专利名称：内燃机的异常检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对具备内燃机(发动机)的车辆的异常检测。
背景技术：
—直以来，已知一种具备多气缸发动机,且对气缸之间的空燃比的偏差(以后，简称为“不均衡”。)进行检测的车辆。例如，在专利文献I中公开了一种根据A/F传感器的检测值，而对不均衡进行检测的方法。此外，在专利文献2中公开了一种根据内燃机转数，而对催化剂的氧吸留容量进行计测的技术。在先技术文献
专利文献I :日本特开2009-030455号公报专利文献2 :日本特开2009-041515号公报
发明内容
发明所要解决的课题另一方面，A/F传感器在车辆的启动时等，处于未激活状态。因此，在车辆的启动时，根据A/F传感器而对不均衡进行检测是很困难的。因此，在使用了 CNG(CompressedNatural Gas :压缩天然气)等的气体燃料的双燃料车辆中，当在车辆的启动时等限定的期间内使用气体燃料时，存在于该期间内无法根据A/F传感器而对不均衡进行检测的可能性。此时，为了对使用了气体燃料的运行中的不均衡进行检测，需要扩大基于气体燃料的运行区域。本发明是为了解决上述课题而实施的发明，其目的在于，提供一种能够在使用了气体燃料的双燃料车辆中，在不扩大基于气体燃料的运行区域的条件下，恰当地执行不均衡的检测的内燃机的异常检测装置。用于解决课题的方法在本发明的一个观点中，内燃机的异常检测装置具备发动机，其具有多个气缸，且能够对包含气体燃料在内的多种燃料进行切换而运行；控制单元，其在基于所述气体燃料的运行中，于对所述气缸之间的空燃比的偏差的异常进行检测时，根据所述发动机的转数的变化、或者因燃料喷射而引起的所述气体燃料的压力脉动的变化中的至少一个，而对所述异常进行检测。上述的内燃机的异常检测装置被搭载于车辆上，且具备发动机和控制单元。发动机为多气缸发动机，且为能够对包含气体燃料在内的多种燃料进行切换而运行的双燃料对应的发动机。控制单元为例如EOJ (Electronic Control Unit :电子控制模块)，且在基于气体燃料的运行中，于对气缸之间的空燃比的异常、即不均衡进行检测时，根据发动机的转数的变化、或者因燃料喷射而引起的气体燃料的压力脉动的变化中的至少一个，而对异常进行检测。“基于气体燃料的运行”是指，以气体燃料作为发动机的动力源的运行。通过采用这种方式，从而内燃机的异常检测装置能够在切实地执行不均衡的检测的同时，抑制为了执行不均衡的检测而扩大基于气体燃料的运行区域的状况。在上述的内燃机的异常检测装置的一种方式中，在与所述发动机连通的排气通道上还具备催化剂，所述发动机能够对压缩天然气和液体燃料进行切换而运行，所述控制单元仅在所述催化剂处于小于活化温度的预定温度以下时，执行基于所述压缩天然气的运行。在该方式中，内燃机的异常检测装置仅在催化剂处于小于活化温度的预定温度以下时，即仅在催化剂无法充分发挥功能、从而在基于液体燃料的运行中存在排气恶化的可能性时，执行基于压缩天然气的运行。在该情况下，内燃机的异常检测装置也能够通过根据发动机转数的变化、或者因燃料喷射而引起的气体燃料的压力脉动的变化中的至少一个，来对异常进行检测，从而在切实地执行不均衡的检测的同时，抑制为了执行不均衡的检测而扩大基于气体燃料的运行区域的状况。在上述的内燃机的异常检测装置的另一种方式中，在基于所述气体燃料的运行 中，所述控制单元对用于检测所述异常的检测方法中的、用于判断是否为所述异常的基准，根据所述检测方法以外的检测方法的测定值而进行补正。“用于判断是否为异常的基准”，例如在根据发动机转数的变化而对不均衡进行检测时，是指与检测出的发动机转数的变化进行比较的阈值，而在根据压力脉动的变化而对不均衡进行检测时，则是指与检测出的压力脉动的变化进行比较的阈值。此外，所谓“测量值”，例如在根据发动机转数的变化而对不均衡进行检测时，是指检测出的发动机转数的变化，而在根据压力脉动的变化来对不均衡进行检测时，则是指检测出的压力脉动的变化。在该方式中，控制单元通过对一个检测方法中所使用的基准，根据其他的检测方法的测量值而进行补正，从而能够提高不均衡的检测方法的基准的精度，进而能够使不均衡的检测精度得到提闻。在上述的内燃机的异常检测装置的另一种方式中，在属于与所述检测方法相比所述检测方法以外的检测方法的检测精度更高的运行区域时，所述控制单元执行所述补正。通常情况下，根据不均衡的检测方法，存在检测精度较高的区域和检测精度较低的区域。因此，在该方式中，内燃机的异常检测装置通过在与被补正侧的检测方法相比补正侧的检测方法的检测精度更高时，对被补正侧的基准进行补正，从而能够提高不均衡的检测方法的基准的精度，进而能够使不均衡的检测精度得到提闻。在上述的内燃机的异常检测装置的另一种方式中，还具有输出相当于空燃比的检测值的传感器，所述异常检测装置在所述传感器的激活后、且在基于所述气体燃料的运行中，根据所述传感器的输出对如下基准进行补正，所述基准为，基于所述转数的变化或者/以及所述压力脉动的变化的、所述异常的检测中所使用的基准。例如A/F传感器或者02传感器相当于上述的传感器。通过采用这种方式，从而内燃机的异常检测装置能够提高不均衡的检测方法的基准的精度，进而能够使不均衡的检测精度得到提闻。
图I为表示内燃机的概要结构的一个示例的图。图2为用于对根据发动机转数的变化来检测不均衡的方法的概要进行说明的图的一个示例。图3为表示在各种运行状态下的发动机所排出的总碳氢化合物的量的、基于空燃比的变化的曲线图的一个示例。
图4为用于对根据CNG的压力脉动来检测不均衡的方法的概要进行说明的图的一个示例。图5为用于对根据空燃比的变化来检测不均衡的方法的概要进行说明的图的一个示例。图6为表示车辆的运行区域、以及催化剂床温和车速的时间变化的曲线图的一个示例。图7为与各个不均衡比例对应的NOx以及NMHC的排放量的曲线图的一个示例。图8为表示第一实施方式的处理顺序的流程图的一个示例。
图9为表示相对于各个不均衡比例的不均衡判断值的范围的图的一个示例。图10为表示第二实施方式的处理顺序的流程图的一个示例。符号说明Ix…第一燃料喷射阀；ly…第二燃料喷射阀；2…进气阀；3…火花塞；4…排气阀；7…气缸；9…活塞；10···连杆；11···进气通道；12···节流阀；13…浪涌调整槽；15 "A/F传感器；21···调节器；50···Ε(υ ;100…内燃机。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。(内燃机的概要结构)图I为表示应用了本发明所涉及的内燃机的异常检测装置的、内燃机(发动机)的概要结构图。图中的实线箭头标记表示气体流动的一个示例。内燃机100主要具有第一燃料喷射阀lx、第二燃料喷射阀ly、进气阀2、火花塞3、排气阀4、气缸盖5、凸轮角传感器6、气缸7、燃烧室8、活塞9、连杆10、进气通道11、电子节流阀12、浪涌调整槽13、水温传感器14、A/F传感器15、排气通道16、爆震传感器17、燃料输出管18、气体温度传感器19、机油分离器20、调节器21、截止阀22、气压传感器23、燃料通道24、第一燃料罐25、节流阀开度传感器26、发动机转数传感器27、催化剂28、和E⑶50。另外，虽然为了便于说明而在图I中仅图示了一个气缸7，但是实际上内燃机100具有多个气缸7。从外部被导入的进气(空气)通过进气通道11，电子节流阀12对通过进气通道11的进气的流量进行调节。电子节流阀12的开度(以后，称为“节流阀开度”)根据由ECU50供给的控制信号而被控制。浪涌调整槽13被设置在进气通道11上，并储存空气(进气)，且经由进气口而向各个气缸的燃烧室8分配进气。此外，燃烧室8内供给有，由第一燃料喷射阀(喷射器)Ix以及第二燃料喷射阀Iy喷射的燃料。第一燃料喷射阀Ix根据ECU50的控制，而喷射被贮藏于第一燃料罐25内的、作为气体燃料的CNG(压缩天然气)。此外，第二燃料喷射阀Iy根据ECU50的控制，而喷射被贮藏于未图示的第二燃料罐内的液体燃料。此处，液体燃料是指，例如，汽油、轻油、甲醇和乙醇等醇类、或者上述这些的混合燃料。并且，在燃烧室8上设置有进气阀2和排气阀4。进气阀2通过打开和关闭而对进气通道11与燃烧室8之间的连通/截止进行控制。排气阀4通过打开和关闭而对排气通道16与燃烧室8之间的连通/截止进行控制。进气阀2以及排气阀4分别通过未图示的凸轮轴来控制开阀时间、闭阀时间和升程量等。凸轮角传感器6对凸轮轴的角度(相位)进行检测，并将检测信号S6向ECU50进行供给。在燃烧室8中，于进气行程中以上述方式被供给的进气和燃料的混合气体，在经过了压缩行程后，通过被火花塞3点火而燃烧。此时，通过燃烧从而使活塞9进行往复运动，该往复运动经由连杆10而被传递至曲轴(未图示)，从而使曲轴进行旋转。通过燃烧室8内的燃烧而产生的废气，在排气行程中向排气通道16被排出。此外，在排气通道16上设置有A/F传感器15和催化剂28。A/F传感器15产生与燃烧的混合气体的空燃比(以后，称为“空燃比AF”)成比例的输出电压。A/F传感器15的输出电压通过检测信号S15而被供给至E⑶50。并且，在发动机缸体内设置有水温传感器14以及爆震传感器17。水温传感器14对水套内的冷却液的水温(发动机水温)进行检测。水温传感器14将相当于发动机水温的检测信号S14向E⑶50供给。爆震传感器17根据气缸缸体的振动而对爆燃进行检测。爆震传感器17将检测信号S17向ECU50进行供给。
另一方面，在与第一燃料罐25连通的燃料通道24上设置有气压传感器23、截止阀22、调节器21、机油分离器20。气压传感器23对相当于燃料通道24内的燃料压力的气压进行检测，并将其检测信号S23向ECU50进行供给。截止阀22根据ECU50的控制，对燃料通道24的导通/截止进行调节。调节器21为使燃料压力保持固定的机构。机油分离器20从通过燃料通道24的燃料中区分出杂质，并将去除了杂质的燃料向燃料输出管18进行供给。燃料输出管18将从燃料通道24供给的燃料向与各个气缸7相对应的第一燃料喷射阀Ix进行分配。此外，在燃料输出管18上设置有，对燃料输出管18内的气压(燃料压力)进行检测的气压传感器19。气压传感器19将相当于该气压的检测信号S19向ECU50进行供给。发动机转数传感器27产生表示发动机转数(以后，称为“发动机转数Ne”)的输出脉冲。发动机转数传感器27通过检测信号S27而将输出脉冲向ECU50进行供给。ECU50 具备未图不的 CPU (Central Processing Unit :中央处理器)、ROM (ReadOnly Memory :只读存储器)以及RAM (Random Access Memory :随机存取存储器)等，并对内燃机100的各个结构要素实施各种控制。例如，ECU50根据以上述方式被供给的检测信号，来实施对第一以及第二燃料喷射阀lx、ly等的控制。此外，E⑶50根据由发动机转数传感器27检测出的发动机转数Ne以及由气压传感器23或者气压传感器19检测出的气压(以后，称为“气压Pg”)，来实施不均衡的检测(以后，称为“不均衡检测”)。而且，ECU作为本发明中的控制单元而发挥功能。另外，在后文中，“CNG运行”是指，执行第一燃料喷射阀Ix的燃料喷射的运行、即以CNG作为动力源的运行；“液体燃料运行”是指，执行第二燃料喷射阀Iy的燃料喷射的运行、即以液体燃料作为动力源的运行。因此，“不均衡比例”是指，仅某一个气缸的燃料喷射量从化学计量的空气量相当量偏离时的偏差的比例。下面，关于ECU50所执行的控制，分别在第一实施方式以及第二实施方式中进行具体说明。(第一实施方式)在第一实施方式中，简要地说，E⑶50在CNG运行时实施不均衡检测的情况下，执行基于发动机转数Ne的检测(以后，称为“旋转变动检测”)、或者/以及基于气压Pg的检测(以后，称为“气压变动检测”)。而且，ECU50仅在催化剂28的温度(以后，称为“催化剂床温”)小于活化温度从而存在排气恶化的可能性的车辆的启动时的运行区域，实施CNG运行，而在其他的运行区域实施液体燃料运行。由此，ECU50在抑制实施CNG运行的运行区域的扩大的同时，执行不均衡检测。以下，分别对旋转变动检测以及气压变动检测进行具体说明。另外，在后文中，作为一个不例，设定内燃机100为四气缸发动机,并且将各个气缸7分别称为“第一气缸”至“第四气缸”。(旋转变动检测)E⑶50根据由发动机转数传感器27检测出的发动机转数Ne的变化，而对CNG运行中的气缸之间的不均衡进行检测。由此，当只有特定的气缸7在过浓侧产生了异常或者在过稀侧产生了异常时，E⑶50对此准确地进行检测。对此进行补充说明。通常情况下，当以CNG作为燃料时，向过浓侧的不均衡以及向 过稀侧的不均衡中的任意一种情况下，均会出现燃烧的恶化。而且，此时，在与产生不均衡的气缸7对应的时间长度中，曲轴转角的角速度(即发动机转数Ne)变慢，该时间长度与之成反比而变长。考虑到以上内容，E⑶50对与各个气缸7的各个期间对应的发动机转数Ne进行监视，并检测不均衡的产生的有无。由此，能够对过浓侧以及过稀侧双方的不均衡进行检测。接下来，使用图2对旋转变动检测的具体例进行详细说明。图2(a)为表示一个循环中的曲轴转角的时间变化的曲线图的一个示例。在此，作为一个示例，设定曲轴转角于一个循环中在0°到720°的范围内变化。在图2(a)中，“第一时间长度△!!”相当于第一气缸向曲轴输出动力的时间长度，“第四时间长度ΛΤ4”相当于第四气缸向曲轴输出动力的时间长度，“第三时间长度Λ T3”相当于第三气缸向曲轴输出动力的时间长度，“第二时间长度ΛΤ2”相当于第二气缸向曲轴输出动力的时间长度。在图2(a)中，第一时间长度ΛΤ1至第三时间长度Λ Τ3为几乎相等的时间长度。另一方面，第四时间长度ΛΤ4因基于不均衡的第四气缸的燃烧恶化，而长于第一时间长度Λ Tl至第三时间长度ΛΤ3。图2(b)为，对于与第一时间长度ΛΤ1至第四时间长度ΛΤ4对应的期间中的每一个，将一个循环中的发动机转数Ne进行了标绘的图。具体而言，对应点“PNe I”相当于第一气缸向曲轴输出动力时的发动机转数Ne，对应点“PNe4 ”相当于第四气缸向曲轴输出动力时的发动机转数Ne，对应点“PNe3”相当于第三气缸向曲轴输出动力时的发动机转数Ne，对应点“PNe2”相当于第二气缸向曲轴输出动力时的发动机转数Ne。如上所述，各个发动机转数Ne与第一时间长度ΛΤ1至第四时间长度ΛΤ4为反比的关系。因此，在图2(b)中，相当于第一时间长度ΛΤ1至第三时间长度ΛΤ3的发动机转数Ne几乎相等，相当于第四时间长度ΛΤ4的发动机转数Ne因基于不均衡的第四气缸的燃烧恶化，而与其他的发动机转数Ne相比变得较小。在此，参照图2(a)、(b)对旋转变动检测的具体顺序进行说明。首先，如图2(b)所示，ECU50从发动机转数传感器27取得与第一时间长度Λ Tl至第四时间长度Λ Τ4相对应的发动机转数Ne。而且，ECU50根据发动机转数Ne的变化，而对不均衡的有无进行判断。例如，ECU50在根据所取得的发动机转数Ne中的、在前一次或者/以及后一次取得的值而确定了具有预定值(以后，称为“阈值ANeth”)以上变化的值时，判断为产生了不均衡。上述的阈值ANeth是考虑到应检测出的不均衡比例，而根据实验等被决定的。具体而言，在图2 (b)的情况下，E⑶50对转数变化“ Λ Ne”进行检测，所述转数变化“ Λ Ne”相当于对应点PNe4的发动机转数Ne、与对应点PNe3或者对应点PNe I的发动机转数Ne之间的差值。此时，转数变化ANe可以为根据对应点PNel或者对应点PNe3的某一方而计算出的差值，也可以为根据各个对应点PNel、对应点PNe3而计算出的差值的平均值。而且，E⑶50在转数变化ANe大于阈值ΛNeth时，判断为产生了不均衡。另一方面，当转数变化ANe在阈值ANeth以下时，ECU50判断为未产生不均衡、或者不均衡比例小到可以忽视的程度。如上所述，ECU50能够根据发动机转数Ne的变化，而对各个气缸中的不均衡进行检测。接下来，使用图3对旋转变动检测的效果进行补充说明。图3为表示相对于空燃比 AF的THC(Total Hydro Carbon:总烃)的排放量的变化的曲线图。另外，THC为在CNG运行时被排放的、成为燃烧稳定性的一个指标的化合物。在图3中，曲线“Ga”表示在空转状态下发动机转数Ne为“650rpm”的情况；曲线“Gb”表示内燃机100高负荷并且发动机转数Ne为“2000rpm”的情况；曲线“Ge”表示内燃机100低负荷并且发动机转数Ne为“2000rpm”的情况；曲线“Gd”表示内燃机100高负荷并且发动机转数Ne为“1200rpm”的情况；曲线“Ge”表示内燃机100低负荷并且发动机转数Ne为“1200rpm”的情况。如图3所示，在CNG运行中，在曲线Ga至Gd所示的任意一种运行状态的情况下，空燃比AF越趋于过浓侧则THC的排放量越多。即，当CNG运行时，在任意一种运行状态下，空燃比AF越向过浓侧推移则燃烧稳定性越恶化。因此，在CNG运行时，ECU50能够以上述方式根据发动机转数Ne的变化，而对每个气缸7的燃烧恶化进行判断，并对向过浓侧的不均衡进行检测。另一方面，在使用了汽油等液体燃料的液体燃料运行中，不同于图3，即使空燃比AF向过浓侧推移，燃烧稳定性也不会恶化。因此，在液体燃料运行中，ECU50即使在对发动机转数Ne进行了监视的情况下，也难以对向过浓侧的不均衡进行检测。此外，在CNG运行和液体燃料运行中的任意一种情况下，当产生向过稀侧的不均衡时，均会产生燃烧恶化。因此，ECU50在CNG运行和液体燃料运行中的任意一种情况下，均能够根据发动机转数Ne而对向过稀侧的不均衡进行检测。如上所述，在CNG运行中，E⑶50能够根据旋转变动检测而对向过稀侧以及过浓侧的不均衡进行检测。(气压变动检测)ECU50对气压Pg进行检测，并且根据基于燃料喷射的气压Pg的脉动的变化，而对不均衡的有无进行判断。具体而言，ECU50根据检测到的气压Pg，而计算出与向各个气缸7的燃料喷射相对应的气压Pg的下降程度，且对各个气缸7的燃料喷射量进行推断。由此，ECU50在只有特定的气缸7在过浓侧产生了异常或在过稀侧产生了异常时，对此进行检测。使用图4对该具体方法进行例示。图4图示了 CNG运行中的气压Pg的时间变化的曲线图的一个示例。图4的曲线图为，将相当于每隔固定时间由气压传感器19所取得的气压Pg的、对应点连接而成的曲线图。在图4中，将向第一气缸的燃料喷射期间称为“第一气缸喷射期间Twl” ;将向第二气缸的燃料喷射期间称为“第二气缸喷射期间Tw2” ;将向第三气缸的燃料喷射期间称为“第三气缸喷射期间Tw3” ;将向第四气缸的燃料喷射期间称为“第四气缸喷射期间Tw4”。如图4所示，由于向第一气缸至第四气缸中的每一个的燃料喷射，会引起气压Pg暂时下降。在图4中，首先由于向第一气缸的燃料喷射而导致气压Pg暂时下降，之后通过调节器21而保持为固定的气压Pg。同样地,关于第四气缸、第三气缸、第二气缸，也会由于燃料喷射而导致气压Pg暂时下降。并且,在第一不例中,E⑶50根据由于第一气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4中的各自的燃料喷射而减少了的气压Pg的轨迹所示的面积(图4中的各个阴影部分的面积。以后，称为“气压减少面积Ad”)，来实施不均衡检测。S卩，ECU50将在第一气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4内形成的凹状的气压减少面积Ad视为，相当于燃料喷射量，从而该面积越大，则向该气缸的燃料喷射量越大；该面积越小，则向该气缸的燃料喷射量越小。 例如，如图4所示，ECU50首先对相当于在即将进行燃料喷射前所检测到的气压Pg的对应点“Pla”至“P4a”进行确定。即，对应点“Pla”至“P4a”相当于第一气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4的开始时间点处的气压Pg。例如，当检测出的气压Pg小于预定值、且在其前一次取得的气压Pg在预定值以上时，ECU50将该前一次取得的气压Pg分别确定为对应点“Pla”至“P4a”。上述的预定值被设定为，例如无燃料喷射时的气压Pg的可取得值的下限值。同样地，E⑶50从图4中，对相当于在燃料刚刚喷射后所检测到的气压Pg的对应点“Pic”至“P4c”进行确定。即，对应点“Pic”至“P4c”相当于第一气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4的结束时间点处的气压Pg。例如，当检测出的气压Pg在上述的预定值以上、且在其前一次取得的气压Pg小于预定值时，ECU50将检测到的气压Pg分别确定为对应点“Pic”至“P4c”。并且，E⑶50对对应点“Plb”至“P4b”进行确定，所述对应点“Plb”至“P4b”表示在第一气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4的各个喷射期间内的气压Pg的下限值。例如，E⑶50将通过对应点“ PI a ”至“ P4a ”以及对应点“ PI c ”至“ P4c ”而被确定的第一气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4中气压Pg最小的对应点，确定为对应点Plb至P4b。接下来，E⑶50对与各个喷射期间对应的气压减少面积Ad进行确定。例如，E⑶50将各个对应点看作时刻和气压Pg的二维坐标，并将由对应点Pla至Plc所形成的三角形的面积，确定为第一气缸喷射期间Twl的气压减少面积Ad。同样地，E⑶50分别根据三组对应点而对第二气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4的气压减少面积Ad进行确定。并且，E⑶50将气压减少面积Ad看作相当于向各个气缸7的燃料喷射量，从而对不均衡的有无进行判断。例如，ECU50计算出各个气压减少面积Ad的平均值或者中央值等的代表值，且判断是否存在从该代表值偏离了预定值以上的气压减少面积Ad。而且，当存在从该代表值偏离了预定值以上的气压减少面积Ad时，ECU50判断为在气缸7上产生了相当于该气压减少面积Ad的不均衡。另外，ECU50也可以对被推断为未产生不均衡的气压减少面积Ad的范围进行预先设定，并在各个气压减少面积Ad的某一个不属于上述的范围时，判断为产生了不均衡。
在第二示例中，E⑶50根据第一气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4中的各个气压Pg的下限值(以后，称为“下限气压PglimL”)，来实施不均衡检测。S卩，此时，ECU50判断为，下限气压PglimL越小则燃料喷射量越大，气压Pg的下降越小则燃料喷射量越小。具体而言，首先，E⑶50对与各个喷射期间对应的下限气压PglimL进行确定。例如，与第一示例同样地，E⑶50从第一气缸喷射期间Twl至第四气缸喷射期间Tw4中，对相当于下限气压PglimL的对应点Plb至P4b进行确定。并且，E⑶50根据各个下限气压PglimL，而对不均衡的有无进行判断。例如，ECU50计算出各个下限气压PglimL的平均值或者中央值等的代表值，并且在各个下限气压PglimL从该代表值偏离了预定值以上时，判断为产生了不均衡。上述的预定值根据例如应该检测出的不均衡比例而被设定，并被储存在ECU50的存储器中。除此之外，也可以采用如下方式，即，ECU50预先对被推断为未产生不均衡的下限气压PglimL的范围进行设定，并在各个下限气压PglimL中的某一个不属于上述的范围内时，判断为产生了不均衡。上述的范围根据例如应该检测出的不均衡比例而被设定，并被储存在ECU50的存储器中。
另外，ECU50也可以以上述方式同时执行旋转变动检测和气压变动检测，而对不均衡的有无进行判断。在这种情况下，例如，ECU50既可以在根据至少某一方的检测方法而判断为存在不均衡时，判断为存在不均衡，也可以在根据两种检测方法而判断为存在不均衡时，判断为存在不均衡。(与基于A/F传感器的检测的组合)下面，对将基于A/F传感器15的不均衡检测和上述的旋转变动检测以及气压变动检测组合在一起的不均衡检测方法进行说明。简要地说，ECU50在判断为A/F传感器15的检测精度较高时，则根据A/F传感器15来实施不均衡检测。另一方面，ECU50在判断为A/F传感器15的检测精度较低时，则实施旋转变动检测或者/以及气压变动检测。首先，对基于A/F传感器15的不均衡检测方法的一个示例进行说明。图5为，概念性地图示了基于A/F传感器15的不均衡检测方法的图。具体而言，图5(a)表示基于一个循环中的第一气缸至第四气缸的排气行程的、排气压力的时间变化。并且，图5(b)表示与图5(a)相对应的、基于A/F传感器15的检测值的空燃比AF的时间变化。另外，在图5(a)中，“第一气缸排气期间Tel”至“第四气缸排气期间Te4”分别表示与第一气缸至第四气缸的排气行程相对应的期间。如图5(a)所不，四个气缸7以第一气缸、第四气缸、第三气缸、第二气缸的顺序而形成排气行程，与之对应，排气压力暂时上升。并且，如图5(b)所示，在相当于从时刻“tl”起到时刻“t2”为止的期间的第四气缸排气期间Te4内，E⑶50检测出A/F传感器15的检测值仅变动了预定的变动幅度“W”。并且，此时，ECU50在变动幅度W大于预定的阈值(以后，称为“阈值Wth”)时，判断为产生了不均衡。另外，阈值Wth是在考虑到应该检测出的不均衡比例的条件下根据试验等而被设定的。另一方面，ECU50在变动幅度W在阈值Wth以下时，判断为未产生不均衡、或者不均衡比例小到可以忽视的程度。接下来，对基于A/F传感器15的检测、和旋转变动检测以及气压变动检测之间的切换的时机进行说明。如上文所述，ECU50在判断为基于A/F传感器15的检测的精度较低时，实施旋转变动检测或者/以及气压变动检测。在此，ECU50根据例如，A/F传感器15是否处于激活状态、以及吸入空气量是否在预定量以上，而对A/F传感器15的检测精度进行推断。另外，在例如A/F传感器15的通电后的时间长度达到了预定时间长度时，ECU50判断为A/F传感器15为激活状态。并且，ECU50在判断为A/F传感器15未处于激活状态时、或者吸入空气量小于预定量时，判断为A/F传感器15的检测精度较低。另一方面，当A/F传感器15为激活状态、且吸入空气量在预定量以上时，E⑶50判断为A/F传感器15的检测精度较高。另外，关于A/F传感器15的检测精度，将在后文叙述(效果)的部分中进行进一步说明。(液体燃料运行中的不均衡检测)E⑶50在液体燃料运行时，实施基于A/F传感器15的不均衡检测。此外，优选为，在此基础上，ECU50在液体燃料运行时实施旋转变动检测，并通过基于A/F传感器15的不均衡检测而对向过浓侧的不均衡进行检测，且通过旋转变动检测而对向过稀侧的不均衡进行检测。
对此进行补充说明。通常情况下，与过浓侧相比，在过稀侧A/F传感器15处的反应较慢，从而难以对气缸之间的空燃比AF的不均衡进行检测。另一方面，如上文所述，由于在过稀时，液体燃料的燃烧将会恶化，因此ECU50能够根据旋转变动检测而对基于过稀的不均衡进行检测。考虑到以上情况，在液体燃料运行时，ECU50通过执行基于A/F传感器15的不均衡检测和旋转变动检测这两种检测，从而能够更高精度地对不均衡进行检测。(效果)下面，使用图6以及图7对第一实施方式的效果进行补充说明。图6为表示搭载了内燃机100的车辆(以后，简单地称为“搭载车辆”)的启动时的催化剂床温、和车速的时间变化的曲线图。具体而言，曲线“G1”表示催化剂床温的时间变化；曲线“G2”表示车速的时间变化。此外，“排气要求区域”是指，存在因催化剂床温较低而导致排气恶化的可能性的运行区域。首先，在排气要求区域内，E⑶50为了抑制排气恶化，而实施CNG运行，其中，所述排气要求区域相当于到催化剂床温小于活化温度的一半的时刻“tl”为止的期间。由此，ECU50将废气浓度抑制为较低程度，从而抑制了因催化剂床温较低而引起的排气恶化。并且，在时刻“t2”时，A/F传感器15激活化。因此，E⑶50能够执行基于A/F传感器15的不均衡检测。但是，在该情况下，因吸入空气量较小等从而A/F传感器15到时刻“t3”为止检测精度也较低。并且，在时刻“t3”以后，由于A/F传感器15的激活化以及吸入空气量达到一定程度以上，因此A/F传感器15的检测精度提高。因此，E⑶50在CNG运行时，执行仅基于A/F传感器15的不均衡检测(以后，称为“比较例”)的情况下，无法在排气要求区域中执行CNG的不均衡检测。因此，在比较例的情况下，为了执行CNG运行中的不均衡检测，而产生了使CNG运行延期至时刻t2或时刻t3、或者在时刻t2或时刻t3后再次开始CNG运行的必要性。即，此时，扩大了执行CNG运行的运行区域。并且，当因扩大执行CNG运行的运行区域而引起CNG运行的期间慢性地延长时，将产生扩大第一燃料罐25的容量的必要性，并且CNG运行和液体燃料运行之间的切换控制以及伴随于此的发动机控制等将会复杂化。另一方面，当不实施CNG运行中的不均衡检测而容许不均衡时，存在排气恶化的可能性。图7为表示与各个不均衡比例相对应的NOx以及NMHC(Non Methane HydroCarbons:非甲烷碳氢化合物)的排放量的曲线图。具体而言，曲线“G3”表示与各个不均衡比例对应的NOx的排放量；曲线“G4”表示与各个不均衡比例对应的NMHC的排放量。如图7所示，随着不均衡比例的增加，NOx以及NMHC的排放量增加，从而排气恶化。考虑到以上情况，E⑶50通过在CNG运行时实施旋转变动检测或者/以及气压变动检测，从而即使在A/F传感器15处于未激活时，也能够在抑制CNG运行区域的扩大的同时，执行不均衡检测。因此，ECU50能够将CNG运行区域限定于搭载车辆的启动时、即催化剂未达到活化温度的情况下，并且能够抑制第一燃料罐25的容量增大以及控制的复杂化。(处理流程)图8为表示第一实施方式的处理顺序的、流程图的一个示例。图8所示的流程图通过ECU50而按照预定的周期被反复执行。首先，E⑶50根据CNG运行的启动要求而开始CNG运行(步骤S101)。优选为，ECU50判断为在搭载车辆的启动时应该开始CNG运行。
接下来，E⑶50对从CNG运行向液体燃料运行的运行切换要求进行检测(步骤S102)。例如，ECU50在催化剂床温达到预定温度以上、从而即使执行液体燃料运行也不存在排气恶化的可能性时，对从CNG运行向液体燃料运行的切换要求进行检测。并且，E⑶50对A/F传感器15的检测精度是否较高进行判断(步骤S103)。具体而言，ECU50对A/F传感器15是否激活、以及吸入空气量是否在预定量以上进行判断。并且，E⑶50在判断为A/F传感器15的检测精度较高时(步骤S103 :是)，根据A/F传感器15而实施不均衡检测(步骤S104)。另一方面，E⑶50在判断为A/F传感器15的检测精度不高时(步骤S103 :否)，根据发动机转数传感器27或者/以及气压传感器19而实施不均衡检测(步骤S105)。S卩，此时，ECU50实施旋转变动检测或者/以及气压变动检测。接下来，E⑶50从CNG运行向液体燃料运行切换(步骤S106)。如上所述，E⑶50在A/F传感器15的检测精度较低或者处于未激活而无法使用时，实施旋转变动检测或者/以及气压变动检测，从而能够在不扩大CNG运行区域的条件下执行不均衡检测。另外，在上述的比较例中，在步骤S103中A/F传感器15的检测精度不高时(步骤S103 :否)，ECU50例如将持续待机直到在步骤S103中A/F传感器15的检测精度提高为止。其结果为，执行CNG运行的期间长期化。(第二实施方式)在第二实施方式中，在第一实施方式的基础上，E⑶50在CNG运行中，执行基于多种方法的不均衡检测，并且根据这些测定值，而对用于判断不均衡的有无的基准值(以后，称为“不均衡基准值Jith” )进行补正。由此，E⑶50更高精度地执行不均衡检测。在后文中，将与上述的测定值、即根据各个不均衡检测方法而计算出的不均衡基准值Jith进行比较的值，称为“不均衡判断值Ji”。即，不均衡基准值Jith相当于上述的阈值Wth、阈值Λ Neth等，而不均衡判断值Ji相当于变动幅度W、转数变化Λ Ne等。具体而言，ECU50决定用于判断不均衡的有无的、主要的不均衡检测方法(以后，称为“主判断方法”)，并根据利用该不均衡检测方法而计算出的不均衡判断值Ji来实施不均衡的判断。并且，ECU50根据利用主判断方法以外的不均衡检测方法(以后，称为“副判断方法”)而计算出的不均衡判断值，来对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正。
例如，ECU50预先储存图表，并参照该图表对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正，其中，所述图表为，表示与主判断方法的不均衡判断值Ji以及副判断方法的不均衡判断值Ji相对应的不均衡基准值Jith的补正量的图表。在其他的示例中，ECU50在基于主判断方法的不均衡判断值Ji的判断结果和基于副判断方法的不均衡判断值Ji的判断结果不同时，对主判断方法的不均衡判断值Jith进行补正。即，ECU50在用主判断方法判断为存在不均衡，而用副判断方法判断为不存在不均衡时，对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正，以使判断为不均衡的基准变得严格。另一方面，ECU50在用主判断方法判断为不存在不均衡，而用副判断方法判断为存在不均衡时，对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正，以使判断为不均衡的基准变得宽松。此外，E⑶50在将A/F传感器15指定为主判断方法或者副判断方法时，在A/F传感器15激活后的CNG运行中，实施不均衡检测。例如，ECU50在将转数变动检测或者/以及气压变动检测设为主判断方法，而将基于A/F传感器15的不均衡检测设为副判断方法时， 在A/F传感器15的激活后再次开始CNG运行。并且，ECU50在A/F传感器15的激活后，执行主判断方法以及副判断方法，并根据A/F传感器15的不均衡判断值Ji，而对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正。在这种情况下，ECU50也能够通过以后文所述的方式而限定对不均衡基准值Jith进行补正的机会，且限制基于A/F传感器15的不均衡检测的机会，从而与第一实施方式同样地，将CNG运行区域的扩大抑制于最小限度。接下来，根据第二实施方式，执行主判断方法以及副判断方法，并对补正不均衡基准值Jith的时机进行说明。ECU50在副判断方法的检测精度高于主判断方法的检测精度的运行区域内，对不均衡基准值Jith进行补正。例如，当将转数变动检测设为主判断，且将气压变动检测以及A/F传感器15设为副判断方法时，E⑶50在空转或者以空转为标准的运行状态下、即在发动机转数Ne小于预定值且负荷较低的运行区域内，根据气压变动检测而对旋转变动检测的不均衡基准值Jith进行补正。此外，E⑶50在上述的情况下，在吸入空气量较大的区域内，根据基于A/F传感器15的不均衡检测而对旋转变动检测的不均衡基准值Jith进行补正。通过采用此种方式，从而ECU50能够恰当地确定对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正的时机，进而能够以更高精度的方式对不均衡基准值Jith进行补正。此外，优选为，ECU50在根据主判断方法而计算出的不均衡判断值Ji在预定的范围(以后，称为“判断疑义范围Iw”)内时，同时执行主判断方法以及副判断方法。而且，ECU50根据副判断方法而对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正。应检测出的不均衡比例越大，则上述的判断疑义范围Iw越大。对此使用图9进行说明。图9表示相对于各个不均衡比例的不均衡判断值Ji的范围的一个示例。在此，“不均衡判断值Ji的范围”是指，与各个不均衡比例相对应的不均衡判断值Ji的平均值附近的范围。具体而言，线段“WeO”表示在不均衡比例为O时、即不存在不均衡的正常时的不均衡判断值Ji的范围，线段“Wei”表示不均衡比例为10%时的不均衡判断值Ji的范围。同样地，线段“We2”至“We6”表示不均衡比例分别为20%至60%时的不均衡判断值Ji的范围。如图9所示，不均衡比例越大，则不均衡判断值Ji的范围越远离相当于线段WeO的、正常时的不均衡判断值Ji范围。因此，在不均衡比例为40%以上时，形成有相当于图9中的三角形的灰色地带(gray zone),其中，所述灰色地带不属于线段WeO所示的范围和与该不均衡比例相对应的线段所示的范围中的任意一个。考虑到以上情况，E⑶50预先决定相当于灰色地带的判断疑义范围Iw，并且在基于主判断方法的不均衡判断值Ji属于该范围内时，实施基于主判断方法以及副判断方法的不均衡检测。上述的判断疑义范围Iw例如根据实验等而被设定在不均衡基准值Jith的附近。并且，ECU50在根据主判断方法以及副判断方法而对不均衡的有无进行判断后，对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正。通过采用此种方式，从而ECU50能够恰当地决定应当对不均衡基准值Jith进行补正的时机。(处理流程)图10为表示第一实施方式的处理顺序的流程图。图10所示的流程图通过E⑶50而按照预定的周期被反复执行。首先，E⑶50对是否处于与副判断方法相比主判断方法的精度更高的运行区域进行判断(步骤S201)。并且，在处于与副判断方法相比主判断方法的精度更高的运行区域 时(步骤S201 :是)，ECU50实施基于主判断方法的、对不均衡的有无的判断(步骤S202)。SP，此时，ECU50判断为，基于主判断方法的判断结果与基于副判断方法的判断结果相比更加可信，从而仅执行基于主判断方法的、对不均衡的判断，且不对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正。由此，E⑶50抑制了由于补正而导致主判断方法的不均衡基准值Jith的精度恶化的情况。另一方面，在处于与副判断方法相比主判断方法的精度不高的运行区域时(步骤S201 :否)，ECU50计算出主判断方法以及副判断方法的不均衡判断值Ji (步骤S203)。并且，E⑶50对不均衡的有无进行判断(步骤S204)。此时，E⑶50既可以根据主判断方法以及副判断方法而对不均衡的有无进行判断，也可以仅根据副判断方法而对不均衡的有无进行判断。另外，当在前者的情况下，且利用主判断方法和副判断方法而做出了不同的判断时，ECU50使例如副判断方法的判断优先。在其他的示例中，也可以采用如下方式，即，在ECU50利用主判断方法和副判断方法而实施了合计三个以上的不均衡检测时，根据各个不均衡检测的判断结果的多数表决，而对不均衡的有无进行判断。并且，E⑶50根据副判断方法的不均衡判断值Ji，而对主判断方法的不均衡基准值Jith进行补正(步骤S205)。例如，在基于主判断方法的不均衡判断值Ji的判断结果、与基于副判断方法的不均衡判断值Ji的判断结果不同时，ECU50在主判断方法的不均衡基准值Jith上仅加上或减去预定值。在其他的示例中，ECU50参照预定的图表，且根据主判断方法的不均衡判断值Ji和副判断方法的不均衡判断值Ji，而对不均衡基准值Jith进行补正。上述的图表预先根据实验等而制成，并被储存于ECU50的存储器等中。通过采用此种方式，从而ECU50能够使主判断方法的不均衡基准值Jith的精度提高。(改变例)接下来，对上述的各个实施方式的改变例进行说明。以下的改变例也可以进行组合并应用于上述的各个实施方式中。(改变例I)在图I的说明中，第一燃料罐25内贮存有CNG，并且CNG从第一燃料喷射阀Ix向各个气缸被供给。但是，本发明能够应用的燃料并不限定于此。第一燃料罐25内也可以贮存有 LPG (Liquef ied Petroleum Gas :液化石油气)、LNG (Liquef ied Natural Gas :液化天然气)等其他的气体燃料，以取代CNG。在这种情况下，ECU50也根据第一实施方式而在使用气体燃料的运行中实施不均衡检测，并根据第二实施方式而在使用气体燃料的运行中对不均衡基准值Jith进行补正。(改变例2)在图I中，内燃机100具备A/F传感器15，且E⑶50实施了基于A/F传感器15的不均衡检测。代替此方式或者在此方式的基础上，内燃机100也可以在排气通道16上的催化剂28的下游处具备02传感器，且ECU50根据02传感器的检测值而实施不均衡检测。在这种情况下，ECU50也以例如与图5的说明同样的方式，在02传感器的检测值的变化在预定幅度以上时，判断为产生了不均衡。通过采用这种方式，从而E⑶50能够以与执行基于A/F传感器15的不均衡检测同样的方式，执行基于02传感器的不均衡检测。(改变例3)
在图8的说明中，E⑶50在从CNG运行向液体燃料运行的切换的时机，执行了 CNG运行的不均衡检测。但是，本发明能够应用的CNG运行时的不均衡检测的时机并不限定于此。例如，取代上述方式，E⑶50也可以在CNG运行时，每隔预定周期而执行不均衡检测。在这种情况下，E⑶50也能够根据旋转变动检测或者/以及气压变动检测，而在CNG运行中执行不均衡检测。
权利要求
1.一种内燃机的异常检测装置，其特征在于，具备 发动机，其具有多个气缸，且能够对包含气体燃料在内的多种燃料进行切换而运行； 控制单元，其在基于所述气体燃料的运行中，于对所述气缸之间的空燃比的偏差的异常进行检测时，根据所述发动机的转数的变化、或者因燃料喷射而引起的所述气体燃料的压力脉动的变化中的至少一个，而对所述异常进行检测。
2.如权利要求I所述的内燃机的异常检测装置，其中， 在与所述发动机连通的排气通道上还具备催化剂， 所述发动机能够对压缩天然气和液体燃料进行切换而运行， 所述控制单元仅在所述催化剂处于小于活化温度的预定温度以下时，执行基于所述压缩天然气的运行。
3.如权利要求I或2所述的内燃机的异常检测装置，其中， 在基于所述气体燃料的运行中，所述控制单元对用于检测所述异常的检测方法中的、用于判断是否为所述异常的基准，根据所述检测方法以外的检测方法的测定值而进行补正。
4.如权利要求3所述的内燃机的异常检测装置，其中， 在属于与所述检测方法相比所述检测方法以外的检测方法的检测精度更高的运行区域时，所述控制单元执行所述补正。
5.如权利要求3所述的内燃机的异常检测装置，其中， 还具有输出相当于空燃比的检测值的传感器， 所述内燃机的所述异常检测装置在所述传感器的激活后、且在基于所述气体燃料的运行中，根据所述传感器的输出对如下基准进行补正，所述基准为，在基于所述转数的变化或者/以及所述压力脉动的变化的、所述异常的检测中所使用的基准。
全文摘要
本发明提供一种内燃机的异常检测装置，其被搭载于车辆上，且具备发动机和控制单元。发动机为多气缸发动机，且为能够对包含气体燃料在内的多种燃料进行切换而运行的双燃料对应的发动机。控制单元在基于气体燃料的运行中，于对气缸之间的空燃比的偏差的异常进行检测时，根据发动机的转数的变化、或者因燃料喷射而引起的气体燃料的压力脉动的变化中的至少一个，而对异常进行检测。
文档编号F02D19/06GK102782291SQ20108002546
公开日2012年11月14日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者篠田祥尚 申请人:丰田自动车株式会社