[发明专利]用于点火系统的火花塞结垢检测

说明书

本发明涉及用于点火系统的火花塞结垢检测。提供了用于确定火花塞结垢的类型的方法和系统。在一种示例中，一种方法可以包括，基于停顿命令应用之后的火花塞的控制线上的电流，区分由于碳烟堆积的火花塞结垢与由于燃料添加剂堆积的火花塞结垢。另外，可以基于一个或多个排气氧传感器的转变频率和火花塞结垢的类型确定排气氧传感器退化和/或排气催化剂退化。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月19号提交的标题为“SPARK PLUG FOULING DETECTION FORIGNITION SYSTEM(用于点火系统的火花塞结垢检测)”的美国临时专利申请号61/918,593的优先权，为了所有目的，其整个内容通过引用被并入本文。

技术领域

本公开涉及用于在内燃发动机中检测和区别由于碳烟的火花塞结垢/积碳(fouling)与由于燃料添加剂的结垢的方法和系统。

背景技术

发动机点火系统可以包括用于向火花点火式发动机的燃烧室输送电流以点燃空气-燃料混合物并开始燃烧的火花塞。基于发动机工况，火花塞结垢可能会发生，其中火花塞隔离物的点火尖端变得覆有外来物质，诸如燃料、机油或碳烟。一旦结垢，则火花塞不能针对所有发动机循环提供触发汽缸燃烧的适度电压，直到火花塞被充分地清洁或被更换。作为一种示例，可以通过从火花塞尖端烧除堆积的碳烟来清洁火花塞。

在不良燃料品质控制的领域中，由热积垢火花塞引起的火花塞结垢和预点火是显著的问题。燃料添加剂(诸如甲基环戊二烯基三羰基锰(MMT)、铅或二茂铁)会在火花塞陶瓷上积聚导电且绝热的沉积物。这种积聚会导致失火或预点火(PI)。由于可能严重地存在在升压发动机中的高转速和负荷时的失火或PI，所以车辆制造商会建议非常短的火花塞更换间隔。

发明内容

发明人在此已经认识到火花塞结垢的原因可以确定将要采取的控制措施。例如，由于碳烟堆积的火花塞结垢可能会不必要如由于燃料添加剂的火花塞结垢所需那样频繁地更换火花塞。同样，由于碳烟的火花塞结垢可能会更不倾向于预点火，而由于燃料添加剂的火花塞结垢可能会需要额外的预点火缓解(或预制止)控制措施。此外，燃料添加剂的存在能够加速排气催化剂和排气空燃比传感器退化。

因此，在一种示例中，通过一种用于发动机的方法可以更好地检测并区别火花塞结垢的不同原因，该方法包括：对于每个发动机汽缸，基于在一个或更多个给定车辆驱动循环上的具有高于阈值持续时间的点火电流转变时间的燃烧循环的比例，区别由于碳烟堆积的火花塞结垢与由于燃料添加剂堆积的火花塞结垢。以此方式，可以更好地解决由于燃料添加剂的火花塞结垢。

作为一种示例，一种发动机点火系统可以包括火花塞、点火线圈和控制线，火花塞被耦接至每个发动机汽缸，点火线圈用于开始火花塞处的点火，控制线用于调整点火线圈的控制电流。发动机控制器可以将停顿(dwell)命令输出到控制线，以便开始点火线圈的停顿。响应于停顿命令，控制线的电流会升高。控制器然后可以监测自停顿命令开始流逝直至控制线电流降至预定值之下的持续时间，在本文中这也被称为转变时间。预期的转变时间可以基于停顿命令。如果对于在给定的驱动循环期间的阈值次数的燃烧循环(例如，某一比例的燃烧或发动机循环)，实际的转变时间多于预期的时间，那么可以推测由于燃料添加剂而引起火花塞结垢。因此，可以设定指示火花塞更换的诊断代码，并且可以执行预制止火花塞结垢引起的预点火的各种缓解措施。

可替代地，如果转变时间超过阈值持续时间的发动机循环的比例不大于阈值百分比，那么火花塞可能是由于碳烟堆积而结垢。因此，可以设定用于清洁火花塞的诊断代码，并且为了从火花塞烧除碳烟，可以升高发动机转速-负荷和/或可以提前花火正时，以便在一段持续时间上使火花塞的尖峰温度升高至阈值温度之上。如果在升高尖峰温度之后转变时间保持在预期的转变时间之上，那么可以确定由于燃料添加剂堆积而引起火花塞结垢。