发动机控制装置的制作方法

文档序号:11173921
发动机控制装置的制造方法

本发明涉及一种对涡轮增压发动机以及其辅助机械类进行控制的发动机控制装置,特别是涉及即使在利用喷射器从储存罐对净化气体进行吸引的管路设置的排气阀(purge valve)打开固接的情况下也能够抑制净化气体的流量的发动机控制装置。



背景技术:

在搭载有汽油发动机的汽车中,为了防止燃料箱内产生的燃料蒸发气体(蒸气)向外部排出而设置蒸发燃料处理装置。

蒸发燃料处理装置在储存罐中使活性炭对燃料蒸发气体进行吸附而临时储存该燃料蒸发气体,并且在发动机的运转时从储存罐将该燃料蒸发气体导入至进气装置内,在燃烧室内进行燃烧处理而将储存罐净化。

通常,利用发动机运转时的进气管负压而进行燃料蒸发气体(净化气体)从储存罐向进气装置的导入。

作为与蒸发燃料处理装置相关的现有技术,例如专利文献1中记载有如下方案,即,在涡轮增压发动机中,为了在增压时也能够进行储存罐的净化,将作为负压发生装置的一种的喷射器设置于使压缩机的上游侧、下游侧旁通的流路,对净化气体进行吸引。

作为这样的与旁通流路相关的现有技术,专利文献2中记载有如下方案,即,在使压缩机的上游侧、下游侧旁通的流路设置能够对该流路进行开闭的空气旁通阀。

另外,作为与排气阀故障时的诊断以及失效保护等相关的现有技术,专利文献3中记载有如下方案,即,基于从排气阀打开的状态发出关闭动作信号之后的空燃比传感器的输出而判定排气阀打开故障,并且根据判定成立的情况而将排气截止阀(drain cut valve)以及箱压力阀(tank pressure valve)关闭。

专利文献4中记载有如下方案,即,在将储存罐和大气连通的通气管设置通气切断阀,并且根据检测出排气控制阀的打开故障的情况而将通气切断阀关闭。

专利文献1:日本特开2013-174143号公报

专利文献2:日本特开昭62-78430号公报

专利文献3:日本特开平8-14117号公报

专利文献4:日本特开平8-326611号公报



技术实现要素:

通过设置利用涡轮增压器的压缩机的进入侧、排出侧的压差而对净化气体进行吸引的喷射器,即使在未产生进气管负压的增压区域中也能够进行储存罐的净化。

这种喷射器在增压区域的使用频率较高的所谓的小型化增压发动机中,用于确保充分的储存罐净化能力是有效的。

然而,在具有这种喷射器的发动机中,在排气阀产生打开固接故障的情况下,变得无法控制净化气体流量而导致过量的净化气体导入至进气管路,从而担忧空燃比变得过大而由高浓度失火引起操纵灵活性(容易驾驶的程度)的恶化、发动机熄火的产生。

鉴于上述问题,本发明的课题在于提供一种发动机控制装置,该发动机控制装置即使在利用喷射器从储存罐对净化气体进行吸引的管路设置的排气阀打开固接的情况下也能够抑制净化气体的流量。

本发明通过下面的解决方法解决上述课题。

技术方案1所涉及的发明是一种发动机控制装置,其对发动机进行控制,其中,该发动机具有:涡轮增压器,其具有由发动机的废气驱动的涡轮、以及与所述涡轮连接且对新气体进行压缩的压缩机;空气旁通流路,其将所述压缩机的上游侧与下游侧之间连通;空气旁通阀,其对所述空气旁通流路进行开闭;储存罐,其对在燃料箱内产生的燃料蒸发气体进行储存;喷射器,其利用所述压缩机的上游侧和下游侧的压差从所述储存罐吸引所述燃料蒸发气体并导入至所述压缩机的上游侧;排气阀,其对将所述燃料蒸发气体从所述储存罐输送至所述喷射器的排气流路进行开闭;以及排气阀诊断单元,其对所述排气阀的打开固接故障进行检测,所述发动机控制装置的特征在于,在所述排气阀诊断单元检测出所述打开固接故障的情况下,执行将所述空气旁通阀的开度打开至大于或等于规定开度的排气抑制控制。

据此,在产生排气阀的打开固接故障时,将空气旁通阀打开使空气从压缩机的下游侧向上游侧回流而降低压差,使喷射器产生的吸引力降低,由此能够抑制净化气体向进气管路的流入量。

在技术方案1所记载的发动机控制装置的基础上,技术方案2所涉及的发明的特征在于,将执行所述排气抑制控制时的所述空气旁通阀的开度设定为,使得所述发动机的空燃比比高浓度失火发生区域靠低浓度侧。

据此,能够预先防止因排气阀的打开固接故障而引起的发动机的高浓度失火。

在技术方案1所记载的发动机控制装置的基础上,技术方案3所涉及的发明的特征在于,在执行所述排气抑制控制时,对所述空气旁通阀的开度进行反馈控制,以使得所述发动机的空燃比从高浓度失火发生区域偏离。

据此,通过对空气旁通阀的开度进行反馈控制,能够可靠地防止高浓度的发生。

在技术方案1至3中任一技术方案所记载的发动机控制装置的基础上,技术方案4所涉及的发明的特征在于,所述排气流路具有将所述燃料蒸发气体的一部分导入至所述压缩机的下游侧的进气管路内的分支管部,在执行所述排气抑制控制时,将所述空气旁通阀的开度设定为,使得所述压缩机的下游侧的进气管路内的压力大于或等于所述排气流路内的压力。

据此,因将空气旁通阀打开而使得增压压力降低,进气管路内的压力的降低的结果是,能够抑制净化气体从分支管部导入至进气管路内而更可靠地抑制净化气体的流量。

发明的效果

如以上说明,根据本发明,能够提供如下发动机控制装置,即,即使在利用喷射器从储存罐对净化气体进行吸引的管路设置的排气阀打开固接的情况下也能够抑制净化气体的流量。

附图说明

图1是示意地表示具有应用了本发明的发动机控制装置的实施例1的发动机的结构的图。

图2是表示实施例1的发动机中的排气阀故障时的空气旁通阀控制的流程图。

标号的说明

1 发动机

10 主体部

11 曲轴

12 气缸体

13 气缸盖

14 进气阀驱动系统

15 排气阀驱动系统

16 火花塞

20 进气装置

21 吸入管道

22 空气滤清器

23 空气流量计

24 空气旁通阀

25 中间冷却器

26 节流器

26a 压力传感器

27 吸入岐管

27a 压力传感器

28 滚流控制阀

30 排气装置

31 排气歧管

32 排气管

33 前催化剂

33a 前A/F传感器

33b 后A/F传感器

34 后催化剂

35 消音器

40 涡轮增压器

41 压缩机

42 涡轮

43 轴承外壳

44 废气旁通阀

50 燃料供给装置

51 燃料箱

52 进给泵

53 进给管线

54 高压泵

55 高压燃料管线

56 喷油器

60 蒸发燃料处理装置

61 储存罐

61a 配管

61b 燃料切断阀

62 蒸气泄漏检查模块(ELCM)

63 排气管线

64 排气管线

64a 止回阀

65 排气管线

66 排气阀

67 压力传感器

68 喷射器

68a 导入管路

68b 喷嘴

68c 排出口

100 发动机控制单元(ECU)

具体实施方式

对于提供即使在利用喷射器从储存罐对净化气体进行吸引的管路设置的排气阀打开固接的情况下也能够抑制净化气体的流量的发动机控制装置的课题,本发明根据检测出排气阀打开固接故障的情况而打开以使得新气体在压缩机的上游侧和下游侧之间旁通的空气旁通阀,由此解决了上述课题。

【实施例1】

下面,对应用了本发明的发动机控制装置的实施例1进行说明。

实施例1的发动机控制装置,例如设置于在轿车等汽车中作为行驶用动力源而搭载的涡轮增压汽油发动机。

图1是示意地表示具有实施例1的发动机控制装置的发动机的结构的图。

如图1所示,发动机1构成为具有主体部10、进气装置20、排气装置30、涡轮增压器40、燃料供给装置50、蒸发燃料处理装置60、发动机控制单元(ECU)100等。

主体部10是发动机1的主机部分,例如是水平相对4气缸的4冲程DOHC汽油直喷发动机。

主体部10构成为具有曲轴11、气缸体12、气缸盖13、进气阀驱动系统14、排气阀驱动系统15、火花塞16等。

曲轴11是发动机1的输出轴,经由连杆(con-rod)而将未图示的各气缸的活塞连结。

气缸体12是具有各气缸的缸体的块状部件,隔着曲轴11而被左右分割为两部分。

在气缸体12的右半部分(这里所说的左右是指纵置的车载状态下的车身的左右),从车辆前侧按顺序设置有第1气缸、第3气缸,在左半部分设置有第2气缸、第4气缸。

在气缸体12的左右的一半部分的接合部分别设置有对曲轴11进行收容的曲轴箱部。

曲轴11由设置于气缸体12的主轴承支撑为可旋转。

在气缸体12设置有对曲轴11的角度位置进行检测的未图示的曲轴转角传感器。

气缸盖13分别设置于气缸体12的左右两端部。

气缸盖13构成为具有燃烧室、进气端口、排气端口、进气阀、排气阀等。

燃烧室是与未图示的活塞的冠面相对设置的凹部,构成供利用活塞压缩后的混合气体进行燃烧的空间部的一部分。

进气端口是将燃烧用空气(新气体)导入至燃烧室内的流路。

排气端口是从燃烧室将已燃烧气体(废气)排出的流路。

分别在规定的阀定时对进气阀、排气阀的进气端口以及排气端口进行开闭。

进气阀驱动系统14、排气阀驱动系统15构成为分别具有例如从在曲轴11的端部设置的曲轴链轮经由未图示的正时链而被驱动的凸轮链轮、以及由凸轮链轮驱动的凸轮轴等。

另外,进气阀驱动系统14、排气阀驱动系统15具备利用油压致动器使凸轮链轮和凸轮轴绕旋转中心轴进行相对转动的阀定时可变机构。

火花塞16根据来自ECU100的点火信号在燃烧室内产生电火花,对混合气体进行点火。

进气装置20将外部气体吸入并将其作为燃烧用空气而导入至气缸盖13的进气端口。

进气装置20构成为具有吸入管道21、空气滤清器22、空气流量计23、空气旁通阀24、中间冷却器25、节流器26、吸入岐管27、滚流(tumble)控制阀28等。

吸入管道21是对从外部吸入的燃烧用空气进行输送的管路。

如后所述,在吸入管道21的中间部设置有涡轮增压器40的压缩机41。

空气滤清器22设置于吸入管道21的入口附近,具备对灰尘等异物进行过滤的空气滤清器构件、以及对其该空气滤清器构件进行收容的空气滤清器壳体等。

空气流量计23是设置于空气滤清器22的出口部、且对通过的空气流量进行测定的传感器。

空气流量计23的输出传递至ECU100而被用于燃料喷射量等的控制。

空气旁通阀24对使得在吸入管道21内流动的空气的一部分在压缩机41的上游侧和下游侧之间旁通的旁通流路进行开闭。

空气旁通阀24的开度(旁通的空气量)能够根据来自ECU100的指令而变更。空气旁通阀24例如可以是以全闭和全开的方式对其开度进行切换的阀,也可以是能够控制为全闭和全开之间的任意开度的阀。

在增压时,通过将空气旁通阀24打开,从而使得压缩机41的下游侧的在吸入管道21内增压后的新气体的一部分向压缩机41的上游侧回流。

由此,能够降低压缩机41的上游侧和下游侧之间的压差。

空气旁通阀24例如为了减速时的涡轮42的叶片保护、排气阀66的打开固接故障时的净化气体流量抑制等而打开,并且在通常时关闭。

中间冷却器25例如通过与行驶风(因车辆的行驶而相对于车身产生的气流)的热交换而对压缩机41中压缩后的空气进行冷却。

节流器26具备为了发动机1的输出调整而对吸入空气量进行调整的节流阀。

节流阀由电动致动器根据来自ECU100的指令进行开闭驱动而达到规定的开度。

节流器26与中间冷却器25的出口相邻配置。

在节流器26的入口侧(上游侧)设置有对进气管压力进行检测的压力传感器26a。

压力传感器26a的输出被传递至ECU100。

吸入岐管27是将从节流器26排出的空气向各气缸的进气端口分配的分支管。

在吸入岐管27设置有对比节流器26靠下游侧的进气管压力进行检测的压力传感器27a。

压力传感器27a的输出被传递至ECU100。

滚流控制阀28设置于吸入岐管27的流路内,通过对从吸入岐管27至进气端口为止的空气流路的状态进行切换,从而控制在缸体内形成的滚流的状态。

根据来自ECU100的指令而对滚流控制阀28进行切换。

排气装置30从气缸盖13的排气端口将已燃烧气体(废气)排出。

排气装置30构成为具有排气歧管31、排气管32、前催化剂33、后催化剂34、消音器35等。

排气歧管31是使从各气缸的排气端口排出的废气汇集并导入至涡轮增压器40的涡轮42的废气流路(管路)。

排气管32是将从涡轮增压器40的涡轮42排出的废气向外部排出的废气流路(管路)。

在排气歧管31的中途从涡轮42侧依次设置有前催化剂33、后催化剂34。

前催化剂33、后催化剂34例如是使白金、铑、钯等贵金属担载于氧化铝等载体、并进行HC、CO、NOx的减少处理的三元催化剂。

在前催化剂33的入口部、出口部,分别设置有基于废气的性状而对空燃比(A/F)进行检测的前A/F传感器33a、后A/F传感器33b。

前A/F传感器33a、后A/F传感器33b的输出被传递至ECU100,用于燃料喷射量的空燃比反馈控制、前催化剂33的劣化诊断等。

消音器35与排气管32的出口部相邻配置,降低废气的声能而抑制排气噪声。

排气管32在出口部附近例如分支为2根,消音器35分别设置于比分支部位靠下游侧的部分。

涡轮增压器40是利用废气的能量对新气体进行压缩的排气涡轮增压器。

涡轮增压器40构成为具有压缩机41、涡轮42、轴承外壳43、废气旁通阀44等。

压缩机41是对燃烧用空气进行压缩的离心式压缩机。

涡轮42利用废气的能量对压缩机41进行驱动。轴承外壳43设置于压缩机41与涡轮42之间。

轴承外壳43将压缩机41和涡轮42的外壳间连结,并且具有将轴支撑为可旋转的轴承以及润滑装置等,其中,该轴将压缩机叶轮和涡轮机叶轮连结。

废气旁通阀44对使得废气的一部分从涡轮42的入口侧向出口侧旁通的溢流门流路进行开闭。

废气旁通阀44具有开闭驱动用的电动致动器、以及开度位置检测用的未图示的开度传感器,由ECU100控制开度。

燃料供给装置50将燃料供给至发动机1的各气缸。

燃料供给装置50构成为具有燃料箱51、进给泵52、进给管线53、高压泵54、高压燃料管线55、喷油器56等。

燃料箱51是对作为燃料的汽油进行储存的容器。

进给泵52将燃料箱51内的燃料排出并输送至高压泵54。

进给管线53是将进给泵52排出的燃料输送至高压泵54的燃料流路。

高压泵54安装于气缸盖13,经由凸轮轴被驱动而使燃料压力升高。

高压泵54具备与凸轮轴的旋转联动地在气缸内往返而对燃料进行加压的柱塞、以及电磁调量阀,利用ECU100对电磁调量阀的占空比进行控制,由此能够对高压燃料管线55内的燃料压力进行调节。

高压燃料管线55是将通过高压泵54而升压后的燃料输送至分别设置于各气缸的喷油器56的燃料流路。

喷油器56是根据来自ECU100的喷射信号而将从高压燃料管线55供给的燃料向各气缸的燃烧室内进行筒内喷射(直喷)的喷射阀。

蒸发燃料处理装置60在储存罐61中临时对燃料(汽油)在燃料箱51内蒸发而产生的燃料蒸发气体(蒸气)进行储存,并且在发动机1的运转时将该燃料蒸发气体作为净化气体而导入至吸入管道21内(储存罐的净化),在燃烧室内进行燃烧处理。

蒸发燃料处理装置60构成为具有储存罐61、蒸气泄漏检查模块62、排气管线63、64、65、排气阀66、压力传感器67、喷射器68等。

储存罐61是构成为在壳体内对能够吸附燃料蒸发气体的活性炭进行收容的活性炭储存罐。

储存罐61经由配管61a从燃料箱50将燃料蒸发气体导入。

在配管61a的燃料箱50侧的端部设置有防止液相燃料的流入的燃料切断阀61b。

蒸气泄漏检查模块(ELCM)62与储存罐61相邻设置,自动地对来自蒸发燃料处理装置60的燃料蒸发气体的泄漏进行检测。

排气管线63、64、65是在发动机1的运转时将储存于储存罐61的燃料蒸发气体作为净化气体而导入至进气装置20的吸入管道21内的管路。

排气管线63的上游侧的端部与储存罐61连接,下游侧的端部与排气阀66的进入侧连接。

排气管线64的上游侧的端部与排气阀66的排出侧连接,下游侧的端部与吸入岐管27连接。

在排气管线64的中间部设置有止回阀64a。

止回阀64a是防止净化气体从吸入岐管27侧向排气阀66侧的倒流的单向阀。

排气管线65将从排气阀66向排气管线64流出的净化气体的一部分导入至喷射器68。

排气管线65从排气管线64的排气阀66与止回阀64a之间的区域分支,并且下游侧的端部与喷射器68的比喷嘴68b靠下游侧的区域。

在排气管线65的中间部设置有止回阀65a。

止回阀65a是防止净化气体从吸入岐管27侧向排气阀66侧的倒流的单向阀。

排气阀66是能够对净化气体能够从排气管线63向排气管线64、65通过的打开状态、和将排气管线63和排气管线64切断的关闭状态进行切换的电磁阀。

根据来自ECU100的打开指令、关闭指令而对排气阀66进行开闭。

压力传感器67设置于排气管线63的中途,对排气管线63内的净化气体的压力进行检测。

压力传感器67的输出被传递至ECU100。

喷射器68是利用涡轮增压器40的压缩机41的上游侧和下游侧之间的压差对净化气体进行吸引并导入至吸入管道21内的负压发生装置。

喷射器68形成为筒型容器状,构成为具有导入管路68a、喷嘴68b、排出口68c等。

导入管路68a是在喷射器68的上游侧的端部将从吸入管道21的比压缩机41靠下游侧的区域抽出的空气进行导入的管路。

喷嘴68b对从导入管路68a导入且在喷射器68内流动的空气流进行节流而提高流速,通过文丘里效应而产生负压。

排气管线65的下游侧的端部与喷射器68的比喷嘴68b靠下游侧的区域连接,净化气体通过喷嘴68b产生的负压而被吸引至喷射器68内,与空气流汇合。

排出口68c是设置于喷射器68的下游侧的端部,将汇合后的空气以及净化气体从喷射器68的内部导入至吸入管道21的比压缩机41靠上游侧的区域的连通部位。

发动机控制单元(ECU)100是统一控制发动机1及其辅助机械类的发动机控制装置。

ECU100例如构成为具有CPU等信息处理单元、RAM&ROM等存储单元、输入输出接口以及将它们连接的总线等。

将设置于发动机1的各传感器的输出分别传送至ECU100,并且能够针对设置于发动机1的各致动器、阀类、火花塞、喷射器等控制对象输出控制信号。

ECU100基于未图示的加速器踏板的操作量(踩踏量)等对驾驶员请求扭矩进行计算,对节流器26的开度、阀定时、增压压力、点火时机、燃料喷射量以及喷射时机等进行控制而进行发动机1的输出(扭矩)调节,以使得发动机1实际产生的扭矩(实际扭矩)接近于驾驶员请求扭矩。

另外,ECU100还作为对排气阀66发出打开指令或者关闭指令的排气阀控制单元、以及对排气阀66的打开固接故障进行检测的排气阀打开固接诊断单元而起作用。

能够利用各种技术适当地对排气阀66的打开固接故障进行检测。

例如,可以在虽然对排气阀66发出关闭指令但压力传感器67仍检测出从吸入岐管27经由排气管线64、63而传播的压力波(进气脉动)的情况下,使打开固接故障判定成立。

另外,可以基于经由排气阀66依次发出打开指令、关闭指令时的利用前A/F传感器33a等检测出的空燃比的变化而使打开固接故障判定成立。

图2是表示实施例1的发动机的排气阀故障时的空气旁通阀控制的流程图。

下面,按顺序对每个步骤进行说明。

<步骤S01:储存罐排气阀打开固接诊断>

ECU100对排气阀66的打开固接故障的有无进行诊断。

然后,进入步骤S02。

<步骤S02:打开固接故障判断>

在步骤S01中,在检测出打开固接故障的情况下,进入步骤S03。

另一方面,在未检测出打开固接故障的情况下,结束一系列的处理(返回)。

<步骤S03:空气旁通阀打开指令>

ECU100执行针对空气旁通阀24发出打开至规定的打开固接故障时开度的打开指令的排气抑制控制。

考虑如下情况而设定打开固接故障时开度,即,相对于通常运转时降低压缩机41的上游侧与下游侧之间的压差,抑制喷射器68中的负压的产生,并且使得压缩机41的下游侧的吸入管道21内的压力大于或等于排气管线64内的净化气体压力。

另外,将打开固接故障时开度设定为使得利用前A/F传感器33a等检测出的发动机1的空燃比(A/F)与高浓度失火极限相比充分靠向低浓度侧。

将打开固接故障时开度设定为充分满足上述条件的开度,例如设定为全开。

另外,在空气旁通阀24是能够将其开度控制为从全闭至全开之间的任意开度的阀时,可以根据发动机的运转状态而将打开固接故障时开度设定为充分满足上述条件,例如可以构成为能够根据发动机的转速、驾驶员请求扭矩等运转状态而从预先准备的对应图中读出。

然后,使一系列的处理结束(返回)。

根据以上说明的实施例1,能够获得下面的效果。

(1)在产生排气阀66的打开固接故障时,能够将空气旁通阀24打开使空气从压缩机41的下游侧向上游侧回流而降低压差,通过降低喷射器68的吸引力,从而抑制净化气体向吸入管道21的流入量。

(2)通过将排气抑制控制时的空气旁通阀24的开度设定为使得发动机1的空燃比与高浓度失火极限相比靠低浓度侧,能够预先防止因排气阀66的打开固接故障而引起的发动机1的高浓度失火。

(3)通过将排气抑制控制时的空气旁通阀24的开度设定为使得吸入岐管27内的压力大于或等于排气管线64的压力,能够抑制净化气体从排气管线64向吸入岐管27的流入量而更加可靠地防止高浓度失火。

【实施例2】

下面,对应用了本发明的发动机控制装置的实施例2进行说明。

对实质上与上述实施例1相同的部分标注相同的标号并将说明省略,主要对不同点进行说明。

在实施例2中,在检测出排气阀66的打开固接故障的情况下,ECU100对空气旁通阀24的开度进行反馈控制,以使得由前A/F传感器33a检测出的发动机1的空燃比从规定的高浓度失火发生区域偏离(脱离)。

根据以上说明的实施例2,在实质上与上述实施例1的效果相同的效果的基础上,通过对空气旁通阀24的开度进行反馈控制,能够更可靠地防止发动机1的高浓度失火。

(变形例)

本发明并不限定于以上说明的实施例,能够进行各种变形、变更,这些变形、变更也处于本发明的技术范围内。

(1)发动机、蒸发燃料处理装置、发动机控制装置等的结构并不限定于上述实施例,能够适当地变更。

例如,在实施例中,发动机是水平相对4气缸的直喷涡轮汽油发动机,但气缸布局、气缸数、燃料喷射方式等并未被特别限定。

另外,本发明还能够应用于除了汽油发动机以外的发动机。

(2)关于排气阀的打开固接故障时的空气旁通阀的开度也能够适当地变更。例如,在重视减弱喷射器的功能的情况下,为了抑制压缩机的上游侧、下游侧的压差,可以将空气旁通阀设为全开。

另外,为了通过能够产生某种程度的增压压力而确保操纵灵活性、且以不会产生高浓度失火的程度持续将净化气体导入,可以将空气旁通阀设为规定的中间开度。

(3)排气阀的打开固接故障的诊断方法并不局限于实施例中记载的方法,能够适当地变更。

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