用于内燃机的失火检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种使用在内燃机中的失火检测系统。
【背景技术】
[0002]当在安装于车辆中的内燃机的运转期间在气缸中发生失火时，行驶性能和燃料效率会劣化。而且，由于伴随失火的排气中未燃烧的燃料成分量的增加会发生排气净化催化剂的排放和侵蚀的增加。因此，当在内燃机的气缸中发生失火时，优选的是迅速且精确地检测出失火的发生。作为用于检测内燃机的气缸中的失火的技术，公开号2003-322053的日本专利申请(JP2003-322053A)公开了一种基于来自曲轴的旋转角度信号来检测失火的技术。在该技术中，考虑车辆在恶劣道路上行驶期间曲轴的旋转角度的变化，使得当检测出影响失火判定的特定操作状态(诸如行驶在恶劣道路上)时，失火判定被禁止。结果，避免了错误的失火判定。
[0003]公开号2012-31766的日本专利申请(JP2012-31766A)公开了一种使用来自缸内压力传感器的检测值来检测失火的技术，所述缸内压力传感器能够替代上述基于来自曲轴的旋转角度信号来检测失火的方法检测出缸内压力的推移。在该技术中，基于在压缩上止点(TDC)之后的燃烧期间内在预定曲轴转角处缸内压力检测值在多个周期中的变化来执行失火检测，因此失火检测不太可能被缸内压力传感器之中的个别检测差值所影响。
[0004]当基于来自曲轴的旋转角度信号来检测内燃机中的失火时，与包括失火状态在内的内燃机中的燃烧状态有关的指标(此后称为“失火指标”)可以基于旋转角度信号得到，然后可以基于失火指标来执行失火检测。因而，失火指标充当用于检测内燃机中的失火的基准，且因此优选限定内燃机中的燃烧状态和失火指标的值之间的相关(此后称为“失火相关”)，使得在燃烧状态和失火指标之间形成线性关系。但是，已经发现，实际上，失火相关趋向于根据内燃机的气缸中与燃烧有关的环境条件而变化。当失火相关以这种方式变化时，基于失火指标进行的失火检测的精度会减小，从实现精确失火检测的观点来看这是不期望的。
[0005]此外，当尝试基于内燃机中的失火状态，或者换句话说内燃机中的实际燃烧偏离正确的燃烧状态的程度来执行关于内燃机中的燃烧的各种类型的控制(例如，废气再循环(EGR)气体量控制、以及燃料喷射正时及喷射量控制)时，在失火检测的精度较低的情形下，难以实现精确控制。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种用于内燃机的失火检测系统，利用该系统能够基于来自曲轴的旋转角度信号以较高精度检测内燃机中的失火。
[0007]本发明集中于与内燃机的气缸中的压缩端压力有关的参数。内燃机的压缩端压力是确定在压缩TDC处施加给曲轴的旋转的反作用力的因素，且曲轴的旋转角速度的变化量趋向于由该反作用力确定。旋转角速度的变化量是贡献于前述失火指标的因素，且因此失火检测的精度在很大程度上受其影响。因此，通过使用与内燃机的气缸中的压缩端压力有关的参数来校正失火检测，能够提高失火检测的检测精度。
[0008]本发明的方案是一种用于内燃机的失火检测系统，该失火检测系统包括:曲轴转角传感器，其检测内燃机的曲轴的旋转角位置；失火检测单元，其基于失火指标来检测内燃机中的失火状态，所述失火指标是使用曲轴的转速作为基准以便对应于来自曲轴转角传感器的输出信号的预定阶次的发动机转速而得到的指标，并且所述失火指标与曲轴的角速度的变化量相关，使得所述失火指标的值根据曲轴的角速度的变化量而变化；获取单元，其获得与内燃机的气缸中的压缩端压力有关的参数；以及校正单元，其基于由获取单元获得的参数来校正失火指标，或者由失火检测单元在失火检测期间与失火指标一起使用的预定失火检测参数。
[0009]在上述失火检测系统中，通过失火检测单元使用基于与由曲轴转角传感器检测到的曲轴的旋转角位置有关的输出信号(此后称为“曲轴转角信号”)而得到的失火指标来检测内燃机中的失火。在该失火检测系统中，不存在对设置在内燃机中的气缸数量的特别限制，且内燃机可以是火花点火式内燃机(汽油发动机)或者压缩自点火式内燃机(柴油发动机)。
[0010]失火指标是使用曲轴的转速作为基准而从曲轴转角信号中得到的。更具体来说，失火指标是通过将作为时域信号的曲轴转角信号转换到作为频域的曲轴的转速域中并提取特定频率成分，或者换句话说前述的预定阶次的发动机转速而得到的。当在四冲程发动机中，在设置于内燃机中的其中一个气缸中发生失火时，曲轴每旋转两次，一个曲轴转角信号出现变化。因此，预定阶次的发动机转速优选为0.5阶次的发动机转速。但是，只要曲轴转角信号被内燃机中的失火影响，预定阶次的发动机转速就并不限于0.5阶次，而优选阶次的发动机转速可以用作预定阶次的发动机转速。
[0011]失火指标与曲轴的角速度相关，使得指标的值根据角速度的变化而变化。例如，失火指标与曲轴的角速度的变化量相关，使得指标的值随着曲轴的角速度变化的增大而增加。换句话说，失火指标的值的变化取决于曲轴的角速度的变化量。甚至当经由曲轴输出的内燃机转矩的变化量保持恒定时，例如，得到的失火指标的值随着曲轴的角速度的变化量增大而增加。关于失火指标和角速度的变化量之间的这种相关，失火指标不是一定必须根据清楚地限定该相关的预定关系才能得到，只要指标的值根据曲轴的角速度的变化量而变化的这种相关能够被学习作为得到的失火指数的值的特性即可。
[0012]在上述失火检测系统中，通过获取单元获得与气缸中的压缩端压力有关的参数，并且校正单元基于该参数来执行与通过失火检测单元进行的失火检测有关的校正。因此，为了失火检测的目的，该失火检测系统集中于气缸中的压缩端压力。对于此的原因，如上所述在于，失火相关中的变化趋向于根据与内燃机的气缸中的燃烧有关的实际环境条件而改变，其中失火相关是内燃机中的燃烧状态和失火指标的值之间的相关。压缩端压力是确定在气缸中的压缩TDC处施加给曲轴的旋转的反作用力的因素，且当该反作用力施加给曲轴时曲轴的角速度受到影响。因此，可以认为与曲轴的角速度的变化量相关的失火指标取决于压缩端压力。
[0013]通过基于与压缩端压力有关的参数执行与由失火检测单元执行的失火检测有关的校正，能够在抑制或者消除与内燃机的气缸中的燃烧有关的实际环境条件的影响的同时，执行失火检测。结果，能够提高失火检测的检测精度。更具体来说，在通过校正单元执行的校正时，失火指标本身可以基于该参数而被校正。可替换地，与失火指标一起使用的预定失火检测参数，或者换句话说被认为与失火指标相关的参数而不是在失火检测期间独立于失火指标使用的参数，可以在由校正单元执行的校正中被校正。预定失火检测参数和失火指标相关以便形成关系，根据该关系当修改预定失火检测参数的值时失火检测的结果会变化。
[0014]该参数可以是与压缩端压力有关的因素或者为压缩端压力本身。可替换地，该参数可以是考虑到其与压缩端压力的关系而能够被转换成压缩端压力的因素。
[0015]在上述失火检测系统中，内燃机可以包括涡轮增压器，并且该参数可以是由涡轮增压器产生的涡轮增压压力或者是基于涡轮增压压力估计的内燃机的气缸中的压缩端压力。涡轮增压压力可以被认为是在进气行程期间流入气缸的进气的压力，并且在气缸中的后续压缩行程期间达到压缩端压力。该流动对应于前述关系，从该关系能够将涡轮增压压力转换成压缩端压力。
[0016]考虑到该关系，可以使用基于涡轮增压压力估计的压缩端压力来实施通过校正单元执行的校正。
[0017]在上述失火检测系统中，该参数可以是在压缩TDC处在内燃机的气缸中燃烧无燃料燃烧的假设下基于涡轮增压压力来估计出的压缩端压力。根据内燃机中采用的燃烧方法，如在压缩自点火式内燃机中执行的引燃喷射中，通过在进气行程或者压缩行程中喷射燃料，在达到压缩TDC之前少量燃料可以燃烧。但是，通过采用该燃烧方法实现的压缩端压力的增加小于由压缩本身产生的压力增加。因此，甚至当在压缩TDC处无燃料燃烧的假设下估计压缩端压力时，如上所述，对失火检测的精度的最终影响可以忽略。通过以这种方式简化对压缩端压力的估计，能够减少检测失火所需要的劳动量。
[0018]在上述失火检测系统中，校正单元可以基于该参数来校正失火指标，使得内燃机中的转矩变化和失火指标之间的相关关系形成预定的关系，而不考虑内燃机的气缸中的压缩端压力。换句话说，压缩端压力本身用作影响失火相关，即内燃机中的燃烧状态和失火指标的值之间的相关的环境条件。因此，校正单元执行校正以便产生上述预定关系，在上述预定关系中失火相关不受压缩端压力影响。因而，获得失火指标或者预定失火检测参数，该失火指标或者预定失火检测参数是稳定的并且独立于在内燃机的燃烧期间用作环境条件的压缩端压力，结果，提高了失火检测的精度。
[0019]在上述失火检测系统中，预定关系可以是这样的关系，根据该关系，在内燃机中的转矩变化和失火指标的值之间形成线性关系。通过在转矩变化和失火指标之间形成线性关系，失火指标和转矩变化之间的转换变得容易。结果，能够易于执行不同于失火检测的使用失火指标的控制，例如与用于消除或者减轻失火状态等的与燃料喷射有关的控制。
[0020]在上述失火检测系统中，失火指标可以是如此定义的指标:使得随着其值的增加，内燃机中的燃料燃烧状态稳定地接近失火状态。校正单元可以校正失火指标，使得当由获取单元获得的参数的值转换成内燃机的气缸中的压缩端压力时，应用至失火指标的校正量随着所得到的转换值的增大而增加。通过以这种方式定义失火指标，