CN115443376A - 车辆的异常诊断方法以及车辆的异常诊断装置 - Google Patents

Abstract

关于蒸发燃料处理系统(18)的异常诊断，在作为第1吸入空气量与第2吸入空气量的差值的诊断参数小于或等于预先设定的规定的第1阈值时，将蒸发燃料系统诊断为异常。第1吸入空气量是空气流量计(4)的检测值，在净化控制阀(21)关闭的状态时，理论上变为与第2吸入空气量相同的值。第2吸入空气量是通过运算而间接地计算出的理论上的吸入空气量，是反映出伴随着进气系统设备的工作的吸入空气量的变化的值。基于净化控制阀(21)的控制占空比变为100％之后检测出的第1吸入空气量、以及第2吸入空气量而对诊断参数进行计算。

Description

车辆的异常诊断方法以及车辆的异常诊断装置

技术领域

本发明涉及一种车辆的异常诊断方法以及车辆的异常诊断装置。

背景技术

专利文献1中公开了如下技术，即，在从大气向内燃机的进气路径导入的空气量稳定的状态下，根据对将净化气体向上述进气路径供给的泵进行驱动时向该进气路径导入的空气量的变化，判定是否为能够将净化气体向该进气路径供给的状态。

然而，在该专利文献1中，在判定是否为能够向进气路径供给净化气体的状态时，如果节流阀的阀开度等与进气相关联的设备的工作状态发生变化，则向进气路径导入的空气量发生变化。因此，在专利文献1中，如果在判定是否为能够向进气路径供给净化气体的状态时与进气相关联的设备的工作状态发生变化，则向进气路径导入的空气量发生变化，有可能无法判定是否为能够向进气路径供给净化气体的状态。

专利文献1：日本特开2018-141438号公报

发明内容

本发明将净化控制阀打开并利用空气流量计对第1吸入空气量进行检测，利用上述第1吸入空气量以及内燃机的理论上的吸入空气量即第2吸入空气量，判定将净化气体向进气通路导入的蒸发燃料处理系统的异常的有无。

根据本发明，能够消除与诊断中的进气系统设备的工作相伴的诊断参数的变动，在与进气系统设备的工作相伴的吸入空气量的变化时也能够高精度地诊断蒸发燃料处理系统的异常的有无。

附图说明

图1是示意性地表示应用本发明的内燃机的系统结构的概略的说明图。

图2是表示实施蒸发燃料处理系统的异常诊断时的动作的一个例子的时序图。

图3是表示进行蒸发燃料处理系统的异常诊断时的控制流程的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一个实施例详细进行说明。

图1是示意性地表示应用本发明的内燃机1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的进气通路2设置有捕集进气中的异物的空气滤清器3、对吸入空气量进行检测的空气流量计4、电动的节流阀5、以及向各气缸的进气端口分配进气的总管6。

空气流量计4配置于空气滤清器3的下游侧。空气流量计4是能够对质量流量进行检测的传感器，对作为内燃机1的吸入空气量的第1吸入空气量进行检测。空气流量计4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。

节流阀5根据负荷而对内燃机1的吸入空气量进行控制，配置于空气流量计4的下游侧。

另外，该内燃机1具有涡轮增压器7。涡轮增压器7具有设置于进气通路2的压缩机8、以及设置于排气通路13的涡轮机9。压缩机8及涡轮机9配置于同轴上、且一体地旋转。压缩机8处于节流阀5的上游侧，配置于比空气流量计4更靠下游侧的位置。

在进气通路2且在节流阀5的上游侧设置有中间冷却器10。中间冷却器10配置于压缩机8的下游侧。中间冷却器10对利用压缩机8压缩(加压)的进气进行冷却而提高填充效率。

在进气通路2连接有进气旁通通路11。进气旁通通路11形成为绕过压缩机8而将压缩机8的上游侧和下游侧连通。

在进气旁通通路11设置有电动的再循环阀12。再循环阀12通常关闭，在压缩机8的下游侧为高压等情况下打开。再循环阀12打开而经由进气旁通通路11使压缩机8的下游侧的高压的进气向压缩机8的上游侧返回。此外，作为再循环阀12，还可以使用仅在压缩机8下游侧的压力大于或等于规定压力时打开的所谓单向阀。

在排气通路13连接有绕过涡轮机9而将涡轮机9的上游侧和下游侧连通的排气旁通通路14。在排气旁通通路14配置有对排气旁通通路14内的排气流量进行控制的电动的废气门阀15。在排气通路13，在比排气旁通通路14的下游侧端更靠下游侧的位置设置有排气净化用的催化剂(排气净化催化剂)16。催化剂16位于排气通路13的上游侧，例如是岐管催化剂。

另外，在进气通路2连接有对燃料箱17内的蒸发燃料进行处理的蒸发燃料处理系统18。

蒸发燃料处理系统18具有：蒸发通路19；能够进行蒸发燃料的吸附脱离的储存容器20；位于储存容器20与进气通路2之间的电动的净化控制阀(净化阀)21；对蒸发燃料向外部的释放进行控制的电动的排水单向阀22；以及储存容器20的净化用的净化泵23。

蒸发通路19将燃料蒸发向进气通路2导入，在空气流量计4的下游侧且压缩机8的上游侧的位置与进气通路2连接。蒸发通路19的一端与进气通路2连接，另一端向外部(大气)敞开(开口)。

储存容器20设置于蒸发通路19上，导入有在燃料箱17产生的蒸发燃料。储存容器20对蒸发燃料进行吸附保持。

净化控制阀21设置于蒸发通路19上，位于储存容器20与蒸发通路19的一端之间。

排水单向阀22设置于蒸发通路19上，位于储存容器20与蒸发通路19的另一端之间。

净化泵23设置于蒸发通路19上，位于储存容器20与净化控制阀21之间。净化泵23在净化控制阀21打开时对包含来自燃料箱17的蒸发燃料在内的净化气体进行加压而向进气通路2导入。净化泵23在车辆的行驶中始终旋转，根据吸附于储存容器20的蒸发燃料量即吸附燃料量而对转速进行控制。

例如，在吸附燃料量过多的情况下，以在净化控制阀21打开时不会使大量蒸发燃料向进气通路2流入的方式将净化泵23的转速控制为减小。在吸附燃料量接近零等过少的情况下，在净化控制阀21打开时即使使得大量净化气体向进气通路2流入也没有意义，因此将净化泵23的转速控制为减小。

净化泵23根据来自控制单元24的控制信号对转速进行控制。

控制单元24是具有CPU、ROM、RAM以及输入输出接口的周知的数字计算机。除了上述空气流量计4的检测信号以外，在控制单元24还输入对大气压进行检测的大气压传感器25、对车辆的车速进行检测的车速传感器26、对制动器踏板的踩踏量进行检测的制动器传感器27、对曲轴的曲轴转角进行检测的曲轴转角传感器28、对加速器踏板的踩踏量进行检测的加速器开度传感器29、对空燃比进行检测的A/F传感器30等各种传感器类的检测信号。

大气压传感器25相当于对大气压进行检测的大气压检测部。车速传感器26相当于对车速进行检测的车速检测部。曲轴转角传感器28能够对内燃机1的内燃机转速(内燃机旋转速度)进行检测，相当于转速检测部。除了加速器踏板的操作量即加速器开度以外，加速器开度传感器29还能够对加速器踏板的操作速度即加速器变化速度进行检测。即，加速器开度传感器29相当于加速器操作量检测部。A/F传感器30是具有与排气空燃比相应的大致线性的输出特性的所谓广域型的空燃比传感器，配置于催化剂16的上游侧的排气通路13。A/F传感器30位于比催化剂16更靠上游侧的位置，位于比排气旁通通路14的下游侧端更靠下游侧的位置。

控制单元24基于各种传感器类的检测信号而对节流阀5、再循环阀12、废气门阀15、净化控制阀21以及排水单向阀22进行开闭控制，并且将从燃料喷射阀(未图示)喷射的燃料的喷射量、喷射时机、内燃机1的点火时机、吸入空气量、内燃机1的空燃比等控制为最佳。

控制单元24在车辆的减速行驶时实施使内燃机1的燃料喷射停止的燃料切断(fuel cut)。即，控制单元24相当于实施内燃机1的燃料切断的燃料切断控制部。此外，车辆的减速行驶时例如是指踩踏制动器踏板且未踩踏加速器踏板的状态下的行驶(所谓滑行行驶)时、未踩踏制动器踏板以及加速器踏板的状态下的行驶(所谓巡航行驶)时。

并且，控制单元24作为车辆的异常诊断而实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断。即，控制单元24相当于如下异常判定部，即，在对第2吸入空气量进行计算时，在净化控制阀21打开的状态下对第1吸入空气量进行检测，利用第1吸入空气量和第2吸入空气量的差值即诊断参数而判定蒸发燃料处理系统18的异常的有无。诊断参数为从第2吸入空气量减去第1吸入空气量所得的值。另外，控制单元24相当于对第2吸入空气量进行计算的第2吸入空气量计算部。

这里，第2吸入空气量是指基于在内燃机1的进气系统配置的各种设备(例如节流阀5、内燃机1的未图示的可变动阀机构等)的工作状况(节流开度、基于可变动阀机构的进气阀的阀定时)、内燃机1的内燃机转速、大气压等，通过运算而间接计算出的理论上的吸入空气量即模型吸入空气量。第2吸入空气量是反映出与进气系统设备的工作相伴的吸入空气量的变化的值，作为追随内燃机1的运转状态的变化的值而计算出。另外，第2吸入空气量以净化控制阀21关闭为前提而计算出。即，即使在计算第2吸入空气量时将净化控制阀21打开，也作为将净化控制阀21关闭的情形，基于内燃机1的运转状态、进气系统的各种设备的工作状况等而对第2吸入空气量进行计算。

第1吸入空气量为空气流量计4的检测值，在净化控制阀21关闭的状态时，理论上为与第2吸入空气量相同的值。

即使在同一运转状态下，第1吸入空气量也在净化控制阀21打开的状态和净化控制阀21关闭的状态下变化。在蒸发通路19相对于进气通路2未分离的状态、即蒸发通路19与进气通路2连接的正常状态下，如果将净化控制阀21打开，则将由净化泵23加压后的净化气体向进气通路2导入。

因此，在净化气体向进气通路2导入时，如果是同一运转状态，则与净化气体未向进气通路2导入的情况下相比，正常状态下的第1吸入空气量(空气流量计4的检测值)减少。这是因为，从空气流量计4通过的空气量以净化气体的导入量而减少。

另外，在蒸发通路19相对于进气通路2分离的状态、即蒸发通路19未与进气通路2准确连接的异常状态下，即使将净化控制阀21打开，由净化泵23加压后的净化气体也不向进气通路2导入。

因此，即使净化控制阀21处于打开状态，净化气体也不会向进气通路2导入，因此如果是同一运转状态，则无论净化控制阀21的开闭状态如何，异常状态下的第1吸入空气量(空气流量计4的检测值)都应当恒定。

因此，关于蒸发燃料处理系统18的异常诊断，在第1吸入空气量与第2吸入空气量的差值即诊断参数小于或等于预先设定的规定的第1阈值时，将蒸发燃料系统诊断为异常。此外，诊断参数基于净化控制阀21的控制占空比变为100％之后检测出的第1吸入空气量以及第2吸入空气量而计算出。

蒸发燃料处理系统18的异常诊断在诊断中流入至进气通路2的净化气体从内燃机1的气缸内排出时结束。即，对诊断参数进行计算，在净化控制阀21关闭之后起至经过规定时间为止，禁止通常的净化控制。通常的净化控制是在空燃比反馈控制中将净化控制阀21打开而将适当的净化气体向进气通路2导入的控制。

图2是表示实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断时的动作的一个例子的时序图。在图2中，由实线所示的空气量为第1吸入空气量。在图2中，由虚线所示的空气量为第2吸入空气量。

时刻t1是开始内燃机1的燃料切断的定时。时刻t2是准备将净化控制阀21打开而使净化泵23的转速增大的定时。时刻t2例如是后述的图3的步骤S1～步骤S4的条件全部变为“Yes”的定时。时刻t3是净化泵23的转速达到诊断用的转速(蒸发燃料处理系统18的异常诊断用的转速)的定时，且是将净化控制阀21从完全关闭(占空比为0％)切换为完全打开(占空比为100％)的定时。时刻t4是净化控制阀21完全打开的定时。时刻t5是从时刻t4起经过了规定时间的定时，且是计算诊断参数的定时。诊断参数是在时刻t4～时刻t5的期间对第1吸入空气量与第2吸入空气量的差值进行累计计算并除以规定时间(从时刻t4至时刻t5期间的时间)所得的流量差(第1吸入空气量与第2吸入空气量的流量差)的平均值。

此外，在净化控制阀21从完全关闭切换为完全打开的时刻t3以前、以及净化控制阀21从完全打开切换为完全关闭而实际使得净化控制阀21完全关闭的定时(与时刻t5相比经过相当于响应滞后的时间之后)以后，图2中的第2吸入空气量与第1吸入空气量一致。

关于蒸发燃料处理系统18的异常诊断，在时刻t5的定时计算出的诊断参数的值小于或等于第1阈值时，判定为存在异常。

关于这种蒸发燃料处理系统18的异常诊断，在诊断时，利用反映出与进气系统设备的工作相伴的吸入空气量的变化的第2吸入空气量、以及空气流量计4的检测值即第1吸入空气料，由此能够消除与诊断中的进气系统设备的工作相伴的诊断参数的变动，在与进气系统设备的工作相伴的吸入空气量的变化时，也能够高精度地诊断蒸发燃料处理系统18的异常的有无。

优选在内燃机1的燃料切断中实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断。如果在内燃机1的燃料切断中实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断，则能够减弱与空燃比变动相伴的运转性的影响。

优选在将净化控制阀21打开时在内燃机1的气缸内(燃烧室内)的空燃比小于预先设定的规定值即第1空燃比的情况下不实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断。这里，第1空燃比为在燃料切断中在气缸内不会产生燃烧的程度的稀薄(lean)的空燃比。

关于将净化控制阀21打开时的气缸内的空燃比，例如利用由空气流量计4检测出的第1吸入空气量、以及净化气体的流量以及净化气体中的蒸发燃料量进行计算。

净化气体的流量以及净化气体中的蒸发燃料量由控制单元24计算。可以根据净化控制阀21的阀开度以及净化泵23的转速而对净化气体的流量进行计算。例如根据在内燃机1的空燃比反馈控制中导入净化气体而变动的空燃比的偏差量(变动量)，对净化气体中的蒸发燃料量进行计算。

在内燃机1的气缸内的空燃比稀薄至不会燃烧的程度时实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断，尽管处于燃料切断中也能够避免在内燃机1的气缸内产生燃烧，能够防止运转性能的恶化、对驾驶员造成不和谐感。

关于蒸发燃料处理系统18的异常诊断，可以在大气压越降低则越增大净化泵23的转速的状态下对第1吸入空气量进行检测而计算出诊断参数。

如果标高升高而周围的大气压降低，则向内燃机1吸入的空气变得稀薄。关于向内燃机1吸入的空气，如果净化控制阀21的开度(控制占空比)、净化泵23的转速为同一条件，则空气变得稀薄，从而体积流量未改变，但质量流量降低。

因此，关于蒸发燃料处理系统18的异常诊断，根据大气压使诊断时的净化泵23的转速增大而能够始终确保与平地等同的诊断参数的值，能够抑制因大气压的变化引起的S/N比的恶化，能够不根据大气压(即使是高地也与平地等同)而判定异常的有无。

可以在催化剂16的温度大于或等于规定温度的情况下实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断。规定温度是指以能够对净化气体中的蒸发燃料进行处理的程度使催化剂16活化的温度。规定温度例如是催化剂16的活化温度。换言之，可以在催化剂16被加热的情况下实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断。

由此，净化气体中的蒸发燃料能够在蒸发燃料处理系统18的异常诊断时由催化剂16净化，不会通过排气通路13而向车外排出。即，能够不使排气性能恶化地实施蒸发燃料处理系统18的异常的有无的诊断。

例如能够基于从内燃机1向催化剂16供给的热量而推定催化剂16的温度。能够根据燃料喷射量、内燃机转速等而对每1次燃烧的供给热量进行计算。对每1次燃烧的供给热量进行累计计算而计算出从内燃机1供给至催化剂16的总供给热量。而且，能够基于该总供给热量而推定催化剂16的温度。此外，可以利用温度传感器直接对催化剂16的温度进行检测。

图3是表示进行蒸发燃料处理系统18的异常诊断时的控制流程的流程图。

在步骤S1中，判定是否处于燃料切断中。在步骤S1中，在判定为内燃机1未处于燃料切断中的情况下，不实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断而结束此次的流程。

在步骤S2中，在将净化控制阀21打开时判定气缸内的空燃比是否大于或等于第1空燃比。在步骤S2中，在将净化控制阀21打开时判定为气缸内的空燃比不大于或等于第1空燃比的情况下，不实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断而结束此次的流程。

在步骤S3中，判定空气流量计4的检测值即第1吸入空气量是否处于落入规定范围内的状态。在步骤S3中，在判定为第1吸入空气量未处于落入规定范围内的状态的情况下，不实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断而结束此次的流程。

在步骤S4中，判定催化剂16是否大于或等于规定温度。在步骤S4中，在判定为催化剂16不大于或等于规定温度的情况下，不实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断而结束此次的流程。

在步骤S5中，使净化泵23的转速增大至蒸发燃料处理系统18的异常诊断用的转速。

在步骤S6中，将净化控制阀21打开。在步骤S7中，对第2吸入空气量进行计算。在步骤S8中，对第1吸入空气量进行检测。在步骤S9中，对第1吸入空气量与第2吸入空气量的差值即诊断参数进行计算。诊断参数是将在规定时间对第1吸入空气量与第2吸入空气量的差值进行累计计算所得的值除以该规定时间所得的流量差的平均值。

在步骤S10中，判定诊断参数是否大于第1阈值。在诊断参数大于第1阈值的情况下，进入步骤S11，判定为蒸发燃料处理系统18不存在异常。在诊断参数小于或等于第1阈值的情况下，进入步骤S12，判定为蒸发燃料处理系统18存在异常。

以上对本发明的具体实施例进行了说明，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能够进行各种变更。

例如，关于蒸发燃料处理系统18的异常诊断，并未将第1吸入空气量与第2吸入空气量的差值的平均值设为诊断参数，例如可以采用净化控制阀21完全打开的时刻的第1吸入空气量与第2吸入空气量的差值、第1吸入空气量和第2吸入空气量的比作为诊断用参数。

另外，关于第2吸入空气量，不以净化控制阀21关闭为前提，以净化控制阀21打开为前提而进行计算，能够根据第1吸入空气量与第2吸入空气量是否大致一致而判定蒸发燃料处理系统18的异常。另外，不仅在燃料切断中，也可以在怠速运转中等以各种条件而实施蒸发燃料处理系统18的异常诊断。另外，作为蒸发燃料处理系统18的异常状态，不仅包含蒸发通路19和进气通路2未连接的异常，还包含蒸发通路19产生堵塞的异常、净化控制阀21不工作的异常等各种异常。

上述实施例涉及车辆的异常诊断方法以及车辆的异常诊断装置。

Claims (7)

1.一种车辆的异常诊断方法，其中，

具有：

空气流量计，其对搭载于车辆的内燃机的吸入空气量即第1吸入空气量进行检测；以及

蒸发燃料处理系统，其在所述空气流量计的下游侧的位置与所述内燃机的进气通路连接，在净化控制阀打开时，将包含来自燃料箱的蒸发燃料在内的净化气体向进气通路导入，

对所述内燃机的理论上的吸入空气量即第2吸入空气量进行计算，

在所述净化控制阀打开的状态下对所述第1吸入空气量进行检测，

利用所述第1吸入空气量以及所述第2吸入空气量，判定所述蒸发燃料处理系统的异常的有无。

2.根据权利要求1所述的车辆的异常诊断方法，其中，

在所述第1吸入空气量与所述第2吸入空气量的差值小于或等于预先设定的规定的第1阈值时，将蒸发燃料系统诊断为异常。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的异常诊断方法，其中，

在所述内燃机的燃料切断中实施所述蒸发燃料处理系统的异常的有无的判定。

4.根据权利要求3所述的车辆的异常诊断方法，其中，

利用所述净化控制阀打开时的所述净化气体的流量以及所述净化气体中的蒸发燃料量，对所述净化控制阀打开时的所述内燃机的气缸内的空燃比进行计算，

在计算出的气缸内的空燃比小于预先设定的规定值的情况下，不实施所述蒸发燃料处理系统的异常的有无的判定。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆的异常诊断方法，其中，

在大气压越降低则越增大对所述净化气体进行加压的净化泵的转速的状态下，对所述第1吸入空气量进行检测。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆的异常诊断方法，其中，

在设置于所述内燃机的排气通路的排气净化催化剂的温度大于或等于规定温度的情况下，实施所述蒸发燃料处理系统的异常的有无的判定。

7.一种车辆的异常诊断装置，其中，具有：

空气流量计，其对搭载于车辆的内燃机的吸入空气量即第1吸入空气量进行检测；

蒸发燃料处理系统，其在所述空气流量计的下游侧的位置与所述内燃机的进气通路连接，在净化控制阀打开时将包含来自燃料箱的蒸发燃料在内的净化气体向进气通路导入；

第2吸入空气量计算部，其对所述内燃机的理论上的吸入空气量即第2吸入空气量进行计算；以及

异常判定部，其在所述净化控制阀打开的状态下对所述第1吸入空气量进行检测，利用该第1吸入空气量以及所述第2吸入空气量而判定所述蒸发燃料处理系统的异常的有无。

Images