于曲轴的旋转速度确定一个燃烧周期的整数倍频率是否落入共振频带中。电子控制单元可以被构造成当一个燃烧周期的整数倍频率落入共振频带中时生成第三时间序列数据。
曲轴与旋转轴之间的扭转明显影响曲轴在共振频带中的旋转行为。当在至少一个气缸中发生重复失火时，在指示旋转行为的时间序列数据中，在一个燃烧周期的整数倍频率分量中示出失火的显著影响。因此，当一个燃烧周期的整数倍频率分量落入共振频带中时，共振显著地影响曲轴的旋转行为，并且失火检测的准确性可能降低。因此，在本发明的该方面中，当一个燃烧周期的整数倍频率分量落入谐振频带中时，通过执行频率确定处理来生成第三时间序列数据。
[3]在根据本发明的该方面的失火检测装置中，电子控制单元可被构造成在连接状态下，基于指示曲轴的旋转行为的时间序列数据中除了预定频率分量之外的频率分量的振幅，计算指示曲轴的旋转行为的时间序列数据中的预定频率分量的振幅。电子控制单元可被构造成基于预定频率分量的振幅和与第一时间序列数据对应的预定频率分量的相位生成第四时间序列数据。电子控制单元可被构造成通过组合第四时间序列数据和第二时间序列数据来产生第三时间序列数据。
在本发明的该方面中，在通过执行波形整形处理生成指示旋转行为的时间序列数据的预定频率分量时，使用与第一时间序列数据对应的预定频率分量的相位，但是不使用第一时间序列数据的振幅。在本发明的该方面中，考虑到除了预定频率分量之外的频率分量的振幅与预定频率分量的振幅之间的相关关系，基于除了预定频率分量之外的频率分量的振幅计算预定频率分量的振幅。因此，能够抑制检测角度信号中的误差对失火检测准确性的影响。
[4]在根据本发明的该方面的失火检测装置中，第三时间序列数据可以是表示在压缩上止点的时间序列顺序中连续的一对气缸中的每一个的燃烧影响的旋转角度间隔中的旋转速度差的时间序列数据，或旋转角度间隔中的旋转时段的差的时间序列数据。电子控制单元可被构造成计算通过从曲轴的旋转速度或扭矩减去扭转引起的分量而获得的时间序列数据中的预定频率分量作为第一时间序列数据。电子控制单元可以被构造成调整第一时间序列数据的相位。电子控制单元可以被构造成基于对其调整相位的第一时间序列数据的预定频率分量的相位生成第二时间序列数据的预定频率分量。
计算表示在压缩上止点的时间序列顺序上连续的各个气缸中的燃烧影响的旋转角度间隔中的旋转速度的差等的处理是一种滤波处理。预定分量计算处理是与滤波处理不同的滤波处理。因此，在这些处理之间可能会发生相位差。因此，在本发明的该方面中，通过执行相位调整处理，基于第一时间序列数据来计算旋转行为的时间序列数据中的预定频率分量的相位。
在根据本发明的该方面的失火检测装置中，预定频率分量可为燃烧周期的一次频率分量、二次频率分量和三次频率分量这三个频率分量中的一个分量。电子控制单元可被构造成基于三个频率分量中的其余频率分量的振幅计算预定频率分量的振幅。
一次周期频率分量的振幅、二次周期频率分量的振幅和三次周期频率分量的振幅趋向于具有相关关系。因此，在本发明的该方面中，基于相关关系计算预定频率分量的振幅。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术与工业意义，其中相同附图标记指示相同元件，并且其中：
图1是示出失火检测装置和相关驱动系统的一个实施例的视图；
图2是示出根据实施例的涉及共振时的失火检测的处理的方框图；
图3是在上侧示出计算气缸特定旋转速度的处理和并且是中间和下侧示出计算旋转改变值的处理的视图；
图4是示出旋转改变值与旋转改变值的特定频率分量的时间图；
图5是示出根据实施例的扭转分量去除处理单元的处理所基于的模型的视图；
图6是示出去除后扭矩和去除后扭矩的一次周期频率分量的时间图；
图7是示出经调整扭矩Trqc和预定分量ΔNEF的时间序列数据的时间图；
图8是示出根据实施例的失火确定处理的时间图；
图9是示出根据实施例的失火检测处理的程序的流程图；
图10A是示出实施例的效果的时间图；
图10B是示出实施例的效果的时间图；以及
图11是示出根据实施例的变型示例的涉及共振时的失火检测的处理的方框图。
具体实施方式
下文中，将参考附图描述失火检测装置的一个实施例。如图1中所示，内燃机10为具有六个气缸的四冲程发动机。优选地，本实施例基于利用填充每个气缸的空气量来调整扭矩的内燃机，如汽油发动机。在下文说明中，根据压缩上止点的顺序定义气缸#1、#2、#3、#4、#5、#6。即，在第一气缸#1之后具有压缩上止点的气缸为第二气缸#2。
变速装置34的输入轴36能够通过扭矩转换器30而被连接至内燃机10的曲轴12。扭矩转换器30包括闭锁离合器32。当闭锁离合器32被设定为紧固状态时，曲轴12和输入轴36彼此连接。驱动轮50被机械地连接至变速装置34的输出轴38。
曲轴12与曲柄转子20接合，在该曲柄转子20中布置有齿部22，齿部22指示曲轴12的多个旋转角度中的每个角度。虽然齿部22在曲柄转子20中基本以10°CA的间隔布置，但是一个非齿部24被布置在其中两个相邻齿部22之间的间隔为10°CA的位置中。非齿部24指示曲轴12的参考旋转角度。
输入轴36与NT转子40接合，在该NT转子40中布置有齿部42，齿部42指示输入轴36的多个旋转角度中的每个角度。齿部42在NT转子40中以12°CA的间隔布置。
控制装置60操作各种致动器，诸如燃料喷射阀，以便控制内燃机10的受控变量(扭矩或废气组分)。当控制装置60控制受控变量或执行各种诊断处理时，控制装置60参考：曲柄信号Scr，该曲柄角度传感器70的曲柄信号Scr通过检测曲柄转子20的每个齿部22来检测曲轴12的旋转角度；NT信号St，该输入轴角度传感器72的NT信号St检测输入轴36的旋转角度；以及进气空气量Ga，该进气空气量Ga由空气流量计74检测。控制装置60包括CPU 62、ROM64和电可重写非易失性存储器66。控制装置60通过执行存储在ROM 64中的程序的CPU 62控制受控变量，或执行诊断处理。
图2特别地示出由控制装置60执行的诊断处理的失火检测处理。图2中所示的处理通过执行存储在ROM 64中的程序的CPU 62来实现。在下列旋转速度区域中执行图2中所示的处理，其中一次周期频率分量落入包括内燃机10和变速装置34的驱动系统的共振频带中。本实施例假定在曲轴12的可能旋转速度区域中，一次周期频率分量落入共振频带中，而二次周期频率分量和三次周期频率分量不落入共振频带中。
瞬时旋转时段计算处理单元M10基于曲柄信号Scr依次计算图1中所示的瞬时旋转时段T30。每个瞬时旋转时段T30都是对应于30°CA的间隔的旋转所需的时段。气缸特定速度计算处理单元M12基于每个瞬时旋转时段T30计算作为旋转角度间隔中的旋转速度的气缸特定旋转速度ω120，其示出燃烧在每个气缸#1至#6内的影响。
图3在上侧示出根据本实施例的计算气缸特定旋转速度ω120的处理。如图3的上侧中所示，在本实施例中，气缸特定旋转时段T120是对应于每个气缸中的30ATDC至150ATDC的角度间隔的旋转所需的时段，并且气缸特定旋转速度ω120被设定为“K/T120”。系数K为对应于角度间隔的量，并且系数K具有角度尺寸。在图3中，使用变量n代表气缸特定旋转时段T120的时间序列数据。即，对应于第三气缸#3的气缸特定旋转时段T120(n)为对应于第二气缸#2的气缸特定旋转时段T120(n-1)的相邻时间序列顺序，并且在对应于第二气缸#2的气缸特定旋转时段T120(n-1)之后生成。
返回图2，旋转改变值计算处理单元M14基于气缸特定旋转速度ω120计算旋转改变值ΔNE0。图3在中间示出了根据本实施例的计算旋转改变值ΔNE0的处理。如图3的中间所示，在对应于气缸#1至#6中的每个气缸的压缩上止点的时刻计算一个旋转改变值ΔNE0。例如，对应于第二气缸#2的旋转改变值ΔNE(n-1)为下列值，其通过从第二气缸#2的30ATDC至150ATDC的旋转角度间隔中的气缸特定旋转速度ω120(n-1)减去第一气缸#1的30ATDC至150ATDC的旋转角度间隔中的气缸特定旋转速度ω120(n-2)来获取。
返回图2，预定分量去除处理单元M16通过从旋转改变值ΔNE0的时间序列数据去除预定频率分量来执行计算去除后分量Dex0的处理。在本实施例中，预定频率被设定为包括内燃机10和变速装置34的驱动系统的共振频带中的频率。更特别地，预定频率被设定为共振频带中心处的频率值。特别地，预定分量去除处理单元M16执行带通滤波处理，并且预定分量去除处理单元M16例如构造有FIR滤波器。
二次滤波器M18从旋转改变值ΔNE0的时间序列数据计算二次分量ΔNES。二次分量为当预定频率分量为一次分量时获取的二次分量。特别地，二次滤波器M18执行带通滤波处理，并且二次滤波器M18例如构造有FIR滤波器。
三次滤波器M20从旋转改变值ΔNE0的时间序列数据计算三次分量ΔNET。三次分量为当预定频率分量为一次分量时获取的三次分量。特别地，三次滤波器M20执行带通滤波处理，并且三次滤波器M20例如构造有FIR滤波器。
图4在左侧示出旋转改变值ΔNE0的时间序列数据，在右上侧示出去除后分量Dex0的时间序列数据，在中间右侧示出二次分量ΔNES的时间序列数据，并且在右下侧示出三次分量ΔNET的时间序列数据。图4中所示的时间序列数据为一次周期频率分量落入共振频带中时获取的数据。
返回图2，NE速度计算处理单元M30基于当前瞬时旋转时段T30依次计算NE速度ωNE。每个NE速度ωNE都是曲轴12旋转30°CA的时间段期间的速度。NT旋转时段计算处理单元M32基于NT信号St依次计算图1中所示的瞬时旋转时段T24。每个瞬时旋转时段T24都是对应于24°CA间隔的旋转所需的时段。NT速度计算处理单元M34基于当前瞬时旋转时段T24计算NT速度ωNT。每个NT速度ωNT都是输入轴36旋转24°的时间段期间中的速度。
扭转分量去除处理单元M40基于NE速度ωNE和NT速度ωNT，通过从作为从每30°CA的曲轴12的旋转行为获取的扭矩的瞬时扭矩Trq0去除由曲轴12和输入轴36之间的扭转引起的分量来计算去除后扭矩Trqi。当曲轴12的旋转的改变落入共振频带中，并且引起曲轴12和输入轴36之间的扭转的显著影响时，则扭转分量去除处理单元M40去除这种影响。如图5中所示，扭转分量去除处理单元M40使用下列模型执行去除处理，其中内燃机10和变速装置34通过单个减震器76彼此连接。
返回图2，加速度计算处理单元M41将NE速度ωNE作为输入，并且通过计算NE速度ωNE的导数来计算曲轴12的旋转加速度aNE。系数倍增处理单元M42通过将旋转加速度aNE乘以系数I来计算曲轴12的瞬时扭矩Trq0。系数I是根据驱动系统的惯性矩而确定的。扭转速度计算处理单元M43通过从NE速度ωNE减去NT速度ωNT来计算扭转角度Δω。积分元件M44通过将扭转速度Δω作为输入来计算扭转角度Δθ。系数倍增处理单元M45通过将扭转角度Δθ乘以系数K来计算由曲轴12和输入轴36之间的扭转引起的扭矩的扭转扭矩Trqt。系数K为图5中所示的减震器的弹性常数。去除处理单元M46通过将扭转扭矩Trqt加和至瞬时扭矩Trq0来计算去除后扭矩Trqi。
预定分量提取处理单元M50通过从去除后扭矩Trqi的时间序列数据提取共振频率的分量来计算预定扭矩分量Trqx。特别地，预定分量提取处理单元M50执行带通滤波处理。例如，带通滤波处理可构造有FIR滤波器。
图6在左侧示出去除后扭矩Trqi的时间序列数据，并且在右侧示出预定扭矩分量Trqx的时间序列数据。重新参考图2，相位调整处理单元M52在每30°CA更新的预定扭矩分量Trqx的时间序列数据中的预定相位中提取每120°CA更新的值。相位调整处理单元M52将该值设定为经调整扭矩Trqc。这种处理是一种从预定扭矩分量Trqx提取对应于旋转改变值ΔNE0的时间序列数据中的预定频率分量的相位的信息的处理。旋转改变值ΔNE0是在时间序列顺序中彼此相邻的气缸特定旋转速度ω120之间的差。这种差是通过在气缸特定旋转速度ω120上执行一种滤波处理来获取的值。因而，引起相位滞后。预定扭矩分量Trqx不是指示在时间序列顺序中彼此相邻的气缸特定旋转速度ω120之间的差的参数。因此，在旋转改变值ΔNE0的时间序列数据中的预定频率分量与预定扭矩分量Trqx的时间序列数据之间的相位中存在差。因此，选择性地采用预定扭矩分量Trqx的预定相位中的值以便减小旋转改变值ΔNE0的时间序列数据中的预定频率分量的相位与预定扭矩分量Trqx的时间序列数据的相位之间的差。根据计算旋转改变值ΔNE0的特定处理中所使用的参数等适当地设置预定相位。经调整扭矩Trqc是通过保持预定扭矩分量Trqx的预定相位中的值120°CA而获取的值。
振幅计算处理单元M54基于二次分量ΔNES的振幅和三次分量ΔNET的振幅计算在排除涉及旋转改变值ΔNE0的时间序列数据中的预定频率分量的共振影响时获取的振幅。这种处理使用当排除涉及旋转改变值ΔNE0的一次周期分量的共振影响时获取的振幅，与二次分量ΔNES的振幅和三次分量ΔNET的振幅之间的相关性。如上所述，在本实施例中，当一次周期分量落入共振频带中时，则执行图2中所示的处理。因此，旋转改变值ΔNE0的预定频率分量为一次周期分量。振幅为一个燃烧周期内时间序列数据的最小值和最大值之间的差。
更特别地，振幅计算处理单元M54基于二次分量ΔNES的振幅和三次分量ΔNET的振幅之间的较大值，计算排除涉及旋转改变值ΔNE0的时间序列数据中的预定频率分量的共振影响时获取的振幅。特别地，ROM 64存储：定义作为输入变量的二次分量ΔNES的振幅和作为输出变量的预定频率分量的振幅之间的关系的图；和定义作为输入变量的三次分量ΔNET的振幅和作为输出变量的预定频率分量的振幅之间的关系的图。CPU 62映射当排除涉及旋转改变值ΔNE0的时间序列数据中的预定频率分量的共振影响时获取的振幅。该图为输入变量的离散值，以及对应于输入变量中的每个值的输出变量的值的集合数据。例如，映射可以是下列处理，即当输入变量的值匹配图中的输入变量的任何值时计算作为计算结果的输出变量的相应值，并且当输入变量的值不匹配图中的输入变量的任何值时计算作为计算结果的通过内插集合数据中包括的输出变量的多个值而获取的值。
波形整形处理单元M56计算具有由振幅计算处理单元M54计算的振幅和相位调整处理单元M52输出的相位的时间序列数据，并且将时间序列数据设置为作为旋转改变值ΔNE0的时间序列数据中的预定频率分量的预定分量ΔNEF的时间序列数据。在本实施例中，这种处理以振幅计算处理单元M54计算的振幅放大由相位调整处理单元M52输出的经调整扭矩Trqc的时间序列数据。
图7在左侧示出经调整扭矩Trqc的时间序列数据，并且在右侧示出预定分量ΔNEF的时间序列数据。一个燃烧周期内的经调整扭矩Trqc的时间序列数据中的最大值和最小值之间的差被转换为预定分量ΔNEF中由振幅计算处理单元M54计算的振幅。这种处理能够由将经调整扭矩Trqc的时间序列数据乘以“A/ΔMM”的处理实现，“A/ΔMM”使用振幅计算处理单元M54计算的振幅A，以及通过从一个燃烧周期中的经调整扭矩Trqc的时间序列数据中的最大值减去最小值获得的值ΔMM。
返回图2，恢复处理单元M58通过组合去除后分量Dex0和预定分量ΔNEF计算旋转改变值ΔNE。通过扭转分量去除处理单元M40去除共振的影响来获取预定分量ΔNEF。因此，通过从旋转改变值ΔNE0去除共振的影响来获取旋转改变值ΔNE。
失火确定处理单元M60基于旋转改变值ΔNE的时间序列数据检测失火的存在。即，如图8中所示，失火确定处理单元M60基于旋转改变值ΔNE和阈值Δth之间的量值比较确定气缸#1至#6至少其中中是否存在重复失火(连续失火)。即，失火确定处理单元M60在旋转改变值ΔNE的时间序列数据与阈值Δth之间的量值比较结果是旋转改变值ΔNE在如图8中所示的一个燃烧周期内周期性地穿过阈值Δth一次，则确定在一个气缸内存在重复失火。失火确定处理单元M60根据其中旋转改变值ΔNE周期性地穿过阈值Δth的相位指定存在失火的气缸。
图9示出根据本实施例的涉及连续失火检测的处理的程序。图9中所示的处理由在预定周期重复地执行存储在ROM 64中的程序的CPU 62执行。
在图9中所示的处理序列中，CPU 62确定闭锁离合器32是否处于紧固状态(S10)。当CPU 62确定闭锁离合器32处于紧固状态(S10：是)时，则CPU 62计算曲轴12的旋转速度NE(S12)。旋转速度NE为比限定气缸特定旋转速度ω120的角度间隔更大的角度间隔中的平均旋转速度。特别地，例如，CPU 62使用在时间序列顺序中彼此相邻的5个或更多瞬时旋转时段T30计算旋转速度NE。
CPU 62确定旋转速度NE大于或等于下限共振值NEthL的条件，和旋转速度NE小于或等于上限NEthH的条件的逻辑积是否为真(S14)。下限共振值NEthL指示驱动系统的共振频带的下限值。上限共振值NEthH指示驱动系统的共振频带的上限值。这种处理确定由于共振施加在落入共振频带中的旋转速度NE引起的旋转改变值ΔNE0上的显著影响，是否难以准确地通过旋转改变值ΔNE0检测失火。
当CPU 62确定逻辑积为真(S14：是)时，CPU 62通过图2中所示的处理计算旋转改变值ΔNE的时间序列数据(S18)。CPU 62执行失火确定处理单元M60的处理，该处理基于旋转改变值ΔNE的时间序列数据和阈值Δth之间的量值比较而确定是否存在失火(S20)。在本实施例中，如图8中所示，阈值Δth为负值。当旋转改变值ΔNE小于阈值Δth时，CPU 62确定存在失火。CPU 62将阈值Δth设置成当旋转速度NE高时，比旋转速度NE低时的绝对值小。原因在于，失火导致的旋转速度减小在旋转速度NE高时比旋转速度NE低时更不可能发生。CPU 62将阈值Δth设置成当负荷KL高时，比负荷KL低时的绝对值大。原因在于，失火导致的旋转速度减小在负荷KL高时比负荷KL低时进一步增大。负荷KL是与填充每个气缸的空气量相关的参数，并且基于进气空气量Ga和旋转速度NE计算。
当CPU 62确定存在失火时，CPU 62操作图1中所示的警告灯80，从而通知用户存在故障，并且将故障内容存储在非易失性存储器66中。将故障内容存储在非易失性存储器66中使得故障的内容能够被暴露于外部实体，外部实体输出来自控制装置60的信息。因此，存储故障内容的处理是通知故障内容的外部实体的处理。
当CPU 62确定闭锁离合器处于释放状态(S10：否)时，或CPU 62确定逻辑积为错(S14：否)时，CPU 62转换至S16的处理。在S16的处理中，CPU 62通过执行与图2中所示的瞬时旋转时段计算处理单元M10、气缸特定旋转计算处理单元M12和旋转改变值计算处理单元M14的处理相同的处理而计算旋转改变值ΔNE0。CPU 62基于旋转改变值ΔNE0确定失火的存在。这种处理是下列处理，即比较旋转改变值ΔNE0的量和阈值Δth，以及当旋转改变值ΔNE0比阈值Δth小时确定存在失火。当CPU 62确定存在失火时，CPU 62操作图1中所示的警告灯80，从而通知用户存在故障，并且将故障内容存储在非易失性存储器66中。
当CPU 62完成S16或S20的处理时，CPU 62临时地结束图9中所示的处理序列。将描述本实施例的动作。
通常，CPU 62基于旋转改变值ΔNE0和阈值Δth之间的量值比较来确定连续失火的存在。然而，当旋转速度NE落入共振频带中时，CPU 62基于旋转改变值ΔNE和阈值Δth之间的量值比较确定连续失火的存在。如图4中的左侧所示，在一个气缸中存在连续失火时落入共振频带中的旋转改变值ΔNE0与图8中所示的旋转改变值ΔNE显著地不同。在图4的左侧中所示的示例中，对应于一个燃烧周期的六个旋转改变值ΔNE0中超过一个特定值具有小数值。因此，难以准确地发现存在失火的气缸或存在失火的气缸数目。
在本实施例中，甚至在一个气缸中存在重复失火时，也能够基于如图8中所示的旋转改变值ΔNE和阈值Δth之间的量值比较，使用通过扭矩分量去除处理单元M40在共振频带中的处理来获取的旋转改变值ΔNE做出存在失火以及存在失火的气缸的确定。
特别地，在本实施例中，通过组合预定分量ΔNEF和去除后分量Dex0，计算旋转改变值ΔNE。不可能受共振影响的去除后分量Dex0仅由曲柄信号Scr，不使用NT信号St计算。因此，能够显著地抑制NT信号St，或扭转分量去除处理单元M40的模型中的误差对旋转改变值ΔNE施加的影响，同时排出共振的影响。因此，能够抑制NT信号St中的误差，或扭转分量去除处理单元M40的模型中的误差对失火检测准确性施加的影响。
本实施例不仅检测存在共振现象时的一个气缸内的重复失火。图10A和图10B是当在气缸#1和气缸#3中存在重复失火时的视图。更特别地，图10A示出旋转改变值ΔNE0的时间序列数据，并且图10B示出旋转改变值ΔNE的时间序列数据。如图10B中所示，旋转改变值ΔNE的值在一个燃烧周期内存在两次显著下降。因此，能够使用旋转改变值ΔNE的时间序列数据确定气缸#1和气缸#3中的连续失火的存在。
根据上文所述的本实施例，也实现了下列效果。
(1)CPU 62在旋转速度NE落入共振频带中的条件下计算旋转改变值ΔNE，并且CPU62基于旋转改变值ΔNE确定失火的存在。因此，当旋转速度NE不落入共振频带中时，CPU 62的计算负荷能够降低。
(2)仅使用来自预定扭矩分量Trqx的相位，以恢复旋转改变值ΔNE0的预定频率分量。因此，与当从预定扭矩分量Trqx提取包括振幅的每种信息时相比，能够进一步降低利用输入轴角度传感器72检测的角度误差或扭转分量去除处理单元M40中使用的单个减震器76的模型中的误差影响旋转改变值ΔNE的程度。
(3)通过调整预定扭矩分量Trqx的相位，来计算在波形整形处理单元M56中参考其相位的经调整扭矩Trqc。因此，能够获取旋转改变值ΔNE0的预定频率分量的相位信息，而不执行与基于去除后扭矩Trqi的时间序列数据计算旋转改变值ΔNE0的处理相同的处理。因此，能够降低计算负荷。
(4)CPU 62基于燃烧周期的二次频率分量的振幅或燃烧周期的三次频率分量的振幅，计算旋转改变值ΔNE0的预定频率分量的振幅。当旋转速度NE落入共振频带中时，则预定频率分量为燃烧周期的一次频率分量。因此，能够考虑到一次周期频率分量与二次周期频率分量的振幅和三次周期频率分量的振幅相关联的趋势计算从旋转改变值ΔNE0去除共振影响后的预定频率分量的振幅。
对应关系
实施例中的要素和“发明内容”中公开的要素之间的对应关系如下。下面，将对“发明内容”中的每个编号描述对应关系。
在[1]中，旋转轴对应于输入轴36。预定分量计算处理对应于扭转分量去除处理单元M40的处理以及预定分量提取处理单元M50的处理。由预定分量计算处理计算的时间序列数据对应于预定扭矩分量Trqx或预定速度分量ωx。预定分量去除处理对应于预定分量去除处理单元M16的处理。由预定分量去除处理计算的时间序列数据对应于去除后分量Dex0的时间序列数据。恢复处理对应于恢复处理单元M58的处理。失火确定处理对应于失火确定处理单元M60的处理。失火检测装置对应于控制装置60。在[2]中，频率确定处理对应于S14的处理。在[3]中，振幅计算处理对应于振幅计算处理单元M54的处理。波形整形处理对应于波形整形处理单元M56的处理。在[4]中，相位调整处理对应于相位调整处理单元M52的处理。
其它实施例
实施例的每个元素中的至少一个元素可如下变化。
●预定分量计算处理
扭转分量去除处理单元M40可不计算去除后扭矩Trqi。例如，扭转分量去除处理单元M40可计算通过从NE速度ωNE去除扭转分量来获取的去除后速度ωi。图11示出其中扭转分量去除处理单元M40计算去除后速度ωi的示例。在图11中，为了方便，将以相同附图标记指示对应于图2中所示处理的处理。
如图11中所示，在扭转分量去除处理单元M40中，系数倍增处理单元M45a将积分元件M44的输出值倍增“K/I”，K/I是通过将图2中的系数倍增处理单元M45的系数K除以图2中的系数倍增处理单元M42的系数I而获得的。系数倍增处理单元M45a的输出值被输入积分元件M47。积分单元M47的输出值是由扭转引起的旋转速度分量。因此，去除处理单元M46通过将积分元件M47的输出值添加至NE速度ωNE来计算去除后速度ωi。在这种情况下，预定分量提取处理单元M50提取去除后速度ωi的预定频率分量，并且预定分量提取处理单元M50作为预定速度分量ωx的时间序列数据输出预定频率分量。相位调整处理单元M52调整时间序列数据的相位，并且相位调整处理单元M52作为经调整速度ωc的时间序列数据输出具有经调整相位的时间序列数据。波形整形处理单元M56计算具有经调整速度ωc的相位以及振幅计算处理单元M54计算的振幅的预定分量ΔNEF。
最重要的是，扭转分量去除处理单元M40的输出值的大小可以不是扭矩或速度。例如，输出值的大小可以是通过从图11中所示的去除后速度ωi计算30°CA旋转所需的时段而获得的时段，并且使用该时段作为输出值。
预定分量提取处理单元M50可不对扭转分量去除处理单元M40的输出值执行用于提取预定频率分量的带通滤波处理。例如，可对NE速度ωNE和NT速度ωNT中的每一个执行用于提取预定频率分量的带通滤波处理，并且从滤波处理获取的值可被用作扭转分量去除处理单元M40的输入参数。
虽然实施例未特别提及源自减震器76的模型的系数K、I，但是可通过如JP 2008-248877A中公开的学习来更新系数。因此，能够降低模型中的误差，并且去除后扭矩Trqi等能够具有精确值。
●频率确定处理
如“预定频率分量”中公开的，当存在多个频带，其中在内燃机10正常运行时，当旋转速度NE的可能旋转频率区域中发生共振现象时，执行确定旋转速度NE是否落入任何频带中的处理，以及确定旋转速度NE落入哪个频带中的处理。在这种情况下，被图2中的预定分量去除处理单元M16去除的对象、被输入振幅计算处理单元M54的频率分量，以及由预定分量提取处理单元M50提取的对象根据特定频带而改变。在这种情况下，使用能够计算“振幅计算处理”中所示的振幅的滤波器代替二次滤波器M18和三次滤波器M20。
与实施例不同，在存在一个频带，其中在内燃机10正常运行时，当旋转速度NE的可能旋转频率区域中发生显著的共振现象时，可不执行确定处理。当从实施例去除确定处理时，二次滤波器M18提取二次周期频率分量，并且三次滤波器M20提取三次周期频率分量。预定分量去除处理单元M16去除一次周期频率分量，并且预定分量提取处理单元M50提取一次周期频率分量。因此，当旋转速度NE落入共振频带中时，执行与实施例相同的处理，并且实现等效效果。当旋转速度NE未落入共振频带中时，旋转改变值ΔNE具有等效于旋转改变值ΔNE0的值。因此，能够基于旋转改变值ΔNE0确定连续失火的存在。
●预定分量去除处理
可不利用旋转改变值ΔNE0作为输入而执行去除预定分量的带通滤波处理。例如，可对气缸特定旋转速度ω120执行去除预定分量的带通滤波处理。然后，可在滤波处理之后计算在时间序列顺序上彼此相邻的气缸特定旋转速度ω120的一对气缸特定旋转速度ω120之间的差，并且可将该差用作预定分量来去除处理单元M16的输出值。可替选地，例如，可对每个瞬时旋转时段T30执行去除预定分量的带通滤波处理。然后，可在滤波处理之后从每个瞬时旋转时段T30计算气缸特定旋转速度ω120的时间序列数据，并且可基于时间序列数据将在时间序列顺序上彼此相邻的气缸特定旋转速度ω120之间的差用作预定分量去除处理单元M16的输出值。
●预定频率分量
虽然实施例示出一次周期频率分量落入共振频带中，但是本发明不限于此。例如，二次周期频率分量或半次周期频率分量可落入共振频带中。可存在超过一个下列频带，其中在内燃机10正常运行时，在旋转速度NE的可能旋转频率区域中发生显著的共振现象。
●计算预定频率分量的相位的技术
虽然在该实施例中，相位调整处理单元M52从预定分量提取处理单元M50的输出值选择预定相位，但是本发明不限于此。例如，可基于图11中所示的去除后速度ωi计算气缸特定旋转速度ω120，并且可基于气缸特定旋转速度ω120计算在时间序列顺序上彼此相邻的气缸特定旋转速度ω120之间的差。然后，可使用带通滤波处理之后获取的相位，发送预定分量的带通滤波处理在气缸特定旋转速度ω的差上执行。
●振幅计算处理
例如，在图2的处理中，可去除三次滤波器M20，并且可基于二次分量ΔNES的振幅计算预定频率分量的振幅。
本发明不限于使用二次周期频率分量的振幅或三次周期频率分量的振幅计算一次周期频率分量的振幅。例如，如“预定频率分量”中公开的，当二次周期频率落入共振频带中时，可使用一次周期频率分量的振幅或三次周期频率分量的振幅二次周期频率分量的振幅。可替选地，例如，如“内燃机”中公开的，当使用八缸内燃机时，可使用二次周期频率分量的振幅或四次周期频率分量的振幅计算一次周期频率分量的振幅。
●恢复处理
本发明不限于执行将波形整形处理单元M56输出的预定分量ΔNEF与去除后分量Dex0组合的处理。例如，可基于图11中所示的去除后速度ωi计算气缸特定旋转速度ω120的时间序列数据，并且可计算在时间序列数据中的时间序列顺序上彼此相邻的气缸特定旋转速度ω120之间的差。可对气缸特定旋转速度ω120之间的差执行发送预定频率分量的带通滤波处理，并且可使用带通滤波处理的输出代替预定分量ΔNEF。甚至在这种情况下，也不使用NT信号St计算除了预定频率之外的分量。因此，能够在旋转改变值的恢复时间序列数据中抑制NT信号St引起的检测误差的影响。
●失火确定处理
阈值Δth可不根据旋转速度NE和负荷KL改变。例如，阈值Δth可仅根据旋转速度NE改变，仅根据负荷KL改变，或被设定为固定值。
●指示旋转行为的时间序列数据
在计算旋转改变值ΔNE时使用的气缸特定旋转速度不限于30ATDC至150ATDC范围内的旋转速度。例如，如“内燃机”中公开的，当内燃机的气缸数目为四时，气缸特定旋转速度可为180°CA范围内的旋转速度。最重要的，这种构造不意味着“720°CA/N”范围内的旋转速度应被用作具有N个气缸的内燃机中的气缸特定旋转速度。例如，在六缸内燃机中，气缸特定旋转速度可为60ATDC至150ATDC范围内的旋转速度。可替选地，例如，确定气缸特定旋转速度的范围内的相位可根据点火定时而改变。
虽然在实施例中，旋转改变值ΔNE被设定为作为旋转角度间隔中的旋转速度的气缸特定旋转速度的差，示出压缩上止点的时间序列顺序中彼此相邻的每个气缸中的燃烧的影响，但是本发明不限于此。例如，旋转改变值ΔNE可被设定为对应于旋转角度间隔的旋转所需的时段的差，示出压缩上止点的时间序列顺序中彼此相邻的每个气缸中的燃烧的影响。特别地，如图3的下侧所示，例如，旋转改变值ΔNE可被设定为在时间序列顺序上彼此相邻的气缸特定旋转时段T120之间的差。可替选地，例如，旋转改变值ΔNE可被设定为作为旋转角度间隔中的曲轴12的扭矩的气缸特定扭矩的差，示出压缩上止点的时间序列顺序中连续的每个气缸中的燃烧的影响。例如，气缸特定扭矩可为对应的气缸中的30ATDC至150ATDC时段上的瞬时扭矩Trq0的值的平均值。
量化根据曲柄信号上示出的曲轴的旋转行为示出压缩上止点的时间序列顺序中连续的每个气缸的燃烧影响的旋转角度间隔中的旋转行为的差的技术不限于使用气缸特定旋转速度的差、气缸特定旋转时段的差或气缸特定扭矩的差的技术。例如，对应于每个气缸的气缸特定旋转速度的量可被计算为通过从90ATDC至120ATDC范围内的瞬时速度减去30ATDC至60ATDC范围内的瞬时速度而获取的值，并且可计算涉及压缩上止点的时间序列顺序中的相邻气缸的对应量的差。
旋转改变值ΔNE不限于气缸特定旋转速度的差或对应于在压缩上止点的时间序列顺序上彼此相邻的气缸之间的气缸特定旋转速度的量等。例如，旋转改变值ΔNE可以是压缩上止点的时间序列顺序中的气缸(另一气缸介于它们之间)之间的气缸特定旋转速度ω120的差。即，例如，旋转改变值ΔNE可以是通过从第三气缸#3的气缸特定旋转速度ω120减去第一气缸#1的气缸特定旋转速度ω120而获取的值等。
●用于通知外部实体失火检测结果的处理
虽然实施例将操作警告灯80的处理和将故障内容存储在非易失性存储器66中的处理示出为通知外部实体失火检测结果的处理，但是本发明不限于此。例如，可仅执行在非易失性存储器66中存储故障内容的处理，或例如，可仅执行操作警告灯80的处理。可替选地，可执行从扬声器输出指示存在故障的音频信号的处理，或可执行向外部实体输出涉及故障内容等的音频信号的处理。即，操作电子装置以便通知外部实体存在故障的处理中的电子装置不限于警告灯80或非易失性存储器66，并且可为扬声器、音频发射器等。
●内燃机
内燃机10不限于六缸内燃机。例如，内燃机10可具有四缸或八缸。当内燃机10具有八缸时，期望使用提取四次分量的滤波器代替三次滤波器M20。
内燃机不限于其中利用填充每个气缸的空气量来调整扭矩的内燃机，并且例如可为其中根据射油量调整扭矩的内燃机，如柴油发动机。在这种情况下，负荷KL可被射油量或加速器操作量代替。
●失火检测装置
失火检测装置不限于包括CPU 62和ROM 64并且执行软件处理的失火检测装置。例如，失火检测装置可包括执行用于实施例中的至少一部分软件处理的硬件处理的专用硬件电路(例如，ASIC)。即，失火检测装置可具有下列任何构造(a)至(c)。
(a)失火检测装置包括根据程序执行全部处理的处理装置以及诸如存储程序的ROM的程序存储装置。
(b)失火检测装置包括根据程序执行一部分处理的处理装置、程序存储装置以及执行其余处理的专用硬件电路。
(c)失火检测装置包括执行全部处理的专用硬件电路。
失火检测装置可包括具有处理装置或程序存储装置的多个软件处理电路，或多个专用硬件电路。即，处理可由包括一个或多个软件处理电路，或一个或多个专用硬件电路，或两者的处理电路执行。
当失火检测装置包括专用硬件电路时，预定分量去除处理单元M16的处理、二次滤波器M18的处理、三次滤波器M20的处理以及预定分量提取处理单元M50的处理中的至少一个处理可与模拟滤波器一起执行。
●其它
曲轴12可不被构造成通过扭矩转换器30和变速装置34而被连接至驱动轮50。例如，电动发电机和驱动轮与其机械地连接的行星齿轮机构可被机械地连接至曲轴12。
曲柄转子20的齿部22之间的间隔不限于10°CA。瞬时旋转时段不限于30°CA旋转所需的时段。NE速度不限于30°CA间隔中的旋转速度。
NT转子40的齿部42之间的间隔不限于12°。NT速度不限于24°旋转所需的时段。虽然实施例基于其中二次滤波器M18、三次滤波器M20等具有相同相位滞后的设计，但是本发明不限于此。当在每个滤波器之间的相位滞后中存在差异时，可增加调整相位差的处理。

Claims (5)

1.一种用于内燃机的失火检测装置，所述内燃机包括多个气缸以及曲轴，所述曲轴被构造成被连接至变速装置的旋转轴，所述失火检测装置的特征在于包括：
旋转角度传感器，所述旋转角度传感器被构造成通过检测所述变速装置的旋转轴的旋转角度来输出所述旋转轴的检测到的角度信号；
曲柄角度传感器，所述曲柄角度传感器被构造成通过检测所述内燃机的曲轴的曲柄角度来输出曲柄信号；以及
电子控制单元，所述电子控制单元被构造成：
在连接状态下，基于所述旋转轴的检测到的角度信号和所述曲轴的曲柄信号来计算第一时间序列数据，所述连接状态是所述旋转轴和所述曲轴彼此连接的状态，所述第一时间序列数据是通过从所述曲柄信号上示出的所述曲轴的旋转行为去除由所述曲轴和所述旋转轴之间的扭转引起的分量而获取的时间序列数据中的预定频率分量的时间序列数据，
在所述连接状态下，生成第二时间序列数据，所述第二时间序列数据通过从指示所述曲轴的旋转行为的时间序列数据去除所述预定频率分量来获取，
基于所述第一时间序列数据和所述第二时间序列数据生成第三时间序列数据，所述第三时间序列数据指示所述曲轴的旋转行为，并且通过将所述第二时间序列数据与所述预定频率分量组合而获取，并且
基于所述第三时间序列数据来确定所述内燃机中的失火的存在。
2.根据权利要求1所述的失火检测装置，其特征在于：
所述预定频率分量是包括所述内燃机和所述变速装置的驱动系统的共振频带中的分量；
所述电子控制单元被构造成基于所述曲轴的旋转速度来确定一个燃烧周期的整数倍频率是否落入所述共振频带中；并且
所述电子控制单元被构造成当一个燃烧周期的所述整数倍频率落入所述共振频带中时生成所述第三时间序列数据。
3.根据权利要求1或2所述的失火检测装置，其特征在于：
所述电子控制单元被构造成：在所述连接状态下，基于指示所述曲轴的旋转行为的时间序列数据中除了所述预定频率分量之外的频率分量的振幅，来计算指示所述曲轴的旋转行为的时间序列数据的所述预定频率分量的振幅；
所述电子控制单元被构造成基于所述预定频率分量的振幅和与所述第一时间序列数据对应的所述预定频率分量的相位来生成第四时间序列数据；并且
所述电子控制单元被构造成通过组合所述第四时间序列数据和所述第二时间序列数据来生成所述第三时间序列数据。
4.根据权利要求3所述的失火检测装置，其特征在于：
所述第三时间序列数据是示出在压缩上止点的时间序列顺序中连续的一对气缸中的每一个气缸中的燃烧的影响的旋转角度间隔中的旋转速度的差的时间序列数据，或者是所述旋转角度间隔中的旋转时段的差的时间序列数据；
所述电子控制单元被构造成计算通过从所述曲轴的旋转速度或者扭矩去除由扭转引起的分量而获取的时间序列数据中的预定频率分量作为所述第一时间序列数据；
所述电子控制单元被构造成调整所述第一时间序列数据的相位；并且
所述电子控制单元被构造成基于相位被调整的所述第一时间序列数据的预定频率分量的相位来生成所述第二时间序列数据的预定频率分量。
5.根据权利要求3或4所述的失火检测装置，其特征在于：
所述预定频率分量是燃烧周期的一次频率分量、二次频率分量和三次频率分量三个频率分量中的一个频率分量；并且
所述电子控制单元被构造成基于所述三个频率分量中的其余频率分量的振幅来计算所述预定频率分量的振幅。
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