CN101463769A - 燃料喷射器故障监视装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种燃料喷射器故障监视装置设计成监视安装在内燃机的气缸中并且工作来响应燃料喷射指令信号喷射燃料的燃料喷射器的故障。该装置包括喷射器操作禁止电路和状态监视电路。喷射器操作禁止电路工作来禁止燃料喷射指令信号以在内燃机操作期间使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，用于导致由于停止燃料喷射造成的发动机状态的变化。一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，状态监视电路就工作来监视内燃机的状态用于判断所选的一个燃料喷射器是否故障。

Description

燃料喷射器故障监视装置和方法
技术领域
本发明总体上涉及设计成监视安装在多气缸内燃机中的燃料喷射器故障的燃料喷射器故障监视装置和用于监视这种故障的方法。
背景技术
用于将燃料喷射到内燃机中的典型燃料喷射器具有会被燃料中包含的外物堵塞的问题，这将导致打开或闭合喷射孔的提升机构的操作的失败，或者外物会沉积到喷射孔上，这会导致没有燃料的喷射或是喷射的燃料量的缺少。
内燃机的气缸间的燃料量的变化将导致包括进气或引入、压缩、膨胀和排气的燃烧循环(即四冲程循环)中发动机速度的变化。已知用于校正将由每个燃料喷射器喷射的燃料量的技术，该技术使用基于响应的一个气缸的膨胀冲程中发动机的瞬时速度与燃烧循环中发动机的平均速度的偏差确定的校正系数，因此使发动机的速度变化减小到最低。因此，当由于燃料喷射器之一故障而就没有燃料被喷射时造成偏差时，校正系数将具有更大的值。
日本专利首次公布No.2-5736公开了一种燃料喷射器故障监视器，它是鉴于上述事实设计的以在相应一个校正系数大于给定值时判断燃料喷射器之一是否故障。
然而，发动机的平均速度与由燃料从故障的一个燃料喷射器喷射生成的其瞬时速度的偏差也很小，这会导致发动机的瞬时速度由于一些不同于燃料喷射器故障的因素而偏离平均速度时故障确定的错误。
发明内容
因此本发明的主要目的是避免现有技术中的缺点。
本发明的另一个目的是提供可以确保监视燃料喷射器故障的精度的燃料喷射器故障监视装置和方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种燃料喷射器故障监视装置，它设计成监视安装在内燃机的气缸中并且工作来响应燃料喷射指令信号喷射燃料的燃料喷射器的故障。该燃料喷射器故障监视装置包括：(a)喷射器操作禁止电路，其工作来禁止燃料喷射指令信号以在内燃机的操作期间使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中；(b)状态监视电路，一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中就工作来监视内燃机状态；和(c)诊断电路，其工作来基于由状态监视电路监视的内燃机的状态诊断所选的一个燃料喷射器是否故障。
具体地说，当正常地操作的燃料喷射器处于非喷射模式中时，它会突然地停止喷射燃料，它将导致内燃机状态的很大变化。或者，当故障的燃料喷射器处于非喷射模式中时，这意味着燃料不会继续由此喷射，这样内燃机的状态很难改变。因此，当燃料喷射器之一处于非喷射模式中但内燃机的状态几乎没有改变时，可以判断为故障。
故障确定也可以基于由于正常地操作的一个燃料喷射器处于在非喷射模式中与故障的一个燃料喷射器处于非喷射模式中而造成的内燃机状态的变化之间的比较做出。具体地说，如上所述，发动机状态的变化在其中正常地操作的燃料喷射器处于非喷射模式中的情形中看起来很大，并且在其中故障的燃料喷射器处于非喷射模式中的情形中很难出现。该事实的使用使故障确定的错误减小到最低。
非喷射模式继续循环地执行的时间的长度可以选取成长于发动机的燃烧循环。这可以保证发现由于燃料喷射器处于非喷射模式中造成的发动机状态的变化的精度。
在本发明的优选方式中，当所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中而由状态监视电路监视的内燃机的状态保持不变时，诊断电路确定所选的一个燃料喷射器故障。与驾驶员视觉地感知发动机状态的变化以判断所选的一个燃料喷射器是否故障相比，这提高了故障确定的精度。
内燃机可以安装在机动车辆中。燃料喷射器故障监视装置包括ISC装置，用于判断将由燃料喷射器喷射的燃料的目标量以使内燃机处于怠速模式中，在怠速模式中当车辆驾驶员松开加速器时内燃机速度保持在给定怠速之上。当内燃机处于怠速模式中时，喷射器操作禁止电路使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
具体地说，当正常地操作的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时，它将导致发动机速度的下降。这会导致燃料的目标量由ISC装置增大从而保持速度在上述给出的怠速之上。换句话说，正常地操作的燃料喷射器所需校正的燃料的目标量将很大，这将导致发动机瞬时速度在活塞膨胀冲程中的增大，因此导致发动机燃烧循环期间瞬时速度的很大变化。
可替换的是，当故障的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时，燃料的目标量和发动机速度几乎没有改变。因此，当ISC装置执行期间进入非喷射模式中时，喷射到发动机中的燃料的量和发动机速度会改变。状态监视电路发现这种事件以用在故障确定中。
在其中内燃机安装在机动车辆中的情形中，可以在车辆静止时监视燃料喷射器的故障，因此在车辆行驶期间保证其驾驶性能。在其中燃料喷射器的故障被监视的情形中，例如，在汽车车间中，可以在发动机怠速时进行这种监视，因此保持工作环境很安静。
ISC装置可以判断将由燃料喷射器喷射的燃料的目标量以使内燃机处于怠速模式中，在怠速模式中当车辆驾驶员松开加速器时内燃机速度保持在给定怠速之上。当内燃机处于其中喷射器操作禁止电路基于加速器位置和内燃机速度判断将从燃料喷射器喷射的燃料的目标量的加速器响应模式中时，喷射器操作禁止电路使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，并且内燃机不处于怠速模式。
具体地说，当正常地操作的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时，它将导致发动机速度的下降。这会导致判断为加速器位置和发动机速度的函数的燃料的目标量增大。换句话说，正常地操作的燃料喷射器所需校正的燃料的目标量将很大，这将导致发动机瞬时速度在活塞膨胀冲程中的增大，因此导致发动机燃烧循环期间瞬时速度的很大变化。
可替换的是，当故障的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时，燃料的目标量和发动机的瞬时速度几乎没有改变。因此，当加速器响应模式执行期间进入非喷射模式中时，喷射到发动机中的燃料的量和发动机速度会如上所述改变。状态监视电路发现这种事件以用在故障确定中。
燃料喷射器故障监视装置还包括发动机速度加速装置，用于在机动车辆停止并且车辆驾驶员松开加速器时加速内燃机的速度而不执行ISC装置。加速器响应模式用于执行发动机速度加速装置。具体地说，当车辆静止并且怠速时可以进行故障确定，并且发动机速度可以由发动机速度加速装置增大。换句话说，当发动机速度高于当通过ISC装置发动机处于怠速时可以进行故障确定，因此保证故障确定的精度。
燃料喷射器故障监视装置还包括减速期间喷射平滑装置，用于在车辆驾驶员松开加速器以使内燃机减速时平滑地减小从燃料喷射器喷射的燃料的目标量。在减速期间燃料喷射平滑装置执行时，喷射器操作禁止电路使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
具体地说，减速期间燃料喷射平滑装置避免了加速器松开时发动机速度的快速下降，因此减少了执行非喷射模式时不舒服的冲击。然而，当正常地操作的一个燃料喷射器与减速期间燃料喷射平滑装置执行期间处于非喷射模式中时，它将导致燃料喷雾的喷射立即地被切断，这样发动机速度就迅速地下降。
可替换的是，当故障的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时，燃料的状态几乎没有改变。状态监视电路发现这种事件以用在故障确定中。
状态监视电路可以监视作为内燃机的状态的所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时将从不同于所选的一个燃料喷射器的燃料喷射器喷射的燃料量的变化。
状态监视电路或者可以监视作为内燃机的燃料喷射器状态的所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时内燃机速度的变化。
状态监视电路或者可以监视作为内燃机的状态的所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时内燃机工作噪音的变化。
在其中内燃机作为动力源安装在机动车辆的情形中，喷射器操作禁止电路可以安装在车辆中装配的电子控制单元中以控制燃料喷射器的操作并且工作来响应来自车辆外部的非喷射请求信号使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
此外，喷射器操作禁止电路和状态监视电路中的至少一个安装在车辆外部设置的外部诊断设备中。
根据本发明的第二个方面，提供了一种燃料喷射器故障监视方法，它用于监视安装在内燃机的气缸中并且工作来响应燃料喷射指令信号喷射燃料的燃料喷射器的故障。该方法包括：(a)禁止燃料喷射指令信号以在内燃机的操作期间使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中；(b)判断内燃机的运行条件是否由于所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中而改变；和(c)当确定内燃机的运行条件没有改变时诊断所选的一个燃料喷射器出现故障。
在本发明的优选方式中，内燃机可以安装在机动车辆中，该机动车辆包括ISC装置，用于判断将由燃料喷射器喷射的燃料的目标量以使内燃机处于怠速模式中，在怠速模式中当车辆驾驶员松开加速器时内燃机的速度保持在给定怠速之上。在该情形中，当内燃机处于怠速模式中时，禁止步骤使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
可替换的是，当内燃机处于其中禁止步骤可以基于加速器位置和内燃机速度判断将从燃料喷射器喷射的燃料的目标量的加速器响应模式中时，禁止步骤也可以使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，并且内燃机不处于怠速模式。
燃料喷射器故障监视方法还包括在车辆驾驶员松开加速器时加速内燃机的速度而没有执行ISC装置的步骤。当内燃机的速度被加速时，所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
禁止步骤可以在车辆中安装的电子控制单元中实现以控制燃料喷射器的操作并且工作来禁止从电子控制单元输出的燃料喷射指令信号以响应来自车辆外部的非喷射请求信号使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
禁止步骤可以在车辆中安装的电子控制单元中实现并且可以工作来移除燃料喷射指令信号从电子控制单元传递到燃料喷射器所通过的线束的连接器，以使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
判断步骤基于所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时从不同于所选的一个燃料喷射器的燃料喷射器喷射的燃料量的变化判断内燃机的运行条件是否已经改变。
判断步骤也可以基于所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时内燃机速度的变化判断内燃机的运行条件是否已经改变。
判断步骤也可以基于所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时内燃机工作噪音的变化判断内燃机的运行条件是否已经改变。
附图说明
通过下文给出的详细说明和本发明的优选实施例的附图可以更好地理解本发明，然而，不应该认为它们用于将本发明限于特定的实施例，而是仅仅用于解释和理解的目的。
附图中：
图1是显示用于依照本发明的第一实施例的燃料喷射系统的燃料喷射器故障监控系统的框图；
图2是将由图1的燃料喷射系统执行以控制内燃机的怠速速度的ISC程序的流程图；
图3(a)是显示气缸间发动机瞬时速度变化的视图；
图3(b)是显示在校正将从每个燃料喷射器喷射的燃料量时在气缸间发动机瞬时速度变化的视图；
图4是在本发明的第一实施例中执行以诊断燃料喷射器的故障监视程序的流程图；
图5(a)是表示在所有燃料喷射器正常地操作时将从燃料喷射器喷射的燃料数量的表；
图5(b)是表示在燃料喷射器之一故障时将从燃料喷射器喷射的燃料数量的表；
图6(a)表示指示在第一实施例中当燃料喷射器处于非喷射模式时的时间的非喷射模式标记；
图6(b)表示由于执行非喷射模式而引起的发动机速度变化；
图6(c)表示从燃料喷射器喷射的燃料量的变化；
图6(d)表示喷射失效诊断标记的状态；
图7是显示用于依照本发明的第二实施例的燃料喷射系统的燃料喷射器故障监控系统的框图；
图8是在本发明的第三实施例中执行以诊断燃料喷射器的故障监视程序的流程图；
图9(a)表示指示在第三实施例中当燃料喷射器处于非喷射模式时的时间的非喷射模式标记；
图9(b)表示加速器踏板的位置；
图9(c)表示在发动机减速过程中发动机速度的变化；
图9(d)表示如图9(c)中所示的发动机速度的变化率；
图9(e)表示从燃料喷射器喷射的燃料目标量的变化；
图9(f)表示喷射失效诊断标记的状态；
图10是在本发明的第四实施例中执行以诊断燃料喷射器的故障监视程序的流程图；
图11表示存储在第四实施例的燃料喷射系统的ECU中的节气门位置—发动机速度—命令喷射量映射图；
图12(a)显示执行第四实施例中非喷射模式的非喷射模式标记；
图12(b)显示作为节气门打开位置函数的加速器踏板的状态或位置；
图12(c)显示发动机的速度变化；
图12(d)显示要求从燃料喷射器中喷射的命令喷射量的变化；并且
图12(e)显示喷射失效诊断标记的状态。
具体实施方式
参见附图，其中相同的参考数字在几个视图中指的是相同的零件，尤其是参见图1，其中显示了用于依照本发明的第一实施例的柴油机的燃料喷射系统，该系统被设计成装备有燃料喷射器17的汽车共轨燃料喷射系统，燃料喷射器17将由喷射器故障监控系统进行诊断，如下文详细所述。
燃料喷射系统包括燃料箱11、燃料泵13、共轨15和燃料喷射器17。燃料泵13用来将燃料通过燃料过滤器12从燃料箱11中抽出。燃料泵13装备有由从柴油机通过曲轴14传递的转矩驱动的柱塞，这样柱塞就在上死点和下死点之间往复以交替地抽吸和排放燃料。由燃料泵13排放的燃料供给共轨15。共轨15在受控的高压下存储燃料并且将它通过高压燃料路径16分别地供给燃料喷射器17。如图1中所示，柴油机的四个气缸中的每一个中均安装了一个燃料喷射器。进入每个燃料喷射器17的过多燃料通过低压燃料路径18泄露到燃料箱11中。
燃料喷射系统还包括曲柄角传感器19、加速器位置传感器20等以监视柴油机的运行状况。曲柄角传感器19用来测量曲轴14的角位。加速器位置传感器20用来测量作为驾驶员在加速器踏板上的作用(即驾驶员加速发动机的请求)的函数的加速器踏板的位置。这些传感器的输出输入电子控制单元(ECU)30。
ECU 30由典型的微型计算机实现并且用来分析来自传感器19和20的输出以控制柴油机的输出。ECU 30基本上控制柴油机的输出作为加速器踏板位置的函数。当加速器踏板完全释放时，ECU控制以已知的ISC(怠速控制)反馈模式控制柴油机以使曲轴14的速度与目标值一致以稳定柴油机的操作。
图2是将由ECU 30以规则的时间间隔(例如，微型计算机的操作周期或曲轴14旋转的给定间隔角)执行的ISC程序的流程图。
在进入该程序之后，例程进行至步骤10，其中启动ISC反馈模式的条件已经满足或未满足。例如，当从加速器位置传感器20的输出指示加速器踏板完全地释放时，并且从车辆速度传感器的输出指示车辆速度为零(0)时，这样车辆就会停止，在步骤10中获得“是”应答。
例程然后进行至步骤12，其中判断将喷射到柴油机中以使曲轴14的速度以反馈模式与目标怠速一致的燃料的目标量(下文中也被称作喷射量Q)。喷射量Q是由定义为使曲轴14的速度朝目标怠速变化的前馈项的燃料基本量和定义为补偿曲轴14的目标怠速和使用曲柄角传感器19的输出判断的实际速度之差所需的校正系数的燃料量(下文中也被称为反馈校正量QISC)之和给出的。
下面的步骤14至26工作来平滑曲轴14的速度。通常，如图3(a)中所示，曲轴14的速度会与燃料进入柴油机的气缸#1、#3、#4和#2中的喷射同步而瞬时和连续地升高，并且这种速度升高的程度会在气缸#1至#4之间改变。为了消除这种速度变化，步骤14至26平滑曲轴14的速度。
在步骤14中，判断与燃料喷射到气缸#1至#4中的喷射同步出现的曲轴14速度中的顺序升高DNEk的平均值DNEA。如图3(a)中的垂直箭头所示，每个速度升高DNEk均是曲轴14刚要与燃料喷射到气缸#1至#4中相应一个中同步升高的速度的最小值和在曲轴14在升高之后达到最大值时速度的最大值之差。
在计算平均值DNEA之后，例程进行至步骤16至26以基于速度升高DNEk和平均值DNEA之差增大或减小用于平滑气缸#1至#4间曲轴14速度变化的校正系数FCCB。具体地说，在步骤16中，气缸数目参数k设定为表示将选择柴油机的气缸之一的一(1)。例程进行至步骤18，其中判断由气缸数目参数k表示的速度升高DNEk之一是否大于平均值DNEA。如果获得“是”应答(DNEk>DNEA)，然后例程进行至步骤20，其中当前选择的校正系数FCCB之一减小给定值q。或者，如果获得的应答为“否”，那么例程进行至步骤22，其中校正系数FCCB的所选之一增大给定值q。如果速度升高DNEk之一基本上与平均值DNEA相同，则不校正校正系数FCCB。
在步骤20或22之后，例程进行至步骤24，其中气缸数目参数k增加一(1)。例程进行至步骤26，其中判断气缸数目参数k是否大于四(4)。如果获得的应答为“否”，那么例程返回至步骤18以判断后续的一个速度升高DNEk是否大于平均值DNEA。
具体地说，在校正了所有四个气缸#1至#4的校正系数FCCB之后，例程进行至步骤28，其中由如上所述的喷射量Q和相应的一个校正系数FCCB之和给出在包括进气或引入、压缩、膨胀和排气的发动机燃烧循环(即四冲程循环)中需要从每个燃料喷射器17喷射的燃料量(在下文中也将被称为命令喷射量)。ECU 30依次驱动燃料喷射器17以喷射所需量的燃料，如上述方式判断，因此使气缸#1至#4间曲轴14的速度变化减小到最低，如图3(b)所示。
ECU 30向每个燃料喷射器17输出驱动脉冲信号(在下文中也被称为喷射命令脉冲信号)。每个燃料喷射器17中均安装了提升机构，提升机构装备有阀驱动器例如电磁螺线管或压电设备，电磁螺线管或压电设备被驱动或通电以在由驱动脉冲信号的宽度限定的时段(即，喷射持续时间)打开喷射孔并且在驱动脉冲信号下降时闭合喷射孔。在步骤30中，ECU 30向每个燃料喷射器17输出驱动脉冲信号以喷射在步骤28中确定的命令喷射量的燃料。
如果燃料喷射器17正常地操作，在步骤28中确定的命令喷射量的燃料将实际地喷射到柴油机中。如果在步骤10中获得的应答是表示尚未满足启动该程序的条件的“否”，或是在步骤30之后，例程会终止。从上面的论述显而易见，ISC程序用来精确地保持曲轴14的速度在发动机操作的怠速模式过程中为目标怠速。
通常，燃料喷射器17会被燃料中包含的异物堵塞，这会导致打开或闭合喷射孔的提升机构的操作的失效。异物也可以沉积到燃料喷射器17的喷射孔，这会导致不喷射燃料或喷射的燃料量缺少。
图4至6表示如何监视每个燃料喷射器17的上述故障(即，在本实施例中没有燃料喷射失效)。
燃料喷射器17的故障的监视是在经销商的汽车车间中做出的，例如，使用充当诊断设备的外部维修工具40。
装备有该燃料喷射系统的汽车首先在车间中被放入发动机操作的怠速模式中。然后ECU 30启动ISC程序，如图2所示。驾驶员将维修工具40连接至ECU 30。维修工具40由微型计算机制成并且一旦连接到ECU 30上就建立与ECU 30的双向通信。
接下来，驾驶员开启维修工具40以开始监视燃料喷射器17的故障。维修工具40的微型计算机然后以规则的时间间隔(例如微型计算机的操作周期或曲轴14旋转的给定间隔角)启动故障监视程序，如图4所示。
首先，在步骤40中，判断柴油机是否处于怠速模式中。具体地说，从ECU 30获得关于图2的步骤10中确定的启动ISC程序的条件是否已经满足的信息。维修工具40的微型计算机分析这种信息以判断柴油机现在是否在怠速。如果获得的应答为表示柴油机怠速的“是”，那么例程进行至步骤41，其中输出给在该程序循环中选取的燃料喷射器17之一的喷射命令脉冲信号被禁止以使所选燃料喷射器17处于非喷射模式中。具体地说从ECU 30输出到所选的一个燃料喷射器17的电磁螺线管的喷射命令脉冲信号被堵塞以阻止该燃料喷射器17喷射燃料。
燃料喷射器17在非喷射模式中的布置或者可以通过从维修工具40向ECU30输出停止信号以停止输出喷射命令脉冲信号来实现。
在其中正常地操作的燃料喷射器17进入非喷射模式的情形中，将会使燃料在柴油机怠速期间突然地停止喷射，因此导致用于或柴油机的受控运行条件中控制任务内容的很大变化。可替换的是，在其中燃料喷射器17故障这样它就不会喷射燃料或无法喷射燃料而处于非喷射模式的情形中，则不会导致控制任务的内容或柴油机的受控运行条件的变化。
鉴于上述事实，后面将详细描述的下面的步骤42、43和44判断控制任务的内容或柴油机的受控运行条件是否已经由于燃料喷射器17进入非喷射模式而改变。如果判断出控制任务的内容或柴油机的受控运行条件中没有变化，步骤46确定处于非喷射模式中的所选的一个燃料喷射器17发生故障。维修工具40的微型计算机输出指示所选的一个燃料喷射器17的这种故障的信号并且开启喷射失效诊断标记。
如果判断控制任务的内容或柴油机的受控运行条件存在变化，然后例程进行至步骤45，其中判断是否所有燃料喷射器17已经在步骤41中进入非喷射模式。如果获得的应答为“否”，那么例程返回至步骤41，其中后续的一个燃料喷射器17就进入非喷射模式。如果判断出控制任务的内容或柴油机的受控运行条件已经改变(即，在步骤42、43或45中获得的应答为“否”)，并且判断出所有燃料喷射器17已经进入非喷射模式(即，在步骤45中获得的应答为“是”)，例程就会进行至步骤47，其中确定所有燃料喷射器17未进入喷射失效条件。维修工具40的微型计算机然后输出表示所有燃料喷射器17都在正常地操作的诊断信号。
步骤42监视燃料的命令喷射量的变化。步骤43监视柴油机速度的变化。步骤44监视柴油机的工作噪音(即，燃烧噪音)。这些参数用于表示柴油机状态的变化。下文将详细描述步骤42、43和44中的操作。
步骤42：监视将被喷射的燃料量的变化
图5(a)和5(b)是显示从燃料喷射器17喷射的燃料量的变化的表，燃料喷射一个持续时间，其中在进入非喷射模式之前和之后之间，提升机构经过一个冲程以将喷射孔打开一次。
图5(a)显示其中四个燃料喷射器17均正常地操作的情形。经由每个燃料喷射器17喷射的燃料的命令喷射量是6mm3/st。因此，在进入非喷射模式之前从每个燃料喷射器17实际喷射的燃料量是6mm3/st。当喷射命令脉冲信号被禁止以使第一气缸#1的燃料喷射器17处于非喷射模式中时，柴油机的输出会下降对应于6mm3/st的量，这样柴油机的速度将减小。图2的ISC程序会在步骤28中立即把将从燃料喷射器17喷射的燃料的命令喷射量从6mm3/st增大到8mm3/st从而补偿柴油机怠速的减小。从第一气缸#1的燃料喷射器17停止喷射燃料开始，将从第二至第四气缸#2至#4的燃料喷射器17喷射的燃料的总量将会补偿第一气缸#1的燃料喷射器17已经停止喷射的燃料的量，这样从所有燃料喷射器17实际喷射的燃料量的平均值将保持在6mm3/st。
类似地，当第二至第四气缸#2、#3和#4的燃料喷射器17依次处于非喷射模式中时，将从所有燃料喷射器17中的每一个喷射的燃料的命令喷射量就会从6mm3/st改变为8mm3/st。从未处于非喷射模式中的每个燃料喷射器17实际喷射的燃料量将是8mm3/st。具体地说，当燃料喷射器17之一处于非喷射模式中时，将会导致燃料的命令喷射量增大。如果在步骤42中确定命令喷射量已经增大，即，获得的应答为“否”，就会推断出发动机控制任务的内容由于非喷射模式的执行而改变。
具体地说，在步骤42中，判断Qb减去Qa是否小于给定值A。“Qa”表示在进入非喷射模式之前在维修工具40中读取的命令喷射量。“Qb”表示在进入非喷射模式时在维修工具40中读取的命令喷射量。如果差(Qb-Qa)大于给定值A，维修工具40就确定进入非喷射模式的燃料喷射器17正在正常地操作。
如图5(b)中所示，在其中第三气缸#3的一个燃料喷射器17故障的情形中，这样就不会喷射燃料。图2的ISC程序将需要从每个燃料喷射器17喷射的燃料的命令喷射量从6mm3/st增大到8mm3/st从而补偿未喷射的第三气缸#1的燃料喷射器17的燃料量，这样类似于图5(a)中，从所有燃料喷射器17实际喷射的燃料量的平均值就保持在6mm3/st。
如上所述，当ECU 30确定命令喷射量从而补偿故障燃料喷射器17需要喷射的燃料量时，并且输出至第一气缸#1的燃料喷射器17的喷射命令脉冲信号被禁止以使燃料喷射器17处于非喷射模式中时，将会使柴油机的输出立即下降对应于8mm3/st的量，这样柴油机的速度就会减小。图2的ISC程序会在步骤28中把将从燃料喷射器17喷射的燃料的命令喷射量从8mm3/st增大到12mm3/st从而补偿柴油机怠速的减小。具体地说，需要从燃料喷射器17喷射的燃料的命令喷射量被判断成补偿未从处于非喷射模式中的第一气缸#1的燃料喷射器喷射的燃料量和第三气缸#3的燃料喷射器17未能喷射的燃料量之和。因此，将从所有燃料喷射器17喷射的燃料量的平均值将保持在6mm3/st。
当第三气缸#3的燃料喷射器17处于非喷射模式时，它意味着输出至现在未能喷射燃料的燃料喷射器17的喷射命令脉冲信号被禁止。因此，在进入非喷射模式之前和之后，命令喷射量将不会改变，这样它就保持在8mm3/st(参见图5(b)中的划线区域)。如果遇到这种情况，就可以推断出命令喷射量没有改变。因此，在步骤42中获得“是”应答意味着发动机控制任务的内容未通过执行非喷射模式改变。具体地说，如果步骤42中的差Qb-Qa小于给定值A，当发动机控制任务的内容未改变时已经进入非喷射模式的燃料喷射器17被确定为出现故障，这样就不会有燃料被喷射。
图6(a)至6(d)显示图5(b)的实例中的非喷射模式标记、柴油机的速度变化、从燃料喷射器17喷射的燃料量的变化和喷射失效诊断标记。如图6(a)中的非喷射模式标记所示，燃料喷射器17分别依次处于非喷射模式中标记接通持续时间T1、T2、T3和T4。继续执行的非喷射模式的时间长度选取成长于发动机燃烧循环，换句话说，对于标记接通持续时间T1、T2、T3和T4之一禁止几次输出至每个燃料喷射器17的喷射命令信号。图6(b)表示由于执行非喷射模式而引起的柴油机速度变化。图6(c)表示从燃料喷射器17喷射的燃料量的变化。图6(d)表示在图4的步骤45中设定的喷射失效诊断标记的状态。在图6(b)中出现的脉动表示柴油机的瞬时速度变化。柴油机的速度会在每个气缸的活塞的膨胀冲程过程中升高并且在它的其它冲程中降低。图6(c)中的脉动会与柴油机的速度变化同步出现，如图6(b)中所示。
如由图6(c)中可以看出的那样，对于其中第一、第二和第四气缸#1、#2和#4的燃料喷射器17处于非喷射模式中的每个持续时间T1、T2和T4从燃料喷射器17喷射的燃料的喷射量会从在进入非喷射模式之前已经喷射的Qa增大至Qb。相反，对于其中第三气缸#3的燃料喷射器17处于非喷射模式中的持续时间T3，从燃料喷射器17喷射的燃料的喷射量Qb与进入非喷射模式之前喷射的燃料的喷射量Qa相比没有改变。喷射数量Qa和Qb表示图6(c)中燃料脉动量的平均值。
在步骤42中，或者可以基于非喷射模式执行期间喷射量Q的绝对值进行确定。例如，当喷射量Qb的绝对值已经超过给定阈值TH2时，如图6(c)中所示，由于非喷射模式的执行，可以判断从燃料喷射器17喷射的燃料的喷射量已经改变。
步骤43：监视发动机速度的变化
当正常地操作的燃料喷射器17处于非喷射模式中时，它会导致气缸间燃料喷射量中变化的增大，如图6(b)中所示，这会导致每个持续时间T1、T2和T4期间柴油机速度的很大变化，而在故障的燃料喷射器17处于非喷射模式时，它将不会导致气缸间燃料喷射量差异的变化，这样持续时间T3中柴油机速度的瞬时变化就不会与就在持续时间T3之前的速度变化发生改变。
鉴于上述事实，步骤43判断在喷射命令信号被禁止之前柴油机速度变化的幅值Wa与当喷射命令信号被禁止时的幅值Wb之差(即Wb—Wa)是否小于给定值B。如果在步骤43中确定差Wb—Wa大于或等于给定值B，即获得的应答为“否”，就可以推断出柴油机的速度已经改变，这意味着柴油机的运行条件已经由于非喷射模式的执行而改变。或者，如果在步骤43中确定差Wb—Wa小于给定值B，即获得的应答为“是”，就可以推断出柴油机的速度并未因为非喷射模式的执行而改变。
步骤43中的判断或者也可以通过由于非喷射模式的执行而改变的柴油机速度的下限值(即，最小值)减小是否低于给定阈值TH1，如图6(b)中所示。如果遇到这种情形，就可以确定柴油机速度变化的幅值已经改变。
当正常地操作的燃料喷射器17处于非喷射模式时，这样柴油机的气缸间燃料的喷射量的变化就会增大，这样导致柴油机的速度变化率增大以及柴油机速度变化的幅值Wb的增大。具体地说，如图6(b)所示，柴油机的速度升高时斜度Aua或Aub的绝对值和柴油机速度降低时斜度Ada或Adb的绝对值会增大。当故障的燃料喷射器17处于非喷射模式时，如上所述，气缸间燃料喷射量的变化不会改变，因此导致在斜度Aua、Aub、Ada或Adb中没有变化。
鉴于上述事实，步骤43可以计算斜度Aud、Aub、Ada和Adb的绝对值的平均值并且判断当该平均值已经增大时柴油机的速度是否已经由于非喷射模式的执行(即，获得的应答为“否”)而改变。可替换的是，当平均值未改变时，步骤43可以确定柴油机的运行条件并未由于非喷射模式的执行而改变。
步骤44：监视发动机噪音的变化
当正常地操作的燃料喷射器17处于非喷射模式时，这样气缸间燃料的喷射量的变化就会增大，柴油机速度的脉动如上所述会增大，因此导致柴油机的工作噪音的增大。此外，喷射到柴油机的气缸之一中的燃料量的增大将导致由燃料在气缸之一中燃烧造成的燃烧噪音的增大。当故障的燃料喷射器17处于非喷射模式中持续时间T3时，气缸间燃料的喷射量的变化如上所述并不会变化，因此导致工作噪音和燃烧噪音(在下文中被总称为发动机噪音)与持续时间T3之前不会发生改变。
鉴于上述事实，步骤44判断由声级传感器(未显示)测量的发动机噪音级的变化是否小于给定值C。如果获得的应答为“否”，这意味着由于非喷射模式的执行而已经发生了大于给定值C的发动机噪音级的变化，换句话说，柴油机的运行条件已经由于非喷射模式的执行而改变。如果获得的应答为“是”，这意味着发动机噪音未改变，就可以推断出柴油机的运行条件未由于非喷射模式的执行而改变。
如果在所有的步骤42、43和44中获得的应答为“是”，这意味着柴油机的运行条件未改变，例程会进行至步骤46，其中所选的一个燃料喷射器17故障，这样就不会有燃料被喷射。或者，如果在步骤42、43和44中至少一个步骤中获得的应答为“是”，就可以确定所选的一个燃料喷射器17故障。步骤42、43和44中的任一个均可以省略。
如上所述，喷射故障监控系统提供了下面的有益效果。
1)燃料喷射器17依次进入非喷射模式以监视柴油机状态的变化。当燃料喷射器17之一进入非喷射模式时已经发现发生了这种状态变化时，喷射故障监控系统确定燃料喷射器17之一正常地操作。或者，当未发现状态变化时，喷射故障监控系统确定燃料喷射器17之一故障。当正常地操作的燃料喷射器17处于非喷射模式时，它将导致柴油机状态的大变化，而当故障的燃料喷射器17处于非喷射模式时，它将几乎不导致柴油机状态的变化，因此提高了诊断燃料喷射器17的精度。
2)如上所述，非喷射模式继续执行的时间的长度(即，标记接通持续时间T1、T2、T3和T4)选取成长于发动机燃烧循环，这样对于每个标记接通持续时间T1、T2、T3和T4，输出至每个燃料喷射器17的喷射命令信号会禁止几次。这将导致与喷射命令信号仅仅对于发动机燃烧循环被禁止相比，正常地操作的燃料喷射器17进入非喷射模式柴油机状态的变化会更多的出现，因此提高了诊断燃料喷射器17的精度。
3)燃料喷射器17的诊断，如上所述，是在柴油机怠速时进行的。换句话说，燃料喷射器17的故障是在柴油机速度很低时监视的，因此可以保持汽车车间中工作环境很安静。
图7显示了依照本发明的第二实施例的燃料喷射系统。
第一实施例中燃料喷射器17的诊断，如上所述，是在经销商的汽车车间中使用外部维修工具40做出的。具体地说，维修工具40在图4的步骤41中工作以执行喷射器操作禁止功能以使喷射命令信号将燃料喷射器17置于非喷射模式中，在步骤42、43和44中执行状态监视功能以监视柴油机状态的变化，并且在步骤46或47中执行诊断功能以诊断燃料喷射器17是否故障。
本实施例的燃料喷射系统设计成本身执行喷射器故障监视功能。具体地说，在驾驶员驱动装备有该系统的车辆时，ECU 30会自动地诊断燃料喷射器17。ECU 30中安装了喷射器操作禁止电路31、状态监视电路32和诊断电路并且工作来响应车辆的点火开关的打开而启动图4的故障监视程序。这还会提供附加的优点：4)消除了将车辆带往车间的需要。然而，维修工具4的使用具有的优点是可以诊断设计成不在ECU30中执行图4的故障监视程序的、类似于第一实施例中的燃料喷射系统。
可替换的是，第二实施例的ECU 30也可以设计成仅仅具有喷射器操作禁止电路31、状态监视电路32和诊断电路中的一个或两个，如果维修工具40设计成具有喷射器操作禁止电路31、状态监视电路32和诊断电路中的另一个或其余两个的话。
下文将描述本发明的第三实施例。
第一实施例设计成在柴油机怠速时执行非喷射模式。第三实施例设计成在执行减速期间燃料喷射平滑操作时执行非喷射模式并且具有与图7中所示相同的结构。具体地说，在装备有该系统的车辆行驶时，ECU 30会自动地诊断燃料喷射器17。
当车辆驾驶员释放加速器踏板以使柴油机减速时，减速期间燃料喷射平滑操作由ECU 30启动从而以给定的速率逐渐地减少将从每个燃料喷射器17喷射的燃料的目标量。具体地说，从燃料喷射器17喷射的燃料的量会缓慢地减小而不会在加速器踏板释放之后突然地切断燃料向柴油机的供给，因此将由于柴油机的突然减速造成的不舒适的冲击减小到最低。
ECU 30装备有喷射器操作禁止电路31和状态监视电路32并且工作来响应点火开关的开启以规则的时间间隔(例如，ECU 30的微型计算机的操作周期或给定的曲轴14的旋转间隔角)执行图8的故障监视程序。
首先，在步骤50中，判断是否正在执行减速期间燃料喷射操作。如果获得的应答为“是”，那么例程进行至步骤51，其中输出至在该程序循环中选择的一个燃料喷射器17的喷射命令信号类似于图4中的步骤41被禁止以使所选的一个燃料喷射器17处于非喷射模式。
当正常地操作的燃料喷射器17处于非喷射模式时，将会使燃料停止突然地喷射，因此导致柴油机速度的快速下降(参见图9(c)中标记接通持续时间T1期间的Neb)。当发生故障这样它就不喷射燃料的燃料喷射器17处于非喷射模式时，这意味着将输出至现在不能喷射燃料的燃料喷射器17的喷射命令信号被禁止，因此导致柴油机速度下降的速率中没有变化(参见图9(c)中标记接通持续时间T3期间的Neb)。
鉴于上述事实，后面将详细描述的下面的步骤50和53判断控制任务的内容或柴油机的受控运行条件是否已经由于燃料喷射器17进入非喷射模式而改变。如果在步骤52或53中判断出控制任务的内容或柴油机的受控运行条件中没有变化，步骤55确定处于非喷射模式中的所选的一个燃料喷射器17发生故障。ECU 30输出指示所选的一个燃料喷射器17的这种故障的诊断信号并且开启喷射失效诊断标记。
可替换的是，如果确定控制任务的内容或柴油机的受控运行条件发生变化，然后例程进行至步骤54，其中判断是否所有燃料喷射器17都在步骤51中进入非喷射模式。如果获得的应答为“否”，那么例程返回至步骤51，其中后续的一个燃料喷射器17就进入非喷射模式。如果判断出控制任务的内容或柴油机的受控运行条件已经改变(即，在步骤52或53中获得的应答为“否”)，并且判断出所有燃料喷射器17已经进入非喷射模式(即，在步骤54中获得的应答为“是”)，例程就会进行至步骤56，其中确定所有燃料喷射器17未进入喷射失效条件。然后ECU 30输出表示所有燃料喷射器17都在正常地操作的诊断信号。
步骤52监视柴油机的速度下降速率的变化。步骤53监视柴油机的工作噪音(即，燃烧噪音)。这些参数用于表示柴油机状态的变化。下文将详细描述步骤52和53中的操作。
步骤52：监视发动机速度下降速率的变化
步骤52判断柴油机的速度变化率是否已经由于非喷射模式的执行而改变。如果确定变化率已经改变(即，获得应答为“否”)，就可以推断出柴油机的运行条件已经由于非喷射模式的执行而改变。具体地说，在步骤52中判断差△NEb—△NEa是否小于给定值D。“△NEb”表示在执行非喷射模式之前的柴油机速度的变化率。“△NEa”表示执行非喷射模式之后柴油机速度的变化率。如果获得的应答为“否”，这意味着差△NEb—△NEa大于给定值D，就可以确定处于非喷射模式的燃料喷射器17正正常地操作。
如果获得的应答为“是”，这意味着差△NEb—△NEa小于给定值D，就可以确定柴油机的运行条件并未由于非喷射模式的执行而改变并且处于非喷射模式中的燃料喷射器17发生故障。
图9(a)显示指示非喷射模式执行的非喷射模式标记。燃料喷射器17分别依次处于非喷射模式中标记接通持续时间T1、T2、T3和T4。继续执行的非喷射模式的时间长度选取成长于发动机燃烧循环，换句话说，对于标记接通持续时间T1、T2、T3和T4之一，禁止几次输出至每个燃料喷射器17的喷射命令信号。图9(b)显示加速器踏板的状态或位置。图9(c)显示柴油机速度的变化。图9(d)显示柴油机的速度下降速率的变化。图9(e)显示命令喷射量。图9(f)显示在图8的步骤55中设定的喷射失效诊断标记的状态。图9(c)为了说明的简要而省略了柴油机速度的瞬时变化的脉动。
可以从图9(b)和9(e)中看出，当加速器踏板释放以使柴油机减速时，将从燃料喷射器17喷射的燃料的命令喷射量会通过ECU 30中的减速期间燃料喷射平滑操作逐渐地减小为零(0)。如图9(c)中所示，这会导致柴油机速度逐渐地下降。
当第一气缸#1的燃料喷射器17在减速期间燃料喷射平滑操作的执行期间处于非喷射模式中持续时间T1时，柴油机的速度将从进入非喷射模式之前的柴油机速度NEa改变为NEb。柴油机速度的变化率因此就会从△NEa增大到△NEb，如图9(d)所示。同样的情形适用于其中第二和第四气缸#2和#4的燃料喷射器17处于非喷射模式中的持续时间T2和T4。相反，当故障的第三气缸#3的燃料喷射器17处于非喷射模式中持续时间T3时，在非喷射模式执行之前和之后柴油机速度的变化率△NEa和△NEb将相同。
在步骤52中，如图9(d)所示，可替换的是，可以确定柴油机速度下降速率的变化是否大于给定阈值TH3。如果速率变化超过阈值TH3，可以推断出柴油机速度变化率已经由于非喷射模式的执行而改变。
步骤53：监视发动机噪音的变化
当正常地操作的燃料喷射器17处于非喷射模式时，这样气缸间燃料的喷射量的变化就会增大，柴油机速度的脉动如上所述会增大，因此导致柴油机的工作噪音的增大。此外，喷射到柴油机的气缸之一中的燃料量的增大将导致由燃料在气缸之一中燃烧造成的燃烧噪音的增大。当故障的燃料喷射器17处于非喷射模式中持续时间T3时，气缸间燃料的喷射量的变化如上所述并不会变化，因此导致工作噪音和燃烧噪音(即发动机噪音)不会与持续时间T3之前发生改变。
鉴于上述事实，步骤53判断由声级传感器(未显示)测量的发动机噪音级的变化是否小于给定值E。如果获得的应答为“否”，这意味着由于非喷射模式的执行而已经发生了大于给定值E的发动机噪音级的变化，换句话说，柴油机的运行条件已经由于非喷射模式的执行而改变。如果获得的应答为“是”，这意味着发动机噪音未改变，就可由于推断出柴油机的运行条件未由于非喷射模式的执行而改变。
如果在52和53这两个步骤中获得的应答为“是”，这意味着柴油机的运行条件未改变，例程会进行至步骤55，其中所选的一个燃料喷射器17故障，这样就不会有燃料被喷射。或者，如果在步骤52和53中至少一个步骤中获得的应答为“是”，就可以确定所选的一个燃料喷射器17故障。步骤52或53中的任一个可以省略。
该实施例还提供了附加的优点：5)允许在柴油机不怠速时通过图8的故障监视程序诊断燃料喷射器17。
第三实施例的ECU 30也可以设计成仅仅具有喷射器操作禁止电路31、状态监视电路32和诊断电路中的一个或两个，如果维修工具40设计成具有喷射器操作禁止电路31、状态监视电路32和诊断电路中的另一个或其余两个的话。例如，驾驶员可以在经销商的车间将维修工具40连接至ECU 30并且通过维修工具40操作将在ECU 30中执行的部分发动机控制任务以执行减速期间燃料喷射操作并且启动图8的故障监视程序。
下文将描述第四实施例。
第一实施例，如上所述，工作来使燃料喷射器17处于非喷射模式以在柴油机的怠速期间对它们进行诊断。本实施例设计成在发动机速度加速操作期间使燃料喷射器17处于非喷射模式中，如下文详细描述的那样。类似于第二实施例，ECU 30工作以在驾驶员登上装备有该系统的车辆时自动地执行喷射器故障监视功能。
当驾驶员释放加速器踏板并且驻车时，发动机速度加速操作将增大或加速柴油机的速度。当执行发动机速度加速操作以自动地生成与其中加速器踏板被踩下相同的情形时，这将会导致启动图2中的ISC程序的条件在步骤10中得不到满足。柴油机被迫增大速度而不被ISC程序控制。ECU 30设计成包括喷射器操作禁止电路31和状态监视电路32并且响应车辆的点火开关的开启以规则的时间间隔(例如，ECU 30的微型计算机的操作周期或给定的曲轴14的旋转间隔角)执行图10的故障监视程序。
首先，在步骤60中，判断柴油机是否在图2的ISC程序的控制下处于怠速模式。如果获得的应答为“是”，那么例程进行至步骤61，其中判断加速器踏板的位置是否从零(0)％移动到预定的百分之A。具体地说，发动机速度加速操作被启动以将柴油机的节气门从全闭位置(0％)移动到给定的打开位置(A％)以加速柴油机的速度。
当ISC程序未执行时，ECU 30基于所需的载荷和柴油机的速度计算将从燃料喷射器17喷射的燃料的目标量(即，命令喷射量)。ECU 30监视节气门的打开位置作为指示柴油机上所需载荷的参数。图11表示存储在ECU的ROM中的节气门位置—发动机速度—命令喷射量映射图。ECU 30使用映射图来判断需要从每个燃料喷射器17喷射的燃料的命令喷射量。具体地说，一旦在步骤61中执行发动机速度加速操作，ECU 30会在车辆驻车时停用图2的ISC程序并且喷射使图11的映射图判断的燃料量。
例程进行至步骤62，其中输出至在该程序循环中选择的一个燃料喷射器17的喷射命令信号被禁止从而以图4的步骤41中描述的方式使所选的一个燃料喷射器17处于非喷射模式中。例如，当节气门的打开位置已经在步骤61中调节至60％(即，A％)并且柴油机的速度为NEa时，ECU 30确定燃料的命令喷射量具有在图11的载荷平衡线La上限定的值Pa。当ECU 30指示燃料喷射器17喷射命令喷射量Pa的燃料并且使正常地操作的一个燃料喷射器处于非喷射模式中时，它将通过由于非喷射模式的执行而造成的喷射到柴油机中的燃料的总量的减少而使柴油机的速度从NEa减小到NEb。因为节气门的打开位置保持不变，ECU 30重新计算燃料的命令喷射量以具有图11的载荷平衡线Lb上的值Pb。这会导致喷射到柴油机内的燃料量的增大。
可替换的是，当发生故障这样就不喷射燃料的燃料喷射器17处于非喷射模式中时，它将导致发动机速度的下降。ECU 30继续以计算燃料的命令喷射量来在进入非喷射模式之后具有位于载荷平衡线La上的值Pa。
鉴于上述事实，后面详细描述的后续步骤63、64和65判断控制任务的内容或柴油机的受控运行条件是否已经由于燃料喷射器17进入非喷射模式而改变。如果判断控制任务的内容或柴油机的受控运行条件中没有变化，即在步骤63、64和65中获得的应答为“是”，步骤67就确定进入非喷射模式的所选的一个燃料喷射器17故障。ECU 30输出指示所选的一个燃料喷射器17的这种故障的诊断信号并且开启喷射失效诊断标记。
可替换的是，如果在步骤63、64或65中确定控制任务的内容或柴油机的受控运行条件发生变化，然后例程进行至步骤66，其中判断是否所有燃料喷射器17都在步骤62中进入非喷射模式。如果获得的应答为“否”，那么例程返回至步骤62，其中后续的一个燃料喷射器17就进入非喷射模式。如果判断出控制任务的内容或柴油机的受控运行条件已经改变(即，在步骤63、64或65中获得的应答为“否”)，并且判断出所有燃料喷射器17已经进入非喷射模式(即，在步骤66中获得的应答为“是”)，例程就会进行至步骤68，其中确定所有燃料喷射器17未进入喷射失效条件。然后ECU 30输出表示所有燃料喷射器17都在正常地操作的诊断信号。
步骤63监视柴油机速度的变化。步骤64监视燃料的命令喷射量的变化。步骤65监视柴油机的工作噪音(即，燃烧噪音)。这些参数用于表示柴油机状态的变化。下文将详细描述步骤63、64和65中的操作。
步骤63：监视发动机速度的变化
步骤63判断一旦执行非喷射模式柴油机的速度是否下降。如果确定速度已经下降(即，获得的应答为“否”)，就可以推断出柴油机的运行条件已经由于非喷射模式的执行而改变。具体地说，在步骤63中判断差NEa—NEb是否小于给定值F。“Nea”表示在执行非喷射模式之前柴油机的速度。“Neb”表示在执行非喷射模式时柴油机的速度。如果获得的应答为“否”，这意味着差NEa—NEb大于给定值F，就可以确定处于非喷射模式的燃料喷射器17正正常地操作。
如果获得的应答为“是”，这意味着差NEa-NEb小于给定值F，就可以确定柴油机的运行条件并未由于非喷射模式的执行而改变，并且在步骤67中，处于非喷射模式中的燃料喷射器17发生故障。
图12(a)显示指示非喷射模式执行的非喷射模式标记。燃料喷射器17分别依次处于非喷射模式中标记接通持续时间T1、T2、T3和T4。继续执行的非喷射模式的时间长度选取成长于发动机燃烧循环，换句话说，对于标记接通持续时间T1、T2、T3和T4之一，禁止几次输出至每个燃料喷射器17的喷射命令信号。图12(b)显示作为节气门打开位置函数的加速器踏板的状态或位置。图12(c)显示柴油机速度的变化。图12(d)显示在命令喷射量的变化。图12(e)显示在图10的步骤67中设定的喷射失效诊断标记的状态。图12(c)为了说明的简要而省略了柴油机速度的瞬时变化的脉动。
由图12(b)中可以看出，一旦执行发动机速度加速操作，节气门的开度会增大。如图12(d)所示，这会导致需要从燃料喷射器17喷射的燃料的命令喷射量增大至Qa以加速柴油机的速度，如图12(c)中所示，这样发动机速度就将升高为NEa。
当执行发动机速度加速操作期间第一气缸#1的燃料喷射器17处于非喷射模式持续时间T1时，柴油机的速度将从进入非喷射模式之前柴油机的速度NEa下降至NEb。同样的情形适用于其中第二和第四气缸#2和#4的燃料喷射器17处于非喷射模式中的持续时间T2和T4。相反，当故障的第三气缸#3的燃料喷射器17处于非喷射模式中持续时间T3时，在非喷射模式执行之前和之后柴油机的速度NEa和△NEb将相同。
在步骤63中，如图12(c)，可替换的是，可以确定发动机速度是否超过给定阈值TH4。如果发生这种速度增大，可以推断出柴油机速度已经由于非喷射模式的执行而改变。
步骤64：监视将被喷射的燃料量的变化
在发动机速度加速操作执行期间正常地操作的燃料喷射器17的非喷射模式的执行如上所述会导致发动机速度的下降，这样燃料的命令喷射量会依照图11的映射图增大。相反，在发动机速度加速操作执行期间故障的燃料喷射器17的非喷射模式的执行不会导致发动机速度的变化，这样燃料的命令喷射量就会保持恒定。
鉴于上述事实，步骤42判断Qb减去Qa是否小于给定值G。“Qa”表示在进入非喷射模式之前确定的命令喷射量。“Qb”表示在进入非喷射模式时确定的命令喷射量。如果差(Qb-Qa)大于给定值G，即，在步骤64中获得的应答为“否”，ECU 30就会确定燃料的命令喷射量已经增大并且柴油机的运行条件已经由于非喷射模式的执行而改变。或者，如果差(Qb-Qa)小于给定值G，即在步骤64中获得的应答为“是”，ECU 30就确定燃料的命令喷射量并未增大并且柴油机的运行条件并未由非喷射模式的执行而改变。
在步骤64中，可替换的是，可以基于非喷射模式的执行确定的燃料的命令喷射量进行确定。具体地说，当燃料的命令喷射量超过给定阈值TH5时，如图12(d)所示，可以确定燃料的命令喷射量已经改变。
步骤65：监视发动机噪音的变化
当发动机速度加速操作的执行期间正常地操作的燃料喷射器17处于非喷射模式中时，如上所述，它将导致燃料的命令喷射量的增大，这会导致气缸间燃料喷射量的增大的变化。该会导致柴油机速度的脉动的增大，这样柴油机的工作噪音就会增大。此外，喷射到柴油机的气缸之一中的燃料量的增大将导致由燃料在气缸之一中燃烧造成的燃烧噪音的增大。当故障的燃料喷射器17处于非喷射模式中持续时间T3时，气缸间燃料的喷射量的变化如上所述并不会变化，因此导致工作噪音和燃烧噪音(即发动机噪音)不会与持续时间T3之前发生改变。
鉴于上述事实，步骤65判断由声级传感器(未显示)测量的发动机噪音级的变化是否小于给定值H。如果获得的应答为“否”，这意味着由于非喷射模式的执行而已经发生了大于给定值H的发动机噪音级的变化，换句话说，柴油机的运行条件已经由于非喷射模式的执行而改变。如果获得的应答为“是”，这意味着发动机噪音未改变，就可由于推断出柴油机的运行条件未由于非喷射模式的执行而改变。
如果在所有的步骤63、64和65中获得的应答为“是”，这意味着柴油机的运行条件未改变，例程会进行至步骤67，其中所选的一个燃料喷射器17故障，这样就不会有燃料被喷射。或者，如果在步骤63、64和65中至少一个步骤中获得的应答为“是”，就可以确定所选的一个燃料喷射器17故障。步骤63、64和65中的任一个或两个均可以省略。
该实施例也可以提供和1)、2)、3)和4)相同的优点，如上所述。
该实施例的ECU 30也可以设计成仅仅具有喷射器操作禁止电路31、状态监视电路32和诊断电路中的一个或两个，如果维修工具40设计成具有喷射器操作禁止电路31、状态监视电路32和诊断电路中的另一个或其余两个的话。例如，驾驶员可以将维修工具40连接至停放在经销商的车间的车辆的ECU 30并且通过维修工具40操作将在ECU 30中执行的部分发动机控制任务以执行发动机速度加速操作并且启动图10的故障监视程序。
尽管已经通过优选实施例公开了本发明以易于更好地理解本发明，但是应当理解，本发明能够在不不处于本发明的原理的前提下以多种方式实现。因此，本发明应当理解成包括在不不处于如所附权利要求书中所述的本发明的原理的前提下能够实现的所示实施例的所有可能的实施例和改进。
例如，上述实施例可以如下文所示进行修改。
在步骤42至44、52、53和63至65的确定中使用的给定值A至G(或阈值TH1至TH5)是作为常数值给出的，然而，它们也可以基于柴油机的控制状态或操作状态改变。
例如，当附件例如安装在车辆中的空气调节器上的所需载荷增大时，在低温条件下柴油机暖机或行驶，ISC反馈模式中使用的目标怠速A会增大。在这种情形下，当正常地操作的燃料喷射器17处于非喷射模式中时，燃料的命令喷射量、柴油机速度和发动机噪音的变化将增大。第一实施例的步骤42至44中使用的给定值A、B和C优选地增大以使步骤46或47中确定的错误减小到最低。
在第一实施例中，维修工具40装备有工作来执行图4的步骤41中的操作的喷射器操作禁止电路41和工作来执行图4的步骤42、43和44中操作的状态监视电路42。在第二实施例中，ECU 30装备有功能类似于喷射器操作禁止电路41和状态监视电路42的喷射器操作禁止电路31和状态监视电路32。附加的维修工具可以用在包括状态监视电路32或42的上述实施例中。发动机噪音的变化也可以由驾驶员的耳朵在听觉上检测出。
工作来判断燃料喷射器17是否故障的诊断电路可以安装在附加的维修工具中而不是ECU 30或维修工具40之一中。在这种情形下，驾驶员视觉地感知柴油机状态的变化，如状态监视电路32或42中采样的那样，并且确定燃料喷射器17是否故障。
在第一实施例中，维修工具40在步骤41中工作以禁止喷射命令信号以使燃料喷射器17停止以非喷射模式喷射燃料，然而，每个燃料喷射器17进入非喷射模式也可以通过将如图1或7中所示的线束的一个连接器17c手动地从燃料喷射器17中拉出来实现。线束用于将喷射命令信号从ECU 30传递到燃料喷射器17。ECU 30在安装在典型的机动车辆中时通常设计成检测连接器17c之一从燃料喷射器17的断开，并且因此可以在检测到这种断开时启动图4、8或10的故障监视程序。
也可以通过抑制ECU 30输出喷射命令信号或使ECU 30中的喷射命令信号无效来进入非喷射模式。
上述实施例可以用来诊断安装在汽油发动机中的燃料喷射器。

Claims (20)

1.一种设计成监视燃料喷射器的故障的燃料喷射器故障监视装置，燃料喷射器安装在内燃机的气缸中并且工作来响应燃料喷射指令信号喷射燃料，所述燃料喷射器故障监视装置包括：
喷射器操作禁止电路，其工作来禁止燃料喷射指令信号以在内燃机的操作期间使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中；和
状态监视电路，一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，所述状态监视电路就工作来监视内燃机状态。
2.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，还包括基于由所述状态监视电路监视的内燃机的状态工作来诊断所选的一个燃料喷射器是否故障的诊断电路，并且其中，当由所述状态监视电路监视的内燃机的状态在所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中保持不变时，所述诊断电路确定所选的一个燃料喷射器出现故障。
3.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，内燃机安装在机动车辆中，还包括ISC装置，用于判断将由燃料喷射器喷射的燃料的目标量以使内燃机处于怠速模式中，在怠速模式中在车辆驾驶员释放加速器时内燃机的速度保持在给定怠速之上，并且其中，当内燃机处于怠速模式中时所述喷射器操作禁止电路使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
4.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，内燃机安装在机动车辆中，还包括ISC装置，用于判断将由燃料喷射器喷射的燃料的目标量以使内燃机处于怠速模式中，在怠速模式中在车辆驾驶员释放加速器时内燃机的速度保持在给定怠速之上，并且其中，当内燃机处于加速器响应模式中时所述喷射器操作禁止电路使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，在加速器响应模式中所述喷射器操作禁止电路基于加速器的位置和内燃机的速度判断将从燃料喷射器喷射的燃料的目标量，并且内燃机不处于怠速模式。
5.如权利要求4所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，还包括发动机速度加速装置，用于在机动车辆停止并且车辆驾驶员释放加速器时加速内燃机的速度而不执行ISC装置，并且其中，加速器响应模式将执行所述发动机速度加速装置。
6.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，内燃机安装在机动车辆中，还包括减速期间燃料喷射平滑装置，用于在车辆驾驶员释放加速器以使内燃机减速时平滑地减少将从燃料喷射器喷射的燃料的目标量，并且其中，当所述减速期间燃料喷射平滑装置被执行时，所述喷射器操作禁止电路使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
7.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，所述状态监视电路就监视作为内燃机的状态的将从不同于所选的一个燃料喷射器的燃料喷射器喷射的燃料量的变化。
8.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，所述状态监视电路就监视作为内燃机的状态的内燃机速度的变化。
9.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，所述状态监视电路就监视作为内燃机的状态的内燃机工作噪音的变化。
10.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，内燃机作为动力源安装在机动车辆内，并且其中，所述喷射器操作禁止电路安装在装配在车辆中的电子控制单元中，以控制燃料喷射器的操作并且工作来响应来自车辆外部的非喷射请求信号来使燃料喷射器处于非喷射模式中。
11.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视装置，其特征在于，内燃机作为动力源安装在机动车辆中，并且其中，所述喷射器操作禁止电路和所述状态监视电路中的至少一个安装在设置在车辆外部的外部诊断设备中。
12.一种用于监视燃料喷射器的故障的燃料喷射器故障监视方法，所述燃料喷射器安装在内燃机的气缸中并且工作来响应燃料喷射指令信号喷射燃料，所述方法包括：
禁止燃料喷射指令信号以在内燃机的操作期间使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中；
确定内燃机的运行条件是否由于所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中而改变；并且
当确定内燃机的运行条件没有改变时诊断所选的一个燃料喷射器出现故障。
13.如权利要求12所述的燃料喷射器故障监视方法，其特征在于，内燃机安装在机动车辆中，包括ISC装置，用于判断将由燃料喷射器喷射的燃料的目标量以使内燃机处于怠速模式中，在怠速模式中当车辆驾驶员释放加速器时内燃机的速度保持在给定怠速之上，并且其中，当内燃机处于怠速模式中时所述禁止步骤使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
14.如权利要求12所述的燃料喷射器故障监视方法，其特征在于，内燃机安装在机动车辆中，该机动车辆包括ISC装置用于判断将由燃料喷射器喷射的燃料的目标量以使内燃机处于怠速模式中，在怠速模式中当车辆驾驶员释放加速器时内燃机的速度保持在给定怠速之上，并且其中，当内燃机处于其中所述禁止步骤基于加速器的位置和内燃机的速度确定将从燃料喷射器喷射的燃料的目标量的加速器响应模式中时，所述禁止步骤使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，并且内燃机不处于怠速模式。
15.如权利要求14所述的燃料喷射器故障监视方法，其特征在于，还包括当车辆驾驶员释放加速器时加速内燃机的速度而不执行ISC装置，并且其中，当内燃机的速度加速时，所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
16.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视方法，其特征在于，内燃机作为动力源安装在机动车辆内，并且其中，所述禁止步骤在车辆中安装的电子控制单元中实现以控制燃料喷射器的操作并且工作来禁止从电子控制单元输出的燃料喷射指令信号以响应来自车辆外部的非喷射请求信号使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
17.如权利要求1所述的燃料喷射器故障监视方法，其特征在于，内燃机作为动力源安装在机动车辆内，并且其中，所述禁止步骤在车辆中安装的电子控制单元中实现以控制燃料喷射器的操作并且工作来移除燃料喷射指令信号从电子控制单元向燃料喷射器传递所用的线束的连接器，以使所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中。
18.如权利要求12所述的燃料喷射器故障监视方法，其特征在于，一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，所述判断步骤就基于将从不同于所选的一个燃料喷射器的燃料喷射器喷射的燃料量的变化来判断内燃机的运行条件是否改变。
19.如权利要求12所述的燃料喷射器故障监视方法，其特征在于，一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，所述判断步骤就基于内燃机速度的变化来判断内燃机的运行条件是否改变。
20.如权利要求12所述的燃料喷射器故障监视方法，其特征在于，一旦所选的一个燃料喷射器处于非喷射模式中，所述判断步骤就基于内燃机工作噪音的变化来判断内燃机的运行条件是否改变。
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