專利名稱：判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對檢測內(nèi)燃機的缸內(nèi)壓力的傳感器的故障進(jìn)行判定的裝置及方法。
背景技術(shù)：
以往，在內(nèi)燃機的氣缸中設(shè)有檢測該氣缸內(nèi)的壓力(以下，稱為缸內(nèi)壓力)的缸內(nèi)壓力傳感器。在內(nèi)燃機的控制中，使用通過該傳感器檢測的缸內(nèi)壓力。
提出有檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的方法。根據(jù)在以下的專利文獻(xiàn)1中記載的方法，根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，計算在燃燒正常時通過缸內(nèi)壓力傳感器檢測出的缸內(nèi)壓力的預(yù)測值。計算該預(yù)測值和通過缸內(nèi)壓力傳感器檢測出的實測值之間的偏差。當(dāng)該偏差大于預(yù)定值時，判定為缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。
根據(jù)在以下的專利文獻(xiàn)2中記載的方法，設(shè)有檢測燃燒光的強度的傳感器。求出通過該傳感器檢測出的燃燒光強度和通過缸內(nèi)壓力傳感器檢測出的值之間的相關(guān)值。當(dāng)該相關(guān)值在預(yù)定值以下時，判定為缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。
專利文獻(xiàn)1日本特開平7-310585號公報專利文獻(xiàn)2日本特開平7-318458號公報難以與內(nèi)燃機的所有運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)地計算缸內(nèi)壓力預(yù)測值。當(dāng)未恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定預(yù)測值時，不能準(zhǔn)確地檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
檢測燃燒光的強度的傳感器導(dǎo)致成本升高。此外，從布局的觀點出發(fā)，這樣的傳感器難以安裝在內(nèi)燃機上。
因此，需要不導(dǎo)致成本升高、并且不改變現(xiàn)有的內(nèi)燃機的布局，更加準(zhǔn)確地檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個側(cè)面，判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置根據(jù)設(shè)在內(nèi)燃機上的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，計算該內(nèi)燃機的缸內(nèi)壓力，根據(jù)該缸內(nèi)壓力，計算表示該缸內(nèi)壓力的漂移量的漂移參數(shù)。如果該漂移參數(shù)不在預(yù)定范圍內(nèi)，則判定為缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。在一個實施方式中，該預(yù)定范圍可根據(jù)缸內(nèi)壓力的特性來設(shè)定。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)地求出校正系數(shù)，通過該校正系數(shù)來校正上述的漂移參數(shù)。如果該校正后的漂移參數(shù)不在預(yù)定范圍內(nèi)，則判定為缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置還具有操作缸內(nèi)壓力傳感器以在缸內(nèi)壓力傳感器的輸出上疊加預(yù)定信號(探查信號)的單元。根據(jù)疊加了該預(yù)定信號的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出計算上述缸內(nèi)壓力。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了一種判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置，其對于具有分別具備缸內(nèi)壓力傳感器的多個氣缸的內(nèi)燃機，判定任一氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器是否發(fā)生故障。該裝置對于各個氣缸，根據(jù)該氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，計算該氣缸的缸內(nèi)壓力，根據(jù)該缸內(nèi)壓力，計算表示該氣缸的缸內(nèi)壓力的漂移量的漂移參數(shù)。而且，該裝置在多個氣缸間計算漂移參數(shù)的關(guān)聯(lián)度，根據(jù)該關(guān)聯(lián)度，判定任一氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器是否存在故障。
對于計算上述的漂移參數(shù)的方法，提出有幾個實施方式。根據(jù)一個實施方式，設(shè)有按照預(yù)定的定時將缸內(nèi)壓力復(fù)位為基準(zhǔn)值的復(fù)位單元。根據(jù)在復(fù)位單元的復(fù)位操作前得到的缸內(nèi)壓力和在該復(fù)位操作后得到的缸內(nèi)壓力之差，計算漂移參數(shù)。
根據(jù)另一實施方式，判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置還具有校正缸內(nèi)壓力以使其不包含漂移的缸內(nèi)壓力校正單元。該缸內(nèi)壓力校正單元具有校正缸內(nèi)壓力傳感器的輸出的校正單元；對來自校正單元的輸出進(jìn)行積分，計算缸內(nèi)壓力的積分單元；以及根據(jù)該計算出的缸內(nèi)壓力，計算包含在該缸內(nèi)壓力中的漂移的變化率的漂移變化率的漂移變化率計算單元。缸內(nèi)壓力校正單元向校正單元反饋該計算出的漂移變化率，該校正單元利用該漂移變化率來校正缸內(nèi)壓力傳感器的輸出。根據(jù)這樣計算出的漂移變化率來計算漂移參數(shù)。
而且根據(jù)另一實施方式，判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置具有通過用于去除該缸內(nèi)壓力的漂移的漂移校正量來校正計算出的缸內(nèi)壓力的校正單元。根據(jù)該漂移校正量來計算漂移參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)包含在缸內(nèi)壓力中的漂移，檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。因為無需預(yù)測缸內(nèi)壓力，所以能夠以良好的精度檢測故障。無需設(shè)置追加的傳感器，因此可檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障，而不會導(dǎo)致成本升高。


圖1是概略示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)動機及其控制裝置的圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的缸內(nèi)壓力傳感器的安裝的圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的(a)缸內(nèi)壓力傳感器的輸出、(b)不包含漂移的缸內(nèi)壓力的波形、以及(c)包含漂移的缸內(nèi)壓力的波形的圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第1實施例的故障判定裝置的框圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第1實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第1實施例的最終判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第1實施例的計算漂移參數(shù)的處理的流程圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第2實施例的故障判定裝置的框圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第2實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第2實施例的設(shè)定用于檢測缸內(nèi)壓力的故障的預(yù)定范圍的映射圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第3實施例的故障判定裝置的框圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第3實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第2實施例的與運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)的校正系數(shù)的映射圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明第4實施例的故障判定裝置的框圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明第4實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明第5實施例的故障判定裝置的框圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明第5實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明第6實施例的故障判定裝置的框圖。
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的第6實施例的復(fù)位缸內(nèi)壓力的機構(gòu)及其動作的圖。
圖20是根據(jù)本發(fā)明第6實施例、響應(yīng)于復(fù)位操作計算缸內(nèi)壓力的變化量的處理的流程圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明第6實施例的計算漂移參數(shù)的處理的流程圖。
圖22是根據(jù)本發(fā)明第7實施例的故障判定裝置的框圖。
圖23是示出根據(jù)本發(fā)明第7實施例的計算漂移校正量Pcyl_comp的方法的圖。
圖24是示出根據(jù)本發(fā)明第7實施例的計算漂移校正量的處理的流程圖。
圖25是示出根據(jù)本發(fā)明第7實施例的計算漂移參數(shù)的處理的流程圖。
圖26是示出根據(jù)本發(fā)明第7實施例的計算漂移校正量的機構(gòu)的另一方式的框圖。
圖27是示出根據(jù)本發(fā)明第7實施例的計算漂移校正量的另一機構(gòu)的動作的圖。
圖28是根據(jù)本發(fā)明第8實施例的故障判定裝置的框圖。
圖29是示出根據(jù)本發(fā)明第8實施例的計算漂移參數(shù)的處理的流程圖。
標(biāo)號說明1ECU；2發(fā)動機；8燃燒室；15缸內(nèi)壓力傳感器具體實施方式
接著參照

本發(fā)明的實施方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的內(nèi)燃機(以下，稱為發(fā)動機)及其控制裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
電子控制單元(以下，稱為“ECU”)1具有接受從車輛的各部分發(fā)送來的數(shù)據(jù)的輸入接口1a；執(zhí)行用于進(jìn)行車輛的各部分控制的運算的CPU 1b；具有只讀存儲器(ROM)及隨機存取存儲器(RAM)的存儲器1c；以及向車輛的各部分發(fā)送控制信號的輸出接口1d。在存儲器1c的ROM中，存儲有用于進(jìn)行車輛的各部分控制的程序及各種數(shù)據(jù)。在該ROM中存儲了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的程序。ROM也可以是EPROM這樣的可重寫的ROM。在RAM中設(shè)有用于CPU1b的運算的工作區(qū)。在RAM中臨時存儲從車輛的各部分發(fā)送來的數(shù)據(jù)以及向車輛的各部分發(fā)送出的控制信號。
發(fā)動機2是例如4缸4沖程發(fā)動機，在圖中示出其中的1個氣缸。發(fā)動機2也可為具有可變壓縮比機構(gòu)的發(fā)動機。
發(fā)動機2經(jīng)由進(jìn)氣門3與進(jìn)氣管4連接，經(jīng)由排氣門5與排氣管6連接。進(jìn)氣門3和排氣門5也可以是連續(xù)可變氣門驅(qū)動系統(tǒng)。在進(jìn)氣管4上設(shè)有按照來自ECU 1的控制信號噴射燃料的燃料噴射閥7?？商娲?，燃料噴射閥7也可設(shè)在燃燒室8中。
發(fā)動機2把從進(jìn)氣管4吸入的空氣和從燃料噴射閥7噴射的燃料的混合氣吸入到燃燒室8中。在燃料室8中，設(shè)有按照來自ECU 1的點火正時信號發(fā)出火花的火花塞9。通過由火花塞9產(chǎn)生的火花，混合氣燃燒。
缸內(nèi)壓力傳感器15埋設(shè)在火花塞9與氣缸相接的部分中?？商娲?，當(dāng)燃料噴射閥7設(shè)在燃燒室8中時，也可將缸內(nèi)壓力傳感器15埋設(shè)在該燃料噴射閥7與氣缸相接的部分中。缸內(nèi)壓力傳感器15產(chǎn)生與燃燒室8內(nèi)的缸內(nèi)壓力的變化率相對應(yīng)的信號，并將其發(fā)送給ECU 1。
在發(fā)動機2上設(shè)有曲軸角傳感器17。曲軸角傳感器17伴隨曲軸11的轉(zhuǎn)動向ECU 1輸出作為脈沖信號的CRK信號和TDC信號。
CRK信號是按預(yù)定的曲軸角輸出的脈沖信號。ECU 1根據(jù)該CRK信號計算發(fā)動機2的轉(zhuǎn)速NE。TDC信號是在與活塞10的TDC位置相關(guān)聯(lián)的曲軸角處輸出的脈沖信號。
在發(fā)動機2的進(jìn)氣管4上設(shè)有節(jié)氣門18。通過來自ECU 1的控制信號控制節(jié)氣門18的開度。與節(jié)氣門18連接的節(jié)氣門開度傳感器(θTH)19向ECU 1提供與節(jié)氣門18的開度相對應(yīng)的信號。
進(jìn)氣管壓力(Pb)傳感器20設(shè)在節(jié)氣門18的下流側(cè)。向ECU 1發(fā)送通過PB傳感器20檢測出的進(jìn)氣管壓力PB。
發(fā)動機水溫(TW)傳感器21安裝在發(fā)動機2的氣缸體的充滿了冷卻水的氣缸周壁(未圖示)上，檢測發(fā)動機冷卻水的溫度TW，并將其發(fā)送給ECU 1。
向ECU 1發(fā)送的信號經(jīng)過輸入接口1a，被進(jìn)行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。CPU 1b按照存儲在存儲器1c中的程序處理該數(shù)字信號，生成用于向車輛的致動器發(fā)送的控制信號。輸出接口1d向燃料噴射閥7、火花塞9、節(jié)氣門18以及其它機械要素的致動器發(fā)送這些控制信號。
圖2是表示缸內(nèi)壓力傳感器15的安裝的一例的圖。在氣缸蓋21的螺紋孔22中擰入有火花塞9。缸內(nèi)壓力傳感器的傳感器元件部25與墊片26一起夾在氣缸蓋21的火花塞的安裝臺面23和火花塞墊片部24之間。傳感器元件部25由壓電元件構(gòu)成。
傳感器元件部25作為火花塞9的墊片而緊固，因此該傳感器元件部25受到了預(yù)定的緊固負(fù)荷(初始負(fù)荷)。當(dāng)燃燒室8內(nèi)的壓力改變時，施加在該傳感器元件部25上的負(fù)荷改變。缸內(nèi)壓力傳感器15檢測相對于該預(yù)定緊固負(fù)載的負(fù)載變化，作為缸內(nèi)壓力的變化。通過對該缸內(nèi)壓力的變化進(jìn)行積分，可求出缸內(nèi)壓力。
在使用壓電元件的情況下，一般在缸內(nèi)壓力的變化和缸內(nèi)壓力傳感器的輸出之間的關(guān)系中，存在滯后特性。并且，伴隨壓電元件的溫度上升，缸內(nèi)壓力傳感器的輸出也上升。當(dāng)在內(nèi)燃機中安裝這樣的缸內(nèi)壓力傳感器時，根據(jù)由內(nèi)燃機產(chǎn)生的熱，在缸內(nèi)壓力傳感器的輸出中產(chǎn)生偏差。其結(jié)果，在通過積分得到的缸內(nèi)壓力的波形中，可能會產(chǎn)生“偏差”即漂移。
舉一個例子，圖3(a)表示缸內(nèi)壓力傳感器15的輸出，即缸內(nèi)壓力的變化率Vps。
為了計算缸內(nèi)壓力，如式(1)中所示，對缸內(nèi)壓力傳感器的輸出Vps進(jìn)行積分。
Pcyl＝∫Vps(1)圖3(b)和(c)表示通過積分得到的缸內(nèi)壓力Pcyl的波形。圖3(b)是不出現(xiàn)漂移的缸內(nèi)壓力Pcyl的例子，圖3(c)是出現(xiàn)了如直線200所示的漂移的缸內(nèi)壓力Pcyl的例子。
已知這樣的漂移的大小不僅取決于溫度，而且取決于缸內(nèi)壓力傳感器的劣化程度而變化。隨著缸內(nèi)壓力傳感器的劣化程度增大，該漂移的大小也增大。本申請的發(fā)明人關(guān)注這一點提出了檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的幾個方法。
實施例1圖4是根據(jù)本發(fā)明第1實施例、判定缸內(nèi)壓力傳感器故障的裝置的框圖。在ECU 1中實現(xiàn)這些模塊的功能。典型地，這些功能通過存儲在ECU 1中的計算機程序來實現(xiàn)?？商娲兀赏ㄟ^硬件、軟件、固件(firmware)以及這些的組合來實現(xiàn)這些功能(對于以下的框圖也相同)。
缸內(nèi)壓力傳感器15的輸出經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，作為Vps輸入到缸內(nèi)壓力傳感器的故障判定裝置中。該模數(shù)轉(zhuǎn)換按照比1個燃燒周期短的時間間隔Tk來進(jìn)行。積分裝置31按照上述式(1)，對缸內(nèi)壓力傳感器15的輸出進(jìn)行積分，計算缸內(nèi)壓力Pcyl。該積分操作優(yōu)選與對缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的周期Tk同步地進(jìn)行。
漂移參數(shù)計算部32計算表示1個燃燒周期中缸內(nèi)壓力的漂移大小的漂移參數(shù)。在該實施例中，使用對1個燃燒周期中的缸內(nèi)壓力的漂移量進(jìn)行逐次統(tǒng)計處理而得到的值Pdftave作為漂移參數(shù)。故障檢測部33根據(jù)漂移參數(shù)Pdftave來判斷缸內(nèi)壓力傳感器15是否發(fā)生故障。
以下所示的流程圖的處理典型地通過ECU 1來執(zhí)行。
圖5是根據(jù)第1實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器故障的處理的流程圖。每1個燃燒周期執(zhí)行1次該處理。優(yōu)選，在缸內(nèi)壓力減低到大氣壓附近且穩(wěn)定的排氣行程中執(zhí)行。在一個實施例中，1個燃燒周期相當(dāng)于曲軸角720度。
在步驟S1中，取得通過計算缸內(nèi)壓力的漂移參數(shù)的例程(例如，圖7)而計算出的漂移參數(shù)Pdftave。在步驟S2中，調(diào)查漂移參數(shù)Pdftave是否在由上限值(例如，2mV)和下限值(例如，-2mV)規(guī)定的預(yù)定范圍內(nèi)。如果漂移參數(shù)Pdftave不在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為存在缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障的可能性，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為NG(S3)。如果漂移參數(shù)Pdftave在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為缸內(nèi)壓力傳感器正常，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為OK(S4)。
圖6是最終判定缸內(nèi)壓力傳感器是否發(fā)生故障的處理的流程圖。該處理按預(yù)定的時間間隔(例如，10毫秒)來實施。
在步驟S7中，判斷標(biāo)志Fsk_Pcyl的值設(shè)定為NG是否持續(xù)經(jīng)過了預(yù)定時間(例如，500毫秒)。如果步驟S7的判斷為“是”，則判定為缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障(S8)。通過這樣的判斷，可更加準(zhǔn)確地判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
可替代地，在圖5中示出的步驟S3中，也可以響應(yīng)于標(biāo)志Fsk_Pcyl被設(shè)定為值NG，判定為缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。
圖7表示計算漂移參數(shù)的處理的流程圖。每1個燃燒周期執(zhí)行1次該處理。優(yōu)選，在缸內(nèi)壓力減低到大氣壓附近且穩(wěn)定的排氣行程中執(zhí)行。
在步驟S11中，取得通過積分裝置31計算出的缸內(nèi)壓力Pcyl。在步驟S12中，從缸內(nèi)壓力的當(dāng)前值Pcyl中減去前次值Pcyl1，計算缸內(nèi)壓力漂移量Pdft。該漂移量Pdft表示1個燃燒周期中的漂移的量。如上所述，因為該處理在排氣行程中執(zhí)行，因此在確實地減低到大氣壓附近且穩(wěn)定的時機下對缸內(nèi)壓力Pcyl進(jìn)行采樣，從而可準(zhǔn)確地計算漂移量Pdft。在步驟S13中，將缸內(nèi)壓力的當(dāng)前值Pcyl轉(zhuǎn)換為前次值Pcyl1。
在步驟S14中，按照式(2)，計算系數(shù)Kpdrift。Pdrift是在后述的步驟S16中計算的可變增益，初始值設(shè)定為0。
Kpdrift＝Pdrift/(1+Pdrift)(2)在步驟S15中，按照式(3)，計算對漂移量進(jìn)行統(tǒng)計處理后的值Pdftave。
Pdftave＝Pdftave+Kpdrift×(Pdft-Pdftave)(3)這樣，逐次地進(jìn)行計算統(tǒng)計處理值Pdftave，使得與該時刻的漂移量Pdft之間的偏差(Pdft-pdftave)為最小。
在步驟S16中，按照式(4)計算可變增益Pdrift。Avew是固定的加權(quán)參數(shù)(例如，0.991)。
Pdrift＝Pdrift/Avew+(1-Pdrift/(Avew+Pdrift))(4)這樣，對每個燃燒周期，計算缸內(nèi)壓力的漂移量Pdft和漂移參數(shù)(統(tǒng)計處理值)Pdftave。
由于噪聲的影響以及內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的影響，存在在缸內(nèi)壓力傳感器的輸出中產(chǎn)生偏差的情況。通過使用逐次統(tǒng)計處理后的值Pdftave，可將因該偏差而引起的對故障檢測的影響減至最小。
但是，在替代的實施方式中，也可使用漂移量Pdft作為漂移參數(shù)來實施故障判定。例如，當(dāng)漂移量Pdft不在預(yù)定范圍內(nèi)時，可將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為值NG。
實施例2圖8是根據(jù)本發(fā)明第2實施例、判定缸內(nèi)壓力傳感器故障的裝置的框圖。與第1實施例的不同點在于，不僅考慮漂移量、還考慮缸內(nèi)壓力的特性來檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
積分裝置31和漂移參數(shù)計算部32與第1實施例的圖4中所示相同。最大值計算部44求出在1個燃燒周期中缸內(nèi)壓力Pcyl的最大值PcylMax。故障檢測部43根據(jù)缸內(nèi)壓力的最大值PcylMax來設(shè)定用于判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的預(yù)定范圍。故障檢測部43根據(jù)漂移參數(shù)Pdftave是否在該預(yù)定范圍內(nèi)，來檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
缸內(nèi)壓力的漂移量根據(jù)缸內(nèi)壓力的特性而變化。根據(jù)第2實施例，根據(jù)缸內(nèi)壓力的特性來設(shè)定用于判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的預(yù)定范圍，因此可更加準(zhǔn)確地檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
圖9是根據(jù)第2實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。該處理例如在每1個燃燒周期中，優(yōu)選在排氣過程中實施。在一個實施例中，1個燃燒周期相當(dāng)于曲軸角720度。
在步驟S21中，取得通過計算缸內(nèi)壓力的漂移參數(shù)的例程(例如，圖7)而計算出的漂移參數(shù)Pdftave。在步驟S22中，求出在當(dāng)前的燃燒周期中的缸內(nèi)壓力的最大值PcylMax。在步驟S23中，根據(jù)缸內(nèi)壓力的最大值PcylMax，設(shè)定預(yù)定范圍的上限值和下限值。
圖10示出了該預(yù)定范圍的設(shè)定的一例。當(dāng)缸內(nèi)壓力的最大值PcylMax小于100kPa時，上限值和下限值分別設(shè)定為1mV和-1mV。當(dāng)缸內(nèi)壓力的最大值PcylMax大于100kPa時，該最大值PcylMax越大，上限值和下限值的絕對值也設(shè)定得越大。這是因為當(dāng)缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障時，缸內(nèi)壓力的變動越大，漂移的變動也越大。
返回圖9，在步驟S24中，調(diào)查漂移參數(shù)Pdftave是否在由步驟S23中設(shè)定的上限值和下限值所規(guī)定的預(yù)定范圍內(nèi)。如果漂移參數(shù)Pdftave不在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為存在缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障的可能性，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為NG(S25)。如果漂移參數(shù)Pdftave在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為缸內(nèi)壓力傳感器正常，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為OK(S26)。
根據(jù)第1實施例的圖6所示的故障判定處理也同樣適用于第2實施例。此外，與第1實施例相同，也可代替統(tǒng)計處理值Pdftave，而使用漂移量Pdft作為漂移參數(shù)。
在第2實施例中，代替缸內(nèi)壓力的最大值PcylMax，也可使用表示缸內(nèi)壓力Pcyl的變動大小的其它參數(shù)。例如，也可使用圖示平均有效壓力。圖示平均有效壓力是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的參數(shù)。隨著發(fā)動機的燃燒步驟，缸內(nèi)壓力改變。當(dāng)進(jìn)氣開始時，進(jìn)氣門打開，因此缸內(nèi)壓力下降。在壓縮行程中，缸內(nèi)壓力增大。當(dāng)混合氣燃燒時，缸內(nèi)壓力急遽增大。活塞被壓下，缸內(nèi)壓力開始減小。當(dāng)進(jìn)入排氣步驟時，排氣門打開，因此缸內(nèi)壓力進(jìn)一步減小。如式(5)所示，圖示有效平均壓力典型地可以通過將缸內(nèi)壓力的變化率Δpcyl的1個燃燒周期的積分值除以發(fā)動機的總沖程容積V來計算。
Pmi=∫(ΔPcyl)dvV---(5)]]>實施例3圖11是根據(jù)本發(fā)明第3實施例的判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置的框圖。
缸內(nèi)壓力的漂移量可能隨發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而變動。根據(jù)第3實施例，根據(jù)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)校正漂移參數(shù)，因此可抑制運轉(zhuǎn)狀態(tài)對漂移參數(shù)的影響，因此，可更加準(zhǔn)確地檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
積分裝置31和漂移參數(shù)計算部32與第1實施例的圖4中所示相同。運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測部53根據(jù)通過進(jìn)氣管壓力傳感器20(圖1)檢測出的進(jìn)氣管壓力PB，計算校正系數(shù)KLOAD。進(jìn)氣管壓力PB表示發(fā)動機的負(fù)荷。
校正部54使用校正系數(shù)KLOAD來校正漂移參數(shù)Pdftave。故障檢測部55根據(jù)校正后的漂移參數(shù)Pdftave’是否在預(yù)定范圍內(nèi)，來檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
圖12是根據(jù)第3實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。該處理例如在每1個燃燒周期中，優(yōu)選在排氣步驟中實施。在一個實施例中，1個燃燒周期相當(dāng)于曲軸角720度。
在步驟S31中，取得通過計算缸內(nèi)壓力的漂移參數(shù)的例程(例如，圖7)而計算出的漂移參數(shù)Pdftave。在步驟S32中，根據(jù)通過進(jìn)氣管壓力傳感器檢測出的進(jìn)氣管壓力PB，參照預(yù)定的映射圖，求出校正系數(shù)KLOAD。
圖13示出該預(yù)定的映射圖的一例。隨著發(fā)動機負(fù)荷增高，即進(jìn)氣管壓力PB增大，發(fā)動機溫度上升。當(dāng)發(fā)動機溫度上升時，即使缸內(nèi)壓力傳感器正常，漂移量也存在增加的傾向。因此，發(fā)動機負(fù)荷越大，校正系數(shù)KLOAD設(shè)定得越小，由此，將漂移參數(shù)設(shè)為不依存于發(fā)動機負(fù)荷的值。
在步驟S33中，將漂移參數(shù)Pdftave乘以校正系數(shù)KLOAD，來計算校正后的漂移參數(shù)Pdftave’。在步驟S34中，調(diào)查校正后的漂移參數(shù)Pdftave’是否在由上限值(例如，2mV)和下限值(例如，-2mV)規(guī)定的預(yù)定范圍內(nèi)。如果校正后的漂移參數(shù)Pdftave’不在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為存在缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障的可能性，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為NG(S35)。如果校正后的漂移參數(shù)Pdftave’在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為缸內(nèi)壓力傳感器正常，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為OK(S36)。
根據(jù)第1實施例的圖6所示的故障判定處理也同樣適用于第3實施例。此外，與第1實施例相同，也可代替統(tǒng)計處理值Pdftave，而使用漂移量Pdft作為漂移參數(shù)。
代替發(fā)動機負(fù)荷，也可使用表示發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的其它參數(shù)。在一個實施方式中，可以使用通過發(fā)動機水溫傳感器21(圖1)檢測出的發(fā)動機水溫TW。例如，可使用發(fā)動機水溫的每單位時間的變化量。
實施例4圖14是根據(jù)本發(fā)明第4實施例的判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置的框圖。在該實施例中，通過有意地使缸內(nèi)壓力傳感器包含漂移，從而更加準(zhǔn)確地判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
探查信號疊加部60對缸內(nèi)壓力傳感器的傳感器元件部25(圖2)有意地施加預(yù)定的負(fù)荷，以在缸內(nèi)壓力傳感器15的輸出上疊加預(yù)定的直流成分(以下，稱為探查信號，例如為1mV)。例如，探查信號疊加部60是與缸內(nèi)壓力傳感器連接的致動器，其響應(yīng)于來自ECU 1的控制信號而對該傳感器元件部25施加預(yù)定的負(fù)荷。其結(jié)果，在缸內(nèi)壓力傳感器的輸出上疊加了探查信號。
缸內(nèi)壓力傳感器的輸出變?yōu)?Vps+直流成分)。積分裝置61如式(6)所示，對該缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行積分，計算缸內(nèi)壓力Pcyl。通過探查信號的疊加，在缸內(nèi)壓力Pcyl中有意地包含了與該探查信號相對應(yīng)的漂移。
Pcyl＝∫(Vps+探查信號) (6)漂移參數(shù)計算部62通過與第1實施例的圖4中所示的漂移參數(shù)計算部32相同的方法，計算漂移參數(shù)。探查信號積分器63計算探查信號的1個燃燒周期的積分值。減法器64從漂移參數(shù)Pdftave中減去探查信號的積分值。故障檢測部65根據(jù)漂移參數(shù)Pdftave是否在預(yù)定范圍內(nèi)，來檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
在缸內(nèi)壓力傳感器正常時，可以根據(jù)該探查信號估計通過該探查信號的疊加而產(chǎn)生的“有意的漂移量”。當(dāng)缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障時，該有意的漂移量也增大。因此，通過從漂移參數(shù)中減去根據(jù)該探查信號估計的漂移量，從而可更加容易地判斷缸內(nèi)壓力傳感器是否發(fā)生故障。
如參照圖2說明的那樣，對缸內(nèi)壓力傳感器的傳感器元件部25施加有初始負(fù)荷。該初期負(fù)荷存在產(chǎn)生偏差的可能。這樣的初始負(fù)荷的偏差可能使漂移量變動。當(dāng)漂移量變動時，可能導(dǎo)致對缸內(nèi)壓力傳感器的故障進(jìn)行誤判定。
根據(jù)該實施例，通過有意地在缸內(nèi)壓力中產(chǎn)生漂移，從而當(dāng)缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障時漂移的量增大，因此，可以在不受這樣的初始負(fù)荷的偏差的影響的情況下判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。為了更加準(zhǔn)確地判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障，優(yōu)選，探查信號的大小設(shè)定為有意的漂移量相對于該初始負(fù)荷的偏差足夠大。
可替代地，不通過減法器64進(jìn)行減法運算，而根據(jù)包含該有意的漂移的漂移參數(shù)，可判斷缸內(nèi)壓力傳感器是否發(fā)生故障。
圖15是根據(jù)第4實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器故障的處理的流程圖。該處理例如在每1個燃燒周期中，優(yōu)選在排氣步驟中實施。在一個實施例中，1個燃燒周期相當(dāng)于曲軸角720度。
在步驟S41中，取得通過計算缸內(nèi)壓力的漂移參數(shù)的例程(例如，圖7)而計算出的漂移參數(shù)Pdftave。在步驟S42中，從漂移參數(shù)Pdftave中減去探查信號的積分值，即(探查信號×1個燃燒周期)。
在步驟S43中，調(diào)查漂移參數(shù)Pdftave是否在由上限值(例如，2mV)和下限值(例如，-2mV)規(guī)定的預(yù)定范圍內(nèi)。如果漂移參數(shù)Pdftave不在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為存在缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障的可能性，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為NG(S44)。如果漂移參數(shù)Pdftave在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為缸內(nèi)壓力傳感器正常，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為OK(S45)。
根據(jù)第1實施例的圖6所示的故障判定處理也同樣適用于第4實施例。此外，與第1實施例相同，也可代替統(tǒng)計處理值Pdftave，而使用漂移量Pdft作為漂移參數(shù)。
實施例5圖16是根據(jù)本發(fā)明第5實施例的判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置的框圖。在該實施例中，使用多個氣缸間的缸內(nèi)壓力傳感器輸出的關(guān)聯(lián)度。
積分裝置71和漂移參數(shù)計算部72通過與第1實施例的圖4中所示的積分裝置31和漂移參數(shù)計算部32相同的方法，對于各個氣缸計算缸內(nèi)壓力，計算漂移參數(shù)。如參照圖1說明的那樣，在本實施例中使用4缸發(fā)動機。因此，對于第1～第4氣缸，得到缸內(nèi)壓力Pcyl1～Pcyl4，之后得到漂移參數(shù)Pdftave1～Pdftave4。
關(guān)聯(lián)部73取得多個氣缸間的漂移參數(shù)的關(guān)聯(lián)度。在該實施例中，從得到的4個漂移參數(shù)中求出最大值和最小值?？商娲?，也可取得其它關(guān)聯(lián)度。例如，可通過求4個漂移參數(shù)的平均值，或者求4個漂移參數(shù)的中心值等來取得關(guān)聯(lián)度。故障檢測部74根據(jù)求出的最大值和最小值是否在預(yù)定范圍內(nèi)，來判斷氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器是否有故障。
根據(jù)該實施例，取得多個氣缸間的漂移參數(shù)的關(guān)聯(lián)度，因此可更加準(zhǔn)確地檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
圖17是根據(jù)第5實施例的檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障的處理的流程圖。該處理例如在每1個燃燒周期中，優(yōu)選在排氣步驟中實施。在一個實施例中，1個燃燒周期相當(dāng)于曲軸角720度。
在步驟S51中，對于第1～第4氣缸，分別取得通過計算缸內(nèi)壓力的漂移參數(shù)的例程(例如，圖7)而計算出的漂移參數(shù)Pdftave1～Pdftave4。在步驟S52中，從漂移參數(shù)Pdftave1～Pdftave4中選擇最大值和最小值，分別設(shè)定為Pdftave_max和Pdftave_min。
在步驟S53中，調(diào)查是否漂移參數(shù)的最大值Pdftave_max在由上限值(例如，2mV)和下限值(例如，-2mv)規(guī)定的預(yù)定范圍內(nèi)，且漂移參數(shù)的最小值Pdftave_min在該預(yù)定范圍內(nèi)。如果最大值和最小值都不在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為存在任一氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障的可能性，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為NG(S54)。如果最大值和最小值兩者都在該預(yù)定范圍內(nèi)，則判斷為所有氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器正常，將標(biāo)志Fsk_Pcyl設(shè)定為OK(S55)。
可替代地，如果漂移參數(shù)的最大值Pdftave_max不在所述預(yù)定范圍內(nèi)，則可以對于取得該最大值Pdftave_max的氣缸判斷為存在故障的可能性。同樣地，如果漂移參數(shù)的最小值Pdftave_min不在所述預(yù)定范圍內(nèi)，則可以對于取得該最小值Pdftave_min的氣缸判斷為存在故障的可能性。
根據(jù)第1實施例的圖6中示出的故障判定處理也同樣適用于第5實施例。此外，與第1實施例相同，也可代替統(tǒng)計處理值Pdftave，而使用漂移量Pdft作為漂移參數(shù)。
實施例6圖18是根據(jù)本發(fā)明第6實施例的判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置的框圖。在該實施例中，設(shè)有用于復(fù)位缸內(nèi)壓力的機構(gòu)。通過復(fù)位操作，可準(zhǔn)確且容易地求出漂移參數(shù)。
積分裝置81對缸內(nèi)壓力傳感器的輸出Vps進(jìn)行積分，計算缸內(nèi)壓力Pcyl。復(fù)位機構(gòu)82按照預(yù)定的定時產(chǎn)生復(fù)位信號。復(fù)位信號是將缸內(nèi)壓力復(fù)位到預(yù)定的基準(zhǔn)值(例如，0)的信號。在該實施例中，在各燃燒周期的預(yù)定的定時生成復(fù)位信號。積分裝置81響應(yīng)于復(fù)位信號，輸出被復(fù)位為該預(yù)定的基準(zhǔn)值的缸內(nèi)壓力Pcyl。
漂移參數(shù)計算部83根據(jù)復(fù)位前的缸內(nèi)壓力Pcyl_pre和復(fù)位后的缸內(nèi)壓力Pcyl_post之差，計算漂移參數(shù)Pdftave。
故障檢測部84可按照第1～第5實施例中的任一方法來檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障。即，如果按照第1實施例，則根據(jù)漂移參數(shù)是否在預(yù)定范圍內(nèi)來判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。如果按照第2實施例，則對應(yīng)于缸內(nèi)壓力的最大值來設(shè)定該預(yù)定范圍。如果按照第3實施例，則與發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)地校正漂移參數(shù)，根據(jù)該校正后的漂移參數(shù)是否在預(yù)定范圍內(nèi)，來判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。如果按照第4實施例，則在缸內(nèi)壓力的輸出上疊加探查信號。如果按照第5實施例，則對于多個氣缸間取得漂移參數(shù)的關(guān)聯(lián)度，根據(jù)該關(guān)聯(lián)度來判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
參照圖19說明復(fù)位機構(gòu)的一例及復(fù)位信號的動作。圖19(a)表示積分裝置81的電路的一例。該積分電路具有開關(guān)元件85、電容器86以及運算放大器87。根據(jù)復(fù)位信號閉合開關(guān)元件85。當(dāng)該元件閉合時，電容器86前后的電位差消失，由此運算放大器87的輸出被復(fù)位為基準(zhǔn)值。
在圖19(b)中，示出了進(jìn)行了這樣的復(fù)位操作時的、從積分電路81輸出的缸內(nèi)壓力Pcyl的波形的一例。在時刻t1、t2、t3、t4及t5上實施復(fù)位操作。通過這樣的復(fù)位操作，缸內(nèi)壓力Pcyl被復(fù)位至基準(zhǔn)值(在此，為0)。復(fù)位操作前后的缸內(nèi)壓力的差表示1個燃燒周期中的漂移的量。
圖20是計算復(fù)位操作前后的缸內(nèi)壓力的變化量的處理的流程圖。按照比1個燃燒周期短的時間間隔(例如，每1度的曲軸角)來實施該處理。
在步驟S61中，判斷是否與復(fù)位信號相應(yīng)地對缸內(nèi)壓力進(jìn)行了復(fù)位。如果該判斷為“否”，則存儲在該時刻從積分裝置81輸出的缸內(nèi)壓力Pcyl作為復(fù)位操作前的缸內(nèi)壓力Pcyl_pre(S62)。如果該判斷為“是”，則存儲在該時刻從積分裝置81輸出的缸內(nèi)壓力Pcyl作為復(fù)位操作后的缸內(nèi)壓力Pcyl_post(S63)。在步驟S64中，計算復(fù)位前的缸內(nèi)壓力Pcyl_pre和復(fù)位后的缸內(nèi)壓力Pcyl_post作為變化量ΔPcyl。
圖21是計算漂移參數(shù)的處理的流程圖。在步驟S71中，將在圖20的步驟S64中計算出的變化量ΔPcyl設(shè)定為缸內(nèi)壓力的漂移量Pdft。漂移量Pdft表示1個燃燒周期中的缸內(nèi)壓力的漂移的量。步驟S72～74與圖7的步驟S14～S16相同，因此省略說明。
如上所述，可以對這樣計算出的漂移量應(yīng)用第1～第5實施例中的任一故障判定方法，來判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
實施例7圖22是根據(jù)本發(fā)明第7實施例的判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置的框圖。為了計算不包含漂移的缸內(nèi)壓力，設(shè)有計算漂移校正量的機構(gòu)。在本實施例中，利用該機構(gòu)，計算漂移參數(shù)。
校正裝置91通過從缸內(nèi)壓力傳感器15的輸出，即缸內(nèi)壓力的變化率Vps中減去漂移校正量Pcyl_comp，來校正缸內(nèi)壓力的變化率。積分裝置92對通過該校正得到的缸內(nèi)壓力變化率Vps’進(jìn)行積分，來計算缸內(nèi)壓力Pcyl。漂移校正量計算裝置90是用于計算漂移校正量Pcyl_comp的裝置。向校正裝置91反饋漂移校正量Pcyl_comp。
該反饋操作按預(yù)定的時間間隔反復(fù)進(jìn)行。因此，每過預(yù)定的時間間隔，從缸內(nèi)壓力傳感器的輸出Vps中除去漂移成分Pcyl_comp。因為對除去了漂移成分的缸內(nèi)壓力傳感器輸出Vps’進(jìn)行積分，所以可以抑制在得到的缸內(nèi)壓力Pcyl的波形中出現(xiàn)漂移。
在該實施例中，按照與1個燃燒周期的長度相等的Tn的周期來進(jìn)行漂移校正量計算裝置90的處理，按照比Tn短的Tk的周期來進(jìn)行校正裝置91以及積分裝置92的處理。優(yōu)選，把Tk決定為與對缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的周期的長度一致。由此，每當(dāng)作為數(shù)字值Vps得到缸內(nèi)壓力傳感器的輸出時，可通過漂移校正量Pcyl_comp來校正該Vps。
漂移參數(shù)計算部96根據(jù)漂移校正量Pcyl_comp，計算漂移參數(shù)Pdftave。如第6實施例所述，故障檢測部97可按照第1～第5的實施例中的任一方法，來判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
漂移校正量計算裝置90具有采樣電路93、漂移量計算電路94以及漂移變化率計算電路95。按Tn的周期來進(jìn)行采樣電路93的采樣。采樣電路93在各燃燒周期的預(yù)定的曲軸(CRK)角處，對缸內(nèi)壓力Pcyl進(jìn)行采樣。優(yōu)選，在進(jìn)氣行程中的預(yù)定的曲軸角處對缸內(nèi)壓力Pcyl進(jìn)行采樣。在采樣電路93中保持通過該采樣得到的缸內(nèi)壓力樣本Psample直到下一采樣。在圖23(a)中示出了缸內(nèi)壓力樣本Psample的波形的一例。
漂移量計算電路94與通過采樣電路93生成缸內(nèi)壓力樣本Psample相對應(yīng)地，執(zhí)行式(7)，計算漂移量Pdft。漂移量Pdft表示1個燃燒周期中的漂移量。
漂移量Pdft＝缸內(nèi)壓力Psample-基準(zhǔn)值(7)基準(zhǔn)值被設(shè)定為表示沒有漂移影響時的缸內(nèi)壓力。在一例中，使用按照與采樣電路93的采樣相同的定時采樣的、進(jìn)氣管壓力傳感器20(圖1)的輸出PB作為基準(zhǔn)值。在進(jìn)氣行程中進(jìn)氣門打開，因此如果沒有漂移的影響，則缸內(nèi)壓力與進(jìn)氣管壓力成為大致相同的壓力。通過從缸內(nèi)壓力Pcyl中減去進(jìn)氣管壓力PB得到的值成為在該燃燒周期中累積的漂移量Pdft。
在圖23(b)中示出了漂移量Pdft的一例。在采樣電路93中保持在第1燃燒周期的進(jìn)氣行程中的時刻t1采樣的缸內(nèi)壓力樣本Psample1，直到得到下一缸內(nèi)壓力樣本。與在時刻t1采樣的進(jìn)氣管壓力PB之間的差是關(guān)于該第1燃燒周期的漂移量Pdft1。同樣，在采樣電路93中保持在第2燃燒周期的進(jìn)氣步驟中的時刻t2采樣的缸內(nèi)壓力樣本Psample2，直到得到下一缸內(nèi)壓力樣本。與在時刻t2采樣的進(jìn)氣管壓力PB之間的差是關(guān)于該第2燃燒周期的漂移量Pdft2。如此，對每個燃燒周期計算漂移量Pdft。
返回圖22，漂移變化率計算電路95執(zhí)行式(8)，計算漂移變化率Pcyl_comp。漂移變化率Pcyl_comp表示每單位時間Tk的漂移變化率。
漂移變化率Pcyl_comp＝漂移量Pdft預(yù)定的采樣次數(shù)(8)其中，預(yù)定的采樣次數(shù)＝1個燃燒周期/Tk如上所述，在一個實施例中，Tk等于對缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的周期的長度。這樣，能夠以每單位時間Tk的漂移變化率Pcyl_comp來校正每單位時間Tk得到的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出Vps。
圖23(c)中示出了漂移變化率Pcyl_comp。在時刻t1上，漂移量計算電路94計算漂移量Pdft。把該漂移量Pdft除以預(yù)定的采樣次數(shù)，可計算出每單位時間Tk的漂移變化率Pcyl_comp。這樣計算出的漂移變化率Pcyl_comp作為漂移校正量反饋給校正裝置91(圖22)。
圖24是計算漂移校正量(漂移變化率)的處理的流程圖。每過預(yù)定的曲軸角(例如，1度)實施該處理。
在步驟S81中，判斷向上計數(shù)器Dcnt是否達(dá)到預(yù)定值Dsample。向上計數(shù)器在各燃燒周期的進(jìn)氣行程中的開始時刻，即曲軸角變?yōu)?時，復(fù)位為0。向上計數(shù)器按照來自曲軸角傳感器17(圖1)的曲軸信號進(jìn)行計數(shù)。在一個實施例中，向上計數(shù)器從0至720進(jìn)行計數(shù)。Dsample被預(yù)先確定，表示應(yīng)對缸內(nèi)壓力Pcyl進(jìn)行采樣的曲軸角度。
當(dāng)步驟S81的回答為“否”時，不是應(yīng)該對缸內(nèi)壓力進(jìn)行采樣的時刻，因此計數(shù)器Dcnt增加1(S82)。當(dāng)步驟881的回答為“是”時，向上計數(shù)器的值設(shè)置為0(S83)。在步驟S84中，對缸內(nèi)壓力Pcyl進(jìn)行采樣，得到缸內(nèi)壓力樣本Psample。此外，對來自進(jìn)氣管壓力傳感器的輸出PB進(jìn)行采樣。在步驟S85中，計算缸內(nèi)壓力樣本Psample和進(jìn)氣管壓力PB之差，作為漂移量Pdft。在步驟S86中，將漂移量Pdft除以預(yù)定的采樣次數(shù)，計算漂移變化率Pcyl_comp。在該實施例中，參照式(8)如上所述，與1個燃燒周期相對應(yīng)的曲軸角度為720度。設(shè)與Tk相對應(yīng)的曲軸角度為D時，預(yù)定的采樣次數(shù)為720/D。
圖25示出了計算漂移參數(shù)的處理的流程圖。按Tk的周期來實施該處理。在步驟S91中，如式(9)所示，執(zhí)行漂移變化率Pcyl_comp的積分操作。即，將每D曲軸角的漂移變化率Pcyl_comp與缸內(nèi)壓力的漂移量Pdfti的前次值相加，計算漂移量Pdfti的當(dāng)前值。
Pdfti的當(dāng)前值＝Pdfti的前次值+Pcyl_comp(9)這樣計算出的漂移量Pdfti表示當(dāng)前運算周期的時刻的缸內(nèi)壓力的漂移量。在1個燃燒周期中，漂移量Pdfti被計算成線性地變化。
可替代地，在按1度的曲軸角度的周期來實施該處理的情況下，在式(9)中所示的積分操作中，加上(Pcyl_comp/D)。
步驟S92～94與圖7的步驟S14～S16相同，因此省略說明。這樣計算出的漂移參數(shù)Pdftave被計算成對應(yīng)于漂移量Pdfti而更加細(xì)致地曲線狀變化。
如上所述，對這樣計算出的漂移參數(shù)，可應(yīng)用根據(jù)第1～第5實施例的任一例的故障判定方法，來判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
以下說明用于計算漂移變化率Pcyl_comp的另一實施例。
圖26示出了對于圖22中所示的漂移校正量計算裝置90的代替方式。采樣電路93和漂移量計算電路94與圖22中所示相同。與圖22中所示的漂移校正量計算裝置的不同點在于，由漂移量Pdft計算漂移變化率Pcyl_comp的方法。根據(jù)該實施例，通過過采樣、移動平均、以及微分的一系列的操作，來計算漂移變化率Pcyl-comp。對于該方法，參照圖27進(jìn)行說明。
在圖27(a)中，示出在各燃燒周期中(即，按照Tn的周期)由漂移量計算電路94計算出的漂移量Pdft的波形。過采樣電路101按照Tk的周期對漂移量Pdft進(jìn)行過采樣。
1個燃燒周期的采樣次數(shù)m為(1個燃燒周期/Tk)。圖27(a)中示出了m＝6的例子。
移動平均電路102每當(dāng)通過過采樣得到樣本值時，按照式(10)，對樣本Pdft(k-(m-1))～Pdft(k)進(jìn)行平均。這樣，計算出每時間Tk的漂移量ΔPdft。
ΔPdft(k)=Pdft(k-(m-1))+Pdft(k-(m-2))+,...,+Pdft(k-1)+Pdft(k)m---(10)]]>這樣得到的漂移量ΔPdft由圖27(b)所示的線表示。該漂移量ΔPdft表示每時間Tk累積的漂移量。因此，通過求解圖27(b)中示出的線的斜率，即通過對該漂移量ΔPdft進(jìn)行微分，可計算漂移變化率Pcyl_comp。
作為一例，示出了當(dāng)m＝6時，在時刻t1計算出的漂移變化率Pcyl_comp。通過對Pdft(k-5)～Pdft(k)移動平均得到的ΔPdft進(jìn)行微分，計算出該漂移變化率Pcyl_comp。這樣，當(dāng)按Tk的周期計算漂移變化率Pcyl_comp時，得到圖27(c)所示的波形。向校正裝置91(圖22)反饋計算出的漂移變化率Pcyl_comp。
如上所述，等于對缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的周期的長度。這樣，可以用每時間Tk的漂移變化率Pcyl_comp來對按Tk的周期得到的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出Vps進(jìn)行校正。
在上述的實施方式中，過采樣的樣本值的平均使用了移動平均法?？商娲兀部墒褂闷渌臑V波(例如，低通濾波)。
實施例8圖28是根據(jù)本發(fā)明第8實施例的判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置的框圖。為了計算不包含漂移的缸內(nèi)壓力，設(shè)有計算漂移校正量的機構(gòu)，這一點與實施例7相同。利用該機構(gòu)，計算漂移參數(shù)。與第7實施例的不同點在于，計算漂移校正量的方法不同。
積分裝置111對缸內(nèi)壓力傳感器的輸出Vps進(jìn)行積分，計算缸內(nèi)壓力Pcyl。校正裝置112用漂移校正量ΔPdft對該缸內(nèi)壓力Pcyl進(jìn)行校正，計算校正后的缸內(nèi)壓力Pcyl’。通過該校正，校正后的缸內(nèi)壓力Pcyl’不包含漂移。漂移校正量計算裝置110是用于根據(jù)缸內(nèi)壓力Pcyl計算漂移校正量ΔPdft的裝置。
在該實施例中，按照與1個燃燒周期的長度相等的Tn的周期來進(jìn)行漂移校正量計算裝置110的處理，按照比Tn短的Tk的周期來進(jìn)行積分裝置111以及校正裝置112的處理。優(yōu)選，把Tk決定為與對缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的周期的長度一致。由此，每當(dāng)作為數(shù)字值Vps得到缸內(nèi)壓力傳感器的輸出時，可通過漂移校正量ΔPdft來校正與該Vps對應(yīng)的缸內(nèi)壓力Pcyl。
漂移參數(shù)計算部96以與第7實施例相同的方法，根據(jù)漂移校正量ΔPdft，計算漂移參數(shù)Pdftave。如第6實施例所述，故障檢測部97可按照第1～第5實施例中的任一方法，來判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
漂移校正量計算裝置110具有采樣電路113、漂移量計算電路114、過采樣電路115以及移動平均電路116。這些電路與第7實施例的圖26所示的采樣電路93、漂移量計算電路94、過采樣電路101以及移動平均電路102同樣地動作。其結(jié)果，通過移動平均電路116計算出每時間Tk的漂移量ΔPdft(參照式(10))。校正裝置112接受每該時間Tk的漂移量ΔPdft作為漂移校正量。校正裝置112通過從缸內(nèi)壓力Pcyl中減去漂移校正量ΔPdft來校正缸內(nèi)壓力Pcyl，計算校正后缸內(nèi)壓力Pcyl’。校正后缸內(nèi)壓力Pcyl’表示不包含漂移的缸內(nèi)壓力。
如此，每當(dāng)作為數(shù)字值Vps得到缸內(nèi)壓力傳感器的輸出時，通過漂移校正量ΔPdft來校正缸內(nèi)壓力Pcyl。周期Tk的長度比燃燒周期的長度短，因此可避免在1個燃燒周期中在缸內(nèi)壓力中累積漂移。
在上述的實施例中，為了平均過采樣的漂移量的樣本，使用了移動平均法?？商娲?，也可使用其它的濾波(例如，低通濾波)。
圖29是根據(jù)第8實施例的計算漂移參數(shù)的處理的流程圖。在該例子中按Tk的周期來實施該處理。在步驟S101中，將每時間Tk的漂移量ΔPdft設(shè)定為漂移量Pdft。步驟S102～104與圖7的步驟S14～S16相同，因此省略說明。
如上所述，對這樣計算出的漂移參數(shù)，可應(yīng)用第1～第5實施例的任一例的故障判定方法，來判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障。
在第7和第8實施例中示出的漂移校正量計算機構(gòu)是一個例子，也可以使用其它機構(gòu)來校正缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，或者校正缸內(nèi)壓力。
作為一個例子，可以在第7實施例的校正機構(gòu)中，在漂移變化率計算部95和校正裝置91之間，設(shè)置實施使漂移變化率Pcyl_comp收斂于0的控制的控制器。計算對校正裝置91的控制輸入，以使漂移變化率Pcyl_comp成為0。通過使用該控制輸入來校正缸內(nèi)壓力傳感器的輸出Vps，使該缸內(nèi)壓力傳感器的輸出中不包含漂移。
此外，在第8實施例的校正機構(gòu)中，可在移動平均電路119和校正裝置112之間，設(shè)置實施使漂移量ΔPdft收斂于0的控制的控制器。在該情況下，漂移校正量計算裝置110的輸入為校正后的缸內(nèi)壓力Pcyl’。根據(jù)校正后的缸內(nèi)壓力Pcyl’，求出漂移校正量ΔPdft，實施使該漂移校正量ΔPdft收斂于0的控制，計算對校正裝置112的控制輸入。該校正裝置112通過由該控制輸入來校正缸內(nèi)壓力Pcyl，使得在校正后的缸內(nèi)壓力Pcyl’中不包含漂移。
本發(fā)明可應(yīng)用于通用的(例如，船外機等)內(nèi)燃機。
權(quán)利要求
1.一種判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置，其具有缸內(nèi)壓力計算單元，其根據(jù)設(shè)在內(nèi)燃機上的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，計算該內(nèi)燃機的缸內(nèi)壓力；漂移參數(shù)計算單元，其根據(jù)所述計算出的缸內(nèi)壓力，計算表示該缸內(nèi)壓力的漂移量的漂移參數(shù)；以及故障判定單元，其在所述漂移參數(shù)不在預(yù)定范圍內(nèi)時，判定為所述缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置還具有根據(jù)所述缸內(nèi)壓力的特性設(shè)定所述預(yù)定范圍的單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，該裝置還具有求出用于與所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)地校正所述漂移參數(shù)的系數(shù)的單元；以及利用所述校正系數(shù)對所述漂移參數(shù)進(jìn)行校正的單元，若該校正后的漂移參數(shù)不在所述預(yù)定范圍內(nèi)，則所述故障判定單元判定為所述缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的裝置，該裝置還具有對該缸內(nèi)壓力傳感器進(jìn)行操作，以在所述缸內(nèi)壓力傳感器的輸出上疊加預(yù)定信號的單元，所述缸內(nèi)壓力計算單元根據(jù)疊加了該預(yù)定信號的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，來計算所述缸內(nèi)壓力。
5.一種判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置，其對于具有分別具備缸內(nèi)壓力傳感器的多個氣缸的內(nèi)燃機，判定任一氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器是否發(fā)生故障，該裝置具有缸內(nèi)壓力計算單元，其對于各個氣缸，根據(jù)該氣缸的所述缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，計算該氣缸的缸內(nèi)壓力；漂移參數(shù)計算單元，其對于各個氣缸，根據(jù)所述計算出的缸內(nèi)壓力，計算表示該氣缸的缸內(nèi)壓力漂移量的漂移參數(shù)；關(guān)聯(lián)度計算單元，其在所述多個氣缸間計算所述漂移參數(shù)的關(guān)聯(lián)度；以及故障判定單元，其根據(jù)所述計算出的關(guān)聯(lián)度，判定任一氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器是否發(fā)生故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的裝置，所述漂移參數(shù)計算單元還具有按照預(yù)定的定時，將所述缸內(nèi)壓力復(fù)位為基準(zhǔn)值的復(fù)位單元；以及根據(jù)在所述復(fù)位單元的復(fù)位操作之前得到的所述缸內(nèi)壓力和在該復(fù)位操作之后得到的所述缸內(nèi)壓力之差，計算所述漂移參數(shù)的單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的裝置，該裝置還具有校正所述缸內(nèi)壓力以使其不包含漂移的缸內(nèi)壓力校正單元，該缸內(nèi)壓力校正單元具有對所述缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行校正的校正單元；對來自所述校正單元的輸出進(jìn)行積分，計算所述缸內(nèi)壓力的積分單元；以及根據(jù)所述計算出的缸內(nèi)壓力，計算該缸內(nèi)壓力中包含的漂移的變化率的漂移變化率計算單元，向所述校正單元反饋所述計算出的漂移變化率，該校正單元利用該漂移變化率對所述缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行校正，所述漂移參數(shù)計算單元根據(jù)所述漂移變化率來計算所述漂移參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的裝置，該裝置還具有利用用于除去所述計算出的缸內(nèi)壓力中的漂移的漂移校正量，來校正該缸內(nèi)壓力的單元，所述漂移參數(shù)計算單元根據(jù)所述漂移校正量，計算所述漂移參數(shù)。
9.一種判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的方法，其包括以下步驟根據(jù)設(shè)在內(nèi)燃機上的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，計算該內(nèi)燃機的缸內(nèi)壓力的步驟；根據(jù)所述計算出的缸內(nèi)壓力，計算表示該缸內(nèi)壓力的漂移量的漂移參數(shù)的步驟；以及當(dāng)所述漂移參數(shù)不在預(yù)定范圍內(nèi)時，判定為所述缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，該方法還包括根據(jù)所述缸內(nèi)壓力的特性設(shè)定所述預(yù)定范圍的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，該方法還包括求出用于與所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)地校正所述漂移參數(shù)的系數(shù)的步驟；以及利用所述校正系數(shù)來校正所述漂移參數(shù)的步驟，當(dāng)該校正后的漂移參數(shù)不在所述預(yù)定范圍內(nèi)時，所述判定步驟判定為所述缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11的任一項所述的方法，該方法還包括操作該缸內(nèi)壓力傳感器，以在所述缸內(nèi)壓力傳感器的輸出上疊加預(yù)定信號的步驟，所述缸內(nèi)壓力計算步驟根據(jù)疊加了該預(yù)定信號的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，來計算所述缸內(nèi)壓力。
13.一種判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的方法，其對于具有分別具備缸內(nèi)壓力傳感器的多個氣缸的內(nèi)燃機，判定任一氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器是否發(fā)生故障，該方法包括以下步驟對于各個氣缸，根據(jù)該氣缸的所述缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，計算該氣缸的缸內(nèi)壓力的步驟；對于各個氣缸，根據(jù)所述計算出的缸內(nèi)壓力，計算表示該氣缸的缸內(nèi)壓力漂移量的漂移參數(shù)的步驟；在所述多個氣缸間計算所述漂移參數(shù)的關(guān)聯(lián)度的步驟；以及根據(jù)所述計算出的關(guān)聯(lián)度，判定任一氣缸的缸內(nèi)壓力傳感器是否發(fā)生故障的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至12的任一項所述的裝置，所述漂移參數(shù)計算步驟還包括以下步驟按照預(yù)定的定時，將所述缸內(nèi)壓力復(fù)位為基準(zhǔn)值的步驟以及根據(jù)在所述復(fù)位操作之前得到的所述缸內(nèi)壓力和在該復(fù)位操作之后得到的所述缸內(nèi)壓力之差，計算所述漂移參數(shù)的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至12的任一項所述的方法，該方法還具有校正所述缸內(nèi)壓力以使其不包含漂移的步驟，該步驟進(jìn)一步包括以下步驟對所述缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行校正的步驟；對來自所述校正步驟的輸出進(jìn)行積分，計算所述缸內(nèi)壓力的步驟；以及根據(jù)所述計算出的缸內(nèi)壓力，計算該缸內(nèi)壓力中包含的漂移的變化率的步驟，向所述校正步驟反饋所述計算出的漂移變化率，該校正步驟利用該漂移變化率對所述缸內(nèi)壓力傳感器的輸出進(jìn)行校正，所述漂移參數(shù)計算步驟根據(jù)所述漂移變化率來計算所述漂移參數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至12的任一項所述的方法，該方法還具有利用用于除去所述計算出的缸內(nèi)壓力中的漂移的漂移校正量，來校正該缸內(nèi)壓力的步驟，所述漂移參數(shù)計算步驟根據(jù)所述漂移校正量，計算所述漂移參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置及方法。其更加準(zhǔn)確地檢測缸內(nèi)壓力傳感器的故障，而不會導(dǎo)致成本升高。判定缸內(nèi)壓力傳感器的故障的裝置根據(jù)設(shè)在內(nèi)燃機中的缸內(nèi)壓力傳感器的輸出，計算該內(nèi)燃機的缸內(nèi)壓力，根據(jù)該缸內(nèi)壓力，計算表示該缸內(nèi)壓力的漂移量的漂移參數(shù)。當(dāng)該漂移參數(shù)不在預(yù)定范圍內(nèi)時，判定為所述缸內(nèi)壓力傳感器發(fā)生故障。在一個實施方式中，可根據(jù)缸內(nèi)壓力的特性設(shè)定該預(yù)定范圍。另外，根據(jù)另一實施方式，與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)地求出校正系數(shù)，通過該校正系數(shù)，校正所述漂移參數(shù)。而根據(jù)另一實施方式，操作缸內(nèi)壓力傳感器，以在缸內(nèi)壓力傳感器的輸出上疊加預(yù)定的探察信號。根據(jù)疊加了該探察信號的缸內(nèi)壓力傳感器輸出來計算缸內(nèi)壓力。
文檔編號F02D45/00GK1954142SQ20058001591
公開日2007年4月25日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者佐藤正浩, 大久保桂, 篠崎廣一郎, 安井裕司, 長島慶一 申請人:本田技研工業(yè)株式會社