内燃机的失火检测装置的制作方法

本发明涉及内燃机的失火检测装置。

背景技术：

在日本特开平5-202799号公报中公开了一种失火检测装置，基于内燃机的运转状态来评价以失火的产生为起因的排气净化装置的损伤。该以往的装置在评价期间中产生了失火的情况下计算评价值。该评价值以与失火产生时的运转状态建立对应的方式算出。并且，该以往的装置在评价期间经过后合计在评价期间中算出的评价值，在该合计值为阈值以上的情况下，判定为产生了排气净化装置的功能受损的级别的失火。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-202799号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，上述以往的装置未考虑利用捕集器(例如具有蜂窝构造的捕集器)来构成排气净化装置的情况。在该情况下，堆积于捕集器的pm(particulatematter：颗粒物质)会给上述判定带来极大的影响。原因是若pm堆积于捕集器，则在失火产生时流入捕集器的未燃状态的燃料的燃烧会诱发堆积pm的燃烧，使排气温度大幅地上升。因此，在上述以往的装置中，有可能无法检测出捕集器的排气净化功能受损的级别的失火的产生。

本发明鉴于上述的课题而完成，其目的在于提供一种能够提高捕集器的排气净化功能受损的级别的失火的产生的检测精度的内燃机的失火检测装置。

第一发明是用于解决上述的课题的内燃机的失火检测装置，具有如下特征。

所述失火检测装置具备堆积量推定部、判定值设定部和失火判定部。

所述堆积量推定部推定堆积于内燃机的排气净化用捕集器的颗粒状物质的量。

所述判定值设定部基于所述内燃机的运转状态和所述颗粒状物质的堆积量来设定失火判定值。

所述失火判定部在使用了所述失火判定值的规定的判定条件成立的情况下，判定为产生了所述捕集器的排气净化功能受损的级别的失火。

所述判定值设定部在所述堆积量越多时将所述失火判定值设定为越小的值。

第二发明在第一发明的基础上，还具有如下特征。

进而，所述判定值设定部基于所述运转状态来设定基本失火判定值，基于所述堆积量来设定修正系数，通过对所述基本失火判定值乘以所述修正系数来设定所述失火判定值。

所述堆积量越多则所述修正系数被设定为越小的值。

第三发明在第一或第二发明的基础上，还具有如下特征。

所述内燃机是具备向缸内直接喷射燃料的喷射器的火花点火式的发动机。

发明效果

根据第一发明，颗粒状物质(即pm)的堆积量越多，将失火判定值设定为越小的值。若将失火判定值设定为较小的值，则能够抑制虽然由于失火发生时的pm的燃烧而产生了捕集器的排气净化功能受损的级别的失火，但是误检测为未发生那样的失火的情况。换言之，能够高精度地检测出由于失火发生时的pm的燃烧而产生了捕集器的排气净化功能受损的级别的失火。

根据第二发明，pm的堆积量越多，将修正系数设定为越小的值。因此，pm的堆积量越多，能够将通过对基本失火判定值乘以修正系数而设定的失火判定值设定为越小的值。

近年来，对于火花点火式的发动机，要求较少的排气量和较高的压缩比。在向这种发动机的缸内直接喷射燃料的情况下，与向进气口喷射燃料的情况相比，容易将pm排出。这点，根据第三发明，能够高精度地检测出产生了在应用于具备直喷式喷射器的火花点火式的发动机的捕集器中该捕集器的排气净化功能受损的级别的失火。

附图说明

图1是说明本发明的实施方式的失火检测装置的结构的一例的图。

图2是说明ot失火率的设定处理的一例的框图。

图3是表示发动机转速(或者发动机负荷量)与基本ot失火率之间的关系的一例的图。

图4是表示pm堆积量与修正系数的关系的图。

图5是说明ot失火的判定处理的流程的流程图。

图6是说明ot失火率的设定处理的另一例的框图。

具体实施方式

以下，参照附图并说明本发明的实施方式。不过，在以下所示的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等的数时，除了特别明示的情况或原理上明显确定为该数的情况以外，本发明并不限定于该提及的数。并且，在以下所示的实施方式中说明的构造或步骤等除了特别明示的情况或明显原理上确定于此的情况以外，在本发明中不一定是必须的。

1.系统结构的说明

本发明的实施方式的失火检测装置是对搭载于车辆的内燃机的失火进行检测的装置。具体而言，该内燃机是具有多个气缸的火花点火式的发动机。在该发动机的排气管中设有gpf(gasolineparticulatefilter：汽油颗粒捕集器)。该gpf具有蜂窝构造，捕集在排气管中流动的pm。在构成蜂窝的单元的表面担载有对排气中的特定的成分进行净化的催化剂(例如三元催化剂)。即，gpf对在排气管中流动的排气进行净化。

图1是说明本实施方式的失火检测装置的结构的一例的图。如图1所示，失火检测装置具备曲轴角传感器10、节气门传感器20、ecu(electriccontrolunit：电子控制单元)30、喷射器40和mil(malfunctionindicatorlight：故障指示灯)50。

曲轴角传感器10是对发动机的曲柄轴的旋转角度进行检测的传感器。曲轴角传感器10将检测出的旋转角度的信息(以下也称为“曲轴角信息”。)向ecu30发送。

节气门传感器20是对发动机的节气门的开度进行检测的传感器。节气门传感器20将检测出的开度的信息(以下也称为“节气门信息”。)向ecu30发送。

ecu30是具备处理器、存储器以及输入输出接口的微型计算机。ecu30经由输入输出接口来接受各种信息。ecu30基于接受到的各种信息来进行发动机的失火判定处理。

喷射器40设于发动机的各气缸。喷射器40按照来自ecu30的指令而向发动机的缸内直接喷射燃料。即，适用本实施方式的失火检测装置的内燃机也是缸内直喷式的发动机。

mil50安装于车辆的仪表板。mil50按照来自ecu30的指令而进行点亮。

2.ecu30的功能的说明

作为用于进行发动机的失火判定处理的功能，ecu30具备pm量推定部32、ot(overtemperature：过温)失火率设定部34和ot失火判定部36。以下，对于它们的功能进行说明。

2.1pm量推定部32

pm量推定部32推定堆积于gpf中的pm量(以下也称为“pm堆积量”。)。pm堆积量基于被gpf捕集的pm量(以下也称为“pm捕集量”。)和在gpf中氧化的pm量(以下也称为“pm氧化量”。)而算出。

pm捕集量通过对从发动机排出的pm量(以下也称为“pm排出量”。)乘以规定的捕集比例而算出。pm排出量基于发动机的运转状态而算出。pm氧化量通过将规定的氧化比例乘以当前的pm堆积量而算出，该规定的氧化比例基于例如蜂窝的床温以及gpf的上游的氧浓度而求出。只要每个周期算出pm捕集量与pm氧化量的差并累计该差，就可算出pm堆积量。需要说明的是，在此叙述的计算方法只是一例，可以将各种各样的公知方法应用于pm堆积量的推定方法。

2.2ot失火率设定部34

ot失火率设定部34设定ot失火率。ot失火率是为了检测由催化剂的床温过度地上升所导致的催化剂的排气净化功能受损的级别的失火(以下也称为“ot失火”。)的产生而设定的。ot失火率的设定基于基本ot失火率和修正系数来进行。基本ot失火率是基于发动机的运转状态而设定的ot失火率的基本值。通过对该基本值乘以修正系数来设定ot失火率。

图2是说明基于ot失火率设定部34进行的ot失火率的设定处理的一例的框图。在该设定处理中，通与过基本ot失火率映射m1(以下也简称为“映射m1”。)的对照来求出基本ot失火率。映射m1是存储于ecu30的存储器中的映射。映射m1是对发动机转速以及发动机负荷量与基本ot失火率之间的关系进行规定的映射。

图3是表示发动机转速(或者发动机负荷量)与基本ot失火率之间的关系的一例的图。如图3所示，发动机转速(或者发动机负荷量)越高，基本ot失火率越低。示出这样的关系的理由是在低旋转低负荷范围内，即使发生一些失火，给床温的上升带来的影响也小，相对于此，在高旋转高负荷范围内，较少的次数的失火对床温的上升影响较大。需要说明的是，发动机转速根据曲轴角信息而求出，发动机负荷量根据节气门信息以及曲轴角信息而求出。

并且，在设定处理中，通过与修正系数映射m2(以下也简称为“映射m2”。)的对照来求出修正系数。映射m2的对照使用pm量推定部32推定出的最新的pm堆积量来进行。映射m2与映射m1一样存储于ecu30的存储器。映射m2是对pm堆积量与修正系数的关系进行规定的映射。

图4是表示pm堆积量与修正系数的关系的图。如图4所示，pm堆积量越多，修正系数越小。需要说明的是，pm堆积量为零时的修正系数设定为1.0。即，pm堆积量越多，修正系数为越比1.0小的值。示出这样的关系的理由是pm堆积量越多，失火产生时燃烧的pm量越增加。需要说明的是，如已说明的那样，失火产生时的pm的燃烧由流入到gpf的未燃燃料诱发。

2.3ot失火判定部36

ot失火判定部36对ot失火的产生的有无进行判定。图5是说明基于ot失火判定部36进行的ot失火的判定处理的流程的流程图。需要说明的是，图5所示的例程在发动机驱动的期间反复进行。

在图5所示的例程中，首先，对判定处理的前提条件是否成立进行判定(步骤s10)。作为该前提条件，列举例如下述的条件。

(i)发动机的暖机完成。

(ii)发动机处于怠速运转中或者稳态运转中。

(iii)发动机转速没有突变。

(iv)喷射器、点火装置等各种装置中没有发生异常。

需要说明的是，上述(i)的条件基于发动机的冷却水温来判定。上述(ii)的条件基于节气门信息或车辆的速度来判定。上述(iii)的条件基于曲轴角信息来判定。上述(iv)的条件基于与各种设备的异常的发生对应地生成的信号来判定。

步骤s10的判定反复进行，直至获得肯定的判定结果为止。在步骤s10的判定结果为肯定的情况下，检测允许计数器进行正数(步骤s12)。检测允许计数器对发动机燃烧周期进行计数。检测允许计数器的正数通过每次进行燃烧周期动作时将上一次计数器值加上1来进行。

接着步骤s12，判定失火计数器的正数条件是否成立(步骤s14)。失火计数器的正数条件在旋转变动值为阈值以上的情况下成立。旋转变动值定义为曲柄轴旋转规定的旋转角度(例如30°)所需要的时间的偏差(标准偏差)。旋转变动值基于曲轴角信息而求出。

在步骤s14的判定结果为肯定的情况下，失火计数器进行正数(步骤s16)。失火计数器对旋转变动值成为阈值以上的次数进行计数。失火计数器的正数通过每次判定为旋转变动值是阈值以上时将上一次计数器值加上1来进行。

接着步骤s16，判定异常检测定时是否已到来(步骤s18)。步骤s18的处理在步骤s14的判定结果为否定的情况下也进行。异常检测定时的到来在检测允许计数器为阈值(例如200次)以上的情况下成立。在步骤s18的判定结果为否定的情况下，返回步骤s12，检测允许计数器进行正数。

在步骤s18的判定结果为肯定的情况下，判定异常计数器的正数条件是否成立(步骤s20)。异常计数器的正数条件在实际的失火率为ot失火率以上的情况下成立。实际的失火率通过将失火计数器的当前计数器值除以检测允许计数器的当前计数器值来算出。ot失火率是由ot失火率设定部34设定的失火率。

在步骤s20的判定结果为肯定的情况下，异常计数器进行正数(步骤s22)。异常计数器对实际的失火率成为ot失火率以上的次数进行计数。异常计数器的正数通过每次判定为实际的失火率是ot失火率以上时将上一次计数器值加上1来进行。

在步骤s20的判定结果为否定的情况下，异常计数器进行倒数(步骤s24)。异常计数器的倒数通过每次判定为实际的失火率小于ot失火率时将上一次计数器值减去1来进行。

接着步骤s24，使检测允许计数器和失火计数器初始化(步骤s26)。即，将检测允许计数器和失火计数器的计数器值设定为初始值(即零)。步骤s26的处理在后述的步骤s28的判定结果为否定的情况下也进行。

接着步骤s22，判定异常计数器是否为阈值(例如3次)以上(步骤s28)。在步骤s20～s24的一连串的处理中，根据步骤s20的判定结果来进行异常计数器的正数或者倒数。因此，步骤s28中异常计数器为阈值以上意味着异常计数器连续正数了与阈值相当的次数。

在步骤s28的判定结果为肯定的情况下，mil50进行点亮，且停止失火气缸中的燃料喷射(步骤s30)。mil50的点亮基于点亮指令来进行。失火气缸中的燃料喷射的停止基于向失火气缸的喷射器40的喷射停止指令来进行。失火气缸的喷射器40基于失火计数器的正数的履历来确定。例如，将对失火计数器的正数最有贡献的气缸确定为失火气缸。需要说明的是，也可以生成点亮指令以及喷射停止指令中的任何一方，进行mil50的点亮或者失火气缸中的燃料喷射的停止。

3.效果

根据以上说明的本实施方式，在检测ot失火的产生时，将与pm堆积量对应的修正系数乘以基本ot失火率。pm堆积量越多，该修正系数取越小的值。因此，pm堆积量越多，乘以修正系数后的ot失火率取越小的值。因此，能够抑制虽然由于失火发生时的pm的燃烧而产生了ot失火，但是误检测为未发生ot失火的情况。换言之，能够高精度地检测出由于失火产生时的pm的燃烧而产生了ot失火。

4.上述实施方式与本发明的对应关系

pm量推定部32对应于上述第一发明的“堆积量推定部”。ot失火率设定部34对应于上述第一发明的“判定值设定部”。ot失火判定部36对应于上述第一发明的“失火判定部”。ot失火率对应于上述第一发明的“失火判定值”。基本ot失火率对应于上述第二发明的“基本失火判定值”。

5.其他的实施方式

上述实施方式的失火检测装置也可以如以下那样进行变形。

图6是说明基于ot失火率设定部34进行的ot失火率的设定处理的另一例的框图。在该设定处理中，通过ot失火率映射m3、m4、…、mn的对照，直接求出ot失火率。这些映射m3～mn是按照pm堆积量对发动机转速以及发动机负荷量与基本ot失火率之间的关系进行设定的映射。需要说明的是，发动机转速根据曲轴角信息而求出，发动机负荷量根据节气门信息以及曲轴角信息而求出，pm堆积量由pm量推定部32推定的情况与上述实施方式相同。

适用上述实施方式的失火检测装置的内燃机也可以是压缩自燃式的发动机。不过，前提条件是压缩自燃式的发动机具有排气净化用捕集器且该排气净化用捕集器具有与gpf相同的功能(即pm捕集功能以及排气净化功能)。在压缩自燃式的发动机具有这种捕集器的情况下，通过上述的失火判定处理，能够检测ot失火的产生。

标号说明

10曲轴角传感器

20节气门传感器

30ecu

32pm量推定部

34ot失火率设定部

36ot失火判定部

40喷射器

50mil。