本發(fā)明涉及用于檢測并且解決由于內燃發(fā)動機中的燃料添加劑的存在導致的火花塞結污的方法和系統。

背景技術：

發(fā)動機點火系統可以包括用于向火花點火式發(fā)動機的燃燒室輸送電流以點燃空氣-燃料混合物并且開始燃燒的火花塞?；诎l(fā)動機工況，火花塞結污能夠發(fā)生，其中火花塞絕緣體的點火尖端涂覆有異物(諸如燃料、油或碳煙)。一旦結污，直到火花塞被充分清潔或改變時，火花塞才可提供觸發(fā)汽缸燃燒的足夠電壓。

在具有差的燃料質量控制的區(qū)域中，由熱火花塞引起的火花塞結污是顯著的問題。在一些國家，諸如甲基環(huán)戊二烯三羰基錳(MMT)的燃料添加劑被添加到燃料以升高辛烷值。然而，燃料添加劑中的錳能夠通過在火花塞陶瓷上堆積導電且絕熱沉積而涂覆火花塞。這樣的堆積可以引起提前點火(PI，pre-ignition)，并且因此引起發(fā)動機損壞。堆積還能夠引起失火(misfires)?；鸹ㄈ€能夠熱結污，導致邊緣點火。邊緣點火進而能夠導致遲燃，其中燃料未在燃燒室中被完全燃燒，并且進入排氣歧管燃燒。遲燃促進相鄰汽缸中的增加的殘余物的存在，進一步增加失火和提前點火事件的可能性。來自MMT的錳還能夠涂覆排氣氧傳感器并且污染排氣催化轉化器內部的貴金屬磚。這導致排氣催化劑效率的最終退化和對頻繁的催化劑更換的需要。另外，燃料添加劑的積聚不可被容易地移除。

技術實現要素：

在一個示例中，上述問題能夠通過用于推測由于燃料添加劑在其上的積聚導致的火花塞結污的方法來解決。早期檢測使適當的緩解措施能以及時的方式被采取，由此預先制止發(fā)動機退化。一種示例方法包含，基于實際的排氣溫度高于估計的排氣溫度而指示由于燃料添加劑的積聚導致的火花塞結污，估計的排氣溫度基于包括空燃比、火花正時和EGR的發(fā)動機工況。以此方式，升高的排氣溫度能夠經由火花塞的MMT結污與遲燃燒更好地相關聯。

作為示例，排氣溫度可以基于發(fā)動機工況進行建模。在其中，凸緣溫度可以基于發(fā)動機轉速與負荷來估計，并且根據從MBT的火花延遲、空燃比和EGR安排進行更改。估計的溫度可以對由于火花延遲導致的遲燃燒正時進行補償。實際的排氣溫度也可以通過排氣溫度傳感器來測量。如果燃燒由于燃料添加劑積聚導致(例如，在邊緣點火期間)而遲于預測的發(fā)生，那么實際的排氣溫度會顯著高于預測的溫度(例如，多于閾值量)。因此，響應于實際的排氣溫度高于預測的溫度，由于燃料添加劑積聚導致的潛在的火花塞熱結污可以被指示。如果存在發(fā)動機失火率或發(fā)動機提前點火率的同時增加，火花塞熱結污可以被確定為具有更高的置信因數(confidence factor)。

以此方式，由于燃料添加劑導致的火花塞結污可以被可靠地識別?；诟哂陬A測的排氣溫度而推測火花塞熱結污的技術效果是來自遲燃燒定相的過多排氣熱可以更準確地歸因于MMT對火花塞的影響。通過使未預期的排氣溫度的升高與不正常的汽缸燃燒事件(諸如提前點火、失火、或爆震)的發(fā)生率的同時增加相關，由于燃料添加劑積聚導致的火花塞結污可以與由于碳煙積聚導致的或由于遲燃燒正時導致的火花塞結污更可靠地區(qū)分開。此外，排氣溫度過高狀況能夠被監(jiān)測并且以及時的方式的被解決。該方法允許火花塞熱結污被準確地推斷而不必僅僅依賴于復雜且昂貴的方法(例如，切換電流測量)。通過基于故障或退化的證據而非預定的時間段或車輛使用量提供火花塞更換建議，火花塞改變建議可以不被過早提供，對于駕駛員來說降低總體的車輛運轉成本，同時還降低發(fā)動機提前點火的風險。通過診斷火花塞健康狀況，發(fā)動機壽命被延長。

應當理解，提供以上發(fā)明內容是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在具體實施方式中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被隨附權利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1是發(fā)動機的示意圖。

圖2示出了用于基于實際的排氣溫度與基于發(fā)動機運轉參數估計的排氣溫度的比較來推測由于燃料添加劑的火花塞結污的方法的流程圖。

圖3A-3B示出了用于在火花塞熱結污與碳煙結污之間進行區(qū)別并且相應地采取緩解措施的方法。

圖4示出了根據本公開的示例排氣火花塞熱結污檢測。

圖5示出了排氣溫度與燃燒空燃比之間的示例關系。

具體實施方式

以下描述涉及用于推測由于燃料添加劑在其上的積聚導致的火花塞結污的系統和方法?；鸹ㄈ话ㄔ诎l(fā)動機系統(諸如圖1的發(fā)動機系統)中。火花塞結污可以基于實際的與估計的排氣溫度之間的比較來推測?？刂破骺梢詧?zhí)行控制程序(諸如圖2的示例程序)，以響應于實際的排氣溫度高于基于發(fā)動機工況(諸如空燃比，圖5)估計的推測火花塞熱結污?？刂破鬟€可以監(jiān)測火花塞結污的其他信號的多個參數，以增加基于排氣溫度的火花塞結污推測的置信度。例如，發(fā)動機控制器可以監(jiān)測自適應爆震項的改變、發(fā)動機提前點火率、發(fā)動機失火率和發(fā)動機排氣氧傳感器切換頻率(或指示排氣催化劑退化或排氣氧傳感器退化的速率的其他參數)。控制器可以基于火花塞結污是由于燃料添加劑的積聚導致的還是由于碳煙導致的執(zhí)行截然不同的緩解措施(圖3A-3B)。參照圖4示出了火花塞熱結污的示例檢測。以此方式，火花塞熱結污的早期檢測使適當的緩解措施能被采取，由此減少發(fā)動機退化。

圖1描述了用于車輛的發(fā)動機系統100。車輛可以是具有與路面接觸的道路車輛。發(fā)動機系統100包括發(fā)動機10，發(fā)動機10包含多個汽缸。圖1詳細地描述了一個這樣的汽缸或燃燒室。發(fā)動機10的各種部件可以由電子發(fā)動機控制器12控制。發(fā)動機10包括燃燒室30和汽缸壁32，活塞36被設置在其中并且被耦接至曲軸40。燃燒室30被顯示為經由各自的進氣門152和排氣門154與進氣歧管144和排氣歧管148連通。每個進氣門和排氣門可以通過進氣凸輪51和排氣凸輪53運轉?？纱娴?，進氣門和排氣門中的一個或多個可以通過機電控制的氣門線圈和電樞組件而運轉。進氣凸輪51的位置可以由進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以由排氣凸輪傳感器57確定。

燃料噴射器66被示為設置為將燃料直接噴射到汽缸30內，本領域技術人員稱之為直接噴射。替代地，燃料可以被噴射至進氣道，本領域技術人員稱之為進氣道噴射。燃料噴射器66與來自控制器12的信號FPW的脈沖寬度成比例地輸送液體燃料。燃料通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌的燃料系統(未示出)輸送至燃料噴射器66。自響應于控制器12的驅動器68向燃料噴射器66供應運轉電流。此外，進氣歧管144被顯示為與可選電子節(jié)氣門62連通，電子節(jié)氣門62調整節(jié)流板64的位置，以控制到發(fā)動機汽缸30的氣流。這可以包括控制來自進氣升壓室146的升壓空氣的氣流。在一些實施例中，節(jié)氣門62可以省略，并且可以經由單個進氣系統節(jié)氣門(AIS節(jié)氣門)82控制到發(fā)動機的氣流，其中進氣系統節(jié)氣門(AIS節(jié)氣門)82被耦接至進氣道42并且被布置在升壓室146上游。

在一些實施例中，發(fā)動機10被配置為提供排氣再循環(huán)或EGR。當被包括時，經由EGR通道135和EGR閥138在進氣系統(AIS)節(jié)氣門82下游的位置處從渦輪164下游的排氣系統中的位置向發(fā)動機進氣系統提供EGR。當存在驅動氣流的壓力差時，可以將EGR從排氣系統吸到進氣系統。能夠通過部分關閉AIS節(jié)氣門82來產生壓力差。節(jié)流板84控制壓縮機162入口的壓力?？梢噪妱涌刂艫IS，并且可以基于可選位置傳感器88調整其位置。

壓縮機162從進氣道42吸入空氣，供應給升壓室146。在一些示例中，進氣道42可以包括具有過濾器的空氣室(未示出)。排氣使經由軸161耦接至壓縮機162的渦輪164旋轉。真空運轉的廢氣門致動器72允許排氣繞過渦輪164，因此能夠在變化的工況下控制升壓壓力。在替代實施例中，廢氣門致動器可以是壓力或電動致動的。響應于增加的升壓需求(諸如在操作者踩加速器踏板期間)，可以關閉廢氣門72(或可以減小廢氣門的打開)。通過關閉廢氣門，能夠增加渦輪上游的排氣壓力，從而升高渦輪轉速和峰值功率輸出。這允許升高升壓壓力。此外，當壓縮機再循環(huán)閥部分打開時，能夠使廢氣門朝向關閉位置移動，以維持期望的升壓壓力。在另一示例中，響應于減小的升壓需求(諸如在操作者松開加速器踏板期間)，可以打開廢氣門72(或可以增加廢氣門的打開)。通過打開廢氣門，能夠降低排氣壓力，從而降低渦輪轉速和渦輪功率。這允許降低升壓壓力。

壓縮機再循環(huán)閥158(CRV)可以被提供在圍繞壓縮機162的壓縮機再循環(huán)路徑159中，因此可以使空氣從壓縮機出口移動到壓縮機入口，以便降低可以在壓縮機162兩端形成的壓力。增壓空氣冷卻器157可以被設置在壓縮機162下游的通道146中，用于冷卻輸送至發(fā)動機進氣裝置的升壓空氣充氣。在所描述的示例中，壓縮機再循環(huán)路徑159被配置為使已冷卻的壓縮空氣從增壓空氣冷卻器157的下游再循環(huán)至壓縮機入口。在替代示例中，壓縮機再循環(huán)路徑159可以被配置為使壓縮空氣從壓縮機的下游和增壓空氣冷卻器157的上游再循環(huán)至壓縮機入口?？梢酝ㄟ^來自控制器12的電信號打開以及關閉CRV 158。CRV 158可以被配置為具有默認半打開位置的三態(tài)閥，它能夠從半打開位置移動到完全打開位置或完全關閉位置。

響應于控制器12，無分電器點火系統90經由火花塞92向燃燒室30提供點火火花。點火系統90可以包括感應線圈點火系統，其中點火線圈變壓器被連接至發(fā)動機的每個火花塞。因此，火花塞的點火尖端能夠覆蓋有異物，導致火花塞結污。例如，火花塞可以覆蓋有碳煙，導致火花塞碳煙結污。作為另一示例，火花塞可以覆蓋有來自燃料添加劑(諸如MMT)的殘余物，導致火花塞熱結污。一旦結污，火花塞就不能提供足夠的電壓來觸發(fā)汽缸燃燒，導致失火事件并且甚至不正常燃燒事件(諸如爆震或提前點火)?；诜e聚的性質，火花塞可以需要被清除(例如，在碳煙積聚的情況下)或被更換(例如，在MMT積聚的情況下)，以便恢復火花塞功能。

第一排氣氧傳感器126被顯示為在催化轉化器70的上游被耦接至排氣歧管148。第二排氣氧傳感器186被顯示為耦接在轉化器70下游的排氣裝置中。第一排氣氧傳感器126和第二排氣氧傳感器186可以是通用或寬域排氣氧(UEGO)傳感器、加熱型排氣氧傳感器(HEGO)、或雙態(tài)排氣氧傳感器(EGO)中的任一個。UEGO可以是線性傳感器，其中輸出是與空燃比成比例的線性泵送電流。

此外，排氣溫度傳感器165被示為在渦輪164的上游被耦接至排氣歧管148。來自排氣溫度傳感器165的輸出可以被用來獲悉實際的排氣溫度。此外，發(fā)動機控制器12可以被配置為給預測的排氣溫度建立模型。例如，在給定的發(fā)動機轉速與負荷下，凸緣溫度可以被估計。結果然后可以被用來填入基本溫度的表。這些溫度然后可以根據自MBT火花正時的火花延遲、空燃比和EGR率進行更改。模型可以對受控的遲燃燒進行補償，例如當它經由已知的改變被控制為由發(fā)動機控制器所命令的火花放電位置和正時時。然而，如果燃燒由于其他因素(例如，邊緣點火)導致而晚于預期的，那么由排氣溫度傳感器165指示的實際的測量溫度會高于預測的溫度。通過排氣溫度傳感器165測量的在預測溫度之上大于閾值的實際溫度能夠被用來推測作為由于燃料添加劑(諸如MMT)的存在導致的火花塞結污(在本文中也被稱為熱結污)的結果的遲燃燒，如在下面參照圖2進一步描述的。其他因素(例如在車輛行駛周期內的自適應爆震項的改變、提前點火事件、退化的氧傳感器切換率、或排氣催化劑退化率)可以額外地被用來增加升高的排氣溫度是MMT熱結污的結果的置信度。

轉化器70包括排氣催化劑。例如，轉化器70能夠包括多塊催化劑磚。在另一示例中，能夠使用每個均具有多塊磚的多個排放控制裝置。在一個示例中，轉化器70能夠是三元型催化劑。盡管所描述的示例示出了在渦輪164上游的第一排氣氧傳感器126，但應認識到，在替代實施例中，第一排氣氧傳感器126可以在渦輪164的下游并且在轉化器70的上游被設置排氣歧管中。另外，第一排氣氧傳感器126可以在本文中被稱為催化劑前的氧傳感器，而第二排氣氧傳感器186可以在本文中被稱為催化劑后的氧傳感器。

第一和第二氧傳感器可以給出排氣空燃比的指示。例如，第二排氣氧傳感器186可以用于催化劑監(jiān)測，而第一排氣氧傳感器126可以用于發(fā)動機控制。另外，第一排氣氧傳感器126和第二排氣氧傳感器186兩者都可以以傳感器在稀與富空氣-燃料控制之間切換(例如，從稀切換為富或從富切換為稀)的切換頻率或響應時間進行運轉。在一個示例中，排氣氧傳感器退化率可以基于傳感器的切換頻率，對于降低的切換頻率來說退化率增加。在另一示例中，排氣氧傳感器退化率可以基于排氣氧傳感器的響應時間，對于減少的響應時間來說退化率增加。例如，如果傳感器是線性傳感器(諸如UEGO)，那么傳感器退化率可以基于傳感器的響應時間。替代地，如果傳感器不是線性傳感器(諸如HEGO)，那么傳感器退化率可以基于傳感器的切換頻率。為了在下面描述該方法的目的，切換頻率和響應時間可以在推測火花塞結污時可互換地使用。然而，在一些實施例中，切換頻率與響應時間的分析可以分別基于排氣氧傳感器是非線性的還是線性的。

發(fā)動機10可以進一步包括沿著發(fā)動機的主體(例如，沿著汽缸體)分布的一個(如所描述的)或多個爆震傳感器91。當被包括時，多個爆震傳感器可以沿發(fā)動機體對稱地或不對稱地分布。爆震傳感器91可以是加速度計(例如，振動傳感器)、電離傳感器、或缸內傳感器。在一個示例中，控制器12可以被配置為，利用爆震傳感器91檢測并且區(qū)分發(fā)動機體振動，該發(fā)動機體振動由于不正常燃燒事件(諸如爆震和提前點火)而產生。例如，在火花事件之前在更早的曲軸轉角窗口中檢測到的高于閾值強度的不正常燃燒可以被識別為提前點火，而在火花事件之后在更晚的曲軸轉角窗口中檢測到的高于閾值強度的不正常燃燒可以被識別為爆震。此外，強度閾值可以是不同的，用于提前點火的閾值高于用于爆震的閾值。響應于爆震和提前點火的緩解措施也可以是不同的，其中爆震利用火花延遲來解決，而提前點火利用汽缸加富或變稀來解決。

另外，控制器12可以被配置為執(zhí)行自適應爆震控制。具體地，控制器12可以響應于利用爆震傳感器91感測爆震而將一定量的火花角度延遲應用于點火正時。在當前轉速-負荷運轉點處的火花延遲量可以基于存儲在轉速/負荷特性映射圖中的值來確定。這可以被稱為自適應爆震項。當發(fā)動機再次正在相同的轉速-負荷區(qū)域中運轉時，在轉速-負荷運轉點處的自適應爆震項可以被更新。以此方式，自適應爆震項可以在發(fā)動機運轉期間被更新。自適應爆震項可以在預定的發(fā)動機運轉的持續(xù)時間(例如，發(fā)動機循環(huán)的時間或次數)或預定的車輛行進的距離內被監(jiān)測。如果爆震速率隨著自適應爆震項的改變的增加而增加，那么火花塞結污可以被指示。因此，控制器可以經由爆震傳感器91監(jiān)測爆震，以及監(jiān)測自適應爆震項的改變以便推測火花塞結污，如在下面參照圖2進一步描述的。

控制器12在圖1中被示為微型計算機，其包括：微處理器單元(CPU)102、輸入/輸出端口(I/O)104、只讀存儲器(ROM)106、隨機存取存儲器(RAM)108、?；畲鎯ζ?KAM)110和常規(guī)數據總線。控制器12被示為接收來自耦接至發(fā)動機10的傳感器的各種信號，除之前討論的那些信號之外，包括：來自耦接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT)；耦接至加速器踏板130用于感測車輛操作者的足部132調整的加速器踏板位置(PP)的位置傳感器134的信號；用于確定尾氣點火的爆震傳感器的信號；來自耦接至進氣歧管144的壓力傳感器121的發(fā)動機歧管壓力(MAP)的測量結果；來自耦接至升壓室146的壓力傳感器122的升壓壓力的測量結果；來自感測曲軸40位置的霍爾傳感器118(或其他可變磁阻傳感器)的發(fā)動機位置傳感器的信號；來自傳感器120(例如，熱線空氣流量計)的進入發(fā)動機的空氣質量的測量結果；以及來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量結果。大氣壓力也可以被感測(傳感器未示出)，用于由控制器12進行處理。在本說明的優(yōu)選方面，發(fā)動機位置傳感器118在曲軸的每個旋轉均產生預定數量的等間距的脈沖，根據其能夠確定發(fā)動機轉速(RPM)?？刂破?2從圖1的各種傳感器接收信號，并基于所接收的信號和存儲在控制器的存儲器上的指令采用圖1的各種致動器來調整發(fā)動機運轉。

在一些實施例中，發(fā)動機可以被耦接至混合動力車輛中的電動馬達/電池系統?；旌蟿恿囕v可以具有并聯配置、串聯配置或者其變體或組合。

在運轉期間，發(fā)動機10內的每個汽缸通常經歷四個沖程循環(huán)：循環(huán)包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。一般來說，在進氣沖程期間，排氣門154關閉，而進氣門152打開?？諝饨浻蛇M氣歧管144引入燃燒室30，并且活塞36移動至汽缸的底部，以便增加燃燒室30內的容積?；钊?6靠近汽缸的底部并在其沖程結束的位置(例如，當燃燒室30處于其最大容積時)通常被本領域技術人員稱為下止點(BDC)。在壓縮沖程期間，進氣門152和排氣門154關閉?；钊?6朝向汽缸蓋移動，以便壓縮燃燒室30內空氣?；钊?6在其沖程結束并最靠近汽缸蓋的點(例如，當燃燒室30處于其最小容積時)通常被本領域技術人員稱為上止點(TDC)。在下文中被稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室。在下文中被稱為點火的過程中，被噴射的燃料通過已知的點火手段(如火花塞92)點燃，從而導致燃燒。在膨脹沖程期間，膨脹的氣體將活塞36推回至BDC。曲軸40將活塞運動轉換為旋轉軸的旋轉扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門154打開，以便將已燃燒的空氣-燃料混合物釋放至排氣歧管148，并且活塞返回至TDC。注意，上述內容僅作為示例進行描述，并且進氣門和排氣門打開和/或關閉正時可以改變，諸如以提供正或負氣門重疊、進氣門延遲關閉或各種其他示例。

在圖2處示出了用于指示火花塞熱結污的示例方法200。該方法包括，基于實際的排氣溫度高于估計的排氣溫度而指示由于燃料添加劑的積聚導致的火花塞結污。具體地，該方法基于測量的排氣溫度與建模的排氣溫度的比較確定遲燃事件，并且然后進一步基于事件發(fā)生的發(fā)動機運轉區(qū)域確定遲燃或失火的潛在原因。

本文中所包括的用于執(zhí)行方法200和該方法的其余部分的指令可以由控制器基于存儲在控制器的存儲器上的指令并且結合從發(fā)動機系統的傳感器(諸如在上面參照圖1描述的傳感器)接收的信號來執(zhí)行?？刂破骺梢愿鶕谙旅婷枋龅姆椒ú捎冒l(fā)動機系統的發(fā)動機致動器調整發(fā)動機運轉。

方法200在202處以估計和/或測量發(fā)動機工況開始。被估計的發(fā)動機工況可以包括發(fā)動機轉速與負荷、質量空氣流量、踏板位置、扭矩需求、升壓、歧管壓力(MAP)、歧管空氣充氣溫度(MCT)、空燃比(λ)、燃料醇含量、大氣壓力、環(huán)境狀況(例如，環(huán)境溫度、壓力、濕度等)、發(fā)動機提前點火歷史、曲軸加速度、爆震速率、排氣氧傳感器切換頻率等。

在204處，該方法包括，基于發(fā)動機轉速與負荷估計基本排氣溫度?；九艢鉁囟瓤梢允抢鐝目刂破鞯拇鎯ζ髦胁檎冶頇z索的凸緣溫度。凸緣溫度可以根據發(fā)動機轉速與負荷被存儲在查找表中。當發(fā)動機轉速或負荷增加時，基本排氣溫度也可增加。在206處，估計的基本排氣溫度基于包括空燃比(λ)、火花正時和EGR的一種或多種發(fā)動機工況而被更新。例如，當火花延遲被增加時，基本排氣溫度可以被增加。作為另一示例，當EGR量增加時，排氣溫度可以被降低。作為又一示例，當排氣空燃比被增加時(由此使燃燒混合物稀于化學計量比)，排氣溫度可以被降低。圖5的映射圖500示出了排氣溫度與燃燒空燃比之間的示例關系。如在本文中圖示的，排氣溫度在化學計量比附近最熱，該溫度隨著空燃比變得更富而降低。在稀側上，排氣溫度在略微稀于化學計量比處升高，并且然后開始變得更冷。響應于火花延遲調整、EGR調整和排氣空燃比調整而增加排氣溫度的速率可以改變。例如，相比于EGR調整，預測的排氣溫度可以響應于火花正時調整或排氣空燃比調整而被增加更大量。

在208處，該方法包括，測量實際的排氣溫度(實際的_T)。實際的溫度基于來自在排氣催化劑的上游被耦接至發(fā)動機的排氣歧管的溫度傳感器的輸出。實際的_T與估計的_T的值在210處進行比較，并且具體地，確定實際的排氣溫度是否高于預測的或建模的排氣溫度。如果實際的_T的值大于估計的_T的值，那么在211處，確定遲燃事件已經發(fā)生，并且相應地遲燃標志被設定。此外，可能的火花塞結污可以被指示。具體地，高于預期的排氣溫度可以歸因于由于碳煙或添加劑積聚導致的作為火花塞結污的結果的遲燃燒定相。標志可以是通過實際的排氣溫度相對于估計的排氣溫度之間的差推測的指示可能的火花塞結污的標志。在一些示例中，標志還可以包括基于實際的_T與估計的_T的比或差并且進一步基于遲燃事件的頻率的可能的火花塞結污水平的估計。例如，當實際的_T與估計的_T的比或差增加并且遲燃事件的頻率增加時，火花塞結污可以被指示為更嚴重。在設定遲燃標志后，該方法移動到212。

如果實際的_T的值不大于估計的_T的值，或如果實際的_T的值不大于估計的_T的值多于閾值量，該方法進入到212，其中確定發(fā)動機是否正在低轉速和/或低負荷區(qū)域中運轉。例如，可以確定發(fā)動機是否正在大約1500-2000rpm之下運轉。

因此，火花塞的碳煙污染在低火花塞溫度下(并且因此在低轉速/負荷狀況下)發(fā)生。因此，如果失火或遲燃在該運轉區(qū)域中被檢測到，它們可以歸因于火花塞碳煙結污。相應地，如果低轉速/負荷工況在212處被確認，那么在213處，該方法包括，針對火花塞碳煙結污進行測試，如通過在圖3A中詳述的方法進行確定的。

如果發(fā)動機未正在低轉速和/或低負荷區(qū)域中運轉，該方法進入到214，其中確定發(fā)動機是否正在高轉速和/或高負荷區(qū)域中運轉。例如，可以確定發(fā)動機是否正在3000rpm之上運轉。因此，火花塞的燃料添加劑結污在高火花塞溫度下(并且因此在高轉速/負荷狀況下)發(fā)生。因此，如果失火、遲燃、或提前點火在車輛行駛周期期間在該運轉區(qū)域中被檢測到，和/或氧傳感器切換頻率退化被檢測到，那么它們可以歸因于火花塞熱結污。相應地，如果高轉速/負荷工況在214處被確認，那么在216處，該方法包括針對火花塞燃料添加劑結污進行測試，如通過在圖3B中詳述的方法進行確定的?，F在轉向圖3A，示出了用于指示并且解決火花塞碳煙結污的方法300。當發(fā)動機正在低轉速和/或低負荷狀況下運轉時，方法300可以作為圖2的方法的一部分被執(zhí)行。

在218處，可以確定任何失火或遲燃標志是否已經在給定的車輛行駛周期期間被設定。失火標志可以響應于汽缸失火事件的檢測而被設定。失火事件可以基于曲軸加速度、排氣空燃比、排氣氧傳感器的輸出和火花塞電離(例如，如通過被耦接至火花塞的電離傳感器確定的電離電流)中的一個或多個而被檢測。如果失火被檢測到，那么燃料可以被禁用到受影響的汽缸?？蛇x地，被輸送到與受影響的汽缸相鄰的汽缸的燃料也可以暫時針對多個燃燒事件進行加富。此外，發(fā)動機失火計數器可以被更新。例如，每當失火發(fā)生，控制器可以使失火計數器遞增以便跟蹤在持續(xù)時間內的失火事件的次數，并且因此，確定在持續(xù)時間內的發(fā)動機失火率。在一個示例中，持續(xù)時間可以是發(fā)動機運轉的預定的持續(xù)時間(例如，發(fā)動機循環(huán)的次數或時間段)或預定的車輛行進的距離。如果失火率高于閾值率，那么失火標志可以被設定。

遲燃標志可以響應于汽缸遲燃事件的檢測而被設定。汽缸遲燃事件可以基于測量的排氣溫度高于建模的排氣溫度而被檢測。遲燃還可以基于汽缸的(進和/或排)氣門正時、火花正時、火花塞電離電流、曲軸加速度和汽缸壓力中的一個或多個而被推斷。例如，遲燃可以響應于汽缸的燃燒正時從閾值正時延遲而被確定。這可以包括從閾值氣門正時延遲的汽缸中的燃燒的進和/或排氣門正時和/或從閾值火花正時(例如，從MBT)延遲的汽缸中的燃燒的火花正時。

如果沒有失火或遲燃標志被設定，那么程序結束。如果任何失火或遲燃標志被設定，那么該方法進入到220，其中控制器可以試圖通過燒掉積聚的碳煙來清潔火花塞。在其中，控制器可以發(fā)送控制信號以增加發(fā)動機負荷，以便使火花塞尖端溫度在預定的持續(xù)時間(例如，預定次數的燃燒循環(huán))內升高至閾值溫度之上。在另一示例中，控制器可以提前火花正時以便增加火花塞溫度。此外，發(fā)動機可以在閾值次數的燃燒循環(huán)內被運轉。以此方式，控制器可以試圖通過增加火花塞溫度來主動地清潔碳煙結污的火花塞或通過使發(fā)動機運轉多次燃燒循環(huán)來被動地清潔火花塞，使得碳煙結污可以在發(fā)動機運轉的過程期間分解它本身。

在222處，在試圖火花塞清潔之后，可以確定失火或遲燃標志是否被重新設定。如果否，那么程序結束。如果失火或遲燃標志繼續(xù)存在，那么在224處，診斷故障代碼針對火花塞更換進行設定。在其中，操作者或車輛維修技術人員被告知火花塞需要被更換。在226處，可以確認火花塞是否已經被更換。例如，可以確定關于火花塞的更換的操作者輸入是否已經被接收。如果否，那么程序結束。否則，如果火花塞已經被更換，那么在228處，該方法包括，將診斷代碼重新設定為指示火花塞不再是碳煙污染的。該方法然后結束并且退出。

現在轉向圖3B，示出了用于指示并且解決火花塞熱結污(由于燃料添加劑的積聚導致的)的方法350。當發(fā)動機正在高轉速和/或高負荷狀況下運轉時，方法350可以作為圖2的方法的一部分被執(zhí)行。

在230處，該方法包括確定與汽缸失火事件、提前點火事件、遲燃事件、氧傳感器切換頻率、自適應爆震控制、或排氣催化劑退化有關的一個或多個標志是否已經在給定的車輛行駛周期期間被設定。具體地，由于燃料添加劑的積聚導致的火花塞結污可以進一步基于在車輛行駛周期期間的發(fā)動機提前點火率、發(fā)動機失火率、排氣氧傳感器退化率、排氣氧傳感器切換頻率、自適應爆震項的改變、排氣催化劑退化率和延遲的燃燒正時中的一個或多個被確認。

作為一個示例，如果爆震被檢測到(被標志)，那么控制器可以通過增加火花延遲來調整火花正時，延遲量基于存儲的爆震被檢測到的發(fā)動機轉速-負荷狀況?？刂破魅缓罂梢愿虏⑶腋欁兓淖赃m應爆震項。例如，在每次燃料箱裝滿時，自適應爆震項可以被存儲，并且自適應爆震項的改變速率可以在一系列加燃料事件期間被跟蹤。在替代實施例中，自適應爆震項可以在一系列燃燒循環(huán)、發(fā)動機運轉的持續(xù)時間、和/或車輛行進的距離期間被監(jiān)測。如果自適應爆震項的改變速率高于閾值速率，那么對應的標志可以被設定。

作為另一示例，汽缸失火事件可以基于曲軸加速度、排氣空燃比、排氣氧傳感器的輸出和火花塞電離(例如，如通過被耦接至火花塞的電離傳感器確定的電離電流)中的一個或多個而被檢測。如果失火被檢測到，那么燃料可以被禁用到受影響的汽缸?？蛇x地，被輸送到與受影響的汽缸相鄰的汽缸的燃料也可以暫時針對多個燃燒事件進行加富。此外，發(fā)動機失火計數器可以被更新。例如，每當失火發(fā)生，控制器可以使失火計數器遞增以便跟蹤在持續(xù)時間內的失火事件的次數，并且因此，確定在持續(xù)時間內的發(fā)動機失火率。在一個示例中，持續(xù)時間可以是發(fā)動機運轉的預定的持續(xù)時間(例如，發(fā)動機循環(huán)的次數或時間段)或預定的車輛行進的距離。如果失火率高于閾值率，那么失火標志可以被設定。

作為又一示例，提前點火可以基于在汽缸火花事件之前曲軸轉角窗口中的發(fā)動機爆震傳感器的輸出而被識別。響應于提前點火，控制器可以使受影響的汽缸加富(或變稀)?？蛇x地，到除受影響的汽缸之外的一個或多個汽缸的燃料噴射也可以被調整。響應于提前點火的指示，控制器可以使發(fā)動機提前點火(PI)計數器遞增。PI計數器可以保持在持續(xù)時間或車輛行進的距離期間發(fā)動機中發(fā)生的多次提前點火事件(或提前點火率)的跟蹤。當提前點火率(或計數器輸出)高于閾值時，提前點火標志可以被設定。

作為又一示例，被設置在排氣催化劑的上游的第一排氣氧傳感器(例如，上游排氣氧傳感器(諸如在圖1中示出的排氣氧傳感器126，在本文中被稱為催化劑前的氧傳感器)的第一切換頻率或響應時間和被設置在排氣催化劑的下游的第二排氣氧傳感器(例如，下游排氣氧傳感器(諸如在圖1中示出的排氣氧傳感器186)，在本文中被稱為催化劑后的氧傳感器)的第二切換頻率或響應時間可以被估計。響應于任一傳感器的切換頻率低于閾值速率，氧傳感器切換頻率退化標志可以被設定。

因此，燃料添加劑中的成分(諸如來自MMT的錳)能夠通過在火花塞陶瓷上堆積導電且絕熱沉積而涂覆火花塞。這樣的堆積能夠通過引起遲燃而直接以及間接引起增加的提前點火(PI)、失火和爆震事件的可能性。來自MMT的錳也能夠涂覆排氣氧傳感器并且污染排氣催化轉化器內部的貴金屬磚，導致排氣催化劑退化并且增加排氣氧傳感器的切換頻率。如果與不正常燃燒有關的一個或多個標志被設定，那么控制器可以在232處增加由于燃料添加劑積聚導致的火花塞結污的指示的置信因數。如果與失火、提前點火、爆震和切換頻率退化有關的額外的標志已經被設定，那么置信因數的增加不被發(fā)起并且該方法結束。

經確定的置信因數可以被用于指示由于燃料添加劑導致的火花塞結污。置信因數可以根據估計的排氣溫度與實際的排氣溫度之間的差來確定，并且可以隨著估計的排氣溫度與實際的排氣溫度之間的差增加而被進一步增加。置信因數可以基于發(fā)動機提前點火率、發(fā)動機失火率、排氣氧傳感器退化率、排氣氧傳感器切換頻率、自適應爆震項的改變和在車輛循環(huán)期間的排氣催化劑退化率中的一個或多個來進一步調整。例如，置信因數可以響應于發(fā)動機提前點火率和/或發(fā)動機失火率在車輛行駛周期期間的增加而被增加。

在一個示例中，控制器可以響應于實際的排氣溫度高于預測的溫度而指示由于添加劑積聚導致的潛在的火花塞結污，并且然后響應于與提前點火、爆震、失火和排氣催化劑退化有關的一個或多個標志被設定而確認由于添加劑積聚導致的火花塞結污。置信因數可以基于被設定的標志的數量來調整，置信因數隨著被設定的標志的數量增加而增加。例如，相比于當提前點火和失火標志中的任何一個被設定時，當提前點火和失火標志中的每一個被設定時，置信因數可以被進一步增加。通過使增加的提前點火、爆震、失火、和/或排氣催化劑退化的發(fā)生率與高于預期的排氣溫度(和遲于預期的燃燒定相)相關，火花塞熱結污能夠被推斷具有更高的可靠性。

在其他示例中，置信因數可以基于相對于實際的排氣溫度的估計的排氣溫度、多次失火事件和失火事件發(fā)生的發(fā)動機轉速來調整。例如，如在圖2和3A-3B處描繪的，當實際的排氣溫度高于估計的排氣溫度時并且當汽缸失火事件在更高的發(fā)動機轉速-負荷狀況下發(fā)生時，由于添加劑積聚導致的火花塞熱結污可以被推測(并且置信因數可以被增加)。相比之下，當汽缸失火事件在更低的發(fā)動機轉速-負荷狀況下發(fā)生時，由于碳煙積聚導致的火花塞結污可以被推測(并且置信因數可以被降低)。

在236處，可以確定置信因數是否高于閾值。如果否，那么程序結束。如果置信因數高于閾值，那么在236處，該方法包括，指示由于添加劑積聚導致的火花塞結污并且設定請求火花塞更換的診斷代碼。在其中，操作者或車輛維修技術人員被告知火花塞需要被更換。指示由于燃料添加劑的積聚導致的火花塞結污進一步包括指示火花塞結污不是由于碳煙的積聚導致的。除指示火花塞結污之外，熱結污的火花塞的特性可以被指示。結污的火花塞的特性可以基于發(fā)動機點火順序。例如，在高于預期的排氣溫度的檢測之前立即的汽缸點火可以被確定為是結污的。在一些示例中，除設定診斷代碼之外，響應于火花塞熱結污的指示，控制器可以降低發(fā)動機負荷并且停止到被耦接至(一個或多個)結污的火花塞的(一個或多個)汽缸的燃料，同時在閾值持續(xù)時間內維持受影響的汽缸的火花點火正時，閾值持續(xù)時間包括自指示火花塞熱結污以來的閾值次數的燃燒循環(huán)。限制發(fā)動機負荷可以包括減少進氣空氣充氣量。進氣空氣充氣量可以通過減小進氣節(jié)氣門打開或增加EGR(例如，通過增加EGR閥的打開)來減少。例如，控制器可以向被耦接至進氣節(jié)氣門的電磁致動器發(fā)送信號，以將節(jié)氣門移動到更不打開的位置。作為另一示例，控制器可以向被耦接至EGR閥的電磁致動器發(fā)送信號，以將EGR閥移動到更打開位置。此外，響應于與提前點火、爆震、失火和排氣催化劑退化有關的一個或多個標志被設定，一個或多個緩解措施可以被執(zhí)行。例如，響應于指示汽缸提前點火的高速率的標志，受影響的汽缸可以在持續(xù)時間內被加富(或被變稀)。作為另一示例，響應于汽缸失火的高速率，受影響的汽缸的燃料供給可以被切斷。作為又一示例，響應于汽缸爆震的高速率，火花正時可以被延遲。

在238處，可以確認火花塞是否已經被更換。例如，可以確定關于火花塞的更換的操作者輸入是否已經被接收。如果否，那么程序結束。否則，如果火花塞已經被更換，那么在240處，該方法包括，將診斷代碼重新設定為指示火花塞不再是熱結污的。此外，置信因數被重新設定。在242處，該方法進一步包括建立用于氧傳感器切換頻率的新的基準。另外，響應于操作者輸入，控制器還可以重新設定被配置為對在車輛行駛周期期間內的自適應爆震項的改變、發(fā)動機提前點火率、發(fā)動機失火率、排氣氧傳感器退化率、排氣氧傳感器切換頻率、自適應爆震項的改變和排氣催化劑退化率中的每一個計數的監(jiān)測器。監(jiān)測器的重新設定進一步基于相對于可以包括排氣氧傳感器的一個或多個其他發(fā)動機部件的老化的火花塞的老化。該方法然后結束并且退出。

現在轉向圖4，示出了用于利用在本文中并且關于圖2-3描述并且應用于本文中并且關于圖1描述的發(fā)動機系統的方法指示并且緩解由于燃料添加劑(MMT)導致的火花塞熱結污的示例時間線400。時間線400在曲線402處描繪了發(fā)動機負荷，在曲線404處描繪了(從MBT的)火花正時延遲，在曲線406處描繪了估計的排氣溫度，在曲線408處描繪了測量的排氣溫度，在曲線410處描繪了熱結污標志，并且在曲線412處描繪了特定汽缸的燃料供給。

在t0與t1之間，發(fā)動機正在低發(fā)動機負荷下(曲線402)(基本在穩(wěn)態(tài)狀況下)運轉。在t0與t1之間，估計的排氣溫度基于發(fā)動機轉速與負荷并且進一步基于火花正時進行預測。例如，當火花延遲被增加時，估計的排氣溫度被增加。而且在t0與t1之間，估計的排氣溫度(曲線406，實線)與通過排氣溫度傳感器測量的實際的排氣溫度(曲線408，虛線)非常相關。

在t1處，響應于踩加速器踏板事件、或駕駛員要求的扭矩的增加，發(fā)動機負荷可以被增加。此外，汽缸燃料供給被對應地增加(曲線412)。此外，(從MBT的)火花正時延遲也被增加。基于包括空燃比、火花正時和EGR的發(fā)動機工況，估計的排氣溫度相應地升高。實際的測量的排氣溫度也與估計的排氣溫度相關地升高。

在t2處，雖然發(fā)動機負荷保持高，但是實際的測量的排氣溫度實質上偏離于估計的排氣溫度，其中實際的排氣溫度顯著地升高至估計的或預測的排氣溫度之上。響應于該偏離，熱結污標志被設定(曲線410)。在本文中，火花塞結污被指示為是由于添加劑積聚導致，并且指示火花塞更換的需要的診斷故障代碼被設定。受影響的汽缸的燃料供給被中斷，而維持其余發(fā)動機汽缸(未示出)的燃料供給。另外，其余汽缸可以稀于化學計量比(例如，在1.05λ處)運轉，以避免催化劑放熱反應。此外，火花延遲被減少，其中火花正時被返回到MBT或邊界線，無論哪個都不被提前。此外，發(fā)動機負荷被降低。

應認識到，雖然以上示例僅基于相對于估計的排氣溫度的實際的排氣溫度識別火花塞熱結污，但是在替代示例中，熱結污標志可以響應于汽缸失火、爆震、或提前點火事件的同時發(fā)生而被設定。

以此方式，響應于在更低的發(fā)動機轉速下的第一遲燃燒事件，其中排氣溫度在閾值以上，控制器可以指示由于碳煙積聚導致的火花塞結污。相比之下，響應于在更高的發(fā)動機轉速下的第二遲燃燒事件，其中排氣溫度在閾值以上，控制器可以指示由于燃料添加劑積聚導致的火花塞結污。在以上示例中的任一個或每一個中，閾值可以基于包括燃燒空燃比、EGR和火花正時延遲中的每一個的發(fā)動機工況。在上述示例中的每一個中，閾值可以隨著火花正時延遲增加、燃燒空燃比減小、和/或EGR減少而被增加。在上述示例中的每一個中，第二遲燃燒事件可以伴隨有失火事件和提前點火事件中的一個或多個(諸如失火事件和提前點火事件兩者)，而第一遲燃燒事件可選地伴隨有(僅)失火事件(而無提前點火事件)。在上述示例中的每一個中，額外地或替代地，響應于第一遲燃燒事件，控制器可以設定第一診斷代碼并且增加發(fā)動機負荷以升高火花塞尖端溫度從而試圖火花塞清潔，而響應于第二遲燃燒事件，控制器可以設定第二不同的診斷代碼并且降低發(fā)動機負荷以降低發(fā)動機提前點火事件的可能性。

在另一示例中，提供了一種發(fā)動機系統，其包含：發(fā)動機，其包括汽缸；點火系統，其包括被耦接至汽缸的火花塞；溫度傳感器，其被配置為測量排氣溫度；以及控制器，其具有被存儲在非臨時性存儲器中的計算機可讀指令?？刂破骺梢员慌渲脼榫哂幸韵麓a：響應于估計的排氣溫度高于測量的排氣溫度而指示火花塞熱結污，同時，發(fā)動機提前點火率或發(fā)動機失火率在行駛周期期間增加多于閾值量。在上述示例中，估計的排氣溫度可以基于發(fā)動機轉速-負荷、EGR率、火花點火正時和燃燒空燃比中的一個或多個或每一個。在進一步的示例中，控制器可以額外地或替代地包括用于以下的指令：通過設定與響應于火花塞碳煙結污而被設定的診斷代碼完全不同的診斷代碼指示火花塞熱結污。在上述示例中的任一個中，控制器可以額外地或替代地包括用于以下的代碼：通過減小進氣節(jié)氣門打開或增加EGR而減少進氣空氣充氣量來限制發(fā)動機負荷。在上述示例中的任一個中，控制器還可以被配置為維持火花正時，同時在自指示火花塞熱結污以來的閾值次數的燃燒事件的內停止被耦接至熱結污的火花塞的汽缸的燃料供給。

在進一步的表示中，一種用于發(fā)動機的方法包含：當發(fā)動機提前點火率高于閾值時，響應于實際的排氣溫度高于估計的排氣溫度而指示由于燃料添加劑的積聚導致的火花塞結污，而當發(fā)動機提前點火率低于閾值時，響應于實際的排氣溫度高于估計的排氣溫度而指示由于碳煙積聚導致的火花塞結污。

在另一個進一步的表示中，一種用于發(fā)動機的方法包含：當發(fā)動機轉速和/或負荷高于閾值時，響應于遲燃事件(其中實際的排氣溫度高于估計的排氣溫度)而指示由于燃料添加劑積聚導致的火花塞結污，而當發(fā)動機轉速和/或負荷低于閾值時，響應于遲燃事件(其中實際的排氣溫度高于估計的排氣溫度)而指示由于碳煙積聚導致的火花塞結污。該方法進一步包括，響應于除遲燃事件之外發(fā)生的失火事件而指示由于碳煙積聚導致的火花塞結污，并且響應于除遲燃事件之外發(fā)生的提前點火事件而指示由于燃料添加劑積聚導致的火花塞結污。

以此方式，火花塞熱結污可以被準確地推斷而不必僅僅依賴于復雜且昂貴的方法(例如，切換電流測量)。另外，通過監(jiān)測其改變可以與火花塞健康狀況相關聯的多個參數，由于燃料添加劑積聚導致的火花塞結污可以與由于碳煙積聚導致的火花塞結污或遲燃燒正時更可靠地區(qū)分開，具有更大的置信度。因此，可以基于經確定的火花塞結污采取措施，以降低和/或緩解結污的火花塞的影響。此外，通過基于故障或退化的證據而非預定的車輛運轉或時間段的量建議火花塞更換，車輛運轉成本可以被降低，并且發(fā)動機壽命可以被延長。

注意，本文中包括的示例控制和估計程序能夠與各種發(fā)動機和/或車輛系統配置一起使用。在本文中所公開的控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令存儲在非臨時性存儲器中，并且可由包括控制器的控制系統結合各種傳感器、致動器及其他發(fā)動機硬件實施。在本文中所描述的具體程序可以代表任意數量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。因此，所描述的各種動作、操作或功能可以所示順序、并行地被執(zhí)行，或者在一些情況下被省略。同樣，實現在本文中所描述的示例實施例的特征和優(yōu)點不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖釋和說明而提供。取決于所使用的特定策略，所示出的動作、操作或功能中的一個或多個可以被重復執(zhí)行。另外，所描述的動作、操作或功能可以圖形地表示被編入發(fā)動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的非臨時性存儲器的代碼，其中通過執(zhí)行在包括各種發(fā)動機硬件部件的系統中的指令結合電子控制器而使所描述的動作得以實現。

應認識到，在本文中所公開的配置和程序本質上是示范性的，并且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術能夠應用于V-6、I-4、I-6、V-12、對置4缸和其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統和構造和其他的特征、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。

以下權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和子組合。這些權利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。這些權利要求應當被理解為包括一個或多個這種元件的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過修改現有權利要求或通過在這個或關聯申請中提出新的權利要求而得要求保護。這些權利要求，無論與原始權利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，都被認為包括在本公開的主題內。