CN115244282B - 内燃机的异常诊断方法以及内燃机的异常诊断装置 - Google Patents

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Abstract

在节流阀(6)的开度恒定的规定的运转状态时，对于将位于节流阀(6)的上游侧的压力控制阀(7)的开度设为规定的第1阀开度时的第1吸入空气量(Q1)、以及将压力控制阀(7)的开度设为小于第1阀开度的规定的第2阀开度时的第2吸入空气量(Q2)，利用位于比压力控制阀(7)更靠上游侧的位置的空气流量计(5)进行检测。基于第1吸入空气量(Q1)以及第2吸入空气量(Q2)，对作为泄漏气体处理用的泄漏气体回流系统的第1配管(11)、第2配管(12)、第3配管(13)、PCV阀(18)等的异常的有无进行诊断。

Description

内燃机的异常诊断方法以及内燃机的异常诊断装置
技术领域
本发明涉及对为了使泄漏气体向进气通路回流而设置的泄漏气体回流系统的异常的有无进行诊断的内燃机的异常诊断方法以及内燃机的异常诊断装置。
背景技术
例如，专利文献1中公开了如下技术，即，在停止向内燃机的燃料供给的燃料切断运转中等规定的运转状态时，基于在使进气节流阀打开或关闭之后由空气流量计检测出的进气量，对因从在空气流量计的下游侧与进气通路连接的泄漏气体通路的进气通路脱离(脱落)等而引起的异常进行检测。
在专利文献1中，在泄漏气体通路从进气通路脱离的情况下，相对于脱离的部分而产生空气的流入或者进气的流出。因此，在使进气节流阀的开度变化的过渡时，在泄漏气体通路未从进气通路脱离的正常的情况下、以及泄漏气体通路从进气通路脱离的异常的情况下，直至利用空气流量计检测出的进气量稳定为止的进气变化量(累计值)产生差异。
因此，专利文献1的异常判定装置基于在使进气节流阀的开度变化的过渡时由空气流量计检测出的进气量，判定泄漏气体通路的异常的有无。
然而，在该专利文献1中，无论泄漏气体通路有无异常，如果减小进气节流阀的开度，则由空气流量计检测出的进气量都减小，因此有可能无法以良好的精度检测泄漏气体通路的异常。
即，在以良好的精度检测内燃机的泄漏气体回流系统的异常方面，存在进一步改善的余地。
专利文献1：日本特开2008-57498号公报
发明内容
关于本发明的内燃机的异常诊断，在对内燃机的吸入空气量进行控制的第1进气节流阀的开度恒定的规定的运转状态时，基于将位于上述第1进气节流阀的上游侧的第2进气节流阀的开度设为规定的第1阀开度时的第1吸入空气量、以及将上述第2进气节流阀的开度设为规定的第2阀开度时的第2吸入空气量，对泄漏气体处理用的泄漏气体回流系统的异常的有无进行诊断，其中，该第2阀开度小于上述第1阀开度。
在泄漏气体回流系统中，在构成供泄漏气体等流动的通路的配管等存在部件的脱离(脱落)、开孔等异常的情况下，空气从存在异常的部位流入。
因此，在泄漏气体回流系统存在部件的脱离(脱落)、开孔等异常的情况下，在关闭了第2进气节流阀时由吸入空气量检测传感器检测出的吸入空气量与在打开了第2进气节流阀时由吸入空气量检测传感器检测出的吸入空气量相比而减少。
根据本发明，能够利用第1吸入空气量以及第2吸入空气量而以良好的精度对泄漏气体回流系统的异常的有无进行诊断。
附图说明
图1是示意性地表示本发明所涉及的内燃机的系统结构的概略的说明图。
图2是示意性地表示在泄漏气体回流系统产生了配管脱离的情况下的进气的流动方式的说明图，图2(a)表示将压力控制阀打开的情况下的进气的流动方式，图2(b)表示将压力控制阀关闭的情况下的进气的流动方式。
图3是表示实施泄漏气体回流系统的异常诊断时的压力控制阀的开度、吸入空气量等的变化的时序图。
图4是表示实施泄漏气体回流系统的异常诊断时的压力控制阀的开度、吸入空气量等的变化的时序图。
图5是表示内燃机的异常诊断的控制流程的一个例子的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的一个实施例进行详细说明。
图1是示意性地表示本发明所涉及的内燃机的系统结构的概略的说明图。
内燃机1例如是多气缸的火花点火式汽油内燃机，作为驱动源而搭载于汽车等车辆。
在内燃机1的各气缸经由进气歧管2而连接有进气通路3。
在进气通路3设置有捕集进气中的异物的空气滤清器4、检测吸入空气量的空气流量计5、电动的节流阀6以及位于节流阀6的上游侧的电动的压力控制阀7。
空气流量计5相当于吸入空气量检测传感器，配置于压力控制阀7的上游侧。空气流量计5内置有温度传感器，能够对进气导入口的进气温度进行检测。
空气滤清器4配置于空气流量计5的上游侧。
节流阀6相当于第1进气节流阀，根据负荷而对内燃机1的吸入空气量进行控制。压力控制阀7相当于第2进气节流阀，对后述的压缩机9的上游侧的进气压力进行控制。即，压力控制阀7能够在节流阀6的上游侧生成负压。
节流阀6以及压力控制阀7能够根据来自作为控制部的发动机控制组件(ECM)8的控制信号而对开度进行变更(控制)。
这里，在压力控制阀7的下游侧连接有未图示的EGR通路。EGR通路能够进行使废气的一部分从未图示的排气通路回流至进气通路3的排气回流(EGR)。EGR通路在后述的压缩机9的上游侧与进气通路3连接。即，能够根据因压力控制阀7的开度调整而引起的压力控制阀7下游侧的进气压力(进气负压)，对回流至进气通路3的EGR气体量进行控制。
另外，该内燃机1具有涡轮增压器。涡轮增压器具有设置于进气通路3的压缩机9、以及设置于未图示的排气通路的未图示的涡轮。压缩机9和涡轮配置于同轴上、且一体地旋转。压缩机9处于节流阀6的上游侧，配置于比压力控制阀7更靠下游侧的位置。
在进气通路3，在节流阀6的上游侧设置有中间冷却器10。中间冷却器10位于压缩机9的下游侧，为了对由压缩机9压缩(加压)后的进气进行冷却并使填充效率变得良好而设置。
并且，内燃机1具有利用与进气通路3的比空气流量计5更靠下游侧的位置连接的多个配管而将泄漏气体向进气通路3导入并处理的泄漏气体处理用的泄漏气体回流系统。泄漏气体回流系统具有第1配管11、第2配管12以及第3配管13。泄漏气体是从缸体与活塞的间隙通过而从内燃机1的燃烧室15向内燃机1的曲柄箱16漏出的燃烧气体。
第1配管11构成将进气通路3的节流阀6与压力控制阀7之间的位置与内燃机1的曲柄箱16连接(连通)的第1通路。第1配管11的一端与进气通路3的节流阀6与压力控制阀7之间的位置连接，另一端经由止回阀17而与内燃机1连接。详细而言，第1配管11的一端与进气通路3的压缩机9与压力控制阀7之间的位置连接。第1配管11(第1通路)能够将曲柄箱16内的泄漏气体向进气通路3导入。
止回阀17是泄漏气体回流系统的一部分，具有容许从曲柄箱16朝向进气通路3的方向的流动、且禁止从进气通路3朝向曲柄箱16的方向的流动的功能。此外，还可以根据情况而省略止回阀17。
第2配管12构成将进气通路3的压力控制阀7与空气流量计5之间的位置与内燃机1的曲柄箱16连接(连通)的第2通路。第2配管12的一端与进气通路3的压力控制阀7与空气流量计5之间的位置连接，另一端与内燃机1连接。第2配管12(第2通路)能够将新气体(空气)向内燃机1的曲柄箱16导入。
第3配管13构成将进气通路3的比节流阀6更靠下游侧的位置与内燃机1的曲柄箱16连接(连通)的第3通路。第3配管13的一端与进气通路3的比节流阀6更靠下游侧的位置连接，另一端经由PCV阀18而与内燃机1连接。第3配管13能够将曲柄箱16内的泄漏气体向进气通路3导入。
PCV阀18是泄漏气体回流系统的一部分，对第3配管13内的气体的流量进行控制。PCV阀18例如是公知的压差工作阀，安装于内燃机1，以曲柄箱16侧的入口部的压力(正压)与进气通路3侧的出口部的压力(负压)的压差较大时打开的方式工作。详细而言，PCV阀18防止外部空气通过第3配管13而从进气通路3向曲柄箱16内部倒流，并且根据压差而将泄漏气体从曲柄箱16向进气通路3排出。即，泄漏气体能够利用比节流阀6更靠下游侧的负压而经由PCV阀18以及第3配管13返回至进气通路3。
ECM8是具有CPU、ROM、RAM以及输入输出接口的公知的电子计算机。除了上述的空气流量计5的检测信号以外，对曲轴的曲轴转角进行检测的曲轴转角传感器21、对加速器踏板的踩踏量进行检测的加速器开度传感器22等各种传感器类的检测信号被输入至ECM8。曲轴转角传感器21能够对内燃机1的内燃机转速进行检测。ECM8基于各种传感器类的检测信号而对内燃机1的运转进行控制。
这里，在第1配管11、第2配管12、第3配管13产生配管脱离、开孔等的情况、PCV阀18从内燃机1脱离的情况下等，在泄漏气体回流系统存在异常的情况下，空气会从存在异常的部位进入。
第1配管11的配管脱离例如是指第1配管11从构成进气通路3的进气管、止回阀17脱离并脱落。第2配管12的配管脱离例如是指第2配管12从构成进气通路3的进气管、内燃机1脱离并脱落。第3配管13的配管脱离例如是指第3配管13从构成进气通路3的进气管、PCV阀18脱离并脱落。
如果在节流阀6打开的状态下将压力控制阀7关闭，则在进气通路3内从空气流量计5通过的进气经由第2配管12、曲柄箱16以及第3配管13而返回至压力控制阀7的下游侧。即，在进气通路3内无法从压力控制阀7通过的进气从第2配管12向曲柄箱16、第1配管11流动而绕过压力控制阀7。
另外，在第1配管11、第2配管12以及第3配管13中的任一者存在配管脱离、开孔等异常的情况下、PCV阀18从内燃机1脱落的情况下，空气会从上述存在异常的部位流入。
因此，在节流阀6的开度恒定时，在关闭了压力控制阀7时由空气流量计5检测出的吸入空气量与在泄漏气体回流系统存在异常的情况下打开了压力控制阀7时由空气流量计5检测出的吸入空气量相比而减少。
图2是示意性地表示泄漏气体回流系统产生配管脱离的情况下的进气的流动方式的说明图，图2(a)表示将压力控制阀7打开的情况下的进气的流动方式，图2(b)表示将压力控制阀7关闭的情况下的进气的流动方式。
例如，如图2所示，在第1配管11的一端产生配管脱离的情况下，如果将压力控制阀7关闭，则外部空气从进气通路3中与第1配管11的一端连接的部位进入。因此，由空气流量计5检测出的吸入空气量与将压力控制阀7打开的情况相比而减少。
因此，在处于节流阀6的开度恒定、且内燃机1的内燃机转速恒定的规定的运转状态时，ECM8对泄漏气体回流系统的异常的有无进行诊断。即，ECM8相当于诊断部。
泄漏气体回流系统的异常诊断例如在车辆的行驶中规定的燃料切断条件成立而中止了内燃机1的燃料喷射的情况下、即在车辆减速中而燃料被切断的情况下等，被作为内燃机1的异常诊断而实施。
关于泄漏气体回流系统的异常诊断，在处于节流阀6的开度恒定、且内燃机1的内燃机转速恒定的规定的运转状态时，基于将压力控制阀7打开时的第1吸入空气量Q1以及将压力控制阀7关闭时的第2吸入空气量Q2而诊断异常的有无。
这里，第1吸入空气量Q1是在规定的运转状态时，在将压力控制阀7设为作为规定的大开度的规定的第1阀开度时由空气流量计5检测出的吸入空气量。第2吸入空气量Q2是在规定的运转状态时，在将压力控制阀7设为小于第1阀开度的规定的第2阀开度时由空气流量计5检测出的吸入空气量。第1阀开度与第2阀开度的开度差越大则诊断精度越高，因此优选将第1阀开度以及第2阀开度设定为两者的阀开度差增大。
此外，泄漏气体回流系统的异常诊断可以在内燃机1怠速运转时实施。在内燃机1能够进行动力运行(motoring)的情况下，还能够在动力运行中实施泄漏气体回流系统的异常诊断。
泄漏气体回流系统的异常诊断例如在将车辆的按键开关接通至断开的每1个行程中仅实施1次。在实施泄漏气体回流系统的异常诊断的过程中，在节流阀6的开度发生了变化的情况下，中止异常诊断。在异常诊断被中止的情况下，在接下来的机会中重新开始异常诊断。
图3以及图4是表示实施泄漏气体回流系统的异常诊断时的压力控制阀7的开度、吸入空气量等的变化的时序图。图3是泄漏气体回流系统正常的情况下的时序图。图4是泄漏气体回流系统存在异常的情况下的时序图。
在图3以及图4中，实线所示的特性线A表示压力控制阀7的开度。在图3以及图4中，实线所示的特性线B表示由空气流量计5检测出的每单位时间的吸入空气量。特性线B所示的吸入空气量在时刻t1～时刻t3的期间表示上述第1吸入空气量Q1，在时刻t3～时刻t5的期间表示上述第2吸入空气量Q2。在图3以及图4中，虚线所示的特性线C表示由空气流量计5检测出的吸入空气量。特性线C所示的吸入空气量在时刻t2～时刻t3的期间表示从时刻t2起由空气流量计5检测出的吸入空气量的累计值，在时刻t3～时刻t5的期间表示每单位时间的吸入空气量。特性线C为了方便而仅示出了时刻t2～时刻t5的期间。在图3以及图4中，点划线所示的特性线D表示由空气流量计5检测出的吸入空气量。特性线D所示的吸入空气量在时刻t4～时刻t5的期间表示从时刻t4起由空气流量计5检测出的吸入空气量的累计值。特性线D在时刻t5表示每单位时间的吸入空气量。特性线D为了方便而仅示出了时刻t4～时刻t5的期间。在图3以及图4中，粗实线所示的特性线E表示由作为时刻t3的每单位时间的吸入空气量的第1吸入空气量Q1除作为时刻t5的每单位时间的吸入空气量的第2吸入空气量Q2所得的值。在图3以及图4中，实线所示的特性线F表示异常诊断的判断结果。
在图3以及图4中，时刻t1是将压力控制阀7的开度从与运转状态相应的通常阀开度变更为第1阀开度的定时(timing)。即，图3以及图4中的时刻t1是开始进行泄漏气体回流系统的异常诊断的定时。
在图3以及图4中，时刻t2是将压力控制阀7的开度变更为第1阀开度之后经过了规定时间的定时。时刻t2例如是将压力控制阀7变更为第1阀开度之后进气流稳定的定时。
在图3以及图4中，时刻t3是在时刻t2开始进行吸入空气量的累计计算之后经过了单位时间(规定时间)的定时，是将压力控制阀7的开度从第1阀开度变更为第2阀开度的定时。
在图3以及图4中，时刻t4是将压力控制阀7的开度变更为第2阀开度之后经过了规定时间的定时。时刻t4例如是将压力控制阀7的开度变更为第2阀开度之后进气流稳定的定时。
在图3以及图4中，时刻t5是在时刻t4开始进行吸入空气量的累计计算之后经过了单位时间(规定时间)的定时。另外，时刻t5是将压力控制阀7的开度从第2阀开度变更为与运转状态相应的通常阀开度的定时，且是将泄漏气体回流系统的异常诊断的诊断结果输出的定时。
如果泄漏气体回流系统没有异常，则即使在节流阀6的开度恒定的基础上使压力控制阀7的开度从第1阀开度变化为第2阀开度，也如图3所示，由空气流量计5检测出的吸入空气量不会变化。
另一方面，如果泄漏气体回流系统存在异常，则如果在节流阀6的开度恒定的基础上使压力控制阀7的开度从第1阀开度变化为第2阀开度，则如图4所示，由空气流量计5检测出的吸入空气量发生变化。
因此，如果由作为将压力控制阀7设为第1阀开度时的每单位时间的吸入空气量的第1吸入空气量Q1除作为将压力控制阀7设为第2阀开度时的每单位时间的吸入空气量的第2吸入空气量Q2所得的值小于或等于预先设定的阈值S(例如0.8)，则ECM8诊断为泄漏气体回流系统存在异常。详细而言，如果由作为时刻t3的每单位时间的吸入空气量的第1吸入空气量Q1除作为时刻t5的每单位时间的吸入空气量的第2吸入空气量Q2所得的值小于或等于预先设定的阈值S，则ECM8诊断为存在因第1配管11、第2配管12以及第3配管13中的任一者产生配管脱离、开孔等引起的异常、或者因PCV阀18从内燃机1脱落引起的异常。
即，泄漏气体回流系统的异常的有无，能够通过使用第1吸入空气量Q1以及第2吸入空气量Q2而以良好的精度进行诊断。
另外，泄漏气体回流系统的异常诊断在处于节流阀6的开度恒定、且内燃机1的内燃机转速恒定的规定的运转状态时实施。即，泄漏气体回流系统的异常诊断在内燃机1的吸入空气量恒定的条件下实施，因此即使在这一点上，也能够以良好的精度诊断泄漏气体回流系统的异常的有无。
图5是表示上述实施例的内燃机1的异常诊断的控制流程的一个例子的流程图。
在步骤S1中，判定内燃机1是否变为规定的运转状态。在步骤S1中，如果处于节流阀6的开度、内燃机转速恒定的规定的运转状态则进入S2，如果并非如此则结束此次的流程。
在步骤S2中，将压力控制阀7的开度变更为第1阀开度。
在步骤S3中，对作为将压力控制阀7的开度变更为第1阀开度之后的吸入空气量的第1吸入空气量Q1进行检测。
在步骤S4中，将压力控制阀7的开度变更为第2阀开度。
在步骤S5中，对作为将压力控制阀7的开度变更为第2阀开度之后的吸入空气量的第2吸入空气量Q2进行检测。
在步骤S6中，判定由第1吸入空气量Q1除第2吸入空气量Q2所得的值是否大于阈值S。在步骤S6中，在由第1吸入空气量Q1除第2吸入空气量Q2所得的值大于阈值S的情况下，进入步骤S7，在由第1吸入空气量Q1除第2吸入空气量Q2所得的值小于或等于阈值S的情况下，进入步骤S8。
在步骤S7中，诊断的结果为判定为没有异常。
在步骤S8中，诊断的结果为判定为存在异常。
此外，在步骤S1中判断为内燃机1处于规定的运转状态之后直至在步骤S7、步骤S8中确定诊断为止的期间，在内燃机1的运转状态(运转条件)发生变化而使得节流阀6的开度、内燃机1的内燃机转速、设置于上述EGR通路的EGR阀的开度等变化时，中止内燃机1的异常诊断。
以上对本发明的具体的实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
例如，关于泄漏气体回流系统的异常诊断，在上述实施例中，将压力控制阀7的开度在设为第1阀开度之后设为第2阀开度，但也可以在将压力控制阀7的开度在设为第2阀开度之后设为第1阀开度。
本发明还可以应用于用于发电而搭载于所谓串联混合动力车辆的内燃机。在该情况下，例如可以在该内燃机在发电用的规定的运转点(节流开度以及内燃机转速恒定)运转时实施上述异常诊断。
另外，在判定的结果为泄漏气体回流系统存在异常的情况下，可以对车辆的驾驶者点亮警告灯等进行通告，提示进行修理。
在上述实施例中，内燃机1是具有增压器的系统结构，但对于不具有增压器的内燃机也可以应用本发明。即，对于上述图1中省略了压缩机9的系统也可以应用本发明。
上述实施例涉及内燃机1的异常诊断方法以及内燃机1的异常诊断装置。

Claims (7)

1.一种内燃机的异常诊断方法，其中，
在对内燃机的吸入空气量进行控制的第1进气节流阀的开度恒定的规定的运转状态时，对于将位于上述第1进气节流阀的上游侧的第2进气节流阀的开度设为规定的第1阀开度时的第1吸入空气量、以及将上述第2进气节流阀的开度设为规定的第2阀开度时的第2吸入空气量，利用位于比上述第2进气节流阀更靠上游侧的位置的吸入空气量检测传感器进行检测，其中，该第2阀开度小于上述第1阀开度，
基于上述第1吸入空气量以及上述第2吸入空气量，对与进气通路的比上述吸入空气量检测传感器更靠下游侧的位置连接的泄漏气体处理用的泄漏气体回流系统的异常的有无进行诊断，在对上述第1吸入空气量以及上述第2吸入空气量进行检测的期间上述第1进气节流阀的开度发生了变化的情况下，中止泄漏气体回流系统的诊断。
2.根据权利要求1所述的内燃机的异常诊断方法，其中，
上述规定的运转状态是规定的燃料切断条件成立而中止了上述内燃机的燃料喷射的运转状态。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的异常诊断方法，其中，
上述第1吸入空气量是将上述第2进气节流阀的开度变更为上述第1阀开度并经过了规定时间时的吸入空气量，
上述第2吸入空气量是将上述第2进气节流阀的开度变更为上述第2阀开度并经过了规定时间时的吸入空气量。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的异常诊断方法，其中，
上述泄漏气体回流系统具有将上述进气通路的上述第1进气节流阀与上述第2进气节流阀之间的位置与内燃机的曲柄箱连接的第1通路。
5.根据权利要求4所述的内燃机的异常诊断方法，其中，
上述泄漏气体回流系统具有将上述进气通路的比上述第2进气节流阀更靠上游侧的位置与内燃机的曲柄箱连接的第2通路。
6.根据权利要求5所述的内燃机的异常诊断方法，其中，
上述泄漏气体回流系统具有将上述进气通路的比第1进气节流阀更靠下游侧的位置与内燃机的曲柄箱连接的第3通路。
7.一种内燃机的异常诊断装置，其中，
所述内燃机的异常诊断装置具有：
第1进气节流阀，其对内燃机的吸入空气量进行控制；
第2进气节流阀，其位于上述第1进气节流阀的上游侧；
吸入空气量检测传感器，其位于上述第2进气节流阀的上游侧并对吸入空气量进行检测；
泄漏气体处理用的泄漏气体回流系统，其与进气通路的比上述吸入空气量检测传感器更靠下游侧的位置连接；以及
诊断部，其在上述第1进气节流阀的开度恒定的规定的运转状态时，基于将上述第2进气节流阀的开度设为规定的第1阀开度而由上述吸入空气量检测传感器检测出的第1吸入空气量、以及将上述第2进气节流阀的开度设为规定的第2阀开度而由上述吸入空气量检测传感器检测出的第2吸入空气量，对泄漏气体回流系统的异常进行诊断，其中，该第2阀开度小于上述第1阀开度，在对上述第1吸入空气量以及上述第2吸入空气量进行检测的期间上述第1进气节流阀的开度发生了变化的情况下，中止泄漏气体回流系统的诊断。
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