CN1472522A - 内燃机的故障检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的内燃机故障检测装置中具有根据利用新气流量检测装置(气体流量传感器)检测出的新气流入量与利用新气量基准值设定装置(S20)设定的新气流入量基准值的比较结果来检测新气流量检测装置(气体流量传感器)有无异常的故障检测装置(S22～S30)、以及EGR装置(EGR通路、EGR阀、目标开度设定装置、EGR阀控制装置)，在该内燃机故障检测装置中，上述新气量基准值设定装置不仅根据内燃机的运转状态(发动机转速Ne及燃料喷射量Qf等)，还根据利用目标开度设定装置(S12、S14)设定的目标EGR阀开度，来设定基准值(S16)(参照图2)。

Description

内燃机的故障检测装置
技术领域
本发明涉及内燃机的故障检测装置，具体来说是关于可靠检测气体流量传感器异常的技术。
背景技术
近年来，为了防止从车辆上安装的发动机排出有害的排气，通过采用各种控制装置，以图提高排气性能。在这样的控制装置中，是根据来自各种传感器一类的信息，实现排气性能的提高。
但是，若这些传感器有故障，则有可能导致排气性能恶化，因此要求能可靠检测出传感器的故障。所以，最近开发了装有车载故障诊断系统(OBD等)的车辆，并已付诸实用，这样谋求能更进一步提高排气性能。
在传感器中，由于来自气体流量传感器(AFS)的信息多用于后处理装置及EGR等控制，若该气体流量传感器产生故障，则对排气性能产生较大的影响，因此该气体流量传感器的故障诊断就变得特别重要。
但是，在气体流量传感器的故障诊断中，通常是根据发动机转速、燃料喷射量、发动机转矩、节气门开度(节气阀开度)及进气负压等运转状态，对预先设定的基准值与气体流量传感器的输出值进行比较，来进行故障判断，在进气系统引入EGR气体那样的情况下存在的问题是，新气量将根据EGR阀的开度而变化，就不能够正确进行气体流量传感量的故障判断。
另外，在EGR阀的开度产生变化那样的时候，虽然也可以考虑不进行气体流量传感器的故障判断，但若加上这样的限制，则能够进行气体流量传感器故障判断的期间受到很大的限制，这并不是理想的方法。
发明内容
本发明正是为解决这样的问题而完成的，其目的在于提供不管是否引入EGR气体也能够可靠检测气体流量传感器异常的内燃机故障检测装置。
为了达到该目的，本发明的故障检测装置中，包括设置在内燃机的进气系统中，并检测引入内燃机燃烧室内的新气流入量的新气流量检测装置、根据内燃机的运转状态设定新气流入量的基准值的新气量基准值设定装置、根据利用所述新气流量检测装置检测出的新气流入量与利用所述新气量基准值设定装置设定的基准值之比较结果来检测所述新气流量检测装置有无异常的故障检测装置、使来自内燃机排气系统的一部分排气作为EGR气体流回所述进气系统的EGR通路、装在该EGR通路上，根据开度的变化调节EGR气体量的EGR阀、使排气系统的空燃比或空气过剩系数达到与内燃机运转状态相应的规定值根据该运转状态设定所述EGR阀的目标EGR阀开度的目标开度设定装置、以及根据利用该目标开度设定装置设定的目标EGR阀开度来控制所述EGR阀的EGR阀控制装置，所述新气量基准值设定装置与内燃机的运转状态一起根据由所述目标开度设定装置设定的目标EGR阀开度，来设定基准值。
即，利用新气量基准值设定装置，根据内燃机的运转状态(发动机转速、燃料喷射量、发动机转矩、节气门开度、进气负压等)，设定新气流入量的基准值，根据该设定的基准值与利用新气流量检测装置检测出的新气流入量之比较结果，检测新气流量检测装置(气体流量传感量)有无异常或故障，而新气流基准值设定装置是与内燃机的运转状态一起根据由目标开度设定装置设定的目标EGR阀开度，来设定基准值。
因而，新气流入量的基准值是考虑到目标EGR阀开度即EGR气体量的数值，并根据该基准值与利用新气流量检测装置(气体流量传感器)检测出的新气流入量之比较结果，不管是否引入EGR气体，也能够可靠进行新气流量检测装置(气体流量传感器)的故障诊断，提高新气流量检测装置的可靠性。通过这样，谋求能更进一步提高排气性能。
另外，在本发明的故障检测装置中，还包括通过检测排气浓度检测排气系统的空燃比或空气过剩系数的排气浓度检测装置，所述新气量基准值设定装置根据利用所述排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值之差，对所述目标EGR阀开度进行补偿，并根据该补偿后的目标EGR阀开度，来设定所述基准值。
即，EGR阀的目标EGR阀开度是根据运转状态(发动机转速、燃料喷射量等)设定的指令值，使得排气系统的空燃比或空气过剩系数成为与内燃机运转状态相对应的规定值，但有可能与实际的EGR阀开度不相同，而现在根据利用排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值之差，对目标EGR阀开度进行补偿，并根据该补偿后的目标EGR阀开度，来设定基准值。
因而，现在能够结合实际的EGR阀开度，适当设定新气流入量的基准值，能够提高在EGR气体引入时的新气流量检测装置的故障诊断精度，进一步提高新气流量检测装置的可靠性。
另外，在本发明的故障检测装置中，还包括通过检测排气浓度来检测排气系统的空燃比或空气过剩系数的排气浓度检测装置，所述EGR阀控制装置对所述EGR阀的开度进行补偿，使得利用所述排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值一致。
即，如上所述，EGR阀的目标EGR阀开度是根据运转状态(发动机转速、燃料喷射量等)设定的指令值，使得排气系统的空燃比或空气过剩系数成为与内燃机运转状态相对应的规定值，但与实际的EGR阀开度有可能不相同，而现在对EGR阀开度进行补偿控制，使得利用所述排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值一致。
因而，新气流入量的基准值是结合实际EGR阀开度的适当的数值，能够提高在EGR气体引入时的新气流量检测装置的故障诊断精度，进一步提高新气流量检测装置的可靠性。
另外，在本发明的故障检测装置中，还包括通过检测排气浓度来检测排气系数的空燃比或空气过剩系数的排气浓度检测装置，所述新气量基准值设定装置在利用所述排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值不相同时，停止利用所述EGR阀控制装置控制所述EGR阀，仅根据内燃机的运转状态，来设定基准值。
即，EGR阀的目标EGR阀开度是根据运转状态(发动机转速、燃料喷射量等)设定的指令值，使得排气系统的空燃比或空气过剩系数成为与内燃机运转状态相对应的规定值，但有可能与实际的EGR阀开度不相同，在利用排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值不相同时，停止EGR阀的控制。
因而，使其仅根据内燃机的运转状态设定新气流入量的基准值，能够不减少故障诊断的机会，提高新气流量检测装置的故障诊断精度，进一步提高新气流量检测装置的可靠性。
由以下的详细说明可以进一步理解本发明的其它应用范围。应该认识到本发明的较佳实施例的详细描述和具体例子仅用于说明，只要在本发明的精神和范围内，本领域的技术人员当然可以对上述具体描述进行种种变化和修改。
附图说明
附图仅用于说明，参照附图通过具体的说明能够充分理解本发明，但不是用于限制本发明。
图1为本发明有关的内燃机故障检测装置的简要构成图。
图2所示为本发明第1实施例有关的气体流量传感器(AFS)故障判断控制的控制程序流程图。
图3所示为本发明第2实施例有关的气体流量传感器(AFS)故障判断控制的控制程序流程图。
图4所示为本发明第3实施例有关的气体流量传感器(AFS)故障判断控制的控制程序流程图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明的实施形态。
第1实施例
参照图1，所示为本发明有关的内燃机故障检测装置的简要构成图，下面根据该图说明本发明有关的内燃机故障检测装置的构成。
如图1所示，内燃机即发动机1是例如共轨(common rail)式直列四缸柴油发动机。在共轨式发动机1中，每个气缸面向燃烧室2设置一个电磁式燃料喷嘴4，各燃料喷嘴4利用高压管5与高压储油筒6连接。然后，高压储油筒6通过高压管7a与高压泵8连接，通过安装在高压泵8上的低压管7b与燃料箱9连接。另外，由于发动机1是柴油发动机，因此使用轻油作为燃料。
在发动机1的进气通路10设置电磁式进气节气门12，在进气节气门12的上游侧，设置根据输出信号Safs检测新气流入量Qa的气体流量传感器(AFS，新气流量检测装置)14。气体流量传感器14在这里采用例如卡门涡流式气体流量传感器，但也可以是热线式气体流量传感器。
另外，在排气通路20装有后处理装置24。后处理装置24是例如在柴油有害微粒过滤器(DPF)24b的上流侧设置氧化型催化剂24a，构成作为连续回收式DPF。
连续回收式DPF在氧化型催化剂24a中生成氧化剂(NO2)，利用该生成的氧化剂，将积淀在下游侧的DPF24b的有害微粒物质(PM)在排气温度比较高的状况下连续进行氧化去除，构成能够回收的DPF24b。
另外，在排气通路20的后处理装置24的上游位置，设置通过检测排气中的氧浓度来检测排气系统的空气过剩系数λ的λ传感器(O2传感器等，排气浓度检测装置)26。另外，在这里是检测空气过剩系数λ，但也可以是检测空燃比，也可以用空燃比传感器(LAFS等)来代替λ传感器26。
再有，在从排气通路20的靠近发动机1的附近位置引出一条EGR通路30，该EGR通路30使排气的一部分流回进气系统作为EGR气体。该EGR通路30的终端与进气通路10的进气节气门12的下游部分连接。然后，在EGR通路30中安装开度能够调节为任意开度的电磁式EGR阀32。
在电子控制单元(ECU)40的输入侧连接有上述气体流量传感器14及λ传感器26，另外还连接有检测加速踏板42的踏下量即检测加速开度θacc的加速开度传感器(APS)44及通过检测曲柄角度从而能够检测发动机转速Ne的曲柄角度传感器46等各种传感器。
另外，在ECU40的输出侧连接有上述燃料喷嘴4、进气节气门12及EGR阀32，另外还连接有通过发光显示各种故障状况的故障灯50等各种器件。
通过这样，根据来自各种传感器的输入信息，控制各种器件进行动作，控制发动机1进行适当的运转。例如，根据来自加速开度传感器44、气体流量传感器14及λ传感器26的信息，调节燃料喷射量Qf及进气节气门12的开度，进行发动机1的运转控制，不仅进行通常的运转，而且进行后处理装置24的回收控制及EGR阀32的开度控制(EGR阀控制装置)。
下面说明上所述构成的内燃机故障检测装置的作用。
首先说明第1实施例。
参照图2，是用流程图表示本发明第一实施例有关的内燃机故障检测装置中的气体流量传感器(AFS)故障判断控制的控制程序，下面沿用该流程进行说明。
首先，在步骤S10，判断是否有EGR，即判断是否使EGR阀32进行打开阀门动作而将EGR气体引入进气系统。由于EGR气体的引入是根据例如发动机转速Ne及燃料喷射量Qf来进行的，因此这里判断例如发动机转速Ne及燃料喷射量Qf是否满足EGR引入的条件。在判断结果为是(Yes)、判断为有EGR时，进入步骤S12。
在步骤S12中，设定目标EGR阀开度。这里如上所述，由于EGR气体的引入是根据例如发动机转速Ne及燃料喷射量Qf来进行的，因此根据发动机转速Ne及燃料喷射量Qf来设定EGR阀32的目标EGR阀开度。另外，通常根据发动机1的运转状态设定空气过剩系数λ的目标值(规定值)λ1，但由于若该目标值λ1产生变化，则在进气节气门12的开度及燃料喷射量Qf的关系中EGR气体引入量即目标EGR阀开度也变化，因此这里再根据空气过剩系数λ的目标值λ1设定目标EGR阀开度(目标开度设定装置)。实际上预先根据实验等结果设定表示发动机转速Ne、燃料喷射量Qf及目标值λ1与目标EGR阀开度的映射关系，目标EGR阀开度可以根据该映射关系读出。
在步骤S14中，根据利用λ传感器26检测的实际空气过剩系数λ，对上述设定的目标EGR阀开度进行补偿。目标EGR阀开度归根结底是来自ECU40的指令值，而不是实际值，因此进行控制，使得EGR阀32的开度成为与目标值λ1相应的目标EGR阀开度，但即使这样也有时在EGR阀32的实际开度与目标EGR阀开度之间会产生开度差。若这样产生开度差，则在目标值λ1与实际的空气过剩系数λ之间也同样产生差异，因此将该目标值λ1与实际的空气过剩系数λ进行比较，并根据该比较结果进行补偿，使得目标EGR阀开度成为实际的开度。
具体是求得目标值λ1与利用λ传感器26检测出的实际空气过剩系数λ的值之差(绝对值)|λ-λ1|，仅以相当于该差值之大小对目标EGR阀开度进行补偿。另外，也可以将这样求得的目标EGR阀开度的补偿值作为学习值进行存储。
通过这样，目标EGR阀开度成为结合EGR阀32的实际开度的适当的数值。
在步骤S16中，根据如上所述求得的适当的目标EGR阀开度，来设定新气流入量Qa的基准值即新气量基准值(新气量基准值设定装置)。即，新气流入量Qa的基准值即新气量基准值，虽基本上是根据发动机1的运转状态(发动机转速Ne、燃料喷射量Qf、发动机转矩、节气阀开度(节气门开度)及进气负压等)来设定的，但这里是对该新气量基准值利用如上所述求得的目标EGR阀开度进行补偿。
具体来说，是求得新气流入量Qa与相应于目标EGR阀开度的EGR气体量Qegr之差(Qa-Qegr)，求得与该差值(Qa-Qegr)对应的基准值作为新气量基准值。或者，也可以对不含有EGR气体的新气流入量Qa的新气量基准值利用与目标EGR阀开度对应的值进行补偿。
这时，由于目标EGR阀开度如上所述成为结合EGR阀32的实际开度的适当的数值，因此新气量基准值与不引入EGR气体的情况相同，被设定为极其正确的数值。
另一方面，在上述步骤S10的判断结果为非(No)、没有判断为有EGR时，即判断为没有将EGR气体引入进气系统时，进入步骤S20。
在这种情况下，由于吸入空气中没有EGR气体，因此不考虑目标EGR阀开度，将上述与发动机1的运转状态相应的通常的新气流入量Qa直接设定作为新气量基准值。
在步骤S22中，将气体流量传感器14的输出信号Safs与如上所述求得的新气量基准值之差(绝对值)|Safs-基准值|作为X，计算(|Safs-基准值|＝X)。即，若气体流量传感器14正常起作用，则输出信号Safs应该与新气量基准值一致，但这里在输出信号Safs与新气量基准值不一致时，作为差值X检测出该不一致的情况。
然后，在步骤S24中，判断该差值X是否是规定值X1(微小值)及以上(X＞＝X1)。
在步骤S24的判断结果为是(Yes)、判断为差值X是规定值X1及以上时，气体流量传感器14未正常发挥作用，是异常，能够判断为气体流量传感器14发生了故障(故障检测装置)。因而，在这种情况下，在步骤S26中，确认差值X是规定值X1及以上的状态继续了规定时间t1，在步骤S28中，使故障灯5D点亮，将气体流量传感器14有故障的情况通知驾驶员等。另外，在步骤S30中，将与气体流量传感器14有故障所对应的故障代码记录在ECU40内的存储器中。
特别是，由于这里的新气量基准值是根据适当的目标EGR阀开度，与不引入EGR气体时同样极其正确地进行设定，因此不管是否引入ECR气体，都能高精度检测出气体流量传感器14的故障，能够提高气体流量传感器14的可靠性。通过这样，在将气体流量传感器14的输出信息用于后处理装置24的回收控制时，能够适当进行该控制，以图能更进一步提高排气性能。
在步骤S24的判断结果为否(No)、判断为差值X小于X1(微小值)时，能够判断为气体流量传感器14无故障，正常发挥作用，则原封不动跳过该程序。
第2实施例
参照图3，是用流程图表示本发明第2实施例有关的内燃机故障检测装置中的气体流量传感器(AFS)故障判断控制的控制程序，下面沿用该流程进行说明。另外，在该第2实施例中，仅说明与上述第一实施例不同的部分。
在第2实施例中，若在步骤S12中设定目标EGR阀开度，则不进行上述第一实施例那样的补偿，在下一个步骤S16中，直接根据该目标EGR阀开度来设定新气量基准值。
然后，在步骤S17中，判断利用λ传感器26检测的空气过剩系数λ与目标值λ1是否相等(λ＝λ1)。换句话说，在EGR阀32的实际开度与目标EGR阀开度之间产生开度差，判断在目标值λ1与实际的空气过剩系数之间是否也没有产生同样的差。
在步骤S17的判断结果为是(Yes)、判断为实际的空气过剩系数λ与目标值λ1相等时，则能够判断为目标EGR阀开度成为结合EGR阀32的实际开度的适当的数值，进入步骤S22。
另一方面，在步骤S17的判断结果为否(No)、判断为实际的过量空气系数λ与目标值λ1不相同时，在步骤S18中，对EGR阀32的开度进行补偿，使得实际的空气过剩系数λ与目标值λ1一致。
即，在上述实施例中，是相对于EGR阀32的实际开度，对目标EGR阀开度进行补偿，而在该第二实施例中，则是相对于目标EGR阀开度，对EGR阀32的实际开度进行补偿。
因而，EGR阀32的实际开度成为结合目标EGR阀开度的适当的数值，新气量基准值仍然与不引入EGR气体的情况相同，设定为极其正确的数值。
通过这样，不管是否引入EGR气体，都能够高精度检测出气体流量传感器14的故障，能够提高气体流量传感器14的可靠性，在将气体流量传感器14的信息用于后处理装置24的回收控制时，能够适当进行该控制，以图能更进一步提高排气性能。
第3实施例
参照图4，是用流程图表示本发明第3实施例有关的内燃机故障检测装置中的气体流量传感器(AFS)故障判断控制的控制程序，下面沿用该流程进行说明。另外，在该第3实施例中，仅说明与第1及第2实施例不同的部分。
在第3实施例中，若在步骤S12中设定目标EGR阀开度，则与上述第2实施例相同，在下一个步骤S16中，直接根据该目标EGR阀开度来设定新气量基准值。
然后，在步骤S17中，与上述第2实施例相同，判断利用λ传感器26检测的实际空气过剩系数λ与目标值λ1是否相等(λ＝λ1)。
在步骤S17的判断结果为是(Yes)、判断为实际的空气过剩系数λ与目标值λ1相等时，则能够判断为目标EGR阀开度成为结合EGR阀32的实际开度的适当的数值，进入步骤S22。
另一方面，在步骤S17的判断结果为否(No)、判断为实际的空气过剩系数λ与目标值λ1不相同时，在步骤S19中，停止EGR控制，在步骤S20中，设定通常的新气流入量Qa直接作为新气量基准值后，然后进入步骤S22。
即，在该第3实施例中，在实际的空气过剩系数λ与目标值λ1有差异时，判断为不能正确设定新气量基准值，使其停止EGR本身控制，不使EGR气体引入进气系统，将与发动机1的运转状态相应的新气流入量Qa的基准值作为新气量基准值，进行气体流量传感器14的故障判断。
这时，由于不是中止气体流量传感器14的故障判断，在停止EGR控制期间还继续进行气体流量传感器14的故障判断，因此也不会有减少故障诊断机会那样的情况。
通过这样，能够完全不介意EGR气体引入进气系统的状况，始终将新气量基准值设定为正确的数值，仍然能够高精度检测出气体流量传感器14的故障，能够提高气体流量传感器14的可靠性。
以上对本发明的实施形态进行了说明，但本发明的实施形态并不限于上述的实施形态。
例如，在上述实施形态中，作为发动机1是采用了柴油发动机，但发动机1也可以是汽油发动机。

Claims (4)

1、一种内燃机的故障检测装置，其特征在于，包括
设置在内燃机的进气系统中并检测引入内燃机燃烧室内的新气流入量的新气流量检测装置、
根据内燃机的运转状态设定新气流入量的基准值的新气量基准值设定装置、
根据利用所述新气流量检测装置检测出的新气流入量与利用所述新气量基准值设定装置设定的基准值的比较结果来检测所述新气流量检测装置有无异常的故障检测装置、
使来自内燃机排气系统的一部分排气作为EGR气体流回所述进气系统的EGR通路、
装在该EGR通路中，利用开度变化来调节EGR气体量的EGR阀，
根据该运转状态设定所述EGR阀的目标EGR阀开度，使得排气系统的空燃比或空气过剩系数成为与内燃机运转状态相应的规定值的目标开度设定装置、以及
根据利用该目标开度设定装置设定的目标EGR阀开度，来控制所述EGR阀的EGR阀控制装置，
所述新气量基准值设定装置根据内燃机的运转状态及利用所述目标开度设定装置设定的目标EGR阀开度，来设定基准值。
2、如权利要求1所述的内燃机的故障检测装置，其特征在于，包括
通过检测排气浓度来检测排气系统的空燃比或空气过剩系数的排气浓度检测装置，
所述新气量基准值设定装置根据利用所述排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值之差，对所述目标EGR阀开度进行补偿，并根据该补偿的目标EGR阀开度，来设定所述基准值。
3、如权利要求1所述的内燃机的故障检测装置，其特征在于，包括
通过检测排气浓度来检测排气系统的空燃比或空气过剩系数的排气浓度检测装置，
所述EGR阀控制装置对所述EGR阀的开度进行补偿，使得利用所述排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值一致。
4、如权利要求1所述的内燃机的故障检测装置，其特征在于，包括
通过检测排气浓度来检测排气系统的空燃比或空气过剩系数的排气浓度检测装置，
所述新气量基准值设定装置在利用所述排气浓度检测装置检测出的排气系统的空燃比或空气过剩系数与所述规定值不相同时，停止利用所述EGR阀控制装置进行的所述EGR阀的控制，仅根据内燃机的运转状态，来设定基准值。
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