内燃机的控制装置以及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具备可变压缩比机构的内燃机，该可变压缩比机构通过使活塞与气缸的相对位置关系发生变化而使机械压缩比可变，特别地，本发明涉及一种进行针对可变压缩比机构的驱动机构的故障的处理的控制装置以及控制方法。
【背景技术】
[0002]在内燃机的领域中，当前已知各种形式的可变压缩比机构。例如，由本申请人们提出有多种可变压缩比机构，这些可变压缩比机构通过多连杆式活塞曲柄机构的连杆几何形状的变更而使活塞上止点位置上下位移。另外，在专利文献1、2中，记载有通过使气缸的位置相对于曲柄轴的中心位置上下位移而同样地使机械压缩比变化的可变压缩比机构。
[0003]在这种可变压缩比机构中，有时在用于变更压缩比的驱动机构发生故障时，不能进行压缩比的控制，可能变为意料外的高压缩比状态。
[0004]作为这种驱动机构的故障时的失效保护机构，在专利文献I中，记载有在利用油压驱动机构使气缸侧与曲柄箱侧相对移动的结构中，附加异常时用的油压电路的技术。该异常时用的油压电路形成为如下结构，即，在油压驱动机构的异常时，在2个油压室之间引导工作用油，从而使压缩比仅向低压缩比侧变化。
[0005]另外，专利文献2公开了如下结构，即，在使用电动机作为驱动机构的可变压缩比机构中，具备向可变压缩比机构提供朝着低压缩比侧的预紧力的扭转线圈弹簧。在该结构中，在压缩比为最高压缩比时赋予最大的预紧力，在电动机的故障时，利用该扭转线圈弹簧的预紧力，使可变压缩比机构试图恢复为低压缩比状态。
[0006]但是，在专利文献I的结构中，需要异常时用的特别的油压电路，结构变得复杂，并且无法应对油压的泄漏等驱动机构自身的异常。另外，在驱动机构是油压机构以外的机构(例如，使用电动机的结构等)的情况下，无法进行适用。
[0007]另一方面，在如专利文献2所示利用弹簧向低压缩比侧进行预紧的结构中，在正常时的致动器(电动机等)的驱动时，驱动负载变大，因此，需要大型的致动器，或者成为燃料消耗率变差的主要原因。
[0008]专利文献1:日本特开2010 - 185393号公报
[0009]专利文献2:日本特开2009 - 62926号公报
【发明内容】
[0010]本发明是一种内燃机的控制装置，所述内燃机具备可变压缩比机构和燃料切断单元，所述可变压缩比机构通过使活塞与气缸的相对位置关系发生变化而使机械压缩比可变，所述燃料切断单元在规定的减速时执行燃料切断，
[0011]所述内燃机的控制装置具备:
[0012]故障检测单元，其检测所述可变压缩比机构的故障；以及
[0013]故障时控制单元，其在所述可变压缩比机构处于故障中并且由所述燃料切断单元进行燃料切断运转时，与所述可变压缩比机构处于正常时的燃料切断运转时相比，进行进气行程中的缸内负压的减少、或者压缩行程或膨胀行程中的缸内正压的增加中的至少一者。
[0014]在与燃料燃烧相伴随的通常运转时，虽然在进气行程中缸内变为负压，但是随后缸内由于燃烧压而变为高压，该燃烧压作用于活塞以及燃烧室顶壁面，因此可变压缩比机构基本上被向燃烧室容积扩大的方向即压缩比降低的方向进行预紧。因此，即使在由于某种故障而未积极地控制可变压缩比机构的状况下，压缩比也逐渐降低。但是，在不伴随燃烧的、减速时的燃料切断运转时，在进气行程中缸内变为负压，该负压作用于活塞以及燃烧室顶壁面的状况是支配性的，因此可变压缩比机构有可能向高压缩比侧位移。
[0015]对此，在本发明中，在检测出可变压缩比机构的故障的情况下，在燃料切断运转时，通过使进气行程中的缸内负压与正常时相比减少，从而减弱使可变压缩比机构向高压缩比侧位移的负压的影响。另外，压缩行程或膨胀行程中的缸内正压的增加向扩大燃烧室容积的方向产生作用，因此，可变压缩比机构的向高压缩比侧的位移得到抑制。
[0016]根据本发明，能够抑制在可变压缩比机构发生故障时，可变压缩比机构由于燃料切断运转而向高压缩比侧位移的现象。
【附图说明】
[0017]图1是表示本发明的一个实施例所涉及的控制装置的系统结构的结构说明图。
[0018]图2是本实施例中的故障检测控制的流程图。
[0019]图3是表示控制整体的流程的主流程图。
[0020]图4是在可变压缩比机构的正常时和故障时对比燃料切断运转时的缸内压变化而示出的特性图。
【具体实施方式】
[0021]下面，基于附图，对本发明的一个实施例详细进行说明。
[0022]图1表示本发明所适用的汽车用内燃机I的系统结构。该内燃机I是具备可变压缩比机构2的4冲程循环的火花点火式内燃机，该可变压缩比机构2例如利用了多连杆式活塞曲柄机构，在各气缸3的顶壁面上，配置有一对进气阀4以及一对排气阀5，并且在由上述进气阀4以及排气阀5所包围的中央部配置有火花塞6。
[0023]上述进气阀4具备能够对该进气阀4的开闭定时进行可变控制的进气侧可变阀机构7，上述排气阀5具备能够对该排气阀5的开闭定时进行可变控制的排气侧可变阀机构8。上述可变阀机构7、8既可以是能够分别独立地变更打开定时以及关闭定时的机构，也可以是打开定时以及关闭定时同时提前或延迟的结构的机构。在本实施例中，使用了使凸轮轴的相位提前或延迟的后一种形式的机构。
[0024]在经由上述进气阀4与燃烧室9连接的进气通路10中，针对各个气缸配置有燃料喷射阀11。另外，在进气通路10中进气收集器12的上游侧，安装有通过来自发动机控制器13的控制信号对开度进行控制的电子控制型节流阀14，在该节流阀14的上游侧，配置有检测吸入空气量的气流计15。
[0025]在经由上述排气阀5与燃烧室9连接的排气通路16中，安装有由三元催化剂构成的催化剂装置17，在该催化剂装置17的上游侧，配置有检测空燃比的空燃比传感器18。
[0026]在上述发动机控制器13中，除了上述气流计15、空燃比传感器18的检测信号以夕卜，还输入有用于检测内燃机转速的曲柄角传感器19、检测冷却水温度的水温传感器20、检测由驾驶员操作的加速器踏板的踩踏量的加速器开度传感器21等传感器类部件的检测信号。发动机控制器13基于这些检测信号，最佳地控制燃料喷射阀11的燃料喷射量以及喷射时期、火花塞6的点火定时、进气阀4以及排气阀5的开闭定时、节流阀14的开度等。
[0027]另一方面，可变压缩比机构2利用了日本特开2004 — 116434号公报等中记载的公知的多连杆式活塞曲柄机构，以下述部件作为主体而构成:以自由旋转的方式支撑在曲柄轴21的曲柄销21a上的下连杆22 ;将该下连杆22的一端部的上部销23和活塞24的活塞销24a彼此连结的上连杆25 ;—端与下连杆22的另一端部的控制销26连结的控制连杆27 ;以及以可摆动的方式支撑该控制连杆27的另一端的控制轴28。上述曲柄轴21以及上述控制轴28在气缸体29下部的曲柄箱29a内经由未图示的轴承构造以自由旋转的方式被支撑。上述控制轴28具有位置随着该控制轴28的转动而发生变化的偏心轴部28a，上述控制连杆27的端部详细地说以能够旋转的方式与该偏心轴部28a嵌合。在上述可变压缩比机构2中，活塞24的上止点位置随着控制轴28的转动而上下位移，因此机械压缩比发生变化。
[0028]另外，作为对上述可变压缩比机构2的压缩比进行可变控制的驱动机构，在本实施例中，在曲柄箱29a的外壁面上配置有具有与曲柄轴21平行的旋转中心轴的电动机31，减速器32以在轴向上串联排列的方式与该电动机31连接。作为该减速器32，使用减速比较大的例如波动齿轮机构，其减速器输出轴32a与电动机31的输出轴(未图不)位于同轴上。因此，减速器输出轴32a和控制轴28位于相互平行的位置，并通过中间连杆35将固定在减速器输出轴32a上的第I臂33和固定在控制轴28上的第2臂34彼此连结，以使得两者联动地转