用于內(nèi)燃機(jī)的失火檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種使用在內(nèi)燃機(jī)中的失火檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)在安裝于車輛中的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間在氣缸中發(fā)生失火時(shí)，行駛性能和燃料效率會(huì)劣化。而且，由于伴隨失火的排氣中未燃燒的燃料成分量的增加會(huì)發(fā)生排氣凈化催化劑的排放和侵蝕的增加。因此，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中發(fā)生失火時(shí)，優(yōu)選的是迅速且精確地檢測出失火的發(fā)生。作為用于檢測內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的失火的技術(shù)，公開號(hào)2003-322053的日本專利申請(qǐng)(JP2003-322053A)公開了一種基于來自曲軸的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)來檢測失火的技術(shù)。在該技術(shù)中，考慮車輛在惡劣道路上行駛期間曲軸的旋轉(zhuǎn)角度的變化，使得當(dāng)檢測出影響失火判定的特定操作狀態(tài)(諸如行駛在惡劣道路上)時(shí)，失火判定被禁止。結(jié)果，避免了錯(cuò)誤的失火判定。
[0003]公開號(hào)2012-31766的日本專利申請(qǐng)(JP2012-31766A)公開了一種使用來自缸內(nèi)壓力傳感器的檢測值來檢測失火的技術(shù)，所述缸內(nèi)壓力傳感器能夠替代上述基于來自曲軸的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)來檢測失火的方法檢測出缸內(nèi)壓力的推移。在該技術(shù)中，基于在壓縮上止點(diǎn)(TDC)之后的燃燒期間內(nèi)在預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角處缸內(nèi)壓力檢測值在多個(gè)周期中的變化來執(zhí)行失火檢測，因此失火檢測不太可能被缸內(nèi)壓力傳感器之中的個(gè)別檢測差值所影響。
[0004]當(dāng)基于來自曲軸的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)來檢測內(nèi)燃機(jī)中的失火時(shí)，與包括失火狀態(tài)在內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)中的燃燒狀態(tài)有關(guān)的指標(biāo)(此后稱為“失火指標(biāo)”)可以基于旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)得到，然后可以基于失火指標(biāo)來執(zhí)行失火檢測。因而，失火指標(biāo)充當(dāng)用于檢測內(nèi)燃機(jī)中的失火的基準(zhǔn)，且因此優(yōu)選限定內(nèi)燃機(jī)中的燃燒狀態(tài)和失火指標(biāo)的值之間的相關(guān)(此后稱為“失火相關(guān)”)，使得在燃燒狀態(tài)和失火指標(biāo)之間形成線性關(guān)系。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上，失火相關(guān)趨向于根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的氣缸中與燃燒有關(guān)的環(huán)境條件而變化。當(dāng)失火相關(guān)以這種方式變化時(shí)，基于失火指標(biāo)進(jìn)行的失火檢測的精度會(huì)減小，從實(shí)現(xiàn)精確失火檢測的觀點(diǎn)來看這是不期望的。
[0005]此外，當(dāng)嘗試基于內(nèi)燃機(jī)中的失火狀態(tài)，或者換句話說內(nèi)燃機(jī)中的實(shí)際燃燒偏離正確的燃燒狀態(tài)的程度來執(zhí)行關(guān)于內(nèi)燃機(jī)中的燃燒的各種類型的控制(例如，廢氣再循環(huán)(EGR)氣體量控制、以及燃料噴射正時(shí)及噴射量控制)時(shí)，在失火檢測的精度較低的情形下，難以實(shí)現(xiàn)精確控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的失火檢測系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)能夠基于來自曲軸的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)以較高精度檢測內(nèi)燃機(jī)中的失火。
[0007]本發(fā)明集中于與內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓縮端壓力有關(guān)的參數(shù)。內(nèi)燃機(jī)的壓縮端壓力是確定在壓縮TDC處施加給曲軸的旋轉(zhuǎn)的反作用力的因素，且曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度的變化量趨向于由該反作用力確定。旋轉(zhuǎn)角速度的變化量是貢獻(xiàn)于前述失火指標(biāo)的因素，且因此失火檢測的精度在很大程度上受其影響。因此，通過使用與內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓縮端壓力有關(guān)的參數(shù)來校正失火檢測，能夠提高失火檢測的檢測精度。
[0008]本發(fā)明的方案是一種用于內(nèi)燃機(jī)的失火檢測系統(tǒng)，該失火檢測系統(tǒng)包括:曲軸轉(zhuǎn)角傳感器，其檢測內(nèi)燃機(jī)的曲軸的旋轉(zhuǎn)角位置；失火檢測單元，其基于失火指標(biāo)來檢測內(nèi)燃機(jī)中的失火狀態(tài)，所述失火指標(biāo)是使用曲軸的轉(zhuǎn)速作為基準(zhǔn)以便對(duì)應(yīng)于來自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的輸出信號(hào)的預(yù)定階次的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而得到的指標(biāo)，并且所述失火指標(biāo)與曲軸的角速度的變化量相關(guān)，使得所述失火指標(biāo)的值根據(jù)曲軸的角速度的變化量而變化；獲取單元，其獲得與內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓縮端壓力有關(guān)的參數(shù)；以及校正單元，其基于由獲取單元獲得的參數(shù)來校正失火指標(biāo)，或者由失火檢測單元在失火檢測期間與失火指標(biāo)一起使用的預(yù)定失火檢測參數(shù)。
[0009]在上述失火檢測系統(tǒng)中，通過失火檢測單元使用基于與由曲軸轉(zhuǎn)角傳感器檢測到的曲軸的旋轉(zhuǎn)角位置有關(guān)的輸出信號(hào)(此后稱為“曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)”)而得到的失火指標(biāo)來檢測內(nèi)燃機(jī)中的失火。在該失火檢測系統(tǒng)中，不存在對(duì)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)中的氣缸數(shù)量的特別限制，且內(nèi)燃機(jī)可以是火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)(汽油發(fā)動(dòng)機(jī))或者壓縮自點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)(柴油發(fā)動(dòng)機(jī))。
[0010]失火指標(biāo)是使用曲軸的轉(zhuǎn)速作為基準(zhǔn)而從曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)中得到的。更具體來說，失火指標(biāo)是通過將作為時(shí)域信號(hào)的曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)轉(zhuǎn)換到作為頻域的曲軸的轉(zhuǎn)速域中并提取特定頻率成分，或者換句話說前述的預(yù)定階次的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而得到的。當(dāng)在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，在設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)中的其中一個(gè)氣缸中發(fā)生失火時(shí)，曲軸每旋轉(zhuǎn)兩次，一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)出現(xiàn)變化。因此，預(yù)定階次的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)選為0.5階次的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。但是，只要曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)被內(nèi)燃機(jī)中的失火影響，預(yù)定階次的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就并不限于0.5階次，而優(yōu)選階次的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以用作預(yù)定階次的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0011]失火指標(biāo)與曲軸的角速度相關(guān)，使得指標(biāo)的值根據(jù)角速度的變化而變化。例如，失火指標(biāo)與曲軸的角速度的變化量相關(guān)，使得指標(biāo)的值隨著曲軸的角速度變化的增大而增加。換句話說，失火指標(biāo)的值的變化取決于曲軸的角速度的變化量。甚至當(dāng)經(jīng)由曲軸輸出的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化量保持恒定時(shí)，例如，得到的失火指標(biāo)的值隨著曲軸的角速度的變化量增大而增加。關(guān)于失火指標(biāo)和角速度的變化量之間的這種相關(guān)，失火指標(biāo)不是一定必須根據(jù)清楚地限定該相關(guān)的預(yù)定關(guān)系才能得到，只要指標(biāo)的值根據(jù)曲軸的角速度的變化量而變化的這種相關(guān)能夠被學(xué)習(xí)作為得到的失火指數(shù)的值的特性即可。
[0012]在上述失火檢測系統(tǒng)中，通過獲取單元獲得與氣缸中的壓縮端壓力有關(guān)的參數(shù)，并且校正單元基于該參數(shù)來執(zhí)行與通過失火檢測單元進(jìn)行的失火檢測有關(guān)的校正。因此，為了失火檢測的目的，該失火檢測系統(tǒng)集中于氣缸中的壓縮端壓力。對(duì)于此的原因，如上所述在于，失火相關(guān)中的變化趨向于根據(jù)與內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的燃燒有關(guān)的實(shí)際環(huán)境條件而改變，其中失火相關(guān)是內(nèi)燃機(jī)中的燃燒狀態(tài)和失火指標(biāo)的值之間的相關(guān)。壓縮端壓力是確定在氣缸中的壓縮TDC處施加給曲軸的旋轉(zhuǎn)的反作用力的因素，且當(dāng)該反作用力施加給曲軸時(shí)曲軸的角速度受到影響。因此，可以認(rèn)為與曲軸的角速度的變化量相關(guān)的失火指標(biāo)取決于壓縮端壓力。
[0013]通過基于與壓縮端壓力有關(guān)的參數(shù)執(zhí)行與由失火檢測單元執(zhí)行的失火檢測有關(guān)的校正，能夠在抑制或者消除與內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的燃燒有關(guān)的實(shí)際環(huán)境條件的影響的同時(shí)，執(zhí)行失火檢測。結(jié)果，能夠提高失火檢測的檢測精度。更具體來說，在通過校正單元執(zhí)行的校正時(shí)，失火指標(biāo)本身可以基于該參數(shù)而被校正?？商鎿Q地，與失火指標(biāo)一起使用的預(yù)定失火檢測參數(shù)，或者換句話說被認(rèn)為與失火指標(biāo)相關(guān)的參數(shù)而不是在失火檢測期間獨(dú)立于失火指標(biāo)使用的參數(shù)，可以在由校正單元執(zhí)行的校正中被校正。預(yù)定失火檢測參數(shù)和失火指標(biāo)相關(guān)以便形成關(guān)系，根據(jù)該關(guān)系當(dāng)修改預(yù)定失火檢測參數(shù)的值時(shí)失火檢測的結(jié)果會(huì)變化。
[0014]該參數(shù)可以是與壓縮端壓力有關(guān)的因素或者為壓縮端壓力本身?？商鎿Q地，該參數(shù)可以是考慮到其與壓縮端壓力的關(guān)系而能夠被轉(zhuǎn)換成壓縮端壓力的因素。
[0015]在上述失火檢測系統(tǒng)中，內(nèi)燃機(jī)可以包括渦輪增壓器，并且該參數(shù)可以是由渦輪增壓器產(chǎn)生的渦輪增壓壓力或者是基于渦輪增壓壓力估計(jì)的內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓縮端壓力。渦輪增壓壓力可以被認(rèn)為是在進(jìn)氣行程期間流入氣缸的進(jìn)氣的壓力，并且在氣缸中的后續(xù)壓縮行程期間達(dá)到壓縮端壓力。該流動(dòng)對(duì)應(yīng)于前述關(guān)系，從該關(guān)系能夠?qū)u輪增壓壓力轉(zhuǎn)換成壓縮端壓力。
[0016]考慮到該關(guān)系，可以使用基于渦輪增壓壓力估計(jì)的壓縮端壓力來實(shí)施通過校正單元執(zhí)行的校正。
[0017]在上述失火檢測系統(tǒng)中，該參數(shù)可以是在壓縮TDC處在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒無燃料燃燒的假設(shè)下基于渦輪增壓壓力來估計(jì)出的壓縮端壓力。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)中采用的燃燒方法，如在壓縮自點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)中執(zhí)行的引燃噴射中，通過在進(jìn)氣行程或者壓縮行程中噴射燃料，在達(dá)到壓縮TDC之前少量燃料可以燃燒。但是，通過采用該燃燒方法實(shí)現(xiàn)的壓縮端壓力的增加小于由壓縮本身產(chǎn)生的壓力增加。因此，甚至當(dāng)在壓縮TDC處無燃料燃燒的假設(shè)下估計(jì)壓縮端壓力時(shí)，如上所述，對(duì)失火檢測的精度的最終影響可以忽略。通過以這種方式簡化對(duì)壓縮端壓力的估計(jì)，能夠減少檢測失火所需要的勞動(dòng)量。
[0018]在上述失火檢測系統(tǒng)中，校正單元可以基于該參數(shù)來校正失火指標(biāo)，使得內(nèi)燃機(jī)中的轉(zhuǎn)矩變化和失火指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系形成預(yù)定的關(guān)系，而不考慮內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓縮端壓力。換句話說，壓縮端壓力本身用作影響失火相關(guān)，即內(nèi)燃機(jī)中的燃燒狀態(tài)和失火指標(biāo)的值之間的相關(guān)的環(huán)境條件。因此，校正單元執(zhí)行校正以便產(chǎn)生上述預(yù)定關(guān)系，在上述預(yù)定關(guān)系中失火相關(guān)不受壓縮端壓力影響。因而，獲得失火指標(biāo)或者預(yù)定失火檢測參數(shù)，該失火指標(biāo)或者預(yù)定失火檢測參數(shù)是穩(wěn)定的并且獨(dú)立于在內(nèi)燃機(jī)的燃燒期間用作環(huán)境條件的壓縮端壓力，結(jié)果，提高了失火檢測的精度。
[0019]在上述失火檢測系統(tǒng)中，預(yù)定關(guān)系可以是這樣的關(guān)系，根據(jù)該關(guān)系，在內(nèi)燃機(jī)中的轉(zhuǎn)矩變化和失火指標(biāo)的值之間形成線性關(guān)系。通過在轉(zhuǎn)矩變化和失火指標(biāo)之間形成線性關(guān)系，失火指標(biāo)和轉(zhuǎn)矩變化之間的轉(zhuǎn)換變得容易。結(jié)果，能夠易于執(zhí)行不同于失火檢測的使用失火指標(biāo)的控制，例如與用于消除或者減輕失火狀態(tài)等的與燃料噴射有關(guān)的控制。
[0020]在上述失火檢測系統(tǒng)中，失火指標(biāo)可以是如此定義的指標(biāo):使得隨著其值的增加，內(nèi)燃機(jī)中的燃料燃燒狀態(tài)穩(wěn)定地接近失火狀態(tài)。校正單元可以校正失火指標(biāo)，使得當(dāng)由獲取單元獲得的參數(shù)的值轉(zhuǎn)換成內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓縮端壓力時(shí)，應(yīng)用至失火指標(biāo)的校正量隨著所得到的轉(zhuǎn)換值的增大而增加。通過以這種方式定義失火指標(biāo)，