专利名称：内燃机失火检测设备及其方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机失火(misfire)检测设备及其方法，用于根据内燃机转速的变化判断是否发生失火。
背景技术：
日本未审查专利公报No.04-171249和日本未审查专利公报No.58-051243各公开了一种失火检测设备，其中计算了表示内燃机转速变化的诊断数据，并且将该诊断数据和根据内燃机工作状态的阈值相互进行比较，以判断是否发生失火。
在内燃机中，内燃机转速会由于失火而发生变化，并且也会由于飞轮松动或者离合器磨损而发生变化。
此外，车辆在不平路面上行驶期间，存在下述的情况由于由油门开度的轻微变化所引起的动力变化或驱动轮牵引力的变化会导致内燃机转速发生变化。
在传统技术中，虽然根据内燃机工作状态设置与诊断数据进行比较的阈值，但仍存在下述的问题当由于如上所述的失火之外的因素导致内燃机转速发生变化时，会错误地判断发生了失火。
发明内容
本发明的目的是提供一种失火检测设备及其方法，当由于失火之外的因素导致内燃机转速发生变化时，其不会错误地判断发生了失火。
为了实现以上目的，根据本发明，在一种根据表示内燃机转速变化的诊断数据与基于内燃机工作状态的阈值之间的比较结果来判断是否发生失火的构造中，根据表示该诊断数据与该阈值之间的平均相关性的数据对该阈值进行修正。
通过下面参照附图的描述，本发明的其它目的和特征将变得明了。
图1是表示一实施例中的内燃机的系统构造的示意图。
图2是表示第一实施例中失火频度累加值的更新控制的流程图。
图3是表示第一实施例中修正系数的更新控制的流程图。
图4是表示该实施例中的失火判断控制的流程图。
图5是表示失火频度累加值的更新控制的第二实施例的流程图。
图6是表示第二实施例中的修正系数的更新控制的流程图。
具体实施例方式
图1是表示一实施例中的内燃机的系统构造的示意图。
在图1中，在内燃机101的进气管102中设置电控节气门室104。
电控节气门室104包括节气门103b和驱动节气门103b的开启/关闭的节气门电机103a。
通过电控节气门室104和进气门105将空气吸入内燃机101的燃烧室106。
在进气门105的上游侧的进气口111中设置电磁喷油阀112。
通过由内燃机控制单元(下文中简写为ECU)113输出的喷油脉冲信号来驱动喷油阀112使其开启，以向进气门105喷射被调节为预定压力的燃油。
注意，该构造可以如下喷油阀112直接将燃油喷射到燃烧室106中。
由火花塞114通过火花点火将各汽缸中形成的油气混合物点燃以进行燃烧。
火花塞114配备有其中包含功率晶体管的点火线圈114A。
ECU 113对该功率晶体管进行开关控制，以控制各汽缸的点火正时(点火正时提前量)。
内燃机101的燃烧后的废气通过排气门107从燃烧室106排出，并且由前置催化转化器108和后置催化转化器109进行净化，然后再排放到大气中。
设置在进气侧凸轮轴110A和排气侧凸轮轴110B上的凸轮分别驱动进气门105和排气门107以使其开启/关闭。
ECU 113从下列传感器接收检测信号检测油门开口APS的油门踏板传感器116、检测内燃机101的进气量Q的空气流量计115、从曲轴121获取每单位曲柄角度的位置信号POS的曲柄角度传感器、检测节气门103b的开度TVO的节气门传感器118、检测内燃机101的冷却水温度Tw的水温传感器119、从进气侧凸轮轴110A获取汽缸判断信号PHASE的凸轮传感器120等。
ECU 113根据位置信号POS计算内燃机转速Ne。
此外，ECU 113具有根据该内燃机转速Ne的变化来判断出现失火的功能。下面将参照图2到图4的流程图对这种失火判断功能进行描述。
图2的流程图表示每次点火都执行的过程。
在步骤S1中，用于对点火次数进行计数的点火计数器被递增计数。
在步骤S2中，读取内燃机载荷Tp和内燃机转速Ne。
注意，内燃机载荷Tp可由喷油阀112中的基本喷射量、汽缸进气量、节气门开度等参数表示。
在步骤S3中，判断在步骤S2中读取的内燃机载荷Tp和内燃机转速Ne是否分别处于预先设定的范围内。
然后，如果内燃机载荷Tp和内燃机转速Ne处于预先设定的范围内，则控制进行到步骤S4。
在步骤S4中，计算表示内燃机转速Ne的变化的诊断数据ΔNe。
将该诊断数据ΔNe计算为一个点火周期内在两个曲柄角度位置处计算的内燃机转速Ne之间的偏差。
在步骤S5中，参照用于存储各范围(该范围是根据内燃机载荷Tp和内燃机转速Ne预先划分的)内的基本阈值SL的对应关系图(map)，计算与当时的内燃机载荷Tp和内燃机转速Ne相对应的该基本阈值SL。
此外，在步骤S5中，根据该基本阈值SL和修正系数K计算最终阈值SL。该修正系数K的初始值为0。
阈值SL＝基本阈值+修正系数K×基本阈值注意，为各内燃机载荷Tp和内燃机转速Ne将基本阈值SL预先设定为下述的值当发生失火时，该诊断数据ΔNe在该值处超过该基本阈值SL。
在步骤S6中，判断该诊断数据ΔNe是否等于或大于该阈值SL。
然后，如果该诊断数据ΔNe等于或大于该阈值SL并且存在很高的出现失火的可能性，则控制进行到步骤S7，在步骤S7中用于对失火发生次数进行计数的失火计数器被递增计数。
另一方面，如果该诊断数据ΔNe小于该阈值SL并且判断没有发生失火，则控制进行到步骤S8。
在步骤S8中，将直到前一次的累加值∑ΔNe与当前的诊断数据ΔNe相加，以更新累加值∑ΔNe。
在下一个步骤S9中，将直到前一次的累加值∑SL与当前的阈值SL相加，以更新累加值∑SL。
在步骤S10中，用于对累加次数进行计数的累加计数器被递增计数。
在步骤S11中，判断该点火计数器的值是否达到了400，如果点火计数器的值＝400，则控制进行到步骤S12。
当控制进行到S12以及后面介绍的后续步骤时，点火计数器复位为0。因此，每隔400次点火，控制就进行到步骤S12和后续步骤。
在步骤S12中，将失火频度计算为失火计数器的值与点火总次数400之间的比值。
在步骤S13中，判断累加计数器的值是否等于或大于预定值A。
然后，如果累加计数器的值小于预定值A，即，累加值∑ΔNe和累加值∑SL中的每一个的样本数目小于预定值A，则控制进行到步骤S17。
在步骤S17中，将当前在步骤S12中得到的失火频度加入直到前一次为止的失火频度累加值，以更新该失火频度累加值。
在图4的流程图所示的过程中，该失火频度累加值用于判断是否输出最终失火判定信号(失火警告)。
另一方面，在该累加计数器的值等于或大于该预定值A的情况下，也就是说，在该累加值∑ΔNe和该累加值∑SL中的每一个的样本数目等于或大于该预定值A的情况下，控制进行到步骤S14。
在步骤S14中，根据该累加值∑ΔNe和该累加值∑SL之间的比值(比值＝∑ΔNe/∑SL)，对修正系数K进行更新。
在图3的流程图中对步骤S14中的处理进行详细描述。
在步骤S141中，计算∑ΔNe/∑SL与预先设定的参考值之间的偏差Δα。
Δα＝∑ΔNe/∑SL-参考值然后，在步骤S142中，根据该偏差Δα设置该修正系数K的修正值ΔK。
当Δα为正值时，将该修正值ΔK设置为正值，其绝对值随着Δα的绝对值的增大而增大，而当Δα为负值时，将该修正值ΔK设置为负值，其绝对值随着Δα的绝对值的增大而增大。此外，当Δα为0时，将修正值ΔK设置为0。
在步骤S143中，将通过把该修正值ΔK与直到前一次的修正系数K相加而得到的结果作为新的修正系数K。
∑ΔNe/∑SL是表示该诊断数据ΔNe与该阈值SL之间的平均相关性的数据，其中，∑ΔNe/∑SL是下述的值当该诊断数据ΔNe平均地变大，以平均地接近该阈值SL时，该值变大。
注意，如果把∑ΔNe除以累加次数，则得到诊断数据ΔNe的简单平均值，如果把∑SL除以累加次数，则得到阈值SL的简单平均值。然而，由于(∑ΔNe/累加次数)/(∑SL/累加次数)＝∑ΔNe/∑SL，所以省略了除以累加次数。
此外，在∑ΔNe和∑SL的计算中，从样本中去除了判定出现失火时的诊断数据ΔNe和阈值SL。
因此，由∑ΔNe/∑SL表示的诊断数据ΔNe和阈值SL之间的平均相关性表现出由于失火之外的因素而导致的转速变化的增大趋势。
这里，当∑ΔNe/∑SL大于参考值时，处于下述状态由于失火之外的其它因素而导致诊断数据ΔNe平均地非常接近于阈值SL。在这种情况下，由于该诊断数据ΔNe很容易超过阈值SL，所以存在错误判断失火的可能。
因此，通过逐渐增加地修正该修正系数K来逐渐增加地修正阈值SL，即，通过诊断数据ΔNe的平均增大的部分使阈值SL增大，以使得只有在发生失火时诊断数据ΔNe才会超过阈值SL。
另一方面，当∑ΔNe/∑SL小于参考值时，由于阈值SL远大于诊断数据ΔNe的平均水平，所以存在检测不到由于失火而导致的转速变化的可能性。
因此，通过逐渐减小地修正该修正系数K来逐渐减小地修正阈值SL，以使得在发生失火时诊断数据ΔNe超过阈值SL。
即，对修正系数K进行修正以使∑ΔNe/∑SL接近该参考值。
如果以这种方式对阈值SL进行修正，则当由于失火之外的因素(例如飞轮松动、离合器磨损、或车辆在不平路面上行驶)而导致转速变化增大时，可以避免失火的误判，并且可以在转速变化平均较低的状态下可靠地判断失火。
注意，将修正系数K的校正结果应用于下一个400次点火期间的失火判断。
如果在图2的流程图中在步骤S14中如上所述对修正系数K进行了修正，那么在下一个步骤S15中，判断∑ΔNe/∑SL是否等于或大于一取消判断值。
如前所述，由于将修正系数K的修正结果应用于下一个400次点火期间的失火判断，所以存在下述的情况在刚进入不平路面运行后，根据基于直到前一次的适用于平坦路面行驶的修正系数K的阈值SL进行步骤S6中的失火判断。
因此，根据∑ΔNe/∑SL与取消判断值之间的比较结果来判断阈值SL不能追随诊断数据ΔNe的平均数值范围的逐渐增加的变化。
这里，如果∑ΔNe/∑SL＜消除判断值，那么在步骤S12中计算的失火频度被认为是根据适当的阈值SL检测出来的，然后控制进行到步骤S17。
另一方面，如果∑ΔNe/∑SL≥取消判断值，则由于诊断数据ΔNe平均地过于接近阈值SL，所以存在错误判断失火的可能性，并且随后控制进行到步骤S16。
在步骤S16中，判断在步骤S12中得到的失火频度是否等于或大于一预定值。
然后，如果该失火频度等于或大于该预定值，则控制进行到步骤S17，在步骤S17对失火频度累加值进行更新。如果该失火频度小于该预定值，则控制进行到步骤S18，在步骤S18将一取消标志设置为1。
在∑ΔNe/∑SL等于或大于该取消判断值的情况下，存在错误判断失火的可能性。然而，如果失火频度等于或大于该预定值，则即使由于失火之外的因素(例如飞轮松动、离合器磨损、或者车辆在不平路面上行驶)而导致转速变化增加，确实发生失火的可能性也很高。因此，控制进行到步骤S17，在步骤S17对失火频度累加值进行更新。
在∑ΔNe/∑SL等于或大于该取消判断值并且失火频度小于该预定值的情况下，虽然没有真正发生失火，但是也存在错误判断失火的可能性。因此，控制进行到步骤S18，在步骤S18将取消标志设置为1，以取消后面介绍的基于失火频度累加值的最终失火判断。
如果累加计数器的值小于预定值A以及得到累加值∑ΔNe和∑SL时的诊断数据ΔNe样本的数量，则不可能根据∑ΔNe/∑SL高精度地判断诸如飞轮松动、离合器磨损或者车辆在不平路面上行驶对诊断数据ΔNe的影响。
因此，当累加计数器具有等于或大于预定值A的值时，执行基于∑ΔNe/∑SL的修正系数K的修正和基于∑ΔNe/∑SL的取消标志的设置。
然后，如果累加计数器具有小于预定值A的值，则控制进行到步骤S17，在步骤S17对失火频度累加值进行更新，以避免修正系数K的错误修正和失火判断的错误取消。
在步骤S19中，点火计数器、累加计数器、失火计数器以及累加值∑ΔNe和∑SL全部清零，以终止当前过程。
图4的流程图表示每隔2000次点火执行的过程。在步骤S31中，判断取消标志是否设置为1。
如果取消标志设置为1，则控制进行到步骤S32，在步骤S32将失火频度累加值和取消标志清零以终止当前过程。
因此，在阈值SL的修正不能跟随由于诸如飞轮松动、离合器磨损或者车辆在不平路面上行驶的影响而导致的诊断数据ΔNe的平均增加的情况下，可以防止错误的失火警告，从而能够提高失火判断的可靠性。
另一方面，如果在步骤S31中判断取消标志设置为0，则控制进行到步骤S33，在步骤S33判断失火频度累加值是否大于等于预定值X。
失火频度每400次点火获得一次，而本过程每2000次点火执行一次。因此，在步骤S33中要与预定值X进行比较的失火频度累加值就变成通过对每400次点火得到的失火频度依次累加五次而得到的值。
如果在步骤S33中判断该失火频度累加值等于或大于预定值X，则控制进行到步骤S34，在步骤S34中通过诸如灯、蜂鸣器等的报警装置123向驾驶者给出失火警告。
注意，本实施例具有下述的构造最终失火判断信号的输出为报警装置123的工作信号的输出。然而，本发明并不局限于此，其构造例如还可以如下将失火判定信号作为低空燃比燃烧的禁止信号，以将目标空燃比从低空燃比强制转变为化学计量空燃比(理想空燃比)。
在步骤S35中，将失火频度累加值清零，以终止本过程。
在上述实施例中，该构造如下计算∑ΔNe/∑SL，作为表示诊断数据ΔNe与阈值SL之间的平均相关性的数据。然而，可以在每一次计算诊断数据ΔNe时计算ΔNe/SL，并且对该ΔNe/SL进行累加。在图5和图6的流程图中示出了具有这种构造的实施例。
图5的流程图与图2的流程图的不同之处仅仅在于步骤S8A、S9A、S14A和S15A。因此，图5的流程图中与图2的流程图中的步骤执行相同处理的步骤由与图2的流程图中相同的标号表示，并且省略其说明。
在图5的流程图中的步骤S8A中，计算当前计算的诊断数据ΔNe与阈值SL之间的比值(比值＝ΔNe/SL)。
在步骤S9A中，更新ΔNe/SL的累加值∑(ΔNe/SL)。
然后，在每400次点火之间对ΔNe/SL进行累加，并且控制进行到步骤S14A，在步骤S14A中，根据累加值∑(ΔNe/SL)/累加次数(即ΔNe/SL的平均值)来更新修正系数K。
在步骤S15A中，判断累加值∑(ΔNe/SL)/累加次数是否等于或大于预先设定的取消判断值。
在本实施例中，ΔNe/SL的平均值是表示诊断数据ΔNe和阈值SL之间的平均相关性的数据。
在图6的流程图中对步骤S14A中的修正系数K的修正处理进行详细描述。
在步骤S141A中，计算偏差Δα。
Δα＝∑(ΔNe/SL)/累加次数一参考值在步骤S142中，是根据该偏差Δα设置修正值ΔK，以使累加值∑(ΔNe/SL)/累加次数接近于参考值，并且在步骤S143中，根据该修正值ΔK对修正系数K进行更新。
此外，在步骤S15A中判断累加值∑(ΔNe/SL)/累加次数小于该取消判断值的情况下，判断该失火判断是基于合适的阈值SL进行的，并且随后控制进行到步骤S17，在步骤S17对失火频度进行累加。
另一方面，在累加值∑(ΔNe/SL)/累加次数等于或大于该取消判断值的情况下，在步骤S16中判断失火频度是否等于或大于该预定值。然后，在失火频度小于该预定值并且失火状态不明显的情况下，估计到阈值SL没有随诸如飞轮松动、离合器磨损或者车辆在不平路面上行驶造成的影响而发生变化，并且随后控制进行到步骤S18，在步骤S18中将取消标志设置为1。
此外，如果失火频度等于或大于该预定值，则判定确实发生了失火，即使阈值SL没有跟随飞轮松动、离合器磨损或者车辆在不平路面上行驶造成的影响，并且因此，控制进行到步骤S17，在步骤S17中对失火频度进行累加。
注意，在上述实施例中，该构造如下用于获得诊断数据ΔNe和阈值SL之间的平均相关性的定时是每400次点火，并且最终失火判断每2000次点火进行一次。然而，显然本发明并不局限于这种点火次数。
此外，该构造还可以如下其间获得诊断数据ΔNe与阈值SL之间的平均相关性的400次点火间隔以及其间根据使用基于该平均相关性设置的修正系数K进行了修正的阈值SL进行失火判断的400次点火间隔是相互区分的，以交替地执行平均相关性的检测和基于该相关性的修正的应用。
本申请要求2003年4月24日提交的日本专利申请No.2003-120325的优先权，并且在此引入其全部内容作为参考。
虽然仅仅选取了选定的实施例来说明本发明，但是本领域的技术人员能够从该公开中明显地看出，在不脱离由附加权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种变化和改进。
此外，提供对根据本发明的实施例的前述说明仅用作示例说明，而不是为了限制附加权利要求及其等价物所限定的本发明。
权利要求
1.一种内燃机失火检测设备，其包括工作状态检测器，用于检测包括内燃机转速在内的内燃机工作状态；和计算部分，用于根据由所述工作状态检测器检测的内燃机转速判断是否发生失火，以输出失火判断信号，其中所述计算部分计算表示所述内燃机转速的变化的诊断数据，并且还根据所述内燃机工作状态计算一阈值，并根据所述诊断数据与所述阈值之间的比较来判断是否发生了失火；并且根据表示所述诊断数据与所述阈值之间的平均相关性的数据计算用于修正所述阈值的修正值，以使用所述修正值对所述阈值进行修正。
2.根据权利要求1所述的内燃机失火检测设备，其中所述计算部分计算所述诊断数据的平均值与所述阈值的平均值之间的比值，作为表示所述平均相关性的所述数据。
3.根据权利要求1所述的内燃机失火检测设备，其中所述计算部分计算所述诊断数据与所述阈值之间的比值的平均值，作为表示所述平均相关性的所述数据。
4.根据权利要求1所述的内燃机失火检测设备，其中所述计算部分计算一修正值，当所述诊断数据平均地接近于所述阈值时，该修正值将所述阈值修正得更大。
5.根据权利要求1所述的内燃机失火检测设备，其中所述计算部分从用于计算表示所述平均相关性的所述数据的样本中排除掉所述诊断数据等于或大于所述阈值时的所述诊断数据和所述阈值。
6.根据权利要求5所述的内燃机失火检测设备，其中，当用于计算表示所述平均相关性的所述数据的所述诊断数据和所述阈值的样本数量小于一预定值时，所述计算部分禁止基于表示所述平均相关性的所述数据对所述修正值进行更新。
7.根据权利要求1所述的内燃机失火检测设备，其中所述计算部分根据表示所述诊断数据和所述阈值之间的平均相关性的所述数据取消失火判断。
8.根据权利要求7所述的内燃机失火检测设备，其中，当在获得表示所述平均相关性的所述数据时的时间段内，失火频度等于或大于一预定值时，所述计算部分禁止所述取消处理。
9.根据权利要求1所述的内燃机失火检测设备，其中所述计算部分获得表示所述平均相关性的所述数据，作为每预定点火次数的平均值。
10.一种内燃机失火检测设备，其包括用于检测包括内燃机转速在内的内燃机工作状态的装置；用于计算表示所述内燃机转速的变化的诊断数据的装置；用于根据所述内燃机工作状态计算一阈值的装置；用于根据所述诊断数据与所述阈值之间的比较判断是否发生失火的装置；用于计算表示所述诊断数据与所述阈值之间的平均相关性的数据的装置；用于根据表示所述诊断数据与所述阈值之间的所述平均相关性的所述数据计算用于修正所述阈值的修正值的装置；和用于使用所述修正值对所述阈值进行修正的装置。
11.一种内燃机失火检测方法，包括以下步骤检测包括内燃机转速在内的内燃机工作状态；计算表示所述内燃机转速的变化的诊断数据；根据所述内燃机工作状态计算一阈值；根据所述诊断数据与所述阈值之间的比较判断是否发生失火；计算表示所述诊断数据与所述阈值之间的平均相关性的数据；根据表示所述诊断数据与所述阈值之间的平均相关性的所述数据计算用于修正所述阈值的修正值；和使用所述修正值对所述阈值进行修正。
12.根据权利要求11所述的内燃机失火检测方法，其中计算表示所述平均相关性的所述数据的所述步骤计算所述诊断数据的平均值与所述阈值的平均值之间的比值，作为表示所述平均相关性的所述数据。
13.根据权利要求11所述的内燃机失火检测方法，其中计算表示所述平均相关性的所述数据的所述步骤计算所述诊断数据与所述阈值之间的比值的平均值，作为表示所述平均相关性的所述数据。
14.根据权利要求11所述的内燃机失火检测方法，其中计算所述修正值的所述步骤计算一修正值，当所述诊断数据平均地接近于所述阈值时，该修正值将所述阈值修正得更大。
15.根据权利要求11所述的内燃机失火检测方法，其中计算表示所述平均相关性的所述数据的所述步骤从用于计算表示所述平均相关性的所述数据的样本中排除掉所述诊断数据等于或大于所述阈值时的所述诊断数据和所述阈值。
16.根据权利要求15所述的内燃机失火检测方法，还包括以下步骤当用于计算表示所述平均相关性的所述数据的所述诊断数据和所述阈值的样本数量小于一预定值时，禁止基于表示所述平均相关性的所述数据取消失火判断。
17.根据权利要求11所述的内燃机失火检测方法，还包括以下步骤根据表示所述诊断数据和所述阈值之间的所述平均相关性的所述数据取消失火判断。
18.根据权利要求17所述的内燃机失火检测方法，还包括以下步骤当在获得表示所述平均相关性的所述数据时的时间段内，失火频度等于或大于一预定值时，禁止取消失火判断。
19.根据权利要求11所述的内燃机失火检测方法，其中计算表示所述平均相关性的所述数据的所述步骤计算表示所述平均相关性的所述数据，作为每预定点火次数的平均值。
全文摘要
内燃机失火检测设备及其方法。在一种根据表示内燃机转速变化的诊断数据与基于内燃机工作状态的阈值之间的比较来判断是否发生失火的构造中，根据表示诊断数据与阈值之间的平均相关性的数据对该阈值进行修正。
文档编号G01M15/11GK1540305SQ20041003751
公开日2004年10月27日 申请日期2004年4月23日 优先权日2003年4月24日
发明者清村章, 大崎正信, 尾崎寿宣, 信, 宣 申请人:日立优喜雅汽车配件有限公司, 富士重工业株式会社