发动机控制装置的制作方法

本发明涉及对具有高压燃料系统的增压发动机进行控制的发动机控制装置。

背景技术：

例如在搭载于汽车的直喷汽油发动机设置有高压燃料系统，该高压燃料系统利用高压泵将从燃料箱通过进给泵(低压泵)供给的燃料的压力升高，向喷油器供给而进行高压喷射。

在上述高压燃料系统中，如果发生结构部件的故障等异常，向喷油器供给的燃料的压力降低，则有可能由于喷射时的缸内压力使燃料喷射变成不可能而发生发动机熄火。因此，谋求进行即使在异常时也能够进行燃料喷射的失效保护控制。

作为上述失效保护控制之一，提出了在为增压发动机的情况下，为了避免在高压燃料系统发生故障时缸内压力比向喷油器供给的燃料压力高，通过增压压力控制进行吸入空气压的限制。

作为与高压燃料系统发生异常时的失效保护相关的现有技术，例如，在专利文献1中记载了：在向燃料喷射阀实际供给的燃料的压力即实际燃料压力比向根据发动机的运转所需的燃料喷射阀供给的燃料的压力即目标燃料压力低的情况下，对废气门阀、节流阀进行控制以使进气量降低。

专利文献1：日本特开2008-190342号公报

如果通过上述失效保护控制将废气门阀打开，则向涡轮供给的废气流量减少，增压压力降低，但有旋转部件的惯性等的影响，因此直至涡轮的旋转速度降低、实际增压压力降低为止存在某种程度的时间响应迟延(时间迟延)。另外，作为高压燃料系统的诊断方法，有通电诊断以及特性诊断，其中，该通电诊断是基于喷油器的通电状态对异常进行检测，该特性诊断是基于发动机运转中的燃料压力的推移从正常时偏离而对异常进行检测。

特性诊断相对于通电诊断直至诊断结束为止需要较长时间。因此，在通过通电诊断未检测到异常，而通过特性诊断检测到异常的情况下，担心在异常诊断的成立后即使开始废气门阀的打开动作也来不及抑制缸内压力，产生发动机熄火。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的课题在于提供在高压燃料系统发生异常的情况下防止发动机熄火的发动机控制装置。

本发明通过下面的解决方法解决上述课题。

技术方案1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，其具有由废气驱动的涡轮以及由所述涡轮驱动的压缩机；废气门阀，其设置于使所述废气绕过所述涡轮的废气门流路；空气旁通阀，其设置于使新气体绕过所述压缩机的空气旁通流路；高压燃料系统，其具有高压燃料泵以及喷油器，其中，该高压燃料泵将从进给泵供给的燃料的压力升高，该喷油器对所述高压燃料泵排出的燃料进行喷射，该发动机控制装置的特征在于，具有：空气旁通阀控制部，其对所述空气旁通阀进行控制；以及异常检测部，其对所述高压燃料系统的异常进行检测，所述空气旁通阀控制部根据由所述异常检测部检测出异常而使所述空气旁通阀的开度增加。

此外，在本说明书、权利要求书中，“开度的增加”是指包含从关闭状态向打开状态的推移、以及从打开状态向开度更大的打开状态(包含全开)的推移。

据此，在高压燃料系统异常时将空气旁通阀打开，从而相对于增加废气门阀的开度的现有技术使增压压力急剧地降低，抑制吸入空气压力而使缸内压力降低。

由此，即使在高压燃料系统异常时也能够实现燃料喷射而防止发动机熄火。

在技术方案1所述的发动机控制装置的基础上，技术方案2涉及的发明的特征在于，具有废气门阀控制部，该废气门阀控制部对所述废气门阀进行控制，所述异常检测部执行第1诊断、以及相对于所述第1诊断而需要长时间的第2诊断，在通过所述第1诊断检测出所述异常的情况下，所述废气门阀控制部使所述废气门阀的开度增加，并且所述空气旁通阀控制部维持所述空气旁通阀的开度，在通过所述第2诊断检测出所述异常的情况下，所述废气门阀控制部使所述废气门阀的开度增加，并且所述空气旁通阀控制部使所述空气旁通阀的开度增加。

据此，在通过第1诊断以短时间检测出异常的情况下，通过仅将废气门阀打开，从而能够使增压压力稳定地降低，防止由增压压力急剧地降低导致的发动机输出扭矩的骤变、冲击的发生。

另一方面，在通过需要较长时间的第2诊断检测出异常的情况下，能够打开空气旁通阀使增压压力急剧地降低，防止发动机熄火的发生。

在技术方案2所述的发动机控制装置的基础上，技术方案3涉及的发明的特征在于，所述第1诊断是基于所述喷油器的通电特性进行诊断，所述第2诊断是基于所述燃料的压力的履历进行诊断。

据此，能够根据各诊断方法的诊断所需的时间进行适当的增压压力抑制，能够可靠地发挥上述效果。

发明的效果

如上说明，根据本发明，能够提供在高压燃料系统发生异常的情况下防止发动机熄火的发动机控制装置。

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方式的发动机的结构的图。

图2是表示实施方式的发动机控制装置中的高压燃料系统发生异常时的失效保护控制的流程图。

标号的说明

1发动机

10主体部

11曲轴

11a曲轴转角传感器

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

27吸入岐管

27a压力传感器

28滚流发生阀(tgv)

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废气门阀

50燃料供给装置

51低压泵

52进给管线

53高压泵

54高压燃料管线

54a燃料压力传感器

55喷油器

60蒸发燃料处理装置

61储存罐

62排气管线

63排气管线

63a止回阀

64排气管线

64a止回阀

65排气阀

66喷射器

66a导入管路

66b喷嘴

66c排出口

70egr装置

71egr流路

72egr阀

100发动机控制单元(ecu)

具体实施方式

下面，对应用了本发明的发动机控制装置的实施方式进行说明。

对于实施方式的发动机控制装置而言，例如设置于在轿车等汽车中作为行驶用动力源而搭载的直喷涡轮增压汽油发动机。

图1是示意地表示具有实施方式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、egr装置70、发动机控制单元(ecu)100等。

主体部10是发动机1的主机部分，例如是水平对置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)，从车辆前侧依次设置有第1气缸、第3气缸，在左半部设置有第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曲轴转角传感器11a。

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ecu100发送的点火信号在规定的点火时机，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、滚流发生阀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、负荷状态的推定等。

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绕过压缩机41的上游侧和下游侧之间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例如既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。

另外，在实施方式中，空气旁通阀24为了在高压燃料系统的故障时使增压急剧地降低而打开。关于该方面，后面进行详细说明。

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。

节流阀是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的电动式蝶形阀。

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未图示的压力传感器。

压力传感器的输出被传递至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设置有对与节流器26相比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。

滚流发生阀(tgv)28设置于吸入岐管27的流路内，是通过对从吸入岐管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的气体流动控制阀。

吸入岐管27内的流路在下游侧(进气端口侧)的一部分的区域中，流路截面被未图示的分隔壁分割为两部分。

tgv28在将分隔壁的一侧的流路实质上闭塞的关闭状态与将该流路开放的打开状态之间推移。

tgv28在为关闭状态的情况下，具有针对打开状态促进缸体内的滚流的功能。

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侧起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例如是使铂、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音。

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

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、废气门阀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。

废气门阀44对使得废气的一部分从涡轮42的入口侧绕过出口侧的废气门流路进行开闭。

废气门阀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具有将燃料供给至发动机1的各气缸的高压燃料系统。

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

低压泵51是将燃料从燃料箱排出并输送至高压泵52的进给泵，其中，该燃料箱是对作为燃料的汽油进行储存的容器。

进给管线52是将低压泵51排出的燃料输送至高压泵53的燃料流路。

高压泵53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53具备与凸轮轴的旋转联动地在气缸内往复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54内的燃料压力进行调节。

高压燃料管线54是将通过高压泵53而升压后的燃料输送至分别设置于各气缸的喷油器55的燃料流路。

在高压燃料管线54设置有对内部的燃料的压力进行检测的燃料压力传感器54a。

燃料压力传感器54a的输出被传递至ecu100。

喷油器55是根据来自ecu100的喷射信号而将从高压燃料管线54供给的燃料向各气缸的燃烧室内进行缸内喷射的喷射阀。

喷油器55根据基于ecu100产生的开阀信号所生成的驱动电流而打开，并且始终对该驱动电流是否正常通电进行监视。

蒸发燃料处理装置60在储存罐61中暂时对燃料(汽油)在燃料箱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、排气管线62、63、64、排气阀65、喷射器66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经由未图示的配管从燃料箱将燃料蒸发气体导入。

排气管线62、63、64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62的上游侧的端部与储存罐61连接，下游侧的端部与排气阀65的进入侧连接。

排气管线63的上游侧的端部与排气阀65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63的中间部设置有止回阀63a。

止回阀63a是防止净化气体从吸入岐管27侧向排气阀65侧的倒流的单向阀。

排气管线64将从排气阀65向排气管线63流出的净化气体的一部分导入至喷射器66。

排气管线64从排气管线63的排气阀65与止回阀63a之间的区域分支，并且下游侧的端部与喷射器66的与喷嘴66b相比靠下游侧的区域连接。

在排气管线64的中间部设置有止回阀64a。

止回阀64a是防止净化气体从喷射器66侧向排气阀65侧的倒流的单向阀。

排气阀65是能够对净化气体能够从排气管线62向排气管线63、64通过的打开状态、和将排气管线62和排气管线63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65进行开闭。

喷射器66是利用涡轮增压器40的压缩机41的上游侧与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66形成为筒型容器状，构成为具有导入管路66a、喷嘴66b、排出口66c等。

导入管路66a是在喷射器66的上游侧的端部将从吸入管道21的与压缩机41相比靠下游侧的区域抽出的空气进行导入的管路。

喷嘴66b对从导入管路66a导入且在喷射器66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64的下游侧的端部与喷射器66的与喷嘴66b相比靠下游侧的区域连接，净化气体由于喷嘴66b产生的负压而被吸引至喷射器66内，与空气流汇合。

排出口66c设置于喷射器66的下游侧的端部，是将汇合后的空气以及净化气体从喷射器66的内部导入至吸入管道21的与压缩机41相比靠上游侧的区域的连通部位。

egr装置70进行将废气的一部分作为egr气体从气缸盖13的排气端口部抽出并导入至吸入岐管27内的废气再循环(egr)。

egr装置70具备egr流路71、egr阀72等。

egr流路71是将废气(egr气体)从排气端口导入至吸入岐管27的管路。

egr阀72设置于egr流路71，是对egr气体的流量进行调节的调量阀。

egr阀72具有利用螺线管等电动致动器进行驱动的阀体。

egr阀72在稳态时，由ecu100使用基于规定的目标egr率(egr气体流量/进气流量)而设定的开度对应图对开度进行控制。

另外，egr装置70具备通过与冷却水的热交换对egr气体进行冷却的未图示的egr冷却器。

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

ecu100与设置于发动机1的各种传感器、成为控制对象的各种设备直接连接、或者经由can通信系统等车载lan装置间接地连接。

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、喷油器等控制对象而输出控制信号。

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具有作为根据发动机1的运转状态而对空气旁通阀24、废气门阀44进行控制的空气旁通阀控制部、废气门阀控制部的功能。

另外，ecu100具有作为异常检测部的功能，其中，该异常检测部对具有高压燃料系统的燃料供给装置50的异常进行检测。

燃料供给装置50的异常检测例如进行如下说明的通电诊断、以及特性诊断。

通电诊断对喷油器55的驱动电流进行检测，对是否进行正常通电进行诊断。例如，在向喷油器55供给的电压降低的情况等，异常诊断成立。

通电诊断是如下本发明中所说的第1诊断，即，诊断以较短时间(例如几十msec)结束。

特性诊断基于利用燃料压力传感器54a检测的燃料压力，对燃料供给装置50中的任意结构部件的异常进行检测。

通常，燃料压力在升高至通过ecu100而设定的规定的目标燃料压力附近且在任意气缸的喷油器55中进行了喷射的情况下，在暂时降低之后会再次升高。

在产生异常的情况下，上述燃料压力的履历所示出的图案从通常时的图案偏离。

ecu100对燃料压力的推移(履历)进行监视，并且对当前的燃料压力推移图案与预先设定的成为基准的燃料压力推移图案进行比较，在连续地检测到大于或等于规定值的偏离的情况下，使异常诊断成立。

特性诊断是如下本发明中所说的第2诊断，即，相对于通电诊断需要较长时间(例如数秒)的诊断。

图2是表示实施方式的发动机控制装置中的高压燃料系统发生异常时的失效保护控制的流程图。

下面，按顺序对每个步骤进行说明。

<步骤s01：高压燃料系统诊断开始>

ecu100开始进行高压燃料系统的诊断。

高压燃料系统的诊断与上述的通电诊断以及特性诊断一起执行。

然后，进入步骤s02。

<步骤s02：通电诊断异常判定成立判断>

ecu100对在通电诊断中高压燃料系统的异常判定是否成立进行判断。

在异常判定成立的情况下，进入步骤s03，在不成立的情况下，进入步骤s04。

<步骤s03：废气门阀开度增加>

ecu100使废气门阀44的开度增加而减少导入至涡轮42的废气流量，使涡轮增压器40的增压压力降低，使燃料喷射时的缸内压力不超过燃料压力。

例如，将废气门阀44设为全开。

此时，为了对吸入空气量进行节流而抑制缸内压力，也可以对节流器26的开度进行限制。

此外，空气旁通阀24的开度得到维持。通常，空气旁通阀24成为关闭状态。

然后，进入步骤s04。

<步骤s04：特性诊断异常判定成立判断>

ecu100对在特性诊断中高压燃料系统的异常判定是否成立进行判断。

在异常判定成立的情况下，进入步骤s05，在不成立的情况下，结束一系列的处理(返回)。

<步骤s05：废气门阀/空气旁通阀开度增加>

ecu100使废气门阀44的开度增加，并且使空气旁通阀24的开度增加。

例如，将废气门阀44以及空气旁通阀24均设为全开。

通过将空气旁通阀24打开，从而使压缩机41的下游侧的被增压的新气体的一部分回流至压缩机41的上游侧。与由将废气门阀44打开带来的增压压力抑制效果相结合，压缩机41的下游侧的进气压力急剧地降低，燃料喷射时的缸内压力被抑制为不会超过燃料压力的程度。

此时，为了对吸入空气量进行节流而抑制缸内压力，也可以对节流器26的开度进行限制。

然后，结束一系列的处理(返回)。

根据以上说明的实施方式，能够得到下面的效果。

(1)在高压燃料系统异常时将空气旁通阀24从全闭状态打开至全开状态，从而相对于仅增加废气门阀44的开度的现有技术，能够急剧地使增压压力降低，抑制吸入空气压力而使缸内压力降低。

由此，即使在高压燃料系统异常时也能够实现燃料喷射而防止发动机熄火。

(2)在通过通电诊断而在短时间检测出异常的情况下，仅使废气门阀44的开度增加，从而能够防止由增压压力急剧地降低引起的发动机输出扭矩的骤变、冲击的发生。

另一方面，在通过需要较长时间的特性诊断而检测出异常的情况下，能够将空气旁通阀24打开而使增压压力急剧地降低，防止发动机熄火的发生。

(变形例)

本发明并不限定于以上说明的实施方式，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)发动机控制装置以及发动机的结构并不限定于上述实施方式，能够适当地变更。

例如，发动机的气缸布局、气缸数、燃料喷射方式、动阀驱动方式、增压器的有无以及种类等并不限定于实施方式的结构，能够适当地变更。

(2)对高压燃料系统的异常进行检测的方法并不限定于实施方式那样的通电诊断、特性诊断，能够适当地变更。

(3)在实施方式中，在高压燃料系统异常时将废气门阀、空气旁通阀的开度设为全开，但并不限定于此，在能够通过在中间开度使开度增加而防止发动机熄火的情况下，也可以以该方式进行。