CN1330870C - 用于内燃机的故障判定系统和方法以及发动机控制单元 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于内燃机的故障判定系统和方法以及一种发动机控制单元，能够通过区分由该机构故障导致的点火不良与正常点火不良，正确地判定可变阀机构的故障，该可变阀机构用于在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统。燃料喷射阀喷射用于每个汽缸的燃料，并且废气的氧浓度被探测。以逐个汽缸为基础探测点火不良条件。点火不良的汽缸的燃料喷射被停止。在停止燃料喷射的条件下，当基于氧浓度探测的一个参数表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判定该机构的故障。

Description

用于内燃机的故障判定系统 和方法以及发动机控制单元
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的故障判定系统和方法以及一种发动机控制单元，并且尤其涉及用于判定可变阀机构的故障的一个故障判定系统和方法以及一个发动机控制单元，该可变阀机构在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统。
背景技术
常规地，例如在日本专利号2507550的公开中公开了用于内燃机的一个控制系统。该控制系统用于控制燃料供应以及依据发动机点火不良条件切断燃料供应。更明确地，对于一个预定时间周期，控制系统以逐个汽缸为基础，基于曲轴转动速度的变化探测点火不良条件，以及切断被判定发生点火不良的一个汽缸的燃料供应。此外，在此之后，检索该汽缸的燃料供应，以及再次探测是否发生点火不良，由此阻止被判定发生点火不良并且燃料供应被切断的状态的持续，尽管实际上不再发生点火不良。
但是，常规控制系统遇到以下问题：有一种类型的内燃机具有可变阀机构，用于在车辆减速期间失活预定的汽缸。该可变阀机构的配置使得，当允许这些汽缸工作时，保持每个预定汽缸的进气阀和排气阀能够打开和关闭，以及另一方面，当禁止这些汽缸工作时，保持进气和排气阀处于不能打开和关闭的状态。因此，在这种发动机的情况下，如果发生可变阀机构的故障，则进气和排气阀，本来对于汽缸的工作应当随其固有功能打开和关闭，却有时保持关闭，导致这些汽缸中点火不良。但是，在常规控制系统中，由于仅基于曲轴转动速度的变化进行点火不良的探测，因此无法判定发生点火不良是由于可变阀机构的故障还是由于点火不良的汽缸中的不稳定燃烧(正常点火不良)。这使得无法以适合该点火不良原因的方式正确地处理点火不良。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于内燃机的一个故障判定系统和方法以及一个发动机控制单元，能够通过区分由可变阀机构故障导致的点火不良与正常点火不良，正确地判定可变阀机构的故障。
为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，提供了用于内燃机的一个故障判定系统，该内燃机包括一个可变阀机构，用于在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统。
根据本发明的第一方面的故障判定系统其特征在于包括：
汽缸区分设备，用于区分一个特定汽缸；
燃料喷射阀，用于以逐个汽缸为基础，喷射用于汽缸的燃料；
氧浓度探测设备，用于探测从发动机排出的废气中包含的氧的浓度；
点火不良探测设备，用于以逐个汽缸为基础，探测发动机的点火不良条件；
燃料喷射停止设备，用于停止从燃料喷射阀到通过点火不良探测设备探测到发生点火不良的汽缸的燃料喷射；以及
故障判定设备，用于在燃料喷射停止设备进行的停止燃料喷射的条件下，当基于通过氧浓度探测设备探测的结果判定的氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判定发生了可变阀机构的故障。
根据该故障判定系统，以逐个汽缸为基础，探测发动机的点火不良条件，以及停止通过其相连的燃料喷射阀向由点火不良探测设备探测发生点火不良的汽缸的燃料喷射。在进行的停止燃料喷射的条件下，当基于通过氧浓度探测设备探测的结果判定的氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判断发生可变阀机构的故障。当发动机处于工作条件而不是预定条件时，可变阀机构，如果正常，保持阀系统能够打开和关闭。如果切断向点火不良的汽缸的燃料供应，仅向汽缸供应空气，则只要阀系统正常工作，响应废气的氧浓度的氧浓度参数应当表示废气的空燃比小于当未进行燃料切断时的一个值。因此，相反地，当在相同条件下氧浓度参数呈现一个值，表示空燃比大于预定参考值时，可以判断点火不良的汽缸的阀系统保持关闭，以及可变阀机构处于故障状态，不能控制阀系统到能够打开和关闭的状态。此外，在此情况下，可以确定可变阀机构的故障是点火不良的原因，使得有可能清楚地区分该点火不良与正常点火不良。
较好地，当氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比小于预定参考值时，燃料喷射停止设备取消燃料喷射的停止。
根据该较好实施例，当氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比小于预定参考值时，即当由于不是可变阀机构的故障的某个原因发生点火不良时，则取消燃料喷射的停止，由此发动机能够正确地及迅速地检索到控制到正常工作的状态。
较好地，该故障判定系统包括发动机转动速度探测设备，用于探测发动机的转动速度，以及设置预定参考值使得当发动机的被探测的转动速度较低时，该预定参考值表示废气的实际空燃比较大。
较好地，氧浓度参数是响应探测的氧浓度计算的校正系数的一个平均值，用于发动机的空燃比反馈控制。
较好地，该故障判定系统包括禁止设备，用于当被探测发生点火不良的汽缸不属于该至少一个汽缸时，禁止通过燃料喷射停止设备的燃料喷射的停止，以及通过故障判定设备的判定。
为了达到上述目的，根据本发明的第二方面，提供了用于内燃机的一个故障判定系统，该内燃机包括一个可变阀机构，用于在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统。
根据本发明的第二方面的故障判定系统其特征在于包括：
一个汽缸区分模块，用于区分一个特定汽缸；
燃料喷射阀，用于以逐个汽缸为基础，喷射用于汽缸的燃料；
一个氧浓度探测模块，用于探测从发动机排出的废气中包含的氧的浓度；
一个点火不良探测模块，用于以逐个汽缸为基础，探测发动机的点火不良条件；
一个燃料喷射停止模块，用于停止从燃料喷射阀到通过点火不良探测模块探测到发生点火不良的汽缸的燃料喷射；以及
一个故障判定模块，用于在燃料喷射停止模块进行的停止燃料喷射的条件下，当基于通过氧浓度探测模块探测的结果判定的氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判定发生了可变阀机构的故障。
根据本发明的第二方面，能够获得与由本发明的第一方面提供的相同的有利效果。
较好地，当氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比小于预定参考值时，燃料停止模块取消燃料喷射的停止。
根据该较好实施例，能够获得与由本发明的第一方面的对应的较好实施例提供的相同的有利效果。
较好地，该故障判定系统包括一个发动机转动速度探测模块，用于探测发动机的转动速度，以及设置预定参考值使得当发动机的被探测的转动速度较低时，该预定参考值表示废气的实际空燃比较大。
较好地，该故障判定系统包括一个禁止模块，用于当被探测发生点火不良的汽缸不属于该至少一个汽缸时，禁止通过燃料喷射停止模块的燃料喷射的停止，以及通过故障判定模块的判定。
为了达到上述目的，根据本发明的第三方面，提供了判定内燃机的可变阀机构的故障的一种方法，该可变阀机构在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统。
根据本发明的第三方面的方法其特征在于包括步骤：
区分一个特定汽缸；
以逐个汽缸为基础，喷射用于汽缸的燃料；
探测从发动机排出的废气中包含的氧的浓度；
以逐个汽缸为基础，探测发动机的点火不良条件；
停止从燃料喷射阀到探测到发生点火不良的汽缸的燃料喷射；以及
在进行的停止燃料喷射的条件下，当基于氧浓度探测的结果判定的氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判定发生可变阀机构的故障。
根据本发明的第三方面，能够获得与由本发明的第一方面提供的相同的有利效果。
较好地，当氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比小于预定参考值时，停止燃料喷射的步骤包括取消燃料喷射的停止。
根据该较好实施例，能够获得与由本发明的第一方面的对应的较好实施例提供的相同的有利效果。
较好地，该方法包括探测发动机转动速度的步骤，以及设置预定参考值使得当发动机的被探测的转动速度较低时，该预定参考值表示废气的实际空燃比较大的步骤。
较好地，该方法包括当被探测发生点火不良的汽缸不属于该至少一个汽缸时，禁止燃料喷射的停止以及可变阀机构的故障的判定的步骤。
为了达到上述目的，根据本发明的第四方面，提供了一个发动机控制单元，该发动机控制单元包括一个控制程序，用于使计算机判定内燃机的可变阀机构的故障，该可变阀机构在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统。
根据本发明的第四方面的发动机控制单元，其特征在于控制程序使得计算机区分一个特定汽缸，以逐个汽缸为基础，喷射用于汽缸的燃料，探测从发动机排出的废气中包含的氧的浓度，以逐个汽缸为基础，探测发动机的点火不良条件，停止从燃料喷射阀到探测到发生点火不良的汽缸的燃料喷射，以及在进行的停止燃料喷射的条件下，当基于氧浓度探测的结果判定的氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判定发生可变阀机构的故障。
根据本发明的第四方面，能够获得与由本发明的第一方面提供的相同的有利效果。
较好地，在控制程序使得计算机停止燃料喷射的情况下，当氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比小于预定参考值时，控制程序使得计算机取消燃料喷射的停止。
根据该较好实施例，能够获得与由本发明的第一方面的对应的较好实施例提供的相同的有利效果。
较好地，该控制程序使得计算机探测发动机的转动速度，以及设置预定参考值使得当发动机的被探测的转动速度较低时，该预定参考值表示废气的实际空燃比较大。
较好地，该控制程序使得当被探测发生点火不良的汽缸不属于该至少一个汽缸时，计算机禁止燃料喷射的停止以及可变阀机构的故障的判定。
从结合附图的以下详细描述，本发明的上述及其它目的、特征及优点将变得更明显。
附图说明
图1是一个方框图，示意地显示根据本发明的一个实施例的故障判定系统的布置以及应用该系统的一个内燃机；
图2是一个流程图，显示一个点火不良监视过程；
图3是一个流程图，显示一个点火不良判定过程；
图4是一个流程图，显示一个子程序，用于进行图3中步骤37中执行的逐个汽缸点火不良计数过程；
图5是一个流程图，显示一个子程序，用于进行图3中步骤45中执行的逐个汽缸点火不良判定过程；
图6是一个流程图，显示一个主程序，用于进行故障判定过程；
图7是图6流程图的继续；
图8是一个流程图，显示一个子程序，用于进行图6中步骤81中执行的，用于执行故障判定的执行条件判定过程；
图9是一个流程图，显示一个程序，用于进行F/C执行判定过程；以及
图10是一个图表，显示用于判定在进行故障判定中使用的加数值DKAVCSS的#DKAVCSSN表的一个例子。
具体实施方式
现在将参考显示其较好实施例的附图详细描述本发明。首先参考图1，示意地显示应用了根据本发明的一个实施例的故障判定系统1的内燃机2的布置。
内燃机(以下简称为“发动机”)2是一个四缸DOHC汽油发动机，包括例如#1至#4汽缸C(图1中仅显示其中一个)，安装在一个车辆上，未显示。发动机2具有进气管4，其中布置有节流阀5。节流阀5打开的程度(以下称为“节流阀打开”)TH通过节流阀打开传感器6感应，并且表示被感应的节流阀打开TH的信号被提供给以下称为的ECU3。在节流阀5下游的一个位置处，对于各个汽缸C，进气管4具有插入其中的燃料喷射阀(以下称为“喷射器”，仅显示其中一个)7。每个喷射器连接到一个燃料泵，未显示，并且喷射器7的燃料喷射周期(阀打开周期)TOUT通过从ECU3发出的驱动信号控制。
此外，发动机2包括可变阀机构9，用于执行汽缸失活工作，其中在车辆减速期间，使预定的汽缸失活，即停止其工作。可变阀机构9通过油路10a、10b连接到一个液压泵，未显示。在油路10a、10b的各个中间部分中，布置有电磁阀11a和电磁阀11b用于#2至#4汽缸C的进气阀8a和排气阀8b(阀系统)。电磁阀11a、11b都是正常关闭型，并且当它们通过从ECU3发出的驱动信号开启时分别打开油路10a、10b。
为了进行汽缸失活(cylinder-inactivated)工作，电磁阀11a、11b都被开启，以打开油路10a、10b，由此油压从液压泵提供到可变阀机构9。因此，在#2至#4的每个汽缸C中，进气阀8a和进气凸轮，未显示，以及排气阀8b和排气凸轮，未显示，彼此断开，由此进气阀8a和排气阀8b保持关闭，以使#2至#4汽缸C失活，而#1汽缸C正常工作。此外，在汽缸失活工作期间，从每个喷射器8到#2至#4的每个汽缸C的燃料喷射在ECU3的控制下停止。
另一方面，为了进行全汽缸工作，电磁阀11a、11b都被关断，以关闭油路10a、10b，由此从液压泵到可变阀机构9的油路供应被停止。因此，#2至#4的每个汽缸C中，进气阀8a和进气凸轮的断开以及排气阀8b和排气凸轮的断开被取消，以由此使进气阀8a和排气阀8b能够打开和关闭。这使得#2至#4汽缸C与#1汽缸C一起工作。应当注意到该可变阀机构9是众所周知的，包括一个摇臂、一个同步活塞以及一个弹簧，均未显示。
在节流阀5下游的一个位置处，进气管绝对压力传感器12被插入进气管4。进气管绝对压力传感器12由一个半导体压力传感器或同类构成，并且探测进气管4中的绝对压力作为进气管绝对压力PBA，以发出表示该探测的进气管绝对压力PBA的一个信号到ECU3。此外，由热敏电阻或同类构成的发动机冷却液温度传感器13被安装在发动机2的汽缸体上。发动机冷却液温度传感器13探测通过发动机2的汽缸体循环的发动机冷却液的温度的发动机冷却液温度TW，以发出表示被探测的发动机冷却液温度TW的一个信号到ECU3。
另一方面，在发动机2的曲轴2a周围，布置有一个汽缸区分传感器14(汽缸区分设备)、一个TDC传感器15以及一个曲柄角度传感器16(点火不良探测设备)，均连接到ECU3。这些传感器14至16每个都包括一个磁转子，未显示，以及一个MRE(磁阻元件)捡拾器，未显示，并且分别在预定的曲柄角度位置处产生脉冲信号。更明确地，在特定汽缸的一个预定曲柄角度位置处，汽缸区分传感器14产生汽缸区分信号CYL(以下称为“ CYL信号”)的脉冲。在汽缸中活塞的进气冲程的开始处TDC(上死点)位置稍前的每个汽缸的预定曲柄角度位置处，TDC传感器15产生TDC信号的脉冲。在发动机2为四缸型的本实施例中，只要曲轴转动180度，就发出TDC信号。此外，以小于TDC信号的周期，即只要曲轴转动例如30度，曲柄角度传感器16就产生曲柄角度位置信号(以下称为“CRK信号”)。
ECU3以逐个汽缸为基础，基于这些CYL、TDC和CRK信号，判定汽缸C的各个曲柄角度位置，并且基于CRK信号计算转动速度(以下称为“发动机转动速度”)NE。
发动机2具有排气管17，其中布置有用于减少废气排放的三元催化剂18，例如HC、CO和NOx。此外，在排气管17中在三元催化剂18上游的一个位置处布置有LAF传感器19(氧浓度探测设备)。在从大区域到小区域的宽的空燃比范围，LAF传感器19线性地探测废气中氧的浓度，以发出表示氧的被探测浓度VLAF的一个信号到ECU3。还输入到ECU3的是来自车辆速度传感器20的表示车辆行进速度(车辆速度)VP的一个信号。
在本实施例中，ECU3构成点火不良探测设备、燃料喷射停止设备以及故障判定设备，并且通过一个微型计算机实现，该微型计算机包括CPU、RAM、ROM以及输入/输出接口，均未显示。根据ROM中存储的控制程序以及RAM中存储的数据，CPU基于从上述传感器接收的发动机参数信号判定发动机2的工作条件。然后，CPU通过利用以下方程(1)计算燃料喷射时间周期TOUT，以基于计算结果发出一个驱动信号到每个喷射器7。
TOUT＝TIMAP×KAF×K1+K2    (1)
在上述方程(1)中，TIMAP表示根据发动机转动速度NE以及进气管绝对压力PBA，通过搜索一个映射表，未显示，判定的基本燃料喷射时间周期。KAF表示响应通过LAF传感器19感应的氧浓度VLAF设置的空燃比反馈校正系数(以下称为“空燃比F/B系数”)。更明确地，为了使供应发动机2的混合物的空燃比被控制到理论空燃比，当氧浓度VLAF呈现一个值，表示该空燃比大于理论空燃比时，空燃比F/B系数KAF被反馈控制到小于1.0的值，而当氧浓度VLAF呈现一个值，表示该空燃比小于理论空燃比时，空燃比F/B系数KAF被反馈控制到大于1.0的值。此外，K1和K2表示不同于空燃比F/B系数的一个校正系数，以及一个校正项，分别根据发动机2的工作条件设置。
在车辆减速期间，CPU通过使可变阀机构9工作来进行发动机2的汽缸失活工作。此外，CPU探测发动机2的点火不良条件。当判断发动机2中发生点火不良时，CPU判定是否发生可变阀机构9的故障。图2至9显示用于进行点火不良判定和故障判定的过程顺序。这些过程与TDC信号的每个脉冲的产生同步进行。应当注意到在以下描述中，ROM中存储的固定数据项每个都具有附在其头前的“#”符号，用于区分必要时更新的非固定数据。
进行图2所示的点火不良监视过程，用于以逐个汽缸为基础，基于发动机2的曲轴2a的转动速度的变化，判定发动机2中是否发生点火不良。首先，在步骤21(图中显示为“S21”，该规则类似地应用于以下描述中的其它步骤)中，计算曲轴2a的转动变化量ΔM。转动变化量ΔM用从曲柄角度传感器16发出的CRK信号的脉冲的发生的时间间隔的平均值M的当前值Mn与紧接之前值Mn-1之差计算。
接下来，在步骤22中判定是否转动变化量ΔM大于预定值MSLMT。预定值MSLMT从根据发动机转动速度NE和进气管绝对压力PBA预先设置的一个映射表，未显示，读出。如果步骤22的问题的回答是肯定的(是)，即如果ΔM＞MSLMT成立，则由于曲轴2a的转动变化量大，判断由本点火点燃的汽缸C中发生点火不良，并且在步骤23中，表示发生点火不良的点火不良发生标记F_MFCS设置为1。然后，在步骤24和25中，以逐个汽缸为基础表示发生点火不良的第一和第二逐个汽缸点火不良发生标记F_MFCSn和F_NMFCSn(n＝1至4)的各个对应标记(与由本点火点燃的汽缸有关)分别设置为1，随后终止程序。
另一方面，如果步骤22的问题的回答是否定的(否)，即如果ΔM≤MSLMT成立，则判断由本点火点燃的汽缸C中未发生点火不良，并且在步骤26中点火不良发生标记F_MFCS设置为0。然后，在步骤27和28中，第一和第二逐个汽缸点火不良发生标记F_MFCSn和F_NMFCSn的各个对应标记分别设置为0，随后终止程序。
进行图3所示的点火不良判定过程，用于以逐个汽缸为基础，对于如上所述，只要产生TDC信号的脉冲就执行的点火不良监视过程经历的预定时间周期，通过监视点火不良发生的条件(点火不良条件)，判定是否发生点火不良。首先，在步骤31中，判定是否满足用于禁止点火不良判定的条件。该判定通过一个子程序，未显示，进行。在该子程序中，例如，如果发动机2处于其稳定工作条件，并且同时发动机冷却液温度TW、发动机转动速度NE、进气管绝对压力PBA以及车辆速度VP在各自预定范围内，则准许点火不良判定，以设置点火不良判定禁止标记F_MFCSNG为0，而如果不是，则禁止点火不良判定，以设置点火不良判定禁止标记F_MFCSNG为1。
接下来，在步骤32中判定是否点火不良判定禁止标记F_MFCSNG呈现1。如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果禁止点火不良判定，则程序立即终止，而如果该问题的回答是否定的(否)，即如果准许点火不良判定，则在步骤33中表示点火不良判定过程执行次数的判定过程执行计数器NTDCCSS加1。然后，在步骤34中判定是否点火不良发生标记F_MFCS呈现1。如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果在本点火中发生点火不良，则在步骤35中无点火不良计数器CNMFCSR设置为预定值#NNMFCSR(例如4)，并且在步骤36中点火不良发生计数器NMFCS加1。
然后，在步骤37中执行逐个汽缸点火不良计数过程。图4显示用于进行该过程的一个子程序。更明确地，首先，在步骤51中判定是否用于#1汽缸C的第一逐个汽缸点火不良发生标记F_MFCS1呈现1。如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果在#1汽缸C中发生点火不良，则在步骤52中用于#1汽缸C的逐个汽缸点火不良发生计数器NMFCS1加1。类似地，在以下，在各个步骤53、55和57中判定是否用于#2至#4的各个汽缸C的第一逐个汽缸点火不良发生标记F_MFCS2至F_MFCS4呈现1。如果这些问题的任何回答是肯定的(是)，则在步骤53、55和57中的对应一个(或对应几个)步骤中，逐个汽缸点火不良发生计数器NMFCS2至NMFCS4的对应一个(或对应几个)计数器加1，随后终止程序。即逐个汽缸点火不良发生计数器NMFCS1至NMFCS4的值分别表示#1至#4汽缸C中发生点火不良的次数。
再次参考图3，在步骤37之后的步骤38中，通过以下方程(2)，基于在图2点火不良监视过程中设置的第二逐个汽缸点火不良发生标记F_NMFCS1至F_NMFCS4，计算点火不良汽缸的数量(点火不良汽缸数)CNMFCS：
CNMFCS＝∑F_NMFCSn(n＝1至4)    (2)
由该方程(2)显然，点火不良汽缸数CNMFCS表示#1至#4汽缸C中在包括本点火的点火的紧接之前周期期间点火不良的汽缸数。
然后，在步骤39中点火不良发生标记F_MFCS重新设置为0，并且在步骤40中第一逐个汽缸点火不良发生标记F_MFCS1至F_MFCS4重新设置为0，随后程序进行到以下提到的步骤44。
另一方面，如果步骤34的问题的回答是否定的(否)，即如果点火不良发生标记F_MFCS＝0成立，意味着本点火中未发生点火不良，则在步骤41中判定是否步骤35中设置的无点火不良计数器CNMFCSR的值呈现0。如果该问题的回答是否定的(否)，则在步骤42中无点火不良计数器CNMFCSR减1，随后程序进行到步骤44。另一方面，如果步骤41的问题的回答是肯定的(是)，意味着CNMFCSR＝0，即如果对应预定值#NNMFCSR的次数连续探测到未发生点火不良，则在步骤43中点火不良汽缸数CNMFCS重新设置为0，随后程序进行到步骤44。
在步骤40、42或43之后的步骤44中，判定是否该判定过程执行计数器NTDCCSS的值等于或大于预定值#NTDCCSSM(例如400)。如果该问题的回答是否定的(否)，意味着NTDCCSS＜#NTDCCSSM成立，即如果本点火不良判定过程的执行次数尚未达到预定值#NTDCCSSM，则程序立即终止。
另一方面，如果步骤44的问题的回答是肯定的(是)，即如果本点火不良判定过程的执行次数达到预定值#NTDCCSSM，则在步骤45中进行逐个汽缸点火不良判定过程。图5显示用于进行该过程的一个子程序。更明确地，首先，在步骤61中判定是否步骤36中计数的点火不良发生计数器NMFCS的值等于或大于预定值#NFTDCCS(例如300)。如果步骤61的问题的回答是否定的(否)，即如果NMFCS＜#NFTDCCS，则判断整个发动机2中发生的点火不良数很小，并且在步骤62中点火不良发生判定标记F_FSMFCS设置为0。另一方面，如果步骤61的问题的回答是肯定的(是)，即如果NMFCS≥#NFTDCCS成立，则判断整个发动机2中发生的点火不良数很大，并且在步骤63中点火不良发生判定标记F_FSMFCS设置为1。
然后，在步骤64中判定是否图4中步骤52中计数的用于#1汽缸C的逐个汽缸点火不良发生计数器NMFCS1的值等于或大于预定值#NFTDCCS1(例如50)。如果该问题的回答是否定的(否)，即如果NMFCS1＜#NFTDCCS1成立，则由于#1汽缸C中发生的点火不良数很小，判断#1汽缸C中未发生点火不良，并且在步骤65中，逐个汽缸点火不良发生判定标记F_FSMFCS1设置为0。另一方面，如果步骤64的问题的回答是肯定的(是)，即如果NMFCS1≥#NFTDCCS1成立，则由于#1汽缸C中发生的点火不良数很大，判断#1汽缸C中发生点火不良，并且在步骤66中，逐个汽缸点火不良发生判定标记F_FSMFCS1设置为1。
类似地，在以下，在各个步骤67、70和73中判定是否用于#2至#4各个汽缸C的逐个汽缸点火不良发生计数器NMFCS2至NMFCS4的值等于或小于预定值#NFTDCCS2至#NFTDCCS4(例如分别为50)。依据这些问题的各个回答，如果一个对应问题的回答是否定的(否)，则在步骤68、71和74的一个对应步骤中，逐个汽缸点火不良发生判定标记F_FSMFCS2至F_FSMFCS4的一个对应标记设置为0，而如果回答是肯定的(是)，则在步骤69、72和75的一个对应步骤中逐个汽缸点火不良发生判定标记F_FSMFCS2至F_FSMFCS4的对应标记设置为1，随后终止程序。
再次参考图3，在步骤45之后的步骤46中，通过以下方程(3)，基于上述逐个汽缸点火不良发生判定标记F_FSMFCS1至F_FSMFCS4，计算判定点火不良汽缸数CFSMFCS：
CFSMFCS＝∑F_FSMFCSn(n＝1至4)    (3)
由该方程(3)显然，判定点火不良汽缸数CFSMFCS表示#1至#4汽缸C中通过逐个点火不良判定过程判定的发生点火不良的汽缸数。
然后，在步骤47中判定过程执行计数器NTDCCSS重新设置为0。此外，在步骤48中点火不良发生计数器NMFCS和逐个汽缸点火不良发生计数器NMFCS1至NMFCS4重新设置为0，并且在步骤49中第二逐个汽缸点火不良发生标记F_NMFCS1至F_NMFCS4重新设置为0，随后终止程序。
图6显示一个主程序，用于进行故障判定过程，用于判定是否发生可变阀机构9的故障。在该过程中，首先，在步骤81中进行一个执行条件判定过程，用于判定是否满足用于执行可变阀机构9的故障判定的条件。该执行条件判定过程根据图8所示子程序执行。更明确地，在步骤111中判定是否在图5中步骤62或63中设置的点火不良发生判定标记F_FSMFCS呈现1。如果该问题的回答是否定的(否)，即如果整个发动机2中发生的点火不良数很小，则判断不满足用于执行故障判定的条件，并且在步骤112至114中，以下提到的一个控制停止请求标记F_CSSMFCS、一个F/C(燃料切断)取消请求标记F_CSSMFCR以及一个F/C请求标记F_CSSMFC分别设置为0。此外，在步骤115中延迟定时器TMCDB设置为预定时间周期#TMMCB(例如2秒)，并且在步骤116中故障判定准许标记F_MCNDFB设置为0，随后终止程序。
另一方面，如果步骤111的问题的回答是肯定的(是)，即如果整个发动机2中发生的点火不良数很大，则在步骤117中控制停止请求标记F_CSSMFCS设置为1。尽管未显示，但是如果控制停止请求标记F_CSSMFCS呈现1，则用于使部分废气再循环到进气管4的EGR控制、用于通过小于理论空燃比的空气燃料混合物执行燃烧的贫燃控制以及用于净化蒸发燃料到进气管4的净化控制被停止。接下来，在步骤118中判定是否点火不良警告标记F_MILBLK呈现1。点火不良警告标记F_MILBLK设置为1，以通过警告灯，未显示，的闪烁警告发生点火不良。如果步骤118的问题的回答是否定的(否)，即如果警告灯未警告发生点火不良，则程序进行到步骤113以及下列等等。
如果步骤118的问题的回答是肯定的(是)，则在步骤119中判定是否通过上述方程(3)计算的判定点火不良汽缸数CFSMFCS等于1。如果该问题的回答是否定的(否)，即如果判定发生点火不良的汽缸数等于或大于2，则判断不满足用于执行故障判定的条件，并且程序进行到步骤113以及下列等等，而如果步骤119的问题的回答是肯定的(是)，即如果判断仅一个汽缸C中发生点火不良，则在步骤120中判定是否逐个汽缸点火不良发生判定标记F_FSMFCS1呈现1。如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果点火不良汽缸为#1汽缸C，则判定不应当进行故障判定，随后程序进行到步骤113以及下列等等。这是因为#1汽缸C不通过可变阀机构9驱动，如上所述，并且该点火不良与可变阀机构9的故障无关。
如果步骤120的问题的回答是否定的(否)，即如果在#2至#4任何一个汽缸C中发生点火不良，则在步骤121中判定是否F/C取消请求标记F_CSSMFCR呈现1。如下所述，当在发动机2的F/C条件下通过执行故障判定时，F/C取消请求标记F_CSSMFCR设置为1以取消F/C条件，判定未发生点火不良。因此，如果步骤121的问题的回答是肯定的(是)，即如果F_CSSMFCR＝1成立，则判断不应当进行故障判定，并且程序进行到步骤113以及下列等等。
另一方面，如果步骤121的问题的回答是否定的(否)，则判断满足用于执行故障判定的条件，并且进行故障判定，在步骤122中F/C请求标记F_CSSMFC设置为1。
图9显示依据F/C请求标记F_CSSMFC的设置值进行的F/C执行判定过程。在该过程中，在步骤131中判定是否F/C请求标记F_CSSMFC呈现1。如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果有F/C请求，则在步骤132中判定是否用于#2汽缸C的逐个汽缸点火不良发生判定标记F_FSMFCS2呈现1。如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果判定#2汽缸C点火不良，则在步骤133中用于#2汽缸C的F/C指示标记F_FCCYL2设置为1。这导致来自#2汽缸C的喷射器7的燃料喷射被停止，以由此进行#2汽缸C的燃料切断。
类似地，在以下，在各个步骤134和136中判定是否用于#3和#4汽缸C的逐个汽缸点火不良发生判定标记F_FSMFCS3和F_FSMFCS4呈现1。如果这些问题的对应的一个回答是肯定的(是)，则在对应步骤135和137中对应的F/C指示标记F_FCCYL3和F_FCCYL4设置为1，由此发生点火不良的#3或#4汽缸C进行燃料切断。此外，如果上述步骤131的问题的回答是否定的(否)，即如果无F/C请求，则在步骤138中用于#至#4汽缸C的F/C指示标记F_FCCYL2至F_FCCYL4设置为0，由此禁止所有汽缸C的燃料切断，随后终止程序。
再次参考图8，在步骤122之后的步骤123中，判定是否在步骤115中设置的延迟定时器TMCDB的值等于0。如果该问题的回答是否定的(否)，则程序进行到步骤116，以保持故障判定准许标记F_MCNDFB为0。另一方面，如果步骤123的问题的回答是肯定的(是)，即如果在开始执行燃料切断之后预定时间周期#TMMCB已经过去，则为了准许执行故障判定，在步骤124中故障判定准许标记F_MCNDFB设置为1，随后终止该执行条件判定过程。
再次参考图6中的故障判定过程，在步骤81之后的步骤82中，判定是否执行条件判定过程中设置的故障判定准许标记F_MCNDFB呈现1。如果该问题的回答是否定的(否)，即如果不满足用于执行故障判定的条件，则在步骤83中，故障判定定时器TFSCSS和保持定时器STORECSS每个设置为预定时间周期#TMFSCSS(例如20秒)。然后，在步骤84中判定是否启动后定时器TACRST的值大于对应预定时间周期#TMKRCSS(例如60秒)的一个值。此外，在步骤85中判定是否通过方程(2)计算的点火不良汽缸数CNMFCS等于0。
如果步骤84和85的问题的任一回答是否定的(否)，即如果在发动机2启动之后预定时间周期#TMKRCSS尚未过去，或者如果在包括本点火的点火的紧接之前周期期间，#1至#4汽缸C的至少一个点火不良，则在步骤87中空燃比F/B系数KAF的以下提到的平均值KAVCSS的初始值设置为参考值KREFXCSS(在此情况下，对应理论空燃比)。然后，在步骤88中正常点火不良判定定时器TOKCSS设置为预定时间周期#TMOKCSS(例如20秒)，随后终止程序。另一方面，如果步骤84和85的问题的回答都是肯定的(是)，则在步骤86中空燃比F/B系数KAF的一个已知参考值KREFX设置为参考值KREFXCSS，随后程序进行到步骤87。
另一方面，如果步骤82的问题的回答是肯定的(是)，即如果满足用于执行故障判定的条件，则在步骤89中判定是否空燃比F/B控制标记F_AFFB呈现1。如果该问题的回答是否定的(否)，即如果未执行响应通过LAF传感器19探测的氧浓度VLAF的空燃比F/B系数KAF的反馈控制，则在步骤90中延迟定时器TCSSDLY设置为预定时间周期#TMCSSDLY(例如2秒)，并且在步骤91中故障判定定时器TFSCSS设置为保持定时器STORECSS的当前值，随后程序进行到步骤88。
如果步骤89的问题的回答是肯定的(是)，即如果执行空燃比F/B系数KAF的反馈控制，则在步骤92中判定是否延迟定时器TCSSDLY的值等于0。如果该问题的回答是否定的(否)，则程序进行到步骤91，而如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果在空燃比F/B系数KAF的反馈控制检索之后预定时间周期#TMCSSDLY已经过去，则在步骤93中通过以下方程(4)计算空燃比F/B系数KAF的平均值KAVCSS：
KAVCSS＝KAF×CKAVCSS+KAVCSS    (1.0-CKAVCSS)(4)
在上述方程(4)中，右边的KAVCSS表示紧接之前值，而CKAVCSS表示小于值1.0的一个平均系数(例如0.2)。应当注意到依据发动机2是否空闲，平均系数CKAVCSS可以设置为不同的值。在此情况下，可以设置较小的值(例如0.1)在发动机2空闲期间使用。
然后，在步骤94中，通过从图10所示表检索，根据发动机转动速度NE计算一个表值#DKAVCSSN，并且设置为加数值(参考值加1)DKAVCSS用于故障判定。在该表中，为了下述原因，当发动机转动速度NE较小时，表值#DKAVCSSN设置为较大的值。
接下来，在步骤95中，通过将步骤94中设置的加数值DKAVCSS加上步骤86中设置的参考值KREFXCSS得到的值设置为参考值KAVCSSH用于故障判定。此后，在步骤96中判定是否通过方程(4)计算的平均值KAVCSS等于或大于参考值KAVCSSH。如果该问题的回答是否定的(否)，即如果平均值KAVCSS＜参考值KAVCSSH成立，则在步骤97中判定是否故障判定定时器TFSCSS的值等于0。
如果该问题的回答是否定的(否)，则程序进行到以下提到的步骤100，而如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果KAVCSS＜KAVCSSH的状态持续预定时间周期#TMFSCSS，则判断发生可变阀机构9的故障，以及本情况下的点火不良不是正常点火不良，而是由可变阀机构9的故障导致的，并且在步骤98中正常点火不良判定标记F_OKFB设置为0，以表明该事实，并且在步骤99中故障判定标记F_FSDFB设置为1。
在步骤97或99之后的步骤100中，类似步骤88，正常点火不良判定定时器TOKCSS被设置为预定时间周期#TMOKCSS，并且然后在步骤101中保持定时器STORECSS设置为故障判定定时器TFSCSS的当前值，随后终止程序。
如上所述，根据本实施例，首先，通过进行以上参考图3描述的点火不良判定过程，基于发动机2的曲轴2a的转动速度的变化，确定#1至#4的点火不良的汽缸C。然后，点火不良汽缸执行燃料切断，并且当执行燃料切断期间，通过进行空燃比反馈控制得到的空燃比F/B系数KAF的平均值KAVCSS小于参考值KAVCSSH时，判定发生可变阀机构9的故障。在全汽缸工作期间，可变阀机构9，如果正常，保持进气阀8a和排气阀8b能够打开和关闭。如果点火不良汽缸C进行燃料切断，仅供应空气到汽缸C，则响应氧浓度VLAF的一个值，表示废气的空燃比较小，空燃比F/B系数KAF应当控制到一个值(较大值)，表示(指向)废气的空燃比较大。因此，相反地，当空燃比系数KAF的平均值KAVCSS小于参考值KAVCSSH时，有可能正确地判断点火不良汽缸的进气阀和排气阀8a和8b保持关闭，以及可变阀机构9处于故障状态，不能控制点火不良汽缸C的进气阀8a和排气阀8b到能够打开和关闭的状态。此外，在此情况下，可以确定可变阀机构9的故障是本点火不良条件的原因，使得可能清楚地区分这种点火不良与正常点火不良。
此外，当发动机转动速度NE较低时，在燃料切断期间氧浓度VLAF的变化程度易于增大。因此，根据发动机转动速度NE设置加到参考值KAVCSSH的加数值DKAVCSS，如上所述，由此可以正确设置参考值KAVCSSH。这使得有可能更正确地判定可变阀机构9的故障。
如果步骤96的问题的回答是肯定的(是)，即如果平均值KAVCSS≥参考值KAVCSSH成立，则在步骤102中判定是否正常点火不良判定定时器TOKCSS的值等于0。如果该问题的回答是否定的(否)，则程序进行到以下提到的步骤107，而如果该问题的回答是肯定的(是)，即如果KAVCSS≥KAVCSSH的状态持续预定时间周期#TMOKCSS，则在步骤103中判定是否故障判定标记F_FSDFB呈现1。如果该问题的回答是否定的(否)，即如果未判定发生可变阀机构9的故障，则判断该点火不良不是由可变阀机构9的故障导致的，以及本点火不良是正常的，是由于不是可变阀系统9的故障的某个原因而发生的，并且为了表明该事实，在步骤104中正常点火不良判定标记F_OKFB设置为1，随后程序进行到以下提到的步骤105。另一方面，如果步骤103的问题的回答是肯定的(是)，即如果故障判定标记F_FSDFB＝1成立，则程序跳过步骤104，以由此挂起本点火不良是正常点火不良的判定。通过进行上述控制过程，有可能清楚地区分由可变阀机构9的故障导致的点火不良与由不是可变阀系统9的故障的某个原因而发生的正常点火不良。
在步骤103或104之后的步骤105中，F/C取消请求标记F_CSSMFCR设置为1，由此如果未判定发生可变阀机构9的故障，则在终止故障判定之后，取消燃料切断，以检索点火不良汽缸的燃料供应。这使得有可能适当地及迅速地检索发动机2到其正常工作条件。
然后，在步骤106中，判定过程执行计数器NTDCCSS、逐个汽缸点火不良发生计数器NMFCS1至NMFCS4、判定点火不良汽缸数CFSMFCS以及点火不良发生判定标记F_FSMFCS每个设置为0。此外，类似步骤83，在各个步骤107和108中，故障判定定时器TFSCSS和保持定时器STORECSS设置为预定时间周期#TMFSCSS(例如20秒)，随后终止程序。
如上所述，根据本实施例，以逐个汽缸为基础，探测发动机2的点火不良条件，并且对点火不良汽缸进行燃料切断，由此当执行燃料切断期间通过进行反馈控制得到的空燃比F/B系数KAF的平均值KAVCSS小于参考值KAVCSSH时，判断发生可变阀机构9的故障。因此，在此情况下，有可能正确地判断进气阀和排气阀8a和8b保持关闭，以及可变阀机构9处于故障状态，不能控制点火不良汽缸C的进气阀8a和排气阀8b到能够打开和关闭的状态。此外，在此情况下，可以确定可变阀机构9的故障是该点火不良的原因，使得有可能清楚地区分该点火不良与正常点火不良。
本发明不限于作为例子的上述实施例，而是能够以各种形式进行。例如，尽管在上述实施例中，基于发动机2的转动速度的变化探测发动机2中的点火不良，但是不用说可以通过另一个适当的设备和方法进行该探测。例如，可以监视每个汽缸中的压力，以基于压力的变化探测点火不良。此外，尽管在上述实施例中，响应通过LAF传感器19探测的氧浓度VLAF反馈控制的空燃比F/B系数KAF被用作表示氧浓度的一个参数，但是可以直接使用氧浓度VLAF代替空燃比F/B系数KAF。
那些熟练的技术人员可以进一步理解到，前述为本发明的较好实施例，并且可以进行各种变化和变型，而不偏离其精神和范围。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的故障判定系统，该内燃机包含一个可变阀机构，用于在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统，
该故障判定系统包括：
汽缸区分设备，用于区分一个特定汽缸；
燃料喷射阀，用于以逐个汽缸为基础，喷射用于汽缸的燃料；
氧浓度探测设备，用于探测从发动机排出的废气中包含的氧的浓度；
点火不良探测设备，用于以逐个汽缸为基础，探测发动机的点火不良条件；
燃料喷射停止设备，用于停止从所述燃料喷射阀到通过所述点火不良探测设备探测到发生点火不良的汽缸的燃料喷射；以及
故障判定设备，用于在所述燃料喷射停止设备进行的停止燃料喷射的条件下，当基于通过所述氧浓度探测设备探测的结果判定的氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判定发生了可变阀机构的故障。
2.根据权利要求1的故障判定系统，其中当氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比小于预定参考值时，所述燃料喷射停止设备取消停止燃料喷射。
3.根据权利要求1的故障判定系统，包括发动机转动速度探测设备，用于探测发动机的转动速度，以及
其中设置预定参考值使得当发动机的被探测的转动速度较低时，该预定参考值表示废气的实际空燃比较大。
4.根据权利要求1的故障判定系统，其中氧浓度参数是响应于探测的氧浓度而计算的校正系数的一个平均值，用于发动机的空燃比反馈控制。
5.根据权利要求1的故障判定系统，包括禁止设备，用于当被探测的发生点火不良的汽缸不属于该至少一个汽缸时，禁止通过所述燃料喷射停止设备的停止燃料喷射，以及通过所述故障判定设备的判定。
6.一种用于判定内燃机的可变阀机构的故障的方法，该可变阀机构在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统，
该方法包括步骤：
区分一个特定汽缸；
以逐个汽缸为基础，喷射用于汽缸的燃料；
探测从发动机排出的废气中包含的氧的浓度；
以逐个汽缸为基础，探测发动机的点火不良条件；
停止从燃料喷射阀到探测到发生点火不良的汽缸的燃料喷射；以及
在停止燃料喷射正被执行的条件下，当基于氧浓度探测的结果判定的氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判定发生了可变阀机构的故障。
7.根据权利要求6的方法，其中当氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比小于预定参考值时，停止燃料喷射的步骤包括取消停止燃料喷射。
8.根据权利要求6的方法，包括探测发动机转动速度的步骤，以及设置预定参考值使得当发动机的被探测的转动速度较低时，该预定参考值表示废气的实际空燃比较大的步骤。
9.根据权利要求6的方法，其中氧浓度参数是响应于探测的氧浓度而计算的校正系数的一个平均值，用于发动机的空燃比反馈控制。
10.根据权利要求6的方法，包括当被探测的发生点火不良的汽缸不属于该至少一个汽缸时，禁止停止燃料喷射以及可变阀机构的故障的判定的步骤。
11.一种发动机控制单元，包含一个控制程序，用于使计算机判定内燃机的可变阀机构的故障，该可变阀机构在发动机的预定工作期间失活与至少一个汽缸有关的阀系统，
其中控制程序使得计算机区分一个特定汽缸，以逐个汽缸为基础，喷射用于汽缸的燃料，探测从发动机排出的废气中包含的氧的浓度，以逐个汽缸为基础，探测发动机的点火不良条件，停止从燃料喷射阀到探测到发生点火不良的汽缸的燃料喷射，以及在停止燃料喷射正被执行的条件下，当基于氧浓度探测的结果判定的氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比大于预定参考值时，判定发生了可变阀机构的故障。
12.根据权利要求11的发动机控制单元，其中在控制程序使得计算机停止燃料喷射的情况下，当氧浓度参数呈现一个值，表示废气的实际空燃比小于预定参考值时，控制程序使得计算机取消停止燃料喷射。
13.根据权利要求11的发动机控制单元，其中控制程序使得计算机探测发动机的转动速度，以及设置预定参考值使得当发动机的被探测的转动速度较低时，该预定参考值表示废气的实际空燃比较大。
14.根据权利要求11的发动机控制单元，其中氧浓度参数是响应于探测的氧浓度而计算的校正系数的一个平均值，用于发动机的空燃比反馈控制。
15.根据权利要求11的发动机控制单元，其中控制程序使得当被探测的发生点火不良的汽缸不属于该至少一个汽缸时，计算机禁止停止燃料喷射以及可变阀机构的故障的判定。
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