专利名称：发动机系统控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于发动机系统(具备发动机的系统例如汽车等)的发动机系统控制装置。尤其是，本发明涉及在所述发动机具有能够变更压缩比的可变压缩比机构的情况下的发动机系统控制装置。
背景技术：
在发动机系统中，进排气系统的状态判定即异常诊断由发动机电子控制单元(下面，称为“EOT”。)进行。在这样的进排气系统的车载诊断(OBD :on-board diagnosis)中， 包含催化剂异常诊断、排气传感器异常诊断、炭罐清污系统异常诊断等。例如，在这种系统的排气通路中，安装有排气净化用的催化剂。在该催化剂，产生由于燃料中的有害成分(铅、硫磺等)、过热而导致的劣化。当催化剂劣化时，排气净化率恶化，排气排放物增大。因此，过去提出了各种用于判定催化剂的劣化的装置(例如日本特开平5-133264号公报、日本特开2004-280 号公报等)。作为这种催化剂，广泛使用所谓的三元催化剂。该三元催化剂具有称为氧吸藏功能或者氧储藏功能的功能。该功能是这样的功能在燃料混合气的空燃比为稀时，将排气中的NOx(氮的氧化物)还原，将从NOx夺取的氧吸藏(储藏)于内部，另一方面，在燃料混合气的空燃比为浓时，为了氧化排气中的HC、CO等未燃烧成分而将吸藏的氧放出。因此，可以说三元催化剂能够吸藏的氧量(下面，称为“氧吸藏量”。)的最大值越大，三元催化剂的净化能力越高。因此，三元催化剂的劣化状态能够由氧吸藏量的最大值 (下面，称为“最大氧吸藏量”。)判定。在日本特开平5-133264号公报所公开的催化剂劣化度检测装置中，在排气通路上的比三元催化剂靠上游侧的位置，配置有第一空燃比传感器。另外，在排气通路上的比三元催化剂靠下游侧的位置，配置有第二空燃比传感器。利用该结构的三元催化剂的劣化判定(最大氧吸藏量计算)如下所述那样进行。 首先，向发动机的气缸内供给的燃料混合气的空燃比以预定时间设定为预定的稀空燃比。 由此，在三元催化剂中吸藏氧，直到吸藏能力的界限。然后，使燃料混合气的空燃比强制变化为预定的浓空燃比。于是，由第二空燃比传感器检测出的空燃比以一定时间At维持为理论空燃比，然后向浓侧变化。基于此时的理论空燃比与浓空燃比的差A(A/F)、At和吸入空气量，求出最大氧吸藏量。该最大氧吸藏量根据三元催化剂的温度而变化。具体地说，当三元催化剂的温度上升时，最大氧吸藏量变大。因此，如果基于不考虑催化剂温度而计算出的最大氧吸藏量进行催化剂劣化判定，则具有判定精度不好的问题。因此，日本特开2004-280 号公报所公开的催化剂劣化度检测装置构成为基于最大氧吸藏量的计算期间内的催化剂温度，对最大氧吸藏量进行校正。另外，为了控制发动机的空燃比，通常，进行所谓空燃比反馈控制。该控制基于安装于排气通路的排气传感器(空燃比传感器)的输出而进行。该排气传感器一般是产生与排气中的氧浓度相应的输出的氧传感器。该排气传感器设置得比用于净化排气的催化剂靠排气的流动方向上的上游侧以及/或者下游侧。一般，作为设置得比催化剂靠下游侧的排气传感器(上述的第二空燃比传感器)， 使用固体电解质型的氧传感器，该固体电解质型的氧传感器具有在比理论空燃比浓侧以及稀侧大致恒定而在理论空燃比的前后急剧变化的输出特性。另外，作为设置得比催化剂靠上游侧的排气传感器(上述的第一空燃比传感器)，使用上述的固体电解质型、或者在较宽的空燃比范围内具有比较线性的输出特性的极限电流式氧浓度传感器。当在排气传感器中产生劣化等异常时，不能适当进行发动机的空燃比控制。另外， 排气传感器如上所述也用于催化剂劣化判定用的最大氧吸藏量计算。由此，当在排气传感器中产生劣化等异常时，催化剂劣化判定也变得不能正确进行。因此，过去提出了进行该排气传感器的异常诊断的装置(例如，参照日本特开 2003-254135号公报、日本特开2004-225684号公报、日本特开2007-16712号公报等。)。 该装置通过排气传感器对燃料混合气的空燃比变化的响应状态，判定该排气传感器是否正常。例如，在日本特开2004-225684号公报所公开的装置中，强制使空燃比在预定的浓空燃比与预定的稀空燃比之间交替变化，通过是否产生正确追随该空燃比变动的传感器输出而判定有无传感器异常。
发明内容
在发动机中，具备能够变更压缩比的可变压缩比机构的发动机众所周知(例如， 参照日本特开2003-206771号公报、日本特开2004-156541号公报、日本特开2005-69204 号公报、日本特开2006-161583号公报、日本特开2007-2M927号公报等。)。另外，在这里所说的能够变更的“压缩比”中，有“机械压缩比”与“实际压缩比”。机械压缩比是间隙容积(活塞上止点处的燃烧室容积)与活塞行程容积的和除以间隙容积得到的值，也称为公称压缩比或者几何学压缩比。机械压缩比能够通过例如使能够旋转地支撑有曲轴的曲轴箱与在上端部固定有气缸盖的气缸体沿着气缸的中心轴相对移动而变更。或者，在连杆(连结活塞与所述曲轴的构件)构成为能够弯曲时，机械压缩比能够通过变更该连杆的弯曲状态而变更。实际压缩比是相对于吸入空气的实效的压缩比，典型的是吸入空气的压缩开始时的燃烧室容积除以压缩结束时的燃烧室容积而得的值。该实际压缩比能够伴随着上述的机械压缩比的变更而变更。另外，该实际压缩比能够随着机械压缩比的变更而变更，或者代替变更机械压缩比，通过将进气门、排气门的工作定时(正时)设为可变而变更。另外，通过机械压缩比的变更，膨胀比(膨胀率)也能够变更。膨胀比是膨胀行程中的膨胀结束的容积与膨胀开始的容积(=间隙容积)的比。另外，该膨胀比也能够通过变更排气门的开闭定时而变化。进而，通过变更进排气门的开闭定时，能够独立设定以及变更机械压缩比、实际压缩比与膨胀比(例如，参照日本特开2007-303423号公报、日本特开2008-19799号公报、日本特开2008-157128号公报等)。在这样的发动机中的用于变更压缩比、膨胀比的机构、其控制装置发生了故障时， 燃料混合气的燃烧状态、排气温度变得不能控制，进排气系统的车载诊断所需要的参数(诊断对象构件、排气的温度等)变得不明了。由此，此时，可能难以高精度地进行车载诊断。本发明的目的在于提高具备能够变更压缩比或者膨胀比的发动机的发动机系统中的进排气系统的车载诊断的精度。< 结构 >本发明的发动机系统控制装置(下面，简称为“控制装置”。)适用于具备发动机的发动机系统，所述发动机具有能够变更压缩比的可变压缩比机构。另外，在该发动机中， 也能够包含能够变更膨胀比的发动机。即，在该发动机中，也能够包含通过变更机械压缩比与进排气门的开闭定时而能够独立设定以及变更机械压缩比、实际压缩比与膨胀比的发动机。该控制装置具备压缩比获取部、压缩比控制系统异常检测部、进排气系统判定部与进排气系统判定允许部。另外，“部”也能够称为“单元”(例如“压缩比获取单元”等以下同样)。另外，在本发明的结构中，“压缩比”能够置换为“膨胀比”(例如“膨胀比获取部” 等以下同样)。所述压缩比获取部获取由所述可变压缩比机构得到的压缩比的设定状态(在“获取”中包含检测、推定以下同样。)。所述压缩比控制系统异常检测部检测包含所述可变压缩比机构以及所述压缩比获取部的压缩比控制系统中的异常的产生。所述进排气系统判定部判定安装于所述发动机的进排气系统的构件的状态。该进排气系统判定部例如也可以判定安装于从所述发动机排出的排气的通路中的所述构件 (催化剂、排气传感器等)的状态。所述进排气系统判定允许部允许由所述进排气系统判定部进行的判定。本发明的特征在于，所述吸排气系统判定允许部，在所述压缩比控制系统异常检测部检测出所述异常的产生的情况下，禁止由所述吸排气系统判定部进行的判定。在这里，也可以所述吸排气系统判定允许部，即使在所述压缩比控制系统异常检测部检测出所述异常的产生的情况下，在能够获取压缩比的设定状态时，也允许由所述吸排气系统判定部进行的判定。另外，也可以在所述控制装置还具备获取排气或者所述构件的温度的温度获取部时，所述吸排气系统判定允许部，即使在所述压缩比控制系统异常检测部检测出所述异常的产生的情况下，在能够由所述温度获取部获取所述温度时，也允许由所述吸排气系统判定部进行的判定。<作用/效果> 在具备上述的结构的本发明的发动机系统控制装置中，在上述压缩比控制系统正常的情况下，当预定的判定条件成立时，进行所述构件的状态的判定(例如催化剂0BD、排气传感器OBD等)。另一方面，在所述压缩比控制系统产生异常、压缩比或者膨胀比的设定状态变得不明了时，禁止所述构件的状态的判定。 但是，即使在所述压缩比控制系统产生了异常的情况下，在能够获取压缩比的设定状态时和/或能够获取所述温度时，也能够良好地进行所述构件的状态的判定。因此，在这些时候，能够允许判定。
如上所述，根据本发明，能够适当地进行具备能够变更压缩比或者膨胀比的所述发动机的所述发动机系统中的进排气系统的车载诊断(特别是受到排气状态的影响的车载诊断)。因此，能够比以往提高该诊断的精度。
图1是作为本发明的应用对象的发动机系统(车辆等)的主要部分的概略结构图。图2A是表示图1所示的上游侧空燃比传感器的输出特性的曲线图。图2B是表示图1所示的下游侧空燃比传感器的输出特性的曲线图。图3是表示是否允许某一 OBD的判定例行程序(routine)的第一具体例的流程图。图4是表示是否允许某一 OBD的判定例行程序的第二具体例的流程图。图5是表示是否允许某一 OBD的判定例行程序的第二具体例的流程图。图6是图1所示的发动机系统的一个变形例中的主要部分的概略结构图。图7是图1所示的发动机系统的其他的变形例中的主要部分的概略结构图。图8是图1所示的发动机系统的又一其他的变形例中的主要部分的概略结构图。
具体实施例方式下面，对于本发明的实施方式(在本申请的申请时申请人认为最好的实施方式)， 一边参照附图一边进行说明。另外，与下面的实施方式有关的记载只不过是为了满足法律要求的说明书的记载要件(叙述要件/能够实施要件)而在可能的范围内具体叙述本发明的具体化的一例的记载。因此，如后所述，本发明当然并不限定于在下面说明的实施方式的具体结构。对于实施方式的变形例(modification)如果插入实施方式的说明中会妨碍首尾一贯性的实施方式的说明的理解，所以在末尾集中记载。<系统的整体结构>图1是作为本发明的应用对象的发动机系统S(车辆等)的主要部分的概略结构图。该发动机系统S具备发动机1和作为本发明的一个实施方式的控制装置2。另外，在图 1中，表示发动机1的在与气缸排列方向正交的面上的侧剖视图。在本实施方式中，发动机1构成为能够在预定范围内变更机械压缩比。另外，发动机1构成为，通过变更机械压缩比和进排气门定时，能够实质上独立设定以及变更机械压缩比、实际压缩比以及膨胀比。具体地说，发动机1具备气缸体11、气缸盖12、曲轴箱13、和可变压缩比机构14。 另外，在发动机1，连接有进气通路15以及排气通路16。下面，对于这些各部的结构进行详细说明。<发动机本体>在气缸体11，沿着气缸排列方向呈一列地配置有多个气缸孔111。在各气缸孔111 的内侧，能够沿着气缸孔111的中心轴往复移动地收纳有活塞112(下面，将该中心轴称为 “气缸中心轴CCA”。)。
在气缸体11的上端部、即活塞112的上止点侧的气缸体11的端部，接合有气缸盖 12。气缸盖12通过未图示的螺栓等相对于气缸体11固定。在气缸盖12的下端部，在与各气缸孔111的上端部相对应的位置设有多个凹部。 于是，通过在气缸盖12接合并固定于气缸体11的状态下的比活塞112的顶面靠上侧(气缸盖12侧)的气缸孔111的内侧的空间、和上述的凹部的内侧(下侧)的空间，形成燃烧室CC。以与燃烧室CC连通的方式，在气缸盖12形成有进气口 121以及排气口 122。另外，在气缸盖12，具备进气门123、排气门124、可变进气门定时装置125和可变排气门定时装置口6。进气门123是用于控制进气口 121与燃烧室CC的连通状态的气门。排气门IM 是用于控制排气口 122与燃烧室CC的连通状态的气门。可变进气门定时装置125以及可变排气门定时装置126构成为，通过变更进气门123以及排气门IM的开闭定时，能够变更实际压缩比以及膨胀比。该可变进气门定时装置125以及可变排气门定时装置126的具体的结构是众所周知的，所以在本说明书中，省略更详细的说明。另外，在气缸盖12，具备喷射器127。喷射器127构成为能够向进气口 121内喷射用于向燃烧室CC内供给的燃料。在曲轴箱13内，曲轴131与气缸排列方向平行地配置，并且被支撑成能够旋转。曲轴131，经由连杆132与活塞112连结，以使得基于活塞112的沿着气缸中心轴CCA的往复移动而被旋转驱动。 可变压缩比机构》在本实施方式中，可变压缩比机构14构成为，通过使气缸体11与气缸盖12的接合体沿着气缸中心轴CCA相对于曲轴箱13相对移动，能够使机械压缩比在上述的范围内变更。该可变压缩比机构14具备与在日本特开2003-206771号公报等中记载的可变压缩比机构同样的结构。因此，在本说明书中，将该机构的详细的说明省略，下面仅对概要进行说明。可变压缩比机构14具备连结机构141和驱动机构142。连结机构141构成为将气缸体11与曲轴箱13连结成能够沿着气缸中心轴CCA互相相对移动。驱动机构142具备马达、齿轮机构等。该驱动机构142构成为能够使气缸体11与曲轴箱13沿着气缸中心轴 CCA互相相对移动。<进排气通路>在进气口 121，连接有包含进气歧管、平衡箱(surge tank)等的进气通路15。在进气通路15安装有节气门151。节气门151构成为通过由DC电动机构成的节气门致动器 152旋转驱动。燃料箱153经由未图示的燃料供给路径与喷射器127连接。在燃料箱153的上端部，设有用于排出“气化了的燃料”(下面，称为“蒸汽”)的蒸汽排出口 153a。从燃料箱153 经由蒸汽排出口 153a排出的蒸汽由炭罐(canister)巧4吸藏。炭罐154为众所周知的活性炭罐，构成为能够吸藏预定量的蒸汽。在炭罐154，设有燃料箱口 15 和清污口 1Mb。燃料箱口 15 经由蒸汽捕集管155与燃料箱153的蒸汽排出口 153a连接。清污口 154b经由清污流路156与进气通路15中的节气门151与喷射器127之间的位置连接。在清污流路156，安装有作为电磁开闭阀的清污控制阀157。在排气口 122，连接有包含排气歧管的排气通路16。排气通路16是经由排气口 122从燃烧室CC排出的排气的通路。在排气通路16，安装有上游侧催化净化器161以及下游侧催化净化器162。在本实施方式中，上游侧催化净化器161以及下游侧催化净化器162在其内部具备具有吸藏氧功能的三元催化剂，构成为能够净化排气中的HC、CO以及N0X。<控制装置>控制装置2构成为，控制具备上述结构的发动机1的运行，并且判定(诊断)发动机系统S的各部分的状态，能够对驾驶者适当显示该判定(诊断)结果。下面，对本实施方式的控制装置2的具体结构进行说明。控制装置2 具备 ECU (电子控制单元)200。ECU200 具备 CPU201、R0M202、RAM203、 备份(back up，后备)RAM204、接口 205、总线 206。CPU201、R0M202、RAM203、备份 RAM204 以及接口 205通过总线206互相连接。在R0M202中，预先存储有CPU201执行的例行程序(程序)、表(查找表、映射 (map))以及参数等。RAM203构成为在CPU201执行例行程序时能够根据需要暂时存储数据。 备份RAM204构成为在电源接通的状态下在CPU201执行例行程序时存储数据并且在电源切断后还能够保持该存储的数据。接口 205构成为，与后述的各种传感器，电路性地连接，能够将来自这些传感器的信号向CPU201传递。另外，接口 205构成为与可变进气门定时装置125、可变排气门定时装置126、喷射器127、驱动机构142等工作部，电路性地连接，能够将用于使这些工作部工作的工作信号从CPU201向这些工作部传递。即，E⑶200构成为，经由接口 205接受来自各种传感器的信号，并且根据基于该信号的CPU201的运算结果向各工作部送出上述的工作信号。 各种传感器》在发动机系统S，具备冷却水温传感器211、曲轴位置传感器212、进气凸轮位置传感器213a、排气凸轮位置传感器21 、空气流量计214、节气门位置传感器215、上游侧空燃比传感器216a、下游侧空燃比传感器216b、排气温度传感器217、行程传感器218、加速踏板 (油门)开度传感器219等各种传感器。冷却水温传感器211安装于气缸体11。该冷却水温传感器211构成为输出与气缸体11内的冷却水的温度(冷却水温Tw)相对应的信号。曲轴位置传感器212安装于曲轴箱13。该曲轴位置传感器212构成为输出具有与曲轴131的旋转角度相应的脉冲的波形的信号。具体地说，曲轴位置传感器212构成为输出下述信号曲轴131每旋转10°就具有窄幅的脉冲并且曲轴131每旋转360°就具有宽幅的脉冲。即，曲轴位置传感器212构成为输出与发动机转速Ne相对应的信号。进气凸轮位置传感器213a以及排气凸轮位置传感器21 安装于气缸盖12。进气凸轮位置传感器213a构成为输出具有与用于使进气门123往复移动的未图示的进气凸轮轴(包含于可变进气门定时装置12 的旋转角度相应的脉冲的波形的信号。排气凸轮位置传感器21 也同样构成为输出具有与排气凸轮轴的旋转角度相应的脉冲的波形的信号。
空气流量计214以及节气门位置传感器215安装于进气通路15。空气流量计214 构成为输出与在进气通路15内流动的吸入空气的质量流量(吸入空气流量Ga)相对应的信号。节气门位置传感器215构成为输出与节气门151的旋转相位(节气门开度TA)相对应的信号。上游侧空燃比传感器216a以及下游侧空燃比传感器216b安装于排气通路16。上游侧空燃比传感器216a配置得比上游侧催化净化器161靠排气的流动方向上的上游侧。下游侧空燃比传感器216b配置于上游侧催化净化器161与下游侧催化净化器162之间，即， 在排气的流动方向上比上游侧催化净化器161靠下游侧并且比下游侧催化净化器162靠上游侧。图2A是表示图1所示的上游侧空燃比传感器216a的输出特性的曲线图(图表)。 图2B是表示图1所示的下游侧空燃比传感器216b的输出特性的曲线图。上游侧空燃比传感器216a如图2A所示，是在较宽的空燃比范围内具有比较线性的输出特性的全区域型的空燃比传感器。具体地说，该上游侧空燃比传感器216a由极限电流式氧浓度传感器构成。下游侧空燃比传感器216b如图2B所示，是具有在比理论空燃比靠浓侧以及稀侧大致一定(恒定)而在理论空燃比的前后急剧变化的输出特性的空燃比传感器。具体地说，该下游侧空燃比传感器216b由固体电解质型的氧化锆氧传感器构成。再次参照图1，排气温度传感器217安装于排气通路16中的比上游侧空燃比传感器216a靠排气的流动方向上的上游侧。该排气温度传感器217构成为产生与在排气通路 16中流动的排气的温度相应的输出。行程传感器218是产生与气缸体11相对于曲轴箱13的相对位置相应的输出的线性传感器，设置成跨于气缸体11和曲轴箱13。加速踏板开度传感器219构成为输出与由驾驶者操作的加速踏板221的操作量 (加速踏板操作量Accp)相对应的信号。另外，在容易由驾驶者辨认的位置，设有具备警告显示灯等的警报装置222。〈工作的概要〉下面，对于本实施方式的发动机系统S的工作的概要进行说明。 空燃比控制》基于节气门开度TA等，设定目标空燃比。该目标空燃比通常设定为理论空燃比。 另一方面，在加速时等，根据需要，能够将目标空燃比设定为从理论空燃比稍稍移向浓侧或者稀侧的值。另外，当预定的传感器OBD条件成立时，上游侧空燃比传感器216a、下游侧空燃比传感器216b的异常诊断(传感器0BD)每1个过程(trip)(发动机的一次的从起动到其停止为止的期间)进行一次。在该传感器OBD中，目标空燃比被控制为在从理论空燃比向浓侧移位的值与从理论空燃比向稀侧移位的值之间呈矩形波变化(所谓的空燃比主动 (active)控制)。同样，在正常运行中的预定的运行状态下进行上游侧催化净化器161的劣化判定 (催化剂0BD)时，也进行上述的空燃比主动控制。基于如上所述那样设定的目标空燃比和吸入空气流量( 等，获取从喷射器127喷射的燃料量的基本值(基本燃料喷射量)。
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在预定的反馈控制条件没有成立的情况下(发动机1的刚起动后上游侧空燃比传感器216a以及下游侧空燃比传感器216b没有充分预热等情况下)，进行基于基本燃料喷射量的开环控制(在该开环控制中能够进行基于学习校正系数的学习控制)。在反馈控制条件成立的情况下，基本燃料喷射量基于来自上游侧空燃比传感器 216a以及下游侧空燃比传感器216b的输出被反馈校正，由此获取来自喷射器127的实际的燃料喷射量(指令燃料喷射量)。另外，基于来自上游侧空燃比传感器216a以及下游侧空燃比传感器216b的输出，进行用于获取上述的开环控制时的学习校正系数的空燃比学习。该空燃比控制的具体内容众所周知，所以在本说明书中，省略更详细的说明。 0BD 上游侧催化净化器161、上游侧空燃比传感器216a、下游侧空燃比传感器216b、炭罐清污系统(清污流路156、清污控制阀157等)等进排气系统的OBD由E⑶200 (CPU201) 进行。例如，催化剂OBD如下所述那样进行。通过上述的空燃比主动控制，强制地使燃料混合气的空燃比呈矩形波状变动。首先，以预定时间将燃料混合气的空燃比设定为预定的稀空燃比。由此，在上游侧催化净化器161的三元催化剂中吸藏氧，直到吸藏能力的界限。然后，使燃料混合气的空燃比强制变化为预定的浓空燃比。于是，由下游侧空燃比传感器216b检测出的空燃比以一定时间At维持为理论空燃比，然后向浓侧变化。基于此时的理论空燃比与浓空燃比的差Δ (A/F)、At和吸入空气量，求得上游侧催化净化器161的三元催化剂中的最大氧吸藏量。通过该最大氧吸藏量的获取值，进行上游侧催化净化器161的劣化诊断、该催化剂OBD的具体内容众所周知，所以在本说明书中，省略进一步的详细说明。另外，传感器OBD如下所述那样进行。通过上述的空燃比主动控制，强制使燃料混合气的空燃比呈矩形波状变动。此时， 基于是否产生正确追随空燃比变动的输出波形，判定有无上游侧空燃比传感器216a、下游侧空燃比传感器216b的异常。该传感器OBD的具体内容众所周知，所以在本说明书中，省略进一步的详细说明。进而，基于对清污控制阀157进行开闭控制而对清污进行打开/关闭控制时的上游侧空燃比传感器216a的输出变化，进行炭罐清污系统的故障判定(炭罐清污系统0BD)。 压缩比以及膨胀比的控制》基于预热状态、负载状态等发动机1的运行状态，控制机械压缩比、实际压缩比以及膨胀比。实际压缩比是由从实际开始压缩作用时到活塞112到达上止点为止的实际的行程容积、和间隙容积(活塞112的上止点处的燃烧室CC的容积)确定的值。间隙容积根据机械压缩比的设定状态而确定。另一方面，在压缩行程中，即使活塞112开始上升，在进气门123打开的期间内实质上也不进行压缩作用，而从进气门123关闭开始，开始实际的压缩作用。因此，在机械压缩比恒定的情况下，通过使进气门123的关闭时刻延迟，使实际压缩比降低。膨胀比是膨胀行程中的膨胀结束的容积与间隙容积的比。如上所述，间隙容积根据机械压缩比的设定状态而确定。另一方面，膨胀比根据排气门1 的打开时刻而可变。例如，为了提早预热上游侧催化净化器161，有时通过将排气门124的打开时刻提前，而提高排气的温度。另外，通过尽可能将排气门124的打开时刻延迟，能够提高发动机热效率。因此，例如，在发动机低负载运行时，通过将机械压缩比设定得高并且尽可能将排气门IM的打开定时延迟，能够将膨胀比设定得高(例如沈左右)而提高发动机热效率， 另一方面，通过使进气门123的关闭时刻延迟而将实际压缩比设定得低(例如11左右)，能够抑制爆燃等异常燃烧(所谓的高膨胀比循环)。具体地说，例如，随着发动机负载变低，将机械压缩比以及膨胀比设定得高，而使进气门123的关闭时刻延迟。由此，实际压缩比在发动机低负载至高负载的范围内，大致设定为恒定。但是，若在受到排气的状态(温度、组成等)的影响的OBD (下面，称为“特定0BD”。 其中包含排气传感器0BD、催化剂0BD、炭罐清污系统OBD等。)的执行期间机械压缩比以及膨胀比变化，则该OBD的精度会降低。具体地说，若在特定OBD的执行期间机械压缩比以及膨胀比变化，燃料混合气的燃烧状态、排气温度变化，该变化给上游侧空燃比传感器216a、下游侧空燃比传感器216b 的输出带来影响，并且排气的温度的变化导致上游侧催化净化器161的温度变化从而上游侧催化净化器161的氧吸藏功能(氧吸藏/放出特性)变化。特别是，在下游侧空燃比传感器216b的OBD中，若上游侧催化净化器161的氧吸藏功能不保持为恒定，则难以实现高精度的OBD。因此，控制可变压缩比机构14、可变进气门定时装置125以及可变排气门定时装置126，以使得特定OBD中的机械压缩比以及膨胀比(大致)保持为恒定。或者在机械压缩比以及膨胀比(大致)保持为恒定的状态下，允许特定OBD的执行。 压缩比以及膨胀比的控制系统的异常时>>在压缩比以及膨胀比的控制系统发生了故障时，燃料混合气的燃烧状态、排气温度变得不能控制，特定OBD所需要的参数(诊断对象构件、排气的温度等)可能会变得不明了。因此，此时可能难以高精度进行特定0BD。另外，在上述的“压缩比以及膨胀比的控制系统”中，包含可变压缩比机构14、可变进气门定时装置125、可变排气门定时装置126、进气凸轮位置传感器213a、排气凸轮位置传感器213b、行程传感器218等。下面，将其称为“压缩比控制系统”。另外，该“压缩比控制系统”也能够称为“膨胀比控制系统”。〈工作的详细〉接下来，使用流程图对于图1所示的本实施方式的控制装置2的工作的具体例进行说明。另外，在图3以后的记载流程图的附图中，将“步骤”简称为“S”。〈第一具体例〉在下面说明的第一具体例中，在压缩比控制系统中产生了异常的情况下，禁止所有的特定OBD的执行。图3是表示是否允许某一 OBD的判定例行程序的第一具体例的流程图。CPU201在每个预定定时执行图3所示的OBD条件判定例行程序300。首先，在步骤310中，判定某一特定OBD的执行条件(例如催化剂OBD条件)是否成立。例如，催化剂OBD条件为在发动机1的预热后(冷却水温Tw彡TwO)，节气门开度
11TA的每单位时间的变化量为预定量以下，车速为预定速度以上，以及吸入空气流量为预定量以下(不产生上游侧催化净化器161中的所谓“窜缸(吹t抜K )”的程度的吸入空气流
量)O在OBD条件成立时(步骤310中为“是”)，处理向步骤320进行，判定压缩比控制系统是否正常。该压缩比控制系统的正常判定如下所述那样进行。(1)在由基于运行状态的机械压缩比控制例行程序的执行确定的目标机械压缩比 ε m_t与基于行程传感器218的输出获取的机械压缩比获取值ε m_g的差Δ ε m超过预定时间Δ ￡m_err时，压缩比控制系统为异常。(2)在上述(1)的情况下，在驱动机构142中的马达的驱动电流(这能够由CPU201 获取)变为最大值的时间超过预定时间t err时，推定产生可变压缩比机构14的机械故障。(3)在上述(1)的情况下，在目标机械压缩比ε m_t变化但机械压缩比获取值 ε m_g为恒定，并且驱动机构142中的马达的驱动电流(这能够由CPU201获取)变为最大值的时间没有超过预定时间t err时，推定产生行程传感器218的异常(断线、故障等)。(4)在通过基于运行状态执行实际压缩比控制例行程序以及膨胀比控制例行程序而得到的进气门123以及排气门IM的开闭定时的确定值、与基于进气凸轮位置传感器 213a以及排气凸轮位置传感器21 的输出的进气门123以及排气门124的开闭定时的获取值之间，产生超过预定范围的不一致时，推定产生可变进气门定时装置125以及可变排气门定时装置126的异常。催化剂温度不迅速追随实际压缩比、膨胀比的变化。因此，可变压缩比机构14、行程传感器218的单纯的响应性不良不会引起催化剂OBD的精度恶化。因此，在本次的OBD 条件判定例行程序300的执行与催化剂OBD的条件判定有关时，如果满足上述(1)但不满足O)以及/或者(3)，则不进行压缩比控制系统的异常判定(步骤320中为“是”)。与此相对，排气的状态(组成等)迅速追随实际压缩比、膨胀比的变化。由此，在本次的OBD条件判定例行程序300的执行与传感器0BD、炭罐清污系统OBD有关时，在满足上述(1)或者时进行压缩比控制系统的异常判定(步骤320中为“否”)。在判定为压缩比控制系统正常时(步骤310中为“是”)，处理向步骤330进行，允许该0BD，本例行程序暂时结束。另一方面，在判定为压缩比控制系统异常时(步骤320中为“否”)，处理向步骤340进行，禁止该0BD，本例行程序暂时结束。〈第二具体例〉在下面说明的第二具体例中，即使在压缩比控制系统产生异常的情况下，在能够获取压缩比、膨胀比的设定状态时和/或能够获取必要的参数(排气温度等)时，也允许执行能够执行的特定0BD。图4是表示是否允许某一 OBD的判定例行程序的第二具体例的流程图。CPU201在每个预定定时执行图4所示的OBD条件判定例行程序400。首先，在步骤410中，与上述的步骤310同样，判定某一特定OBD的执行条件是否成立。在OBD条件成立时(步骤410中为“是”)，处理向步骤420进行，判定压缩比控制系统是否正常。在判定为压缩比控制系统正常时(步骤420中为“是”)，处理向步骤430进行，允许该0BD，本例行程序暂时结束。另一方面，在判定为压缩比控制系统异常时(步骤420中为“否”)，处理向步骤440进行。在该步骤440中，执行图5所示的OBD条件判定子例行程序 500。首先，在步骤510中，确定压缩比控制系统的故障(异常)原因。该原因确定如上述的第一具体例中的(1)至(4)那样进行。接下来，处理向步骤520进行，判定压缩比控制系统的传感器(行程传感器218等)、排气温度传感器217等传感器类是否正常。在传感器类正常时(步骤520中为“是”)，能够确定实际压缩比、膨胀比，另外，实际压缩比、膨胀比符合OBD条件(步骤410中为“是”)，所以也可以执行0BD。例如，在使用催化剂推定温度的0BD(催化剂0BD、传感器OBD等)中，只要确定了膨胀比，便能够高精度获取催化剂推定温度。因此，在传感器类正常时(步骤520中为“是”)，处理向步骤530进行，允许该0BD，例行程序500以及400暂时结束。在传感器类中存在某种异常(步骤520中为“否”)但能够确定(获取)0BD所需要的参数(例如排气温度)时，也可以执行0BD。因此，在步骤520的判定为“否”时，处理向步骤540进行，判定能否确定(获取)该参数。例如，在使用排气温度、催化剂推定温度的OBD中，在至少排气温度传感器217正常时，判定为能够确定参数(步骤540中为“是”)。 另外，该排气温度传感器217的正常判定例如能够基于自发动机1的起动时起的传感器输出的履历等而进行。在判定为能够确定参数时(步骤MO中为“是”)，处理向步骤530进行，允许该 0BD，例行程序500以及400暂时结束。另一方面，在判定为不能够确定参数时(步骤MO 中为“否”)，处理向步骤550进行，禁止该0BD，例行程序500以及400暂时结束。另外，在本实施方式中，通过E⑶200 (CPU201)与行程传感器218，实现本发明的压缩比获取部(膨胀比获取部)。另外，通过E⑶200(CPU201)和行程传感器218及其他的传感器类，实现本发明的压缩比控制系统异常检测部。另外，通过E⑶200(CPU201)和排气温度传感器217及其他的传感器类，实现本发明的温度获取部。另外，通过E⑶200(CPU201)， 实现本发明的进排气系统判定部以及进排气系统判定允许部。〈变形例的例示〉另外，上述的各实施方式如上所述，只不过是例示申请人在本申请的申请时认为最好的本发明的具体结构例，本发明并不受到上述的各实施方式的任何限定。由此，当然能够在不变更本发明的本质部分的范围内，对上述的各实施方式所示的具体的结构实施各种变形。下面，例示几个变形例。在这里，在下面的变形例的说明中，对于具有与上述的实施方式中的各结构要素同样的结构/功能的结构要素，在该变形例中也赋予同一名称以及同一附图标记。而且，在该结构要素的说明中，在不矛盾的范围内能够适当引用上述的实施方式中的说明。不用说，变形例并不限定于下述的说明。基于上述的实施方式、下述变形例的记载限定解释本发明，会不当地损害(尤其是在先申请原则下而急忙进行申请的)申请人的利益且不当地有利于仿制者，是不允许的。另外，不用说，在技术上不矛盾的范围内，上述的各实施方式的结构以及下面的各变形例所记载的结构能够适当复合使用。(1)本发明并不限定于上述的实施方式所示的具体的装置结构。例如，能够如下所详述那样变形。
本发明能够应用于汽油发动机、柴油发动机、甲醇发动机、生物乙醇发动机 (bioethanol engine)、其他的任意类型的内燃机。气缸数(1个以上)、多气缸时的气缸排列方式(串行、V型、水平对向)、燃料喷射方式(口喷射、缸内直接喷射、两者并用)也没有特别限定。(1-1)图6是图1所示的发动机系统S的一个变形例中的主要部分的概略结构图。 如图6所示，下游侧催化净化器162也可以在内部具备HC吸附件16加。HC吸附件16 是由沸石等构成的网眼状的过滤器，构成为能够吸附HC分子。该 HC吸附件16 形成为环状或者筒状。在排气的比HC吸附件16 靠排气的流动方向上的下游侧，设有作为三元催化剂的主催化剂162b。向主催化剂162b流动的排气能够通过HC吸附件16 的环状或者筒状形状的内侧的空间。在HC吸附件16 的内侧的上述空间中的排气的入口侧，设有切换阀162c。该切换阀162c构成以及配置成，通过封闭上述的入口，将流入下游侧催化净化器162的排气的大致全量导入HC吸附件16加。另外，该切换阀162c构成以及配置成，通过开放上述的入口，将流入下游侧催化净化器162的排气的大部分导入HC吸附件16 的内侧的上述空间。另外，在下游侧催化净化器162内，设有排气温度传感器217a以及217b。排气温度传感器217a构成以及配置成，生成与比HC吸附件16 靠排气的流动方向上的下游侧的排气的温度相对应的输出。排气温度传感器217b构成以及配置成，生成与HC吸附件16 中的排气的流入侧的排气温度相对应的输出。该结构中的下游侧催化净化器162的OBD (HC吸附系统OBD 切换阀162c的故障诊断等)基于排气温度传感器217a以及217b的输出等而进行(参照日本特开2008-133802 号公报)。本发明对该OBD也能够良好地应用。(1-2)图7是图1所示的发动机系统S的其他的变形例中的主要部分的概略结构图。如图7所示，本变形例中的发动机1是柴油发动机，在其气缸体12，安装有连接于共轨 (未图示)的缸内喷射器128。此时，也可以设成，上游侧催化净化器161具备NSR催化剂(NOx吸藏还原催化剂 NSR是NOx Storage Reduction的省略)，下游侧催化净化器162具备DPF (柴油机颗粒物过滤器)。另外，也可以设成，上游侧催化净化器161具备DPNR催化剂(DPNR是Diesel Particulate-NOx Reduction (柴油机颗粒物-NOx还原)的省略)代替NSR催化剂。此时， 下游侧催化净化器162能够省略。在上游侧催化净化器161为NSR催化剂或者DPNR催化剂时，如图7所示，能够设为排气温度传感器217a设置得比上游侧催化净化器161靠排气的流动方向上的上游侧， 并且排气温度传感器217b设置得比上游侧催化净化器161靠排气的流动方向上的下游侧。本发明对于该发动机系统S中的NSR催化剂或者DPNR催化剂的OBD也能够良好地应用。(1-3)图8是图1所示的发动机系统S的又一其他的变形例中的主要部分的概略结构图。如图8所示，也可以设为，上游侧催化净化器161具备SCR催化剂(选择还原催化剂=SCR是Selective Catalytic Reduction的省略)，并且在比该上游侧催化净化器161靠排气的流动方向上的上游侧设有尿素水喷射器163。尿素水喷射器163构成以及配置成能够向排气通路16内喷射储存于尿素水箱164的尿素水。此时，可以设为，上游侧空燃比传感器216a以及下游侧空燃比传感器21 为NOx 传感器，另外，在下游侧催化净化器162具备氧化催化剂。本发明对于该发动机系统S中的上游侧催化净化器161、尿素水喷射器163等的 OBD也能够良好地应用。(1-4)包含可变压缩比机构14的发动机1的结构也并不限定于上述的实施方式。 例如，即使在将发动机1构成为连杆132具有多连杆构造、通过变更该连杆132的弯曲状态而变更机械压缩比时(参照日本特开2004-156541号公报等)，本发明也能够良好地应用。( 本发明并不限定于上述的各具体例所记载的具体的处理内容。例如，能够进行下面所详述的变形。本发明的压缩比获取部、膨胀比获取部并不限定于上述的实施方式所公开的手段。例如，通过代替行程传感器218而使用设置于气缸体12的压力传感器(缸内压传感器)，也能够获取压缩比、膨胀比。(3)此外，没有特别言及的变形例也当然在不变更本发明的本质部分的范围内，包含于本发明的技术范围。进而，构成用于解决本发明课题的手段的各要素中的作用/功能性表现的要素， 除了上述的实施方式、变形例所公开的具体的构造，也包含能够实现该作用/功能的任何的构造。另外，在本说明书中引用的各公报的内容(包含说明书以及附图)能够作为构成本说明书的一部分的内容而引用。
权利要求
1.一种发动机系统控制装置，应用于具备发动机的发动机系统，所述发动机具有能够改变压缩比的可变压缩比机构，所述发动机系统控制装置的特征在于，具备压缩比获取部，其获取由所述可变压缩比机构得到的压缩比的设定状态；压缩比控制系统异常检测部，其检测包含所述可变压缩比机构以及所述压缩比获取部的压缩比控制系统中的异常的产生；吸排气系统判定部，其判定安装于所述发动机的吸排气系统的构件的状态；和吸排气系统判定允许部，其允许由所述吸排气系统判定部进行的判定；所述吸排气系统判定允许部，在所述压缩比控制系统异常检测部检测出所述异常的产生的情况下，禁止由所述吸排气系统判定部进行的判定。
2.如权利要求1所述的发动机系统控制装置，其特征在于所述吸排气系统判定部判定安装于从所述发动机排出的排气的通路中的所述构件的状态。
3.如权利要求1或2所述的发动机系统控制装置，其特征在于所述吸排气系统判定允许部，即使在所述压缩比控制系统异常检测部检测出所述异常的产生的情况下，在能够获取压缩比的设定状态时，也允许由所述吸排气系统判定部进行的判定。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的发动机系统控制装置，其特征在于还具备温度获取部，所述温度获取部获取从所述发动机排出的排气或者安装于该排气的通路中的构件的温度；所述吸排气系统判定允许部，即使在所述压缩比控制系统异常检测部检测出所述异常的产生的情况下，在能够由所述温度获取部获取所述温度时，也允许由所述吸排气系统判定部进行的判定。
全文摘要
一种发动机系统控制装置，适用于具备发动机的发动机系统，所述发动机具有能够变更压缩比的可变压缩比机构，其中，在检测出压缩比控制系统中的异常的产生时，禁止判定安装于发动机的进排气系统的构件的状态。
文档编号F02D43/00GK102239318SQ20088013221
公开日2011年11月9日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者木所彻, 木村光壱, 泽田裕 申请人:丰田自动车株式会社