内燃机的空燃比失衡检测装置制造方法

内燃机的空燃比失衡检测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种内燃机的空燃比失衡检测装置。所述内燃机具备各自安装有缸内压力传感器的多个气缸。根据缸内压力传感器的输出而对燃烧参数（例如产生热量）进行计算。对燃料喷射量进行减量以使燃烧参数与预定值一致，从而将该气缸的空燃比设为过稀空燃比。针对各个气缸，根据实施了燃料喷射量的减量的控制以使燃烧参数与预定值一致时的、燃料喷射量的减少量，而对各个气缸中的每一个气缸的空燃比进行计算。对所计算出的空燃比进行比较，并实施气缸间的空燃比失衡检测。
【专利说明】内燃机的空燃比失衡检测装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种内燃机的空燃比失衡检测装置。
【背景技术】
[0002]一直以来，例如如日本特开2007-255237号公报中所公开的那样，已知一种如下的内燃机，即，在具有多个气缸的内燃机中，具备用于对空燃比(A/F)的气缸间误差进行处理的控制装置的内燃机。在具有多个气缸的内燃机的情况下，实际的每个气缸的吸入空气量并不一定均等，从而在气缸之间存在偏差。认为其原因在于，进气歧管的进气管形状和进气管长度对于每个气缸都不同。
[0003]由于在气缸之间吸入空气量存在偏差，因此即使作为内燃机整体被控制在目标空燃比，然而当观察每个气缸时，也存在与目标空燃比的偏差、即与最佳的空燃比的偏差。这种空燃比的气缸间误差的存在容易对排气净化性能造成负面影响。此外，从改善耗油率的观点出发，需要高精度地将点火时刻控制为转矩成为最大的最佳的点火时刻、即MBT(Minimum advance for the Best Torque:最大转矩时的最小点火提前角)。由于MBT根据吸入空气量和空燃比而发生变化，因此吸入空气量和空燃比的气缸间误差的存在容易对耗油率性能造成负面影响。由于存在这种情况，因此优选准确地掌握空燃比的气缸间误差(失衡)。
[0004]因此，上述现有技术所涉及的内燃机的控制装置基于根据每个气缸的实际缸内压力而计算出的每个气缸的实际热产生率，针对每个气缸而对使热产生模型化的韦别(Wiebe)函数的参数的值进行计算。每个气缸的实际缸内压力根据被安装在气缸内的缸内压力传感器的输出值来进行计算。根据韦别(Wiebe)函数参数的值、与成为缸内吸入空气量的指标的空气量指标值之间的对应关系，从而能够高精度地对吸入空气量的气缸间误差的状态进行推断。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2007-255237号公报
【发明内容】

[0008]发明所要解决的课题
[0009]为了准确地对上述这种气缸间的空燃比(A/F)的失衡(误差)进行评估，优选为能够单独且准确地对每个气缸的A/F进行计测。作为满足该需求的技术，近年来对缸内压力传感器的期待逐渐增高。这是由于，通过采用将缸内压力传感器安装于每个气缸中的结构，能够单独且高精度地对每个气缸的燃烧状态进行检测。
[0010]作为通过缸内压力传感器而针对每个气缸对A/F进行检测的技术，考虑到如下的技术，具体而言为，使用能够根据缸内压力传感器的输出而取得的缸内压力(最大缸内压力等)、内能、图示转矩(作功)、燃烧速度、产生热量等各种数值(以下，也称为“燃烧参数”)来对A/F进行检测的技术。但是，本申请发明人根据通过认真研究而得出的结论发现，该各个参数在某种程度的过浓A/F区域(具体而言，A/F = 13附近)内具有对于A/F变化的灵敏度降低的倾向。即使在不考虑这种倾向的存在的情况下，欲依据在过浓侧A/F区域内所获得的相对精度并不良好的燃烧参数来实施A/F失衡检测，也难以实现高精度的A/F失衡检测。本申请发明人鉴于这种问题点而进行了认真研究，结果获得了一种能够高精度地实施利用了缸内压力传感器的气缸间的空燃比失衡检测的新构思。
[0011]此发明的目的在于，提供一种内燃机的空燃比失衡检测装置，其能够高精度地实施利用了缸内压力传感器的气缸间的空燃比失衡检测。
[0012]用于解决课题的方法
[0013]为了达成上述目的，第一发明为一种内燃机的空燃比失衡检测装置，其特征在于，具备:输出取得单元，其从分别被安装在内燃机的多个气缸上的缸内压力传感器中取得输出；计算单元，其根据通过所述输出取得单元而取得的缸内压力传感器的输出，而对作为表示所述气缸的燃烧状态的值的燃烧参数进行计算；喷射量控制单元，其针对所述多个气缸中的每一个气缸实施如下的控制，即，减少燃料喷射量而将空燃比设为过稀，以使通过所述计算单元而计算出的燃烧参数与预定值一致；失衡检测单元，其根据针对所述多个气缸中的每一个气缸的与所述喷射量控制单元的控制相对应的燃料喷射量的减少量，而对所述多个气缸之间的空燃比的失衡进行检测。
[0014]此外，第二发明的特征在于，在第一发明中，具备:空燃比传感器，其被设置在所述多个气缸的废气汇合的排气通道中；预定值计算单元，其根据基于所述空燃比传感器的输出而得到的空燃比的值与预定的过稀空燃比的值的比、和所述多个气缸中的所述燃烧参数的平均值，而对所述预定值进行计算，其中，所述预定值为，用于使通过所述喷射量控制单元而实现的所述燃烧参数一致的值。
[0015]此外，第三发明的特征在于，在第一或第二发明中，所述喷射量控制单元包括:减量单元，其针对所述多个气缸中的每一个气缸，对燃料喷射量实施减量；比较单元，其在开始进行由所述减量单元实施的减量之后，实施所述燃烧参数与所述预定值之间的比较；结束单元，其根据所述比较的结果，而结束由所述减量单元实施的减量。
[0016]此外，第四发明的特征在于，在所述第三发明中，所述喷射量控制单元包括如下的单元，即，根据从由所述减量单元实施的减量的开始起到由所述结束单元实施的减量的结束为止的、燃料喷射量的减少量，来对通过所述减量单元而实施了燃料喷射量的减量的气缸的空燃比进行计算的单元。
[0017]此外，第五发明的特征在于，在所述第三发明中，所述减量单元包括:在开始进行燃料喷射量的减量时，以预定的量来执行该减量的单元；减量对应量增加单元，其在通过所述比较单元而获得的比较结果中所述燃烧参数超过了所述预定值时，增加所述减量的量。
[0018]此外，第六发明的特征在于，在第一至第五发明中的任意一项中，所述喷射量控制单元包括如下的单元，即，减少所述多个气缸的燃料喷射量，从而针对从所述多个气缸中所选择的一个气缸、即对象气缸而使所述燃烧参数与预定值一致的单元，所述失衡检测单元包括:以所述多个气缸均至少有一次被选择为所述对象气缸的方式，从所述多个气缸中指定所述对象气缸的单元；对针对所述对象气缸而实施所述喷射量控制单元的控制的前后的、所述对象气缸的燃料喷射量的减少量进行计算的单元；根据所述减少量，来求取所述对象气缸中的执行喷射量控制之前的、所述对象气缸的空燃比的计算值的单元；根据针对所述多个气缸中的每一个气缸的、空燃比的所述计算值的比较，而对所述多个气缸之间的空燃比的失衡进行检测的单元。
[0019]此外，第七发明的特征在于，在第一至第六发明中的任意一项中，所述燃烧参数为，选自缸内压力、内能、图示转矩、图示作功、燃烧速度以及产生热量的组中的至少一个量、或者与所述至少一个量具有相关关系的物理量。
[0020]发明效果
[0021]根据第一发明，能够根据朝向过稀侧的空燃比控制的过程中的燃料喷射量的减少量，而对空燃比失衡进行检测。由此，能够高精度地实施利用了缸内压力传感器的气缸间的空燃比失衡检测。
[0022]根据第二发明，能够在内燃机的运转中，使用“从多个气缸的废气中所检测出的平均的空燃比”和“多个气缸的燃烧参数的平均值”，而对与预定的过稀空燃比相对应的燃烧参数的目标值进行计算。
[0023]根据第三发明，能够准确地对在各个气缸中燃烧参数是否与预定值一致进行判断，从而切实地实施过稀化直至成为所预期的过稀空燃比为止。
[0024]根据第四发明，能够准确地对燃料喷射量的减少量(变化量)进行确定，从而针对每个气缸而高精度地对在空燃比失衡检测中所使用的空燃比信息进行计算。
[0025]根据第五发明，能够将燃烧参数与预定值的比较结果适当地反馈于燃料喷射量的减量控制中。
[0026]根据第六发明，能够在变更对象气缸的同时，针对各个气缸而取得在空燃比失衡检测中所使用的空燃比信息。
[0027]根据第七发明，能够将表示内燃机的燃烧状态的通常的各种燃烧参数或与其具有相关关系的物理量应用于空燃比失衡检测。
【专利附图】

【附图说明】
[0028]图1为将本发明的实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置的概要结构、与应用了该空燃比失衡检测装置的内燃机系统的概要结构一起表示的图。
[0029]图2为用于对本发明的实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中的控制动作进行说明的图。
[0030]图3为用于对本发明的实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中的控制动作进行说明的图。
[0031]图4为用于对本发明的实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中的控制动作进行说明的图。
[0032]图5为在本发明的实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中ECU所执行的程序的流程图。
[0033]图6为用于对本发明的实施方式2所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中的控制动作进行说明的图。
[0034]图7为用于对本发明的实施方式2所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中的控制动作进行说明的图。[0035]图8为在本发明的实施方式2所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中ECU所执行的程序的流程图。
【具体实施方式】
[0036]实施方式1.[0037]图1为，将本发明的实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置的概要结构、与应用了该空燃比失衡检测装置的内燃机系统的概要结构一起表示的图。图1所示的系统具备内燃机(以下，简称为发动机)10。图1所示的发动机10为，具备了火花塞12的火花点火式的四冲程发动机。发动机10还为，具备向气缸内直接喷射燃料的直喷喷射器14的缸内直喷发动机。实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置作为对发动机10的运转进行综合控制的EOJ (Electronic Control Unit:电子控制单元)的一个功能而被实现。
[0038]虽然在图1中仅描述了一个气缸，但实施方式所涉及的发动机10为具有四个气缸(#1~#4气缸)的直列四缸式发动机。车辆用的发动机一般由多个气缸构成,发动机10也与之同样地具有多个气缸。在各个气缸的直喷喷射器14上,连接有省略图不的共用的输油管。在输油管上连接有省略图示的燃料罐。
[0039]此外，在各个气缸上安装有用于对缸内压力(燃烧压力)进行检测的缸内压力传感器(CPS:Combustion Pressure Sensor)16。此外,在发动机10中，安装有根据曲轴转角Θ而输出信号CA的曲轴转角传感器18。
[0040]在发动机10的进气系统中，设置有被连接在各个气缸上的进气通道20。在进气通道20的入口处设置有空气滤清器22。在空气滤清器22的下游安装有空气流量计24，所述空气流量计24输出与被吸入至进气通道20中的空气的流量相对应的信号GA。在空气流量计24的下游设置有电子 控制式的节气门26。在节气门26的附近安装有节气门开度传感器27，所述节气门开度传感器27输出与节气门26的开度相对应的信号TA。在节气门26的下游设置有浪涌调节槽28。在浪涌调节槽28的附近，安装有用于对进气压力进行测定的进气压力传感器30。
[0041]在发动机10的排气系统中，设置有被连接在各个气缸上的排气通道32。具体而言，排气通道32包括使#1~M气缸的排气口汇合的排气歧管、和与该排气歧管相连接的排气管。在排气通道32中设置有催化剂34、36。另外，作为催化剂，能够根据具体的系统而使用例如三元催化剂、NOx催化剂等。在排气通道32中，设置有催化剂上游排气传感器33和催化剂下游排气传感器35。催化剂上游排气传感器33为，能够线性地检测出氧浓度的所谓的空燃比(A/F)传感器。具体而言，作为催化剂上游排气传感器33，可以使用临界电流式空燃比传感器等的各种方式的空燃比传感器。此外，已知一种使用所谓的辅助氧传感器来实施辅助反馈A/F控制的系统，在本实施方式中，与之同样地将催化剂下游排气传感器35设为辅助氧传感器。但是，成为本发明的应用对象的排气系统的系统结构并不仅限定于上述实施方式所涉及的结构，也可以采用排气通道的催化剂仅有一个的系统或者废气传感器仅有一个的系统等。
[0042]在发动机10的控制系统中设置有EQJ (Electronic Control Unit:电子控制单元)50。在E⑶50的输入部上，连接有上述的缸内压力传感器16、曲轴转角传感器18、空气流量计24、节气门开度传感器27、进气压力传感器30等的各种传感器。此外，在ECU50的输出部上，连接有上述的火花塞12、直喷喷射器14、节气门26等的各种作动器。E⑶50根据被输入的各种信息，而对发动机10的运转状态进行控制。此外，ECU50能够根据曲轴转角传感器18的信号CA，而对由发动机转速(每单位时间内的转数)和活塞的位置所决定的缸内容积V进行计算。ECU50根据发动机转速、负载、吸入空气量等，而计算出满足与运转状态相对应的目标A/F的适当的燃料喷射量,并使直喷喷射器14进行喷射。
[0043]ECU50中存储有计算程序，所述计算程序根据缸内压力传感器16的输出而对作为表示气缸内的燃烧状态的值的燃烧参数进行计算。另外，缸内压力传感器16的输出每隔预定周期(预定曲轴转角)而被取样，并能够将基于该取样值的测定数据作为计算程序的输入值来使用。在本实施方式中设定为，ECU50执行如下的程序，S卩，根据缸内压力传感器16的输出而对产生热量Q进行计算以作为燃烧参数的程序。另外，由于燃烧参数的计算程序只需以按照公知的各种计算式来实施计算的方式使用各种公知技术来制作、存储、执行即可，用于实现该计算程序的技术并非新技术，因此省略具体的说明。
[0044][实施方式I的动作]
[0045]图2?4为，用于对本发明的实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中的控制动作(即“实施方式I所涉及的空燃比失衡检测控制”)进行说明的图。
[0046]图2为，用于对实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置所要解决的课题进行说明而图示的图，且为用于对产生问题点、课题的理由进行说明的图。如图2中“过浓检测困难”所示地那样，与针对朝向过稀侧的A/F变化的燃烧速度的灵敏度(变化率)相比，在特定的过浓区域(具体而言，A/F= 13附近)内，针对A/F变化的燃烧速度的灵敏度(变化率)较小。本申请发明人在燃烧速度以外的、能够根据缸内压力传感器的输出而取得的表示燃烧状态的参数(以下，也称为“燃烧参数”)中也发现了这种倾向。具体而言，本申请发明人发现了对于能够根据缸内压力传感器的输出而取得的缸内压力(最大缸内压力等)、内能、图示转矩(作功)、燃烧速度、产生热量等各种燃烧参数而言也存在同样的倾向。
[0047]因此，为了避免上述这种过浓区域内的燃烧参数的灵敏度降低的影响，实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置实施如下这种控制。即，首先，在发动机10的运转中，对每个气缸实施过稀化。此处，作为一个示例而设定为，从发动机10所具有的多个气缸中选择#1气缸并首先对#1气缸实施过稀化。以下，将成为实施方式I所涉及的过稀化控制的对象的气缸又称为“对象气缸”。在当前的时间点，#1气缸成为对象气缸。该过稀化通过直喷喷射器14的燃料喷射量的减量而实施，该减量以使基于缸内压力传感器16的输出的燃烧参数(在实施方式I中，设为产生热量)降低至预定的阈值的方式而实施。
[0048]图3为，表示在实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中所实施的燃料喷射量的减量的状态的图。在图3中记载了模式化地表示A/F与产生热量Q之间的关系的曲线。在实施方式I中，如图3中用箭头标记所示，将实施了成为“预定过稀A/F”的这种过稀化时的产生热量Q的值设定为“阈值α”。考虑到缸内压力传感器16所具有的灵敏度公差和机械误差，将该“预定过稀A/F”设定为，以能够排除这些计测阻碍要素的影响的程度而设定在足够过稀侧的A/F。
[0049]以这种方式研究预定过稀A/F和阈值α的理由在于，当朝向过稀侧的A/F变化过小时，由于缸内压力传感器16所具有的灵敏度公差和机械误差，有可能会导致无法以足够的精度来实施实施方式I所涉及的空燃比失衡检测控制。以下，将该预定过稀A/F又称为“能够实施A/F检测的过稀侧A/F”。通过预先根据以上这种的“能够实施A/F检测的过稀侧A/F”来确定阈值α，从而能够在实施过稀化时，在使产生热量Q降低至阈值α时，实施能够确保足够的检测精度的程度上的过稀化。
[0050]如图3所示,如果使燃料喷射量减量直至产生热量Q与阈值α —致为止,则根据直至该一致时为止所减量的燃料喷射量的累计值(在图3中记载为喷射减量Α)，而对实施该减量之前的#1气缸的A/F进行计算。该计算只需通过在ECU50中存储“根据喷射减量A而对A/F进行确定的预定的函数(确定了相关关系的数学式或映射图)”并适当执行来实现即可。该“预定的函数”只要按照执行实施方式I所涉及的空燃比失衡检测控制时的运转条件、进气温度、进气压力、吸入空气量以及其他各种环境(考虑上述内容)而制作即可。
[0051]图4为，表示为了根据至阈值α为止的喷射减量A而对对象气缸(此处为#1气缸)的A/F进行计算而制作的映射图的一个示例。利用了该映射图等的计算的结果为，对#1气缸实施燃料喷射量的减量以使产生热量Q与阈值α —致。根据通过该减量而减少了的喷射量的累计值(图3的喷射减量Α)，来计算出应当在实施方式I所涉及的空燃比失衡检测控制中所使用的#1气缸的A/F。
[0052]对#1气缸以外的其余的#2?#4气缸也实施以上的一系列的处理。其结果为，针对#1?#4气缸中的每一个气缸而计算出A/F。通过对所计算出的A/F的值进行相对比较，从而能够对在实施燃料喷射量的减量之前是否产生了气缸间的空燃比失衡进行判断。
[0053]如以上所说明的那样，根据实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置，能够对发动机10的各个气缸的燃料喷射量进行减量，以使根据缸内压力传感器16的输出而计算出的产生热量Q与预定的阈值α —致。即，当在气缸间空燃比失衡较大的情况下，对应于该失衡的大小，在每一个气缸中所减量的燃料喷射量也应以相当的大小而发生误差直至产生热量Q与阈值α —致为止。根据这个前提，从而能够基于向过稀侧的空燃比控制的过程中的、燃料喷射量的减少量(喷射减量Α)而对空燃比失衡进行检测。由此，能够高精度地实施利用了缸内压力传感器16的气缸间的空燃比失衡检测。
[0054]根据实施方式1，能够在避免前文所述的过浓A/F下的燃烧参数的灵敏度降低的影响的同时，以良好的精度实施A/F过浓侧的失衡检测。即，如利用图2而所说明的那样，燃烧速度及产生热量等的各种的燃烧参数具有如下的倾向，即，在某种程度的过浓A/F区域(具体而言，A/F = 13附近)内针对A/F变化的灵敏度降低的倾向。由于存在这种倾向，因此即使依据在过浓侧A/F区域内所获得的相对精度并不良好的燃烧参数来实施过浓A/F下的A/F失衡检测，也难以实现高精度的A/F失衡检测。关于这一点，根据实施方式1，能够使A/F向过稀侧发生变化，并基于伴随该变化的燃料喷射量的减量的量而对实施过稀化之前的A/F进行计算，且在各个气缸之间对该计算出的A/F进行比较从而实施失衡的判断。由此，在实施过稀化之前(即实施燃料喷射量的减量之前)使发动机10在化学计量比、过浓、过稀中的任意一个空燃比区域内进行运转，都能够在避免过浓空燃比下的燃烧参数的灵敏度降低的影响的同时，实施空燃比失衡检测。
[0055][实施方式I的具体处理]
[0056]图5为，本发明的实施方式I所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中E⑶50所执行的程序的流程图。本程序在发动机10的运转中以预定的周期而被执行。[0057]在图5所示的程序中，首先，E⑶50执行如下的处理，即，用于对能够执行空燃比失衡检测的条件是否成立进行判断的处理(执行条件判断处理)(步骤S100)。在该步骤中，在实施方式I中，具体而言ECU50执行对当前时间点发动机10是否处于空转时或稳态运转时进行判断的处理。当该步骤的条件不成立时，此次的程序结束。
[0058]当步骤SlOO的条件成立时，接下来，E⑶50执行对对象气缸的燃料喷射量进行减量的处理(步骤S102)。另外，在该步骤中设定有当前的对象气缸为第几号气缸，在实施方式I中首先将#1气缸设定为对象气缸。在本步骤中，使#1气缸的燃料喷射量以预定的量而减量。
[0059]另一方面，E⑶50继续实施基于缸内压力传感器16的输出的、产生热量Q的计算程序。ECU50根据步骤S102的处理，而对作为与步骤S102的燃料喷射量减量相对应的燃烧的结果的、产生热量Q进行计算(步骤S104 )。
[0060]接下来，E⑶50执行对在步骤S104中所计算出的产生热量Q是否在阈值α以下进行判断的处理(步骤S106)。当该步骤的条件不成立时，虽然对燃料喷射量进行了减量，但并未达成产生热量Q达到阈值α程度上的过稀化。因此，在这种情况下，处理进行循环并返回至步骤S102，从而进一步实施燃料喷射量的减量。在实施方式I中，ECU50在进行循环后的第二次以后的步骤S102的处理中设为执行如下的处理，即，使燃料喷射量的减量的大小在上一次的量的基础上增加预定量的处理(减量对应量增加处理)。通过这种步骤S102、S104、S106的一系列的处理，从而能够对燃料喷射量进行减量直至对象气缸的产生热量Q与阈值α —致。当步骤S106的条件成立时，ECU50结束针对#1气缸的燃料喷射量的减量。
[0061]另外，虽然在图5中，为了便于说明，省略了关于“对象气缸的变更”的记载，但是在实施方式I的具体处理中，ECU50按照上述的实施方式I的动作的记载内容，针对每个气缸都实施步骤S102?S106的燃料喷射量的减量、产生热量Q与阈值α的一致、以及对象气缸的A/F计算。即，E⑶50在以预定的顺序逐一地变更“对象气缸”的同时，针对#1?#4气缸中的每一个气缸至少执行一次图5的步骤S102、S104、S106、S108。或者，也可以将多个气缸指定为对象气缸，针对多个对象气缸并行地实施处理。由此，在针对所需的气缸(在实施方式I中为#1?#4气缸的全部气缸)分别获得了“产生热量Q与阈值α —致为止的燃料喷射量的减少量”的阶段，处理将进入到步骤S108。
[0062]上述处理的结果为，在处理进入到步骤S108的时间点，针对每个气缸都获得了燃料喷射量的减少量(图3的喷射减量Α)。接下来，ECU50执行如下的处理，S卩，用于根据总喷射减量A而对对象气缸的A/F进行计算的处理(步骤S108)。作为该步骤的处理的前提，ECU50存储了映射图、数学式或其他的函数，所述映射图、数学式或其他的函数是如利用图4所说明的、用于根据直至阈值α为止的喷射减量A而对对象气缸的A/F进行计算所制作的。E⑶50按照该存储的函数，针对#1?#4气缸中的每一个气缸而对A/F进行计算。由此，能够获得失衡判断所需要的各个气缸的A/F信息。
[0063]接下来，E⑶50执行用于实施失衡判断的处理(步骤S110)。作为该步骤的处理的前提，E⑶50存储了如下处理，即，通过对在步骤S108中所计算出的#1?#4气缸中的每一个气缸的A/F的值进行比较，从而对多个A/F值的误差的评估(例如，误差是否收敛于预定范围内等)进行判断的处理。该判断处理只需根据有无气缸间空燃比失衡的发生的判断基准而预先制作即可。之后，此次的程序结束。[0064]根据以上的处理，能够对发动机10的各个气缸的燃料喷射量进行减量，以使根据缸内压力传感器16的输出而计算出的产生热量Q与预定的阈值α —致。由此，能够高精度地实施利用了缸内压力传感器16的气缸间的空燃比失衡检测。 [0065]此外，根据上述的处理，E⑶50通过针对每个气缸实施步骤S102~S106的处理，从而针对发动机10的多个气缸中的每一个气缸,对直喷喷射器14的燃料喷射量进行减量。并且，ECU50在开始实施该燃料喷射量的减量之后，执行如下的判断处理，即，实施燃烧参数(产生热量Q)与阈值α的比较的步骤S106的判断处理。E⑶50在步骤S106中，根据产生热量Q与阈值α的比较判断的结果而结束燃料喷射量的减量控制。通过这样的一系列的处理，能够在各个气缸中，对燃烧参数(产生热量Q)是否与阈值α —致进行准确地判断，从而切实地实施过稀化直至与阈值α相对应的预期的过稀空燃比为止。
[0066]此外，根据上述的处理，在初次的步骤S102的处理中开始实施燃料喷射量的减量，之后，产生热量Q与阈值α —致并在步骤S106中停止减量。如此，通过继续根据缸内压力传感器16的输出而对燃烧参数(产生热量Q)进行计算并监视，从而能够明确地对减量的开始时间点和结束时间点进行确定。由此，能够准确地对燃料喷射量的减少量(变化量)进行确定，从而针对每个气缸而高精度地对在空燃比失衡检测中所使用的A/F信息进行计算的程序
[0067]此外，根据上述的处理，E⑶50能够在步骤S106的处理不成立(即，产生热量Q >阈值α )时使处理循环，并在执行第二次的步骤S102的处理时，执行在上次的量的基础上增加预定量的处理(减量对应量增加处理)。由此，能够将燃烧参数(产生热量Q)与阈值α的比较结果适当地反馈于燃料喷射量的减量控制中。
[0068]此外，根据上述的处理，能够在将发动机10所具有的#1~#4气缸中的一个气缸选择为对象气缸之后，针对所选择的对象气缸而分别实施步骤S102、S104以及S106的处理。并且，能够在变更对象气缸的同时，针对各个气缸而取得在空燃比失衡检测所使用的A/F信息。
[0069]另外，在上述的实施方式I中，缸内压力传感器16相当于所述第一发明中的“缸内压力传感器”，存储于ECU50中的产生热量Q的计算程序相当于所述第一发明中的“计算单元”。此外，在上述的实施方式I中，通过E⑶50执行上述步骤S102、S104以及S106的处理，从而实现了所述第一发明中的“喷射量控制单元”，并且通过E⑶50执行上述步骤S108和SllO的处理，从而实现了所述第一发明中的“失衡检测单元”。并且，在上述的实施方式I中，产生热量Q相当于所述第一发明中的“燃烧参数”，阈值α相当于所述第一发明中的“预定值”。
[0070][实施方式I的改变例]
[0071]在实施方式I中，E⑶50执行如下程序,即,根据缸内压力传感器16的输出而对产生热量Q进行计算以作为燃烧参数的程序。但是，本发明并不限定于此。ECU50也可以存储根据缸内压力传感器16的输出而对其他的燃烧参数进行计算的计算程序。具体而言，可以将如下的计算程序存储于ECU50中，所述计算程序为，用于对缸内压力、最大缸内压力、内能、图示转矩、图示作功或燃烧速度中的一个或多个作为燃烧参数而进行计算的计算程序。此外，也可以为对与这些量具有相关关系的物理量进行计算的程序。
[0072]另外，实施方式I所涉及的内燃机系统结构为如下的系统，即，将催化剂下游排气传感器35作为辅助氧传感器，并使用所谓的辅助氧传感器来实施辅助反馈A/F控制的系统。但是，本发明并不限定于此。可以采用如下方式，即，排气系统的系统结构为实施方式I所涉及的结构以外的、例如排气通道的催化剂仅有一个的系统或废气传感器仅有一个的系统等。另外，虽然在实施方式I中，对于将汽油从燃料喷射阀直接喷射到燃烧室内的系统进行了说明，但也可以使用将汽油喷射到进气通道的进气口中的系统。而且，也可以使用能够实施口喷射和缸内喷射的系统。
[0073]实施方式2.[0074]本发明的实施方式2所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置的结构以及应用了该空燃比失衡检测装置的内燃机系统的结构包括与实施方式I的结构相同的硬件结构。为了避免重复说明，以下，适当省略或简化对于硬件结构的说明。在以下所述的实施方式2中，基于全部气缸的产生热量平均值与排气A/F(基于作为空燃比传感器的催化剂上游排气传感器33的输出的A/F)相对应这种观点，ECU50执行根据能够检测的过稀A/F而对实施过稀化时的阈值α进行计算的处理。由此，即使在根据运转条件的变化而产生热量的阈值α的优选值发生变化的情况下，也能够应对该变化而确保空燃比失衡检测制度。
[0075]图6和图7为，用于对本发明的实施方式2所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中的控制动作进行说明的图。具体而言，图6为，用于对实施方式2所涉及的阈值计算方法进行说明的图。在图6中，标注了“平均值=排气A/F”的文字的虚线(图6中的纸面上侧的虚线)模式化的图示了在催化剂上游排气传感器33中所检测出的空燃比的值。另一方面，在图6中，标注了“阈值α ”的文字的虚线(图6中的纸面下侧的虚线)图示了按照实施方式2所涉及的阈值计算方法而被计算出的阈值α。被计算出的阈值α被共通地应用于#1~#4气缸。
[0076]在实施方式I中，根据“能够实施A/F检测的过稀侧A/F”来设定阈值a，EOT50使用该设定了的阈值α来执行图5所示的流程图。相对于此，在实施方式2中，在每次执行控制流程图时按照下述的式(I)而将该阈值α设定(更新)为适当的值。
[0077]阈值α =产生热量平均值X (排气空燃比/预定过稀空燃比)…(I)
[0078]在式(I)中，“产生热量平均值”为，通过#1~#4气缸中的每一个气缸的缸内压力传感器16而计算出的产生热量Q的平均值。即，在将#1气缸的产生热量设为Ql、将#2气缸的产生热量设为Q2、将#3气缸的产生热量设为Q3、将M气缸的产生热量设为Q4的情况下，这些Ql~Q4的平均值为产生热量平均值。
[0079]“排气空燃比”为，从集合于排气通道32中的废气中检测出的空燃比。由于催化剂上游排气传感器33 (空燃比传感器)被设置在#1~M气缸的废气汇合的排气通道32中，因此能够将根据该催化剂上游排气传感器33的输出而检测出的空燃比作为“排气空燃比”来进行利用。
[0080]“预定过稀空燃比”为，如在实施方式I中所说明地那样，考虑到缸内压力传感器16所具有的灵敏度公差和机械误差，以能够排除这些计测阻碍要素的影响的程度而足够地设定在过稀侧的A/F。预定过稀空燃比的值被预先设定。
[0081]根据式(1)，能够根据当前的产生热量平均值，而对作为产生热量Q的目标值的阈值α进行计算，以使得从当前的排气空燃比向预定过稀空燃比实施过稀化。
[0082]在实施方式2中，按照下述的式(2)，对对象气缸的A/F进行计算。图7为，图示了在该式(2)中所规定的关系、即将能够实施A/F检测的过稀空燃比(预定过稀空燃比B)设为基准并根据喷射减量A而对对象气缸的A/F进行计算的关系。
[0083]对象气缸A/F = A/a + B...(2)
[0084]在式(2)中，A与实施方式I的步骤S108中的“喷射减量A”相同，为由于实施过稀化时的燃料喷射量的减量而造成的总的减少量。“a”为，预先设定了的与喷射量和A/F相关的斜率。“B”为，预先设定了的可检测的过稀A/F、即预定过稀空燃比。
[0085]图8为，本发明的实施方式2所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置中E⑶50所执行的程序的流程图。本程序在发动机10的运转中以预定的周期被执行。在图8的程序中，E⑶50在步骤S200中，按照上述的式(I)来执行阈值α的计算处理，在步骤S208中，按照上述的式(2)来执行对象气缸A/F的计算处理。其他的内容为，与图5所示的实施方式I所涉及的程序的流程图相同的内容。
[0086]通过以上所说明的实施方式2所涉及的内燃机的空燃比失衡检测装置，能够在发动机10的运转中，使用“对从#1?#4气缸汇合的废气而检测出的平均的空燃比”和“#1?#4气缸的燃烧参数(产生热量Q)的平均值”，而对与预定的过稀空燃比相对应的燃烧参数的目标值(阈值α)进行计算。另外，在实施方式2中，也可以与实施方式I同样地，使用产生热量以外的各种参数。此外，也可以实施与实施方式I同样的各种变形。
[0087]符号说明
[0088]10发动机；
[0089]12火花塞；
[0090]14直喷喷射器；
[0091]16缸内压力传感器；
[0092]18曲轴转角传感器；
[0093]20进气通道；
[0094]22空气滤清器；
[0095]24空气流量计；
[0096]26节气门；
[0097]27节气门开度传感器；
[0098]28浪涌调节槽；
[0099]30进气压力传感器；
[0100]32排气通道；
[0101]33催化剂上游排气传感器；
[0102]34、36 催化剂；
[0103]35催化剂下游排气传感器；
[0104]50 ECU (Electronic Control Unit:电子控制单兀)。
【权利要求】
1.一种内燃机的空燃比失衡检测装置，其特征在于，具备: 输出取得单兀，其从分别被安装在内燃机的多个气缸上的缸内压力传感器中取得输出； 计算单元，其根据通过所述输出取得单元而取得的缸内压力传感器的输出，而对作为表示所述气缸的燃烧状态的值的燃烧参数进行计算； 喷射量控制单元，其针对所述多个气缸中的每一个气缸实施如下的控制，即，减少燃料喷射量而将空燃比设为过稀，以使通过所述计算单元而计算出的燃烧参数与预定值一致；失衡检测单元，其根据针对所述多个气缸中的每一个气缸的与所述喷射量控制单元的控制相对应的燃料喷射量的减少量，而对所述多个气缸之间的空燃比的失衡进行检测。
2.如权利要求1所述的内燃机的空燃比失衡检测装置，其特征在于， 具备: 空燃比传感器，其被设置在所述多个气缸的废气汇合的排气通道中； 预定值计算单元，其根据基于所述空燃比传感器的输出而得到的空燃比的值与预定的过稀空燃比的值的比、和所述多个气缸中的所述燃烧参数的平均值，而对所述预定值进行计算，其中，所述预定值为，用于使通过所述喷射量控制单元而实现的所述燃烧参数一致的值。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的空燃比失衡检测装置，其特征在于， 所述喷射量控制单元包括: 减量单元，其针对所述多个气缸中的每一个气缸，对燃料喷射量实施减量； 比较单元，其在开始进行由所述减量单元实施的减量之后，实施所述燃烧参数与所述预定值之间的比较； 结束单元，其根据所述比较的结果，而结束由所述减量单元实施的减量。
4.如权利要求3所述的内燃机的空燃比失衡检测装置，其特征在于， 所述喷射量控制单元包括如下的单元，即，根据从由所述减量单元实施的减量的开始起到由所述结束单元实施的减量的结束为止的、燃料喷射量的减少量，来对通过所述减量单元而实施了燃料喷射量的减量的气缸的空燃比进行计算的单元。
5.如权利要求3所述的内燃机的空燃比失衡检测装置，其特征在于， 所述减量单元包括: 在开始进行燃料喷射量的减量时，以预定的量来执行该减量的单元； 减量对应量增加单元，其在通过所述比较单元而获得的比较结果中所述燃烧参数超过了所述预定值时，增加所述减量的量。
6.如权利要求1至5中的任意一项所述的内燃机的空燃比失衡检测装置，其特征在于， 所述喷射量控制单元包括如下的单元，即，减少所述多个气缸的燃料喷射量，从而针对从所述多个气缸中所选择的一个气缸、即对象气缸而使所述燃烧参数与预定值一致的单元， 所述失衡检测单元包括: 以所述多个气缸均至少有一次被选择为所述对象气缸的方式，从所述多个气缸中指定所述对象气缸的单元； 对针对所述对象气缸而实施所述喷射量控制单元的控制的前后的、所述对象气缸的燃料喷射量的减少量进行计算的单元； 根据所述减少量，来求取所述对象气缸中的执行喷射量控制单元之前的、所述对象气缸的空燃比的计算值的单元； 根据针对所述多个气缸中的每一个气缸的、空燃比的所述计算值的比较，而对所述多个气缸之间的空燃比的失衡进行检测的单元。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的内燃机的空燃比失衡检测装置，其特征在于，所述燃烧参数为，选自缸内压力、内能、图示转矩、图示作功、燃烧速度以及产生热量的组中的至少一个量、或者与所述至少 一个量具有相关关系的物理量。
【文档编号】F02D41/14GK103547783SQ201180070874
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2011年5月16日 优先权日:2011年5月16日
【发明者】池田慎治, 佐野健, 下出和正 申请人:丰田自动车株式会社