本發(fā)明涉及根據(jù)空氣流量計(jì)所檢測出的吸入空氣量而控制燃料噴射量的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置以及控制方法。

背景技術(shù)：

通常利用配置于進(jìn)氣通路的空氣流量計(jì)對每單位時(shí)間的吸入空氣量進(jìn)行檢測，將內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量控制為相對于根據(jù)該每單位時(shí)間的吸入空氣量和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算出的每1個(gè)周期的吸入空氣量而達(dá)到適當(dāng)?shù)目杖急?例如理論空燃比)。例如緊鄰空氣清潔器之后設(shè)置的空氣流量計(jì)位于從進(jìn)行燃料噴射量的運(yùn)算處理的發(fā)動機(jī)控制器離開的位置，經(jīng)由線束而與發(fā)動機(jī)控制器連接。

專利文獻(xiàn)1中公開了下述技術(shù)，即，將還能夠?qū)M(jìn)氣脈動、瞬間的倒流進(jìn)行檢測的高響應(yīng)式的空氣流量計(jì)配置于進(jìn)氣通路。

如上所述空氣流量計(jì)經(jīng)由線束而與發(fā)動機(jī)控制器連接，因此信號線路有可能斷線。針對因這種空氣流量計(jì)的斷線而引起的吸入空氣量信號的喪失，通常設(shè)置某種失效保護(hù)模式，例如轉(zhuǎn)換至根據(jù)節(jié)氣門開度和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速而簡易地求出燃料噴射量、或者將節(jié)氣門開度固定為規(guī)定開度并根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速而推斷吸入空氣量等不依賴于空氣流量計(jì)的失效保護(hù)模式。

然而，如因噪聲等而錯(cuò)誤地未向失效保護(hù)模式轉(zhuǎn)換這種，包含診斷所需的時(shí)間在內(nèi)，對于向失效保護(hù)模式的轉(zhuǎn)換，在空氣流量計(jì)斷線之后需要某種程度的延遲期間。因此，在該延遲期間內(nèi)，從空氣流量計(jì)輸出如吸入空氣量近似為0(或者負(fù)的流量)的信號，因此燃料噴射量極度減少，有可能在轉(zhuǎn)換至失效保護(hù)模式之前導(dǎo)致失火。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-270483號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其構(gòu)成為具備：空氣流量計(jì)，其設(shè)置于進(jìn)氣通路；以及發(fā)動機(jī)控制器，其根據(jù)上述空氣流量計(jì)所檢測出的吸入空氣量而對內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量進(jìn)行控制，

上述空氣流量計(jì)構(gòu)成為將沿順向流動的正的空氣量和沿逆向流動的負(fù)的空氣量作為下述的規(guī)定特性的頻率信號而輸出，即，正的空氣量越大則頻率越高，并且負(fù)的空氣量的絕對值越大則頻率越低，

上述發(fā)動機(jī)控制器具有將上述頻率信號變換為空氣量的表，該表在比與負(fù)的空氣量相對應(yīng)的規(guī)定頻率低的頻率區(qū)域中作為虛擬輸出而分配正的空氣量。

在上述結(jié)構(gòu)中，在空氣流量計(jì)正常的期間內(nèi)，將與在進(jìn)氣通路流動的空氣量相應(yīng)的頻率的信號從空氣流量計(jì)向發(fā)動機(jī)控制器傳送，在發(fā)動機(jī)控制器側(cè)，在利用表將該信號變換為空氣量的基礎(chǔ)上將該空氣量用于燃料噴射量的控制。

另一方面，如果在空氣流量計(jì)與發(fā)動機(jī)控制器之間產(chǎn)生斷線，則發(fā)動機(jī)控制器接收到的信號的頻率變?yōu)?附近的值。在本發(fā)明中，在這種0附近的頻率區(qū)域中，通過經(jīng)由表的變換將適當(dāng)?shù)恼目諝饬孔鳛樘摂M輸出而輸出。

因此，即使在空氣流量計(jì)的斷線時(shí)燃料噴射量也不極度減少。

根據(jù)本發(fā)明，在空氣流量計(jì)的斷線時(shí)，將適當(dāng)?shù)恼目諝饬孔鳛樘摂M輸出而輸出，因此能夠避免由燃料噴射量減少而引起的失火。特別是實(shí)質(zhì)上僅通過表的設(shè)定便能夠應(yīng)用，無需斷線的診斷，因此本質(zhì)上不會伴隨有延遲，能夠立即應(yīng)對空氣流量計(jì)的斷線。

附圖說明

圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)說明圖。

圖2是表示空氣流量計(jì)的空氣量與輸出信號的關(guān)系的特性圖。

圖3是表示發(fā)動機(jī)控制器的變換表的特性的特性圖。

圖4是對比示出斷線時(shí)的(a)輸入變化與(b)檢測空氣量的時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

下面，基于附圖對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1表示應(yīng)用本發(fā)明的汽車用內(nèi)燃機(jī)1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該內(nèi)燃機(jī)1例如為端口噴射式火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，在各氣缸分別具備向進(jìn)氣端口2噴射燃料的燃料噴射閥3。另外，各氣缸的燃燒室具備進(jìn)氣閥6和排氣閥7，并且在中央部具備火花塞4?；鸹ㄈ?與設(shè)置于各氣缸的點(diǎn)火單元5分別連接。上述燃料噴射閥3以及點(diǎn)火單元5由發(fā)動機(jī)控制器10控制。

在與上述進(jìn)氣端口2連接的進(jìn)氣通路11的比進(jìn)氣收集器12靠上游側(cè)的位置夾裝有電子控制式節(jié)氣門13，該電子控制式節(jié)氣門13根據(jù)來自發(fā)動機(jī)控制器10的控制信號而被控制開度，并且在其上游側(cè)配置有對吸入空氣量進(jìn)行檢測的空氣流量計(jì)14。

另外，在排氣通路15安裝有由三元催化器構(gòu)成的催化劑裝置16，在催化劑裝置16的上游側(cè)配置有對排氣空燃比進(jìn)行檢測的空燃比傳感器17。

除了上述的空氣流量計(jì)14、空燃比傳感器17以外，在上述發(fā)動機(jī)控制器10還輸入有用于對內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器18、對冷卻水溫進(jìn)行檢測的水溫傳感器19、對由駕駛員操作的加速器踏板的踏入量進(jìn)行檢測的加速器開度傳感器20等傳感器類的檢測信號。發(fā)動機(jī)控制器10基于這些檢測信號將燃料噴射閥3的燃料噴射量以及噴射時(shí)機(jī)、火花塞4的點(diǎn)火時(shí)機(jī)、節(jié)氣門13的開度等控制為最佳。

除了一部分運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域以外，對燃料噴射量進(jìn)行反饋控制以使其達(dá)到理論空燃比。具體而言，利用由空氣流量計(jì)14檢測出的吸入空氣量Qa、和由曲軸轉(zhuǎn)角傳感器18檢測出的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N，作為Tp＝Qa×K/N(其中，K為常數(shù))而求出基本燃料噴射量Tp。而且，利用基于空燃比傳感器17的檢測信號的反饋校正系數(shù)α作為Ti＝Tp×(1+COEF)×α而求出對燃料噴射閥3施加的實(shí)際的噴射脈沖寬度Ti。此外，COEF是基于水溫等的各種增量校正系數(shù)。這種燃料噴射量的運(yùn)算處理在發(fā)動機(jī)控制器10中執(zhí)行。

對吸入空氣量進(jìn)行檢測的空氣流量計(jì)14例如由高響應(yīng)性的熱線式質(zhì)量流量計(jì)構(gòu)成，其檢測部配置于進(jìn)氣通路11的流路內(nèi)。另外，該空氣流量計(jì)14內(nèi)置有信號處理部14a，該信號處理部14a將利用檢測部所獲得的電流值信號變換為規(guī)定特性的頻率信號并輸出，作為表示空氣量的信號而將頻率信號輸入至經(jīng)由線束而與空氣流量計(jì)14連接的發(fā)動機(jī)控制器10。發(fā)動機(jī)控制器10具備將頻率信號變換為空氣量的變換表10a，例如在每個(gè)采樣周期內(nèi)讀入經(jīng)由該變換表10a而變換為空氣量的值。這樣，在位于相互分離的位置的空氣流量計(jì)14與發(fā)動機(jī)控制器10之間變換為頻率信號并進(jìn)行傳感器信號的收發(fā)，從而針對噪聲的低通性提高。

圖2是表示在進(jìn)氣通路11流動的空氣量與通過信號處理部14a而輸出的頻率信號的頻率的關(guān)系的特性圖，縱軸表示空氣量(換言之，為利用檢測部而獲得的電流值)，橫軸表示頻率信號的頻率。除了能夠以高響應(yīng)性檢測出在進(jìn)氣通路11沿順向(從進(jìn)氣通路11的前端開口朝向燃燒室的方向)流動的空氣量(將其設(shè)為正的空氣量)以外，空氣流量計(jì)14還能夠根據(jù)進(jìn)氣脈動等而將瞬間內(nèi)沿逆向流動的空氣量作為負(fù)的空氣量進(jìn)行檢測，以相對于從正的空氣量至負(fù)的空氣量的規(guī)定的空氣量檢測范圍(圖2中作為從最大值Qamax至最小值Qamin的范圍RQa而示出)具有期望的分辨率的方式，分配規(guī)定的頻率范圍(圖2中作為從最大值Frmax至最小值Frmin的范圍RFr而示出)。具體而言，具有下述特性，即，正的空氣量越大則頻率越高，負(fù)的空氣量的絕對值越大則頻率越低。另外，在空氣量為0時(shí)，成為處于中間的頻率Fr1?？諝饬繖z測范圍RQa包含作為進(jìn)氣系統(tǒng)而能夠產(chǎn)生的空氣量的整個(gè)范圍，基本上不會產(chǎn)生比最大值Qamax大的順向的流動、絕對值比最小值Qamin的絕對值大的逆向的流動。

這里，與空氣量的最小值Qamin相對應(yīng)的頻率的最小值Frmin不是0(Hz)。因此，作為頻率信號，從0(Hz)至最小值Frmin的低頻區(qū)域在信號處理的方面被視為與空氣量的最小值Qamin相對應(yīng)，只要空氣流量計(jì)14、信號處理部14a正常地起作用，則不會使用頻率低于最小值Frmin的一側(cè)的區(qū)域。

如上所述變換為頻率信號的空氣流量計(jì)14的輸出信號經(jīng)由線束而輸入至發(fā)動機(jī)控制器10，在該發(fā)動機(jī)控制器10中再次變換為空氣量。

圖3表示在發(fā)動機(jī)控制器10中用于將頻率信號變換為空氣量的變換表10a的特性。其基本上具有與圖2所示的空氣流量計(jì)14的信號處理部14a相同的特性，對于從最大值Frmax至最小值Frmin的頻率范圍RFr中的各值，分別分配從最大值Qamax至最小值Qamin的空氣量范圍RQa的空氣量的值(正值及負(fù)值)。因此，發(fā)動機(jī)控制器10能夠基于空氣流量計(jì)14所輸出的頻率信號，例如在每個(gè)采樣周期進(jìn)行空氣量的讀入。此外，負(fù)的空氣量表示例如因脈動等而引起的瞬間的倒流分量，因此通過從恒定期間(例如1個(gè)周期間)內(nèi)的正的空氣量的總和減去負(fù)的空氣量的總和而能夠求出真正的空氣量。

這里，如圖3所示，在本實(shí)施例中，在頻率比頻率的最小值Frmin低的一側(cè)的區(qū)域中，對于比規(guī)定的閾值Frsh低的頻率，作為虛擬輸出而分配規(guī)定的正的空氣量的值Qa1。如前所述，比該頻率閾值Frsh低的頻率側(cè)的區(qū)域是正常時(shí)不會使用的區(qū)域。

作為虛擬輸出而輸出的正的空氣量Qa1設(shè)定為至少在節(jié)氣門13的開度為怠速開度時(shí)能夠獲得大于或等于失火極限的燃料噴射量。此外，頻率的最小值Frmin與閾值Frsh之間不過是針對噪聲等的余量而已，未必一定需要，只要將閾值Frsh設(shè)定為較低的頻率即可，因此優(yōu)選如圖示例那樣對頻率的最小值Frmin與閾值Frsh之間賦給適當(dāng)?shù)挠嗔俊?/p>

根據(jù)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，如果空氣流量計(jì)14、信號處理部14a進(jìn)而線束正常，則頻率在與空氣量檢測范圍RQa相對應(yīng)的頻率范圍RFr中變化，空氣量被正確地檢測出。

與此相對，如果線束在空氣流量計(jì)14與發(fā)動機(jī)控制器10之間斷線，則輸入至發(fā)動機(jī)控制器10的頻率信號的頻率大致變?yōu)?Hz。因此，經(jīng)由變換表10a而讀入的空氣量的值變?yōu)樽鳛樘摂M輸出的正的空氣量Qa1。在發(fā)動機(jī)控制器10中，基于該正的空氣量Qa1而如前所述進(jìn)行基本燃料噴射量Tp的運(yùn)算。因此，至少比怠速時(shí)的失火極限大的燃料噴射量得到確保，因變得過度稀薄而引起的失火得到抑制。

此外，在空氣流量計(jì)14與發(fā)動機(jī)控制器10之間的線束短路的情況下，頻率信號的頻率也大致變?yōu)?Hz，因此同樣將作為虛擬輸出的正的空氣量Qa1讀入。

圖4是用于對線束的斷線(或短路)時(shí)的信號變化進(jìn)行說明的時(shí)序圖，該圖4(a)表示從空氣流量計(jì)14的信號處理部14a輸入至發(fā)動機(jī)控制器10的頻率信號的頻率，該圖4(b)表示發(fā)動機(jī)控制器10側(cè)經(jīng)由變換表10a而讀入的空氣量。

在圖4的例子中，在時(shí)間t1產(chǎn)生線束的斷線或者短路，輸入至發(fā)動機(jī)控制器10的頻率信號的頻率在緊隨其后的時(shí)間t2大致變?yōu)?Hz。在發(fā)動機(jī)控制器10中，根據(jù)頻率信號的異常對這種線束的斷線或短路進(jìn)行診斷，在時(shí)間t3從正常模式轉(zhuǎn)換至規(guī)定的失效保護(hù)模式。失效保護(hù)模式例如是通過根據(jù)節(jié)氣門13的開度和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N而簡易地求出燃料噴射量、或者將節(jié)氣門13的開度固定為規(guī)定開度且根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N對吸入空氣量進(jìn)行推定等而不依賴于空氣流量計(jì)14而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的模式。為了避免由噪聲引起的錯(cuò)誤診斷等，在時(shí)間t2至?xí)r間t3的期間內(nèi)存在例如幾百ms左右的延遲時(shí)間。

另一方面，發(fā)動機(jī)控制器10經(jīng)由變換表10a而讀入的空氣量，因輸入至發(fā)動機(jī)控制器10的信號的頻率小于或等于閾值Frsh而在時(shí)間t2以后變?yōu)樽鳛樘摂M輸出的正的空氣量Qa1。因此，直至轉(zhuǎn)換至失效保護(hù)模式的時(shí)間t3為止的期間內(nèi)，從燃料噴射閥3噴射基于該空氣量Qa1而計(jì)算出的量的燃料。由此，在時(shí)間t2至?xí)r間t3的期間內(nèi)，避免了失火，持續(xù)進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。

這樣，在上述實(shí)施例中，無需進(jìn)行斷線或者短路的診斷，在輸入信號因斷線或者短路而小于或等于閾值Frsh時(shí)，立即將作為虛擬輸出的正的空氣量Qa1輸出。因此，不會伴隨用于診斷的控制的復(fù)雜化，進(jìn)而在本質(zhì)上不存在響應(yīng)延遲的問題。

這里，假設(shè)在不存在虛擬輸出的設(shè)定的情況下，如虛線所示的對比例，隨著輸入信號的頻率的降低而將好像為負(fù)值的空氣量讀入，結(jié)果導(dǎo)致燃料噴射量極度降低。因此，即使具備失效保護(hù)模式，在直至實(shí)際轉(zhuǎn)換至失效保護(hù)模式的時(shí)間t3為止的期間內(nèi)也有可能產(chǎn)生失火。

此外，在本發(fā)明中，有無失效保護(hù)模式是任意的，即使在不具備失效保護(hù)模式的情況下，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。在不具備失效保護(hù)模式的情況下，例如在將警告燈點(diǎn)亮的同時(shí)根據(jù)虛擬輸出而持續(xù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。