CN111720232B - 用于内燃机的诊断设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于内燃机的诊断设备。诊断设备被应用于直列三缸内燃机，并且包括诊断单元和角加速度导出单元。所述诊断单元被构造成执行用于在所述内燃机稳定运行的同时诊断在气缸中的任一个气缸中是否存在压缩泄漏的诊断处理。所述角加速度导出单元被构造成导出所述内燃机的曲轴的角加速度。所述诊断单元被构造成：在所述诊断处理中，当在气缸中的任一个气缸的膨胀冲程期间每预定时间段的角加速度的变化量小于或等于阈值变化量时，诊断出在所述气缸中的所述任一个气缸中存在压缩泄漏。

Description

用于内燃机的诊断设备

技术领域

本发明涉及一种用于直列三缸内燃机的诊断设备。

背景技术

日本未审专利申请特开第2015-105617号(JP 2015-105617A)描述了一个可以应用于直列四缸内燃机或六缸内燃机的诊断设备的示例。该诊断设备执行诊断处理，该诊断处理用于诊断在内燃机稳定运行时任何气缸中是否存在压缩泄漏。在诊断处理中，在某个气缸的膨胀冲程期间，当内燃机曲轴的角加速度为负且角加速度持续减小直到从压缩上止点开始经过判定时间段为止时，就诊断为该气缸中存在压缩泄漏。

发明内容

JP 2015-105617 A没有描述关于使得可能诊断直列三缸内燃机中的任何气缸中是否存在压缩泄漏的技术的任何公开。

本发明提供了一种用于内燃机的诊断设备，该诊断设备诊断在内燃机稳定运行的同时在任何气缸中是否存在压缩泄漏。

本发明的一个方面涉及一种诊断设备，所述诊断设备被应用于直列三缸内燃机。该诊断设备包括诊断单元和角加速度导出单元。诊断单元被构造成在内燃机稳定运行的同时执行用于诊断是否在任何气缸中存在压缩泄漏的诊断处理。角加速度导出单元被构造成导出内燃机的曲轴的角加速度。诊断单元被构造成：当在诊断处理中在气缸中的任一个气缸的膨胀冲程期间每预定时间段的角加速度的变化量小于或等于阈值变化量时，诊断出在该所述气缸中的所述任一个气缸中存在压缩泄漏。在根据上述方面的诊断设备中，预定时间段可以是曲轴的曲柄角改变预定曲柄角所需的时间段。

在直列四缸内燃机或六缸内燃机中，当内燃机稳定运行时，在存在压缩泄漏的气缸的膨胀冲程期间，每单位时间曲轴的角速度的减少量显著变化，即，曲轴的角加速度显著变化。另一方面，在直列三缸内燃机中，当内燃机稳定运行时，在存在压缩泄漏的气缸的膨胀冲程期间，角加速度不会显著变化。换句话说，当内燃机稳定运行时，存在压缩泄漏的气缸的膨胀冲程期间角加速度的变化模式在直列三缸内燃机与直列四缸内燃机和六缸内燃机每一个之间不同。为此，当与被应用于直列四缸内燃机或六缸内燃机的诊断处理类似的处理被应用于直列三缸内燃机时，当气缸中实际存在压缩泄漏时不能诊断出存在压缩泄漏。

在直列三缸内燃机中，当内燃机稳定运行时，并且当在任何气缸中均不存在压缩泄漏时，角加速度在膨胀冲程期间显著变化，并且角加速度周期性地变化。

在直列三缸内燃机中，当在气缸中的任一个气缸的膨胀冲程期间每预定时间段的角加速度的变化量小于或等于阈值变化量时，可以判定角加速度在所述气缸中的所述任一个气缸的膨胀冲程期间还未变化这么多。因此，采用具有上述构造的诊断设备，在直列三缸内燃机中，能够诊断出在气缸中是否存在压缩泄漏。

在根据上述方面的用于内燃机的诊断设备中，诊断单元可被构造成：在诊断处理中，重复地执行关于在每个气缸的膨胀冲程期间每预定时间段的角加速度的变化量是否小于或等于阈值变化量的判定，并且，当所述气缸中的所述任一个气缸的变化量连续地小于或等于阈值变化量时，或者当所述气缸中的所述任一个气缸的变化量小于或者等于阈值变化量的次数大于或等于阈值时，则诊断出在所述气缸中的所述任一个气缸中存在压缩泄漏。

在不存在压缩泄漏的气缸的膨胀冲程中，虽然每预定时间段的角加速度的变化量能够小于阈值变化量，但是当在膨胀冲程期间重复地执行上述判定时，变化量小于或等于阈值变化量的事实连续地发生或发生多次或更难以出现。在这方面，通过具有上述构造的诊断设备，当在单个膨胀冲程期间重复地执行判定并且连续地判定所述气缸中的所述任一个气缸的变化量小于或等于阈值变化量，或判定所述气缸中的所述任一个气缸的变化量小于或等于阈值变化量的次数大于或等于阈值时，则诊断出在所述气缸中的所述任一个气缸中存在压缩泄漏。因此，能够提高是否存在压缩泄漏的诊断准确性。

当内燃机稳定运行时，由于在不存在压缩泄漏的气缸的压缩冲程期间，活塞中的相关的一个活塞移动到压缩上止点，所以每个气缸中的气体都被压缩，所以相关的活塞的移动速度的减小量随着活塞接近压缩上止点而增大。换句话说，角加速度减小。另一方面，在存在压缩泄漏的气缸的压缩冲程期间，由于相关的活塞向压缩上止点的移动，气体从气缸的燃烧室流出，所以即使在活塞接近压缩上止点时，活塞的移动速度的减小量也不会增加。换句话说，角加速度难以减小。换句话说，在存在压缩泄漏的气缸的膨胀冲程开始时的角加速度与不存在压缩泄漏的气缸的膨胀冲程开始时的角加速度之间存在偏差。

在根据上述方面的用于内燃机的诊断设备中，诊断单元可以被构造成：在诊断处理中，在气缸中的一个气缸的膨胀冲程期间的每预定时间段的角加速度的变化量小于或等于阈值变化量并且在气缸中的所述一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度与所述气缸中的另一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度之间的差大于或等于阈值差的条件下，诊断出在所述气缸中的所述一个气缸中存在压缩泄漏。当该差大于或等于阈值差时，可以判定在所述气缸中的所述一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度与所述气缸中的所述另一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度之间存在偏差。因此，利用具有上述构造的诊断设备，通过添加关于该差是否大于或等于阈值差的判定作为用于判定诊断在气缸中是否存在压缩泄漏的信息，能够提高对气缸中是否存在压缩泄漏的诊断的准确性。

当内燃机稳定运行时，空气-燃料混合物不会在气缸的膨胀冲程期间存在压缩泄漏的气缸中燃烧。在压缩冲程(即，膨胀冲程之前的冲程)中，气缸中的空气-燃料混合物几乎不被压缩。因此，在膨胀冲程期间，没有获得使曲轴旋转的推进力，并且发动机转速变化不大。换句话说，膨胀冲程期间的角加速度改变并取“零”附近的值。在根据上述方面的用于内燃机的诊断设备中，诊断单元可以被构造成：在诊断处理中，在气缸中的任一个气缸的膨胀冲程期间的每预定时间段的角加速度的变化量小于或等于阈值变化量并且诊断处理期间导出的多个角加速度全部都落入预定角加速度范围内时，则诊断出在气缸中的任一个气缸中存在压缩泄漏。

当在单个膨胀冲程中执行诊断处理时，并且当诊断处理期间获取的多个角加速度全部都落入预定角范围内时，则可判定膨胀冲程期间的角加速度改变并取“零”附近的值。因此，通过具有上述构造的诊断设备，通过将关于诊断处理期间获取的多个角加速度是否全部都落入预定角范围内的判定作为用于判定诊断气缸中是否存在压缩泄漏的信息而添加，能够提高对气缸中是否存在压缩泄漏的诊断的准确性。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的例证性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是示出作为本发明的实施例的用于内燃机的诊断设备的诊断设备功能构造以及由该诊断设备控制的内燃机的整体构造的构造图；

图2是示出内燃机的整体构造的构造图；

图3是示出图1中所示的直列三缸内燃机中的曲轴的曲柄角与曲柄角的角加速度之间的关系的曲线图；

图4是示出实施例中的直列三缸内燃机中的三个活塞的总行进距离，即行进距离之和的变化的表格；

图5是示出作为实施例的第一比较例的直列四缸内燃机的曲柄角与角加速度之间的关系的曲线图；

图6是示出作为实施例的第二比较例的六缸内燃机的曲柄角与角加速度之间的关系的曲线图；

图7是示出实施例的诊断设备在诊断内燃机的任何气缸中是否存在压缩泄漏时执行的处理例程的流程图的前半部分；

图8是示出处理例程的流程图的后半部分；并且

图9是示出在直列三缸内燃机的一个气缸的膨胀冲程期间已经发生失火时的曲柄角与角加速度之间的关系的曲线图，该曲线图还被添加到图3中所示的曲线图中。

具体实施方式

下文中，将参考图1至图9描述用于内燃机的诊断设备的实施例。图1示出了直列三缸内燃机10和控制内燃机10的诊断设备50。诊断设备50具有控制内燃机10的功能并且具有对内燃机10进行诊断的功能。内燃机10包括作为气缸11的第一气缸#1、第二气缸#2和第三气缸#3。如图2中所示，在每个气缸11中设置有往复运动的活塞12。在每个气缸11中的活塞12的上侧上的空间是燃烧室13。每个活塞12都经由连接杆14被联接至曲轴15。在活塞12位于第一气缸#1中的上止点处时的曲柄角θ、在活塞12位于第二气缸#2中的上止点处时的曲柄角θ以及在活塞12位于第三气缸#3中的上止点处时处的曲柄角θ彼此相距“120CA”。换句话说，在内燃机10中，在曲轴15旋转一圈的同时，气缸11分别以“120CA”的间隔到达上止点一次。

如图1和图2中所示，在内燃机10的进气通路16中设置有节气门17。节气门17调节流过进气通路16的进气量。当进气门18打开时，进气经由进气通路16引入到相关的气缸11中。

内燃机10包括喷射燃料的燃料喷射阀19以及通过火花放电而点燃空气-燃料混合物(包含进气和燃料)的点火装置20。在内燃机10中设置有与气缸数量相同的燃料喷射阀19和点火装置20。在本实施例中，作为燃料喷射阀19，设有将燃料直接喷射到燃烧室13内的直接喷射阀。当相关的排气门21打开时，由于空气-燃料混合物的燃烧而在每个燃烧室13中产生的废气被排放到排气通路22。

如图1中所示，来自各种传感器的检测信号被输入到诊断设备50。传感器的示例包括加速器操作量传感器101和曲柄角传感器102。加速器操作量传感器101将加速器操作量AC检测为车辆的驾驶员对加速器踏板的操作量，并且输出与检测到的加速器操作量AC相对应的信号作为检测信号。曲柄角传感器102输出与曲轴15的转速相对应的信号作为检测信号。诊断设备50基于来自各种传感器101、102的检测信号来控制节气门17、燃料喷射阀19和点火装置20。

诊断设备50包括角加速度导出单元51和诊断单元52，两者作为用于诊断在气缸11中的任一个气缸中是否存在压缩泄漏的功能单元。角加速度导出单元51基于从曲柄角传感器102输入的检测信号导出曲轴15的加速度α。换句话说，角加速度导出单元51导出通过将曲柄角θ对时间求微分而获得的值，该曲柄角θ是将基于作为曲轴15的角速度ω的检测信号而检测出的曲轴15的旋转角度。角加速度导出单元51导出通过将导出的角速度ω对时间求微分而获得的值。当角速度ω增大时，角加速度α为正，并且当角速度ω减小时，角加速度α为负。

当满足预定的诊断条件时，诊断单元52执行用于基于由角加速度导出单元51导出的加速度α来诊断在气缸11中的任一个气缸中是否存在压缩泄漏的诊断处理。在本实施例中，当内燃机10处于稳定运转状态下的条件、加速器操作量AC为“零”的条件以及车速VS为“零”的条件全部均满足时，诊断单元52判定满足诊断条件，并且执行诊断处理。诊断处理是用于基于角加速度α来诊断在待诊断的气缸11中是否存在压缩泄漏，直到从待诊断的气缸11的膨胀冲程开始经过预定诊断时间为止的处理。下面将描述诊断处理的细节。

将参考图3描述当在直列三缸内燃机10中的三个气缸11中的第二气缸#2中存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。在图3中，实线表示在满足上述诊断条件的情况下，当在第二气缸#2中不存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。虚线表示在满足上述诊断条件的情况下，当在第二气缸#2中存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。

当如图3中的实线所示在任何气缸11中都不存在压缩泄漏时，角加速度α以恒定周期变化。具体地，在每个气缸11的膨胀冲程期间，角速度ω在活塞12位于压缩上止点处时降低，所以角加速度α为负。在下文说明中，活塞12位于压缩上止点处的曲柄角θ被称为“起始曲柄角θTDC”。当曲轴15从起始曲柄角θTDC旋转时，由于在燃烧室13中正在进行的空气-燃料混合物的燃烧而获得了用于使曲轴15旋转的推进力，所以角加速度α增大。换句话说，在活塞12向下止点移动的过程中，角速度ω的变化从负反转为正，所以角加速度α为正。

另一方面，当如图3中的虚线所示在第二气缸#2中存在压缩泄漏时，在第二气缸#2的压缩冲程中，空气-燃料混合物在燃烧室13中没有被如此压缩。例如，在进气门18关闭故障时，通过活塞12朝着压缩上止点移动，燃烧室13中的空气-燃料混合物被推出至进气通路16。因此，即使在压缩冲程期间活塞12接近压缩上止点，角速度ω也不会如此减小。作为结果，与在第二气缸#2中不存在压缩泄漏的情况相比，在气缸11的膨胀冲程开始时，角加速度α增大。换句话说，与在第二气缸#2中不存在压缩泄漏的情况相比，膨胀冲程开始时的角加速度α更接近“零”。当第二气缸#2中存在压缩泄漏时，在膨胀冲程期间，空气-燃料混合物在燃烧室13中不燃烧。因此，在膨胀冲程期间，曲轴15的角速度ω变化不那么大。换句话说，不存在压缩泄漏，并且角加速度α不像在膨胀冲程期间空气-燃料混合物燃烧的情况一样增大。

图3示出了仅在第二气缸#2中存在压缩泄漏的情况下的角加速度α的变化。仅在第一气缸#1中存在压缩泄漏的情况下的角加速度α的变化和仅在第三气缸#3中存在压缩泄漏的情况下的角加速度α的变化类似于仅在第二气缸#2中存在压缩泄漏的情况下的角加速度α的变化。

将参考图4描述在直列三缸内燃机10中存在压缩泄漏的气缸11的膨胀冲程期间，角加速度α变化不那么大的原因。在图4中，将基于以下假设进行描述，即当活塞12位于气缸11中的第一气缸#1中的压缩上止点处时的曲柄角θ为“0(CA)”。当活塞12在每个气缸11中往复运动的方向被称为移动方向时，活塞12在移动方向上的移动量被称为图4中的“活塞行进距离”。

当曲柄角θ由于曲轴15的旋转而从“0(CA)”变为“30(CA)”时，第一气缸#1中的活塞行进距离为第一距离A1，第二气缸#2中的活塞行进距离为第二距离A2，并且第三气缸#3中的活塞行进距离为第三距离A3。第一距离A1、第二距离A2以及第三距离A3是彼此不同的距离。在这种情况下，作为三个活塞12的行进距离之和的总行进距离AT1等于第一距离A1、第二距离A2以及第三距离A3的和。

当曲柄角θ由于曲轴15的旋转而从“30(CA)”变为“60(CA)”时，第一气缸#1中的活塞行进距离为第二距离A2，第二气缸#2中的活塞行进距离为第一距离A1，并且第三气缸#3中的活塞行进距离为第三距离A3。在这种情况下，总行进距离AT2等于第一距离A1、第二距离A2以及第三距离A3的和。换句话说，总行进距离AT2等于总行进距离AT1。

当曲柄角θ由于曲轴15的旋转而从“60(CA)”变为“90(CA)”时，第一气缸#1中的活塞行进距离为第三距离A3，第二气缸#2中的活塞行进距离为第一距离A1，并且第三气缸#3中的活塞行进距离为第二距离A2。在这种情况下，总行进距离AT3等于第一距离A1、第二距离A2以及第三距离A3的和。换句话说，总行进距离AT3等于总行进距离AT1或总行进距离AT2。

当曲柄角θ由于曲轴15的旋转而从“90(CA)”变为“120(CA)”时，第一气缸#1中的活塞行进距离为第三距离A3，第二气缸#2中的活塞行进距离为第二距离A2，并且第三气缸#3中的活塞行进距离为第一距离A1。在这种情况下，总行进距离AT4等于第一距离A1、第二距离A2以及第三距离A3的和。换句话说，总行进距离AT4等于总行进距离AT1或总行进距离AT2或总行进距离AT3。

当活塞12在每个气缸11中往复运动时，摩擦力作为干扰内燃机10中的曲轴15的旋转的力作用在曲轴15和活塞12上。因此，随着上述总行进距离延长，曲轴15的旋转更容易减速。换句话说，当曲轴15旋转“30(CA)”时，随着总行进距离的延长，角加速度α更容易减小。

在直列三缸内燃机10中，如参考图4中所示，在曲柄角θ以“30(CA)”为单位改变的情况下的总行进距离不变。因此，在一个气缸11中存在压缩泄漏的情况下，在存在压缩泄漏的气缸11的膨胀冲程期间无法获得由燃烧引起的推进力，因此角速度ω逐渐减小。然而，在直列三缸内燃机10中，如参考图4中所述，在曲柄角θ以“30(CA)”为单位改变的情况下的总行进距离保持不变，所以然后角速度ω的减小量没有太大变化。换句话说，在直列三缸内燃机10的情况下，在存在压缩泄漏的气缸11的膨胀冲程期间，角加速度α变化不大。

将参考图5描述在四个气缸中的一个气缸、例如在直列四缸内燃机中的第二气缸中存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。在图5中，实线表示在满足上述诊断条件的情况下，当在第二气缸中不存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。虚线表示在满足诊断条件的情况下，当在第二气缸中存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。

当如图5中的实线所示第二气缸中不存在压缩泄漏时，角加速度α以恒定周期变化。另一方面，如图5中的虚线所示，当第二气缸中存在压缩泄漏时，在膨胀冲程期间，角加速度α为负，并且角加速度α的绝对值从膨胀冲程开始时逐渐增大。这是因为在直列四缸内燃机中，与直列三缸内燃机10不同，在膨胀冲程期间的曲柄角θ以“30(CA)”为单位改变的情况下的总行进距离随着曲柄角θ的改变而改变。具体地，在膨胀冲程的前半部分中，在曲柄角θ以“30(CA)”为单位改变的情况下的总行进距离随着曲柄角θ的改变而延长。另一方面，在膨胀冲程的后半部分中，在曲柄角θ以“30(CA)”为单位改变的情况下的总行进距离随着曲柄角θ的改变而缩短。

将参考图6描述在六个气缸中的一个气缸、例如在六缸内燃机中的第二气缸中存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。在图6中，实线表示在满足上述诊断条件的情况下，当在第二气缸中不存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。虚线表示在满足诊断条件的情况下，当在第二气缸中存在压缩泄漏时的角加速度α的变化。

当如图6中的实线所示第二气缸中不存在压缩泄漏时，角加速度α以恒定周期变化。另一方面，如图6中的虚线所示，当第二气缸中存在压缩泄漏时，在膨胀冲程期间，角加速度α为负，并且角加速度α的绝对值从膨胀冲程开始时逐渐增大。在六缸内燃机以及直列三缸内燃机10中，在曲柄角θ以“30(CA)”为单位改变的情况下的总行进距离不变。然而，在气缸中的一个气缸的膨胀冲程期间，气缸中的另一个气缸的压缩冲程开始。因此，在存在压缩泄漏的气缸的膨胀冲程期间，在气缸中的另一个气缸中发生的压缩冲程的影响下，角加速度α减小。

接着，将参考图7和图8描述使得诊断单元52执行诊断处理时的处理例程。当满足上述诊断条件时，执行该处理例程。在处理例程中，在步骤S11，判定曲柄角θ是否已经变为起始曲柄角θTDC。随着曲柄角θ已经变为起始曲柄角θTDC，可判定气缸11的膨胀冲程已经在待诊断的气缸11中开始。当曲柄角θ还未变为起始曲柄角θTDC时(在S11中为否)，重复步骤S11中的判定，直到曲柄角θ已经变为起始曲柄角θTDC为止。另一方面，当曲柄角θ已经变为起始曲柄角θTDC时(在S11中为是)，处理继续至下一步骤S12。

在步骤S12中，判定待诊断的气缸11的膨胀冲程开始时的角加速度α(θTDC)与气缸11中的另一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度αb之间的差是否大于或等于阈值差ΔαTDCTh。获取在步骤S11中做出肯定判定的时间点的角加速度α作为待诊断的气缸11的膨胀冲程开始时的角加速度α(θTDC)。在本实施例中，采用在待诊断的气缸11的膨胀冲程开始之前由角加速度导出单元51在其它气缸的膨胀冲程中的最后一个膨胀冲程开始时执行的导出的加速度α作为气缸11中的另一个气缸的膨胀冲程开始时的加速度αb。当在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏时，虽然在气缸11中的另一个气缸中不存在压缩泄漏，但是在待诊断的气缸11的膨胀冲程开始时的角加速度α和气缸11中的另一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度α之间存在偏差。因此，阈值差ΔαTDCTh被设定为用于判定是否存在这种偏差的标准。因此，当角加速度α(θTDC)和角加速度αb之间的差小于阈值差ΔαTDCTh时，不存在偏差。另一方面，当该差大于或等于阈值差ΔαTDCTh时，则存在偏差。

当角加速度α(θTDC)和角加速度αb之间的差大于或等于阈值差ΔαTDCTh时(在S12中为是)，处理前进至下一步骤S13。在步骤S13中，压缩泄漏诊断计数器CNT加“1”。压缩泄漏诊断计数器CNT是在判定在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏的可能性时更新的计数器。随着压缩泄漏诊断计数器CNT更新，处理前进至下一步骤S14。另一方面，当在步骤S12中该差小于阈值差ΔαTDCTh时(否)时，处理前进至下一步骤S14。换句话说，当该差小于阈值差ΔαTDCTh时，不能判定在判定待诊断的气缸11中存在压缩泄漏的可能性，所以压缩泄漏诊断计数器CNT不更新。

在步骤S14中，判定曲柄角θ是否已经变为第一曲柄角θATDC1。第一曲柄角θATDC1是膨胀冲程期间的曲柄角θ，并且是起始曲柄角θTDC和预定曲柄角Δθ的和。将小于“90(CA)”的角设为预定曲柄角θ。更具体地，将小于“45(CA)”的角设为预定曲柄角θ。在本实施例中，将小于“30(CA)”的角设为预定曲柄角θ。在本实施例中，曲柄角θ改变预定曲柄角θ所需的时间段对应于“预定时间段”，并且该时间段的长度比膨胀冲程的时间段长度的一半短。当曲柄角θ还未变为第一曲柄角θATDC1时(在S14中为否)，还未经过预定时间段，所以重复步骤S14的判定，直到曲柄角θ变为第一曲柄角θATDC1为止。

另一方面，当曲柄角θ已经变为第一曲柄角θATDC1时(在S14中为是)，已经经过了预定时间段，所以处理前进至下一步骤S15。在步骤S15中，判定当曲柄角θ为第一曲柄角θATDC1时的角加速度α(θATDC1)是否落入预定的角加速度范围内。上限角加速度αUL被设为预定角加速度范围的上限，并且下限角加速度αLL被设为预定角加速度范围的下限。当在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏时，空气-燃料混合物在待诊断的气缸11的膨胀冲程期间不燃烧。当在待诊断的气缸11中不存在压缩泄漏并且空气-燃料混合物在气缸11的膨胀冲程期间燃烧时，由于空气-燃料混合物的燃烧而产生用于使曲轴15旋转的推进力，所以曲轴15的角速度ω显著变化。与此相反，空气-燃料混合物在膨胀冲程期间不燃烧，不能获得用于使曲轴15旋转的推进力，并且曲轴15的角速度的变化不太大。换句话说，当在膨胀冲程期间由于压缩泄漏而不发生燃烧时，与在膨胀冲程期间发生燃烧的情况相比，角加速度α改变并且取“零”附近的值。在本实施例中，上限角加速度αUL和下限角加速度αLL被设置成用于判定角加速度α是否改变并且取“零”附近的值的标准。

当在步骤S15(是)中角加速度α(θATDC1)落入预定角加速度范围内时，处理前进至下一步骤S16。在步骤S16中，当曲柄角θ为第一曲柄角θATDC1时的角加速度α(θATDC1)与曲柄角θ为起始曲柄角θTDC时的角加速度α(θTDC)之间的差被计算为每预定时间段的角加速度的变化量Δα。在下一步骤S17中，判定在步骤S16中计算出的变化量Δα是否小于或等于阈值变化量ΔαTh。当在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏时，角加速度α在气缸11的膨胀冲程期间变化不太大。因此，阈值变化量ΔαTh被设置成用于判定每预定时间段的角加速度α的变化量是否很小的标准。换句话说，变化量Δα小于或等于阈值变化量ΔαTh的情况可被视为其中角加速度α变化不太大的情况。

当在步骤S17(是)中每预定时间段的角加速度的变化量Δα小于或等于阈值变化量ΔαTh时，处理前进至下一步骤S18。在步骤S18中，压缩泄漏诊断计数器CNT增加“1”。换句话说，当步骤S15的判定和步骤S17的判定两者都为肯定的时，则判定在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏的可能性，所以压缩泄漏诊断计数器CNT被更新。随着压缩泄漏诊断计数器CNT被更新，处理前进至步骤S19。

另一方面，当在步骤S15(否)中在曲柄角θ为第一曲柄角θATDC1时的角加速度α(θATDC1)未落入预定角加速度范围内时，处理前进至步骤S19。换句话说，当角加速度α(θATDC1)未落入预定角加速度范围内时，可判定角加速度α(θATDC1)偏离“0”，所以压缩泄漏诊断计数器CNT不更新。在步骤S17中，当在步骤S16中计算出的变化量Δα大于阈值变化量ΔαTh时(否)，处理前进至步骤S19。换句话说，当变化量Δα大于阈值变化量ΔαTh时，可判定角加速度α在膨胀冲程期间显著地变化，所以压缩泄漏诊断计数器CNT不更新。

在步骤S19中，判定曲柄角θ是否已经变为第二曲柄角θATDC2。第二曲柄角θATDC2是膨胀冲程期间的曲柄角θ，并且是第一曲柄角θATDC1和预定曲柄角Δθ的和。当曲柄角θ还未变为第二曲柄角θATDC2时(在S19中为否)，则还未经过预定时间段，所以重复步骤S19的判定，直到曲柄角θ变为第二曲柄角θATDC2为止。

另一方面，当在步骤S19(是)中曲柄角θ已经变为第二曲柄角θATDC2时，则已经经过了预定时间段，所以处理前进至下一步骤S20。在步骤S20中，判定当曲柄角θ为第二曲柄角θATDC2时的角加速度α(θATDC2)是否落入预定的角加速度范围内。在步骤S20中，当角加速度α(θATDC2)落入预定的角加速度范围内时(是)，则处理前进至下一步骤S21。在步骤S21中，当曲柄角θ为第二曲柄角θATDC2时的角加速度α(θATDC2)和当曲柄角θ为第一曲柄角θATDC1时的角加速度α(θATDC1)之间的差被计算为每预定时间段的角加速度的变化量Δα。在下一步骤S22中，判定在步骤S21中计算出的变化量Δα是否小于或等于阈值变化量ΔαTh。

当在步骤S22(是)中每预定时间段的角加速度的变化量Δα小于或等于阈值变化量时，处理前进至下一步骤S23。在步骤S23中，压缩泄漏诊断计数器CNT增加“1”。换句话说，当步骤S20的判定和步骤S22的判定两者都为肯定的时，则判定在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏的可能性，所以压缩泄漏诊断计数器CNT更新。随着压缩泄漏诊断计数器CNT更新，处理前进至步骤S24。

另一方面，当在步骤S20(否)中在曲柄角θ为第二曲柄角θATDC2时的角加速度α(θATDC2)未落入预定角加速度范围内时，处理前进至步骤S24。换句话说，当角加速度α(θATDC2)未落入预定角加速度范围内时，压缩泄漏诊断计数器CNT不更新。当在步骤S21中计算出的变化量Δα大于步骤S22中的阈值变化量ΔαTh时(否)，处理前进至步骤S24。换句话说，当变化量Δα大于阈值变化量ΔαTh时，压缩泄漏诊断计数器CNT不更新。

在步骤S24中，判定曲柄角θ是否已经变为第三曲柄角θATDC3。第三曲柄角θATDC3为膨胀冲程期间的曲柄角θ，并且为第二曲柄角θATDC2和预定曲柄角Δθ的和。当曲柄角θ还未变为第三曲柄角θATDC3时(在S24中为否)，还未经过预定时间段，所以步骤S24的判定重复，直到曲柄角θ变为第三曲柄角θATDC3为止。

另一方面，当在步骤S24(是)中曲柄角θ已经变为第三曲柄角θATDC3时，已经经过了预定时间段，所以处理前进至下一步骤S25。在步骤S25中，判定角加速度α(θATDC3)在曲柄角θ为第三曲柄角θATDC3时是否落入预定角加速度范围内。当在步骤S25中，角加速度α(θATDC2)落入预定角加速度范围内时，处理前进至下一步骤S26。在步骤S26中，在曲柄角θ为第三曲柄角θATDC3时的角加速度α(θATDC3)与在曲柄角θ为第二曲柄角θATDC2时的角加速度α(θATDC2)之间的差被计算为每预定时间段的角加速度的变化量Δα。在下一步骤S27中，判定在步骤S26中计算出的变化量Δα是否小于或等于阈值变化量ΔαTh。

当在步骤S27(是)中每预定时间段的角加速度的变化量Δα小于或等于阈值变化量ΔαTh时，处理前进至下一步骤S28。在步骤S28中，压缩泄漏诊断计数器CNT增加“1”。换句话说，当步骤S25的判定和步骤S27的判定两者都是肯定的时，则判定在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏的可能性，所以压缩泄漏诊断计数器CNT更新。随着压缩泄漏诊断计数器CNT更新，处理前进至步骤S29。

另一方面，当在步骤S25(否)中在曲柄角θ为第三曲柄角θATDC3时的角加速度α(θATDC3)未落入预定角加速度范围内时，处理前进至步骤S29。换句话说，当角加速度α(θATDC3)未落入预定角加速度范围内时，压缩泄漏诊断计数器CNT不更新。当在步骤S26中计算出的变化量Δα大于步骤S29中的阈值变化量ΔαTh时(否)，处理前进至步骤S29。换句话说，当变化量Δα大于阈值变化量ΔαTh时，压缩泄漏诊断计数器CNT不更新。

在步骤S29中，判定压缩泄漏诊断计数器CNT大于或等于阈值CNTTh。在本实施例中，“4”被设置成判定值CNTTh。换句话说，仅当执行了全部步骤S13、步骤18、步骤23以及步骤S28时，压缩泄漏诊断计数器CNT才变得大于或等于阈值CNTTh。当压缩泄漏诊断计数器CNT大于或等于阈值CNTTh时(在S29中为是)，处理前进至下一步骤S30。在步骤S30中，诊断出在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏。换句话说，在本实施例中，曲柄角θ通过曲轴15的旋转从起始曲柄角θTDC变为第三曲柄角θATDC3所需的时间段对应于“诊断时间段”。在本实施例中，在诊断时间段期间，在每个预定时间段中都获取角加速度α。当如此执行诊断时，处理前进至步骤S31。

另一方面，当在步骤S29(否)中压缩泄漏诊断计数器CNT小于阈值CNTTh时，处理前进至下一步骤S31。换句话说，当压缩泄漏诊断计数器CNT小于判定值CNTTh时，不能诊断出在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏。

在步骤S31中，压缩泄漏诊断计数器CNT被重置为“0”。换句话说，对待诊断的气缸11的诊断处理终止。之后，处理例程终止。

通过执行上述诊断例程，当诊断出在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏时，将压缩泄漏的发生存储在诊断设备50的存储器中。此时，存在压缩泄漏的气缸11的个数也可被存储在存储器中。当诊断出在待诊断的气缸11中存在压缩泄漏时，将关于发生压缩泄漏的信息提供给车辆的乘员。

将参考图9描述本实施例的操作和有利效果。在图9中，实线表示在任何气缸11中都不存在压缩泄漏、失火等，并且内燃机10正常运行的情况下的角加速度α的变化。虚线表示在气缸11中的任一个气缸中，例如在第二气缸#2中存在压缩泄漏的情况下的角加速度α的变化。长短交替的虚线表示在例如第二气缸#2中不存在压缩泄漏，但是在第二气缸#2的膨胀冲程期间发生失火的情况下的角加速度α的变化。

当在第二气缸#2中存在压缩泄漏时，空气-燃料混合物在第二气缸#2的压缩冲程期间从第二气缸#2的燃烧室13流出，所以即使曲柄角θ接近起始曲柄角θTDC，角加速度α也不像图9中的虚线所示地那么大。换句话说，与在第二气缸#2中不存在压缩泄漏的情况相比，在曲柄角θ已经变为起始曲柄角θTDC的时间点的角加速度α，即膨胀冲程开始时的角加速度α增大。

因此，第二气缸#2的膨胀冲程开始时的角加速度α(θTDC)与气缸中的另一个气缸11的膨胀冲程开始时的角加速度αb之间的差大于或等于阈值差ΔαTDCTh。在这种情况下，可评价在第二气缸#2中存在压缩泄漏的可能性。

当在第二气缸#2的膨胀冲程期间正在执行诊断处理时，每个预定时间段的每个角加速度α(θATDC1)、α(θATDC2)、α(θATDC3)都落入预定角加速度范围内。此外，在诊断处理的执行期间，每预定时间段的角加速度的变化量Δα小于或等于阈值变化量Δωth的事实连续发生。因此，当角加速度α如图9中的虚线所示地改变时，可诊断出在第二气缸#2中存在压缩泄漏。

当在第二气缸#2中不存在压缩泄漏但是已经发生失火时，燃烧室13中的空气-燃料混合物在第二气缸#2的压缩冲程中被压缩，所以如图9中的长短交替虚线所示，角加速度α随着曲柄角θ接近起始曲柄角θTDC而减小。因此，在这种情况下，第二气缸#2的膨胀冲程开始时的角加速度α(θTDC)和气缸11中的另一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度αb之间的差小于阈值差ΔαTDCTh。

在之后的第二气缸#2的膨胀冲程期间，不发生燃烧，但是活塞12被在压缩冲程中压缩的空气-燃料混合物推向下止点。作为结果，如图9中的交替长短虚线所示，与存在压缩泄漏时相比，角加速度α增大。因此，当在膨胀冲程期间执行诊断处理时，在诊断处理的执行期间获取的至少一个角加速度α(θATDC1)、α(θATDC2)、α(θATDC3)落在预定的角加速度范围外。此外，每预定时间段的角加速度的变化量Δα小于或等于阈值变化量Δωth的事实不连续地发生。因此，当发生失火时，虽然在第二气缸#2中不存在压缩泄漏，也不会错误地诊断出在第二气缸#2中存在压缩泄漏。因此，可提高对气缸11中是否存在压缩泄漏的诊断的准确性。

在第一气缸#1中存在压缩泄漏的情况下的操作和有利效果、在第三气缸#3中存在压缩泄漏的情况下的操作和有利效果以及在第二气缸#2中存在压缩泄漏的情况下的操作和有利效果彼此类似。因此，省略了在第一气缸#1中存在压缩泄漏的情况以及在第三气缸#3中存在压缩泄漏的情况的描述。

上述实施例可以变型如下。在没有任何技术冲突的情况下，实施例和下文的变型可以彼此结合地实施。

在如图7和图8中所示的处理例程中，可省略步骤S15、步骤S20以及步骤S25的判定中的至少一个判定。换句话说，当作为用于诊断在气缸11中是否存在压缩泄漏的条件的诊断条件包含每预定时间段的角加速度的变化量Δα大于或等于阈值变化量Δαth的条件时，诊断条件不需要包含在诊断处理期间获取的角加速度α落入预定角加速度范围内的条件。

在如图7和图8中所示的处理例程中，可省略步骤S12的判定。换句话说，作为用于诊断在气缸11中存在压缩泄漏的条件的诊断条件包含每预定时间段的角加速度的变化量Δα大于或等于阈值变化量Δαth的条件，诊断条件不需要包含差异大于或等于阈值差ΔαTDCTh的条件。

在上述实施例中，当在步骤S17、步骤S22以及步骤S27中的至少一个步骤中做出否定判定时，不能诊断出在气缸11中存在压缩泄漏。然而，当在步骤S12中做出肯定判定时，可在步骤S17、步骤S22以及步骤S27中的至少一个步骤中做出肯定判定时诊断出在气缸11中存在压缩泄漏。

当预定曲柄角θ小于“45(CA)”时，预定曲柄角θ可以是不同于“30(CA)”的值。同样地在这种情况下，预定时间段可以比膨胀冲程的前半时间段的一半短。换句话说，在单个膨胀冲程的诊断处理期间，能够重复地做出每预定时间段的角加速度的变化量Δα是否大于或等于阈值变化量ΔαTh的判定。

只要预定曲柄角θ小于“90(CA)”，则预定曲柄角θ就可大于“45(CA)”。在这种情况下，预定时间段比膨胀冲程的前半时间段的一半长。因此，在单个膨胀冲程的诊断处理中，仅执行每预定时间段的角加速度的变化量Δα是否小于或等于阈值变化量ΔαTh的判定一次。在这种情况下，当变化量Δα大于或等于阈值变化量ΔαTh时，则诊断出在气缸11中存在压缩泄漏。

在上述实施例中，随着曲柄角θ改变了预定曲柄角Δθ，视为已经经过了预定时间段。当满足上述诊断条件时，可对预定时间段设定预定时间段经过所需时间的时间段。在这种情况下，作为每预定时间段的角加速度的变化量Δα导出预定时间中的角加速度的变化量。

内燃机可包括端口喷射阀，该端口喷射阀作为燃料喷射阀将燃料喷射到进气通路16中。

Claims (6)

1.一种用于内燃机的诊断设备，所述内燃机是直列三缸内燃机，所述诊断设备的特征在于包括：

诊断单元，所述诊断单元被构造成：当所述内燃机稳定运行时，执行用于诊断是否在任何气缸中存在压缩泄漏的诊断处理；和

角加速度导出单元，所述角加速度导出单元被构造成导出所述内燃机的曲轴的角加速度，其中，所述诊断单元被构造成：当在所述诊断处理中在所述气缸中的任一个气缸的膨胀冲程期间每预定时间段的角加速度的变化量小于或等于阈值变化量时，诊断出在所述气缸中存在压缩泄漏。

2.根据权利要求1所述的诊断设备，其特征在于，所述预定时间段是所述曲轴的曲柄角改变预定曲柄角所需的时间段。

3.根据权利要求1或2所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断单元被构造成：

在所述诊断处理中，重复地执行关于在每个气缸的膨胀冲程期间每所述预定时间段的所述角加速度的变化量是否小于或等于所述阈值变化量的判定；并且

当所述气缸中的任一个气缸的所述变化量连续地小于或等于所述阈值变化量时，诊断出在所述气缸中的所述任一个气缸中存在压缩泄漏。

4.根据权利要求1或2所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断单元被构造成：

在所述诊断处理中，重复地执行关于在每个气缸的膨胀冲程期间每所述预定时间段的所述角加速度的变化量是否小于或等于所述阈值变化量的判定；并且

当获取到所述气缸中的任一个气缸的所述变化量小于或者等于所述阈值变化量的次数并且所获取到的次数大于或等于阈值时，诊断出在所述气缸中的所述任一个气缸中存在压缩泄漏。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断单元被构造成：在所述诊断处理中，在所述气缸中的一个气缸的膨胀冲程期间每所述预定时间段的所述角加速度的变化量小于或等于所述阈值变化量并且所述气缸中的所述一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度与所述气缸中的另一个气缸的膨胀冲程开始时的角加速度之间的差大于或等于阈值差的条件下，诊断出在所述气缸中的所述一个气缸中存在压缩泄漏。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断单元被构造成：在所述诊断处理中，在所述气缸中的任一个气缸的膨胀冲程期间每所述预定时间段的所述角加速度的变化量小于或等于所述阈值变化量并且在所述诊断处理期间导出的多个角加速度全部都落入预定角加速度范围内的条件下，诊断出在所述气缸中的所述任一个气缸中存在压缩泄漏。

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