CN102644535B - 火花塞劣化探测 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于识别和指示发动机汽缸火花塞的劣化的方法和系统。响应于选择的发动机工况期间的汽缸不点火事件、以及之后在相同汽缸里的出现的阈值数和/或比率的提前点火事件，控制器可确定火花塞是劣化的。控制器可响应于劣化限制汽缸里的燃烧。另外，可采取汽缸提前点火减少措施。

Description

火花塞劣化探测
技术领域
本发明总体上涉及用于探测发动机汽缸火花塞劣化的方法和系统。
背景技术
在某些工况下，具有高压缩比或者被增压以增加单位功率的发动机易于发生低速提前点火燃烧(pre-ignition combustion)事件。由于提前点火的早燃能导致汽缸内高压，并且能引起和燃烧爆震相似的更大强度的燃烧压力波。
美国专利7673614中说明了用于识别提前点火的方法的一个示例。该专利中，基于通过火花塞的离子电流和漏电流探测汽缸提前点火。该方法还基于通过火花塞的离子电流和漏电流分别探测火花塞的闷烧。具体的，离子电流/漏电流不同的曲线图用于识别提前燃烧或火花塞闷烧。
但是，本发明的发明人发现一些实例中，提前点火是劣化的火花塞导致的。同样地，上述方法能潜在地提供不精确的结果指示提前点火已经出现(例如由于过度增压)，然而真实的原因却是劣化的火花塞。此外，不精确的结果能导致采用不精确的缓和措施(mitigating steps)，这可能会潜在地损害发动机。
发明内容
在一个示例中，上述问题中的一些可能通过一种控制包含火花塞的发动机汽缸的方法解决。一个示例实施例包括，基于汽缸内的每个不点火和提前点火指示汽缸里火花塞的劣化。例如，可基于汽缸里出现不点火和阈值期间内该汽缸里出现提前点火事件的数量指示劣化。
这样，能从由于火花塞劣化引起的提前点火中区分出由于过度增压或压缩比而引起的提前点火。具体地，通过关联汽缸的不点火历史和汽缸的提前点火历史，能可靠地识别由火花塞劣化引起的提前点火，并且能相应地采取缓和措施。例如，通过限制具有劣化火花塞的汽缸中的燃烧(特别是发动机高负荷时)，可减少更多的汽缸提前点火事件。
应理解，上述概要提供用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护的主题的范围仅由权利要求书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的确定的实施方式。
根据本发明的一个实施例，所述不点火是基于曲轴加速或火花塞电离。
根据本发明的一个实施例，指示火花塞劣化包括设置诊断代码。
根据本发明的一个实施例，进一步包括，响应于识别火花塞劣化在发动机高负荷时限制汽缸里的燃烧。
根据本发明，提供一种控制包含火花塞的发动机汽缸的方法，包括：基于在汽缸里出现不点火之后出现的汽缸提前点火事件数和比率指示汽缸里火花塞劣化。
根据本发明的一个实施例，所述指示包括通过设置诊断代码指示火花塞劣化。
根据本发明的一个实施例，基于在第一、较早的窗口内估算的比第一、较高阈值大的汽缸爆震信号来确定汽缸提前点火事件，并且基于在第二、较迟的窗口内估算的比第二、较低阈值大的所述汽缸爆震信号来确定汽缸提前点火事件。
根据本发明的一个实施例，进一步包括响应于所述火花塞劣化的指示在发动机高负荷时限制所述发动机汽缸的运转，并且使汽缸在阈值数目的燃烧事件内富化，所述富化基于所述汽缸提前点火事件的数量和比率。
根据本发明，提供一种发动机系统，包括：发动机汽缸；汽缸里的点火火花塞；排气氧传感器；爆震传感器；并且包含计算机可读的指令的控制器，用于：基于排气氧传感器的输出来指示汽缸里的不点火事件；基于爆震传感器的输出来指示汽缸里的提前点火事件；并且基于每个汽缸不点火事件和提前点火事件来指示汽缸点火火花塞的劣化。
根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步包括响应于汽缸点火火花塞劣化的指示在发动机高负荷时停止汽缸里燃烧的指令。
根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步包括响应于提前点火事件富化汽缸的指令，基于汽缸提前点火计数来调整富化。
根据本发明，提供一种控制包含火花塞的发动机汽缸的方法，包括：响应火花塞劣化引起的提前点火限制汽缸的负荷；并且响应非火花塞劣化引起的提前点火富化汽缸。
根据本发明的一个实施例，基于一定持续时间内汽缸中不点火和提前点火都出现来识别火花塞劣化引起的提前点火，并且基于该持续时间内汽缸里出现提前点火而没有不点火来识别非火花塞引起的提前点火。
根据本发明的一个实施例，进一步包括，响应非火花塞劣化引起的提前点火限制汽缸的负荷。
根据本发明的一个实施例，限制汽缸的负荷包括调整一个或多个汽缸进气道节气门、汽缸的电子驱动的进气门和汽缸的电子驱动的排气门以限制空气流入汽缸。
根据本发明的一个实施例，所述汽缸的负荷限制包括：基于第一汽缸提前点火计数限制汽缸的负荷直到达到第一负荷阈值；以及达到第一负荷之后，基于第二、不同的汽缸提前点火计数限制汽缸负荷直到达到第二负荷阈值，第二负荷阈值比第一负荷阈值低。
根据本发明的一个实施例，直到达到所述第二负荷阈值的所述汽缸负荷限制包括设置诊断代码和减少发动机功率。
附图说明
图1显示了燃烧室的示例；
图2显示了响应于每个汽缸不点火事件和汽缸提前点火事件指示汽缸火花塞劣化的高级流程图；
图3显示了用于减少汽缸提前点火事件的高级流程图。
具体实施方式
下面的描述涉及用于指示汽缸火花塞劣化的系统和方法，例如在图1的燃烧室中。如本说明书中参考图2详细说明的，发动机控制器可基于每次出现汽缸不点火事件和汽缸提前点火事件指示火花塞的劣化。具体地，响应于选择的发动机工况期间汽缸不点火计数超过阈值，并且在不点火时间之后汽缸不点火计数超过阈值，控制器可指示那个汽缸里的火花塞劣化。为了减少由于更多提前点火事件导致的发动机损害，发动机高负荷时发动机控制器可限制所述汽缸里的燃烧，并且采取减少提前点火的措施，比如暂时的汽缸燃料富化，如图3中所述。这样，可识别火花塞劣化引起的提前点火，并且和非火花塞劣化引起的提前点火相区分，并相应地加以解决。
图1描述了内燃机10的燃烧室或汽缸的实施例。发动机10可接收来自包含控制器12的控制系统的控制参数和车辆驾驶员130通过输入装置132的输入。在这个实施例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(本文中也称为“燃烧室”)14可包括带有位于其中的活塞138的燃烧室壁136。活塞138可和曲轴140相连以便活塞的往返运动转化为曲轴的转动运动。曲轴140可通过传动系统和乘用车的至少一个驱动轮相连。进一步地，起动马达可通过飞轮和曲轴140相连以能够进行发动机10的起动运转。
汽缸14能通过一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146和发动机10的除汽缸14之外的其它汽缸连通。
在一些实施例中，一个或多个进气通道可包括增压装置，比如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1显示了发动机10配置有涡轮增压器，所述涡轮增压器包含布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可至少由排气涡轮176通过轴180驱动，在这种情况下增压装置配置为涡轮增压器。但是，在其它实施例中，比如在发动机10配备有机械增压器的情况下，排气涡轮176可选择性地省略，在这种情况下压缩器174可通过来自马达或发动机的机械输入驱动。包括节流板164的节气门20可沿发动机的进气通道设置，用于改变提供给发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如图1所示节气门20可安放在压缩机174的下游，或者可替代地安放在压缩机174的上游。
排气通道148能接收来自发动机10除了汽缸14的其它汽缸的排气。排气传感器128如图所示和排放控制装置178上游的排气通道148相连。传感器128可选自各种用于提供排气空燃比指示的合适的传感器，比如线性氧传感器或者UEGO(通用或宽域排气氧传感器)，双态氧传感器或EGO(如图所示)，HEGO(热EGO)，NOx、HC或C0传感器。排气控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置，或它们的组合。
排气温度可通过一个或多个位于排气通道148里的温度传感器(未示出)来估算。可替代地，可基于发动机工况(比如转速、负荷、空燃比(AFR)、点火延迟等)推断排气温度。此外，排气温度可通过一个或多个排气传感器128计算。可替代地，应当理解排气温度通过这里列举的温度估计方法的组合来估计。
发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14如图所示包括位于汽缸14上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气阀。
进气门150可由控制器12经由凸轮驱动系统151通过凸轮驱动进行控制。相似的，排气门156可由控制器经由凸轮驱动系统153控制。
凸轮驱动系统151和153分别可包括一个或多个凸轮并且可利用可由控制器12操作的凸轮轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一种或多种用于改变气门运转。可分别通过气门位置传感器155和157确定进气门150和排气门156的位置。在替代实施例中，进气和/或排气门可通过电动气门驱动进行控制。例如，汽缸14可替代地包括通过电动气门驱动进行控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动进行控制的排气门。在其它实施例中，进气和排气门可通过共用气门驱动器或驱动系统、或者可变气门正时驱动器或驱动系统来控制。
汽缸14可具有压缩比，其为当活塞138处于底部中央时的容积与活塞138处于顶部中央时的容积的比例。通常，压缩比的范围是9∶1到10∶1。但是，在一些使用了不同燃料的示例中，压缩比可能会增加。例如，当使用高辛烷燃料或较高潜在汽化焓的燃料时可能发生这种情况。如果由于直接喷射对发动机爆震的影响而使用直接喷射，压缩比也可增加。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于发起燃烧的火花塞192。在选定运转模式下，点火系统190可响应于来自控制器12的火花提前信号SA通过火花塞192给燃烧室14提供点火火花。但是，在一些实施例中，火花塞192可省略，比如当发动机10可通过自动点火或者通过燃料喷射(如可能在一些柴油发动机的情况下)发起燃烧。火花塞162的劣化能导致燃烧室14里的不点火。同样的，如果不注意的话，劣化的火花塞也能导致汽缸提前燃烧事件发生的增加。火花塞劣化可包括例如火花塞导线劣化(例如，导线松动、导线短路)、电极劣化(例如电极磨损)、火花塞污染或闷烧等。
参考图2-3的详细描述，发动机控制器可监视汽缸的不点火历史或计数(比如，在选择的发动机工况期间的确定持续时间内汽缸不点火的数量)和相同汽缸的提前点火历史和计数(比如，自前次不点火事件起在确定持续期间内汽缸提前点火事件的数量和/或比率)以识别和处理火花塞劣化，并且相应地调整汽缸燃料喷射和负荷限制。具体地，响应于选择的发动机工况期间汽缸不点火事件之后汽缸里出现阈值数量和/或比率的提前点火，控制器可指示火花塞是劣化的并且在发动机高负荷时限制汽缸里的燃烧。控制器可为确定数目的后续燃烧事件调整汽缸里的燃料喷射计数，以富化汽缸并且减少提前点火。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个燃料喷射器用于向其提供燃料。作为一个非限制的示例，汽缸14显示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166显示为直接和汽缸14相连用于与通过电子驱动器168从控制器12接收的FPW信号的脉冲宽度成比例地直接向其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166提供已知的称为直接喷射(下文也称为“DI”)将燃料喷入燃烧汽缸14。尽管图1显示了喷射器166作为侧喷射器，它也可以位于活塞的上方，比如火花塞192的位置的附近。当采用醇基燃料操作发动机时，由于某些醇基燃料的低挥发性，这样的位置可改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于进气门上方并与之靠近以改善混合。燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的高压燃料系统8运送到燃料喷射器166。可替代地，燃料可通过单级燃料泵以较低的压力运送，与使用高压燃料系统相比，这种情况下压缩冲程期间直接燃料喷射的正时受到更多限制。此外，虽然未示出，燃料箱可具有给控制器12提供信号的压力传感器。应当理解在可替代的实施例中，喷射器166可以是给汽缸14上游的进气道提供燃料的进气道喷射器。
同样应当理解，尽管描述的实施例说明发动机通过单级直接喷射器喷射燃料来操作发动机；在可替代的实施例中，发动机可通过使用两个喷射器(例如直接喷射器和进气道喷射器)并且改变每个喷射器喷射的相对量来操作发动机。
汽缸单个循环期间的燃料通过喷射器运送到汽缸。此外，可根据工况改变从喷射器传输的燃料的分配和/或相对量。此外，对于单个燃烧事件，运送的燃料每个循环可执行多点喷射。多点喷射可在压缩冲程、进气冲程或者其任意适当的组合期间执行。燃料可在循环期间喷射以调整燃烧的空气-喷射燃料比(air-to-injected fuel ratio，AFR)。例如，可喷射燃料以提供化学计量的AFR。AFR传感器可设置用于提供对汽缸内AFR的估算。在一个示例中，AFR传感器可以是排气传感器，比如EGO传感器128。通过测量排气里残留的氧(对于稀化混合物)或者未燃烧的碳氢化合物(对于富化混合物)的量，传感器可确定AFR。同样的，可提供AFR作为λ(Lambda)值，即作为给定混合物的实际AFR与化学计量的比例。所以，λ为1.0表明化学计量混合物，比化学计量富化的混合物可具有小于1.0的λ值，并且比化学计量稀化的混合物可具有大于1的λ值。
如上文所述，图1仅仅显示了多缸发动机的一个汽缸。同样地，每个气缸可相似地包括它自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
燃料系统8里的燃料箱可保持带有不同燃料品质(例如不同燃料组分)的燃料。这些不同可包括不同的醇含量、不同的辛烷、不同的汽化热、不同的混合燃料，和/或它们的组合等等。
如图1所示，控制器12作为微电脑，包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在这个特别的实施例中显示为只读存储芯片(ROM)110)、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。控制器12可从和发动机10相连的传感器接收各种信号，除上文讨论过的信号之外，还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)、来自和冷却套筒118相连的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)、来自和曲轴140相连的霍耳效应(Hall effect)传感器120(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP)、来自节气门位置感应器的节气门位置(TP)、来自传感器124的歧管绝对压力(MAP)、来自EGO传感器128的汽缸AFR和来自爆震传感器(knock sensor)和曲轴加速传感器的不正常的燃烧。发动机转速信号(RPM)可由控制器12根据PIP信号得到。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管里真空或压力的指示。
存储介质只读存储器110可编程有电脑可读数据，其代表了可由处理器106执行用于执行下文描述的方法和其它所期望的但没有具体列举的变型。
现在转到图2，描述了基于汽缸里的每个不点火和提前点火指示汽缸里火花塞劣化的程序200的实施例。同样地，图2中的程序参考发动机的单个汽缸来说明，并且发动机的每个汽缸可相似的执行。
在202，可确定发动机的工况。这些可包括例如发动机转速、扭矩、发动机负载、发动机温度、发动机歧管压力、空气温度等。在203，可确定是否探测到汽缸里的不点火。在一个实施例中，汽缸不点火是基于曲轴加速度。在另外一个实施例中，汽缸不点火是基于排气空燃比，例如基于排气氧传感器(比如UEGO传感器)的输出。在再一个实施例中，汽缸不点火是基于由和火花塞相连的电离传感器确定的火花塞电离作用(例如电离电流)。如果汽缸不点火事件没有确定，那么程序可进入208以确定汽缸提前点火事件是否已经发生。在一个示例中，如下文的详细描述，可基于来自一个或多个爆震传感器的信息来识别汽缸提前点火。如果在203中确定汽缸不点火事件，那么在204中，可更新给定汽缸的汽缸不点火计数。
应当理解，程序200的一个实施例中，在火花塞劣化的评估中不考虑所有的汽缸不点火事件。即，出于火花塞劣化的目的，可对不同的不点火事件有所区别地分配权重，不点火时间的权重基于其发生期间发动机的工况。比如，发动机冷起动状态期间(比如，不点火事件出现在催化剂温度达到阈值之前，不点火事件出现在自钥匙点火事件起的阈值持续时间内，不点火事件出现在到达预定发动机转速之前，等等)发生的不点火时间可在确定及指示火花塞劣化时具有更大的权重同时在发动机运行工况期间发生的不点火事件可具有更少的权重。在替代实施例中，可考虑所有的汽缸不点火事件。
在206，可确定更新的不点火计数是否比阈值高。例如，程序可确认在选择的发动机工况(比如发动机冷起动状态)下，发动机汽缸里出现的不点火数量。在一些实施例中，所述程序可进一步确定不点火的比率，比如，选择的发动机工况期间阈值持续时间内是否在发动机汽缸里出现多个不点火。阈值持续时间可包括燃烧事件的阈值数(比如，自发动机起动或者车辆钥匙点火事件起的燃烧事件的阈值数)。在另一个实施例中，阈值持续时间可包括时间的阈值量(比如，排气催化转化器达到起燃温度所需的时间量)。
如果在203中未探测到不点火，或者如果更新的不点火计数不高于206中的阈值计数，那么所述程序可继续到208以例如基于一个或多个发动机爆震传感器(将在下文详细描述)的输出确认那个汽缸里提前点火事件的出现。相反，如果在更新的不点火计数里确定的不点火的计数和/或比率计数比阈值大，那么在216，可设置诊断代码并且故障指示灯可发光以指示不点火的出现十分高。此外，可在确定的持续时间内不向受影响的汽缸供应燃料。在为高不点火计数设定诊断代码之后，所述程序可进入218以确认在那个汽缸里提前点火事件的出现。
在一个实施例中，在208和218，提前点火的探测可包含感应不正常的燃烧事件和区分由于爆震引起的不正常燃料事件和指示提前点火的不正常燃烧事件。例如，来自汽缸内爆震传感器和/或曲轴加速传感器的输入可用于指示汽缸里不正常的燃烧事件。爆震传感器可以是汽缸体上的加速计，或配置在在每个汽缸的火花塞里的电离传感器。基于爆震传感器信号，比如信号正时、振幅、密度、频率等和/或基于曲轴加速信号，控制器可识别提前点火。例如，汽缸提前点火事件可基于在第一、较早的窗口内估算的比第一、较高阈值大的汽缸爆震信号来确定，而汽缸爆震事件可基于在第二、较晚的窗口内估算的比第二、较低阈值大的汽缸爆震信号来确定。在一个实施例中，估算爆震信号的窗口可以是曲轴角窗口。此外，基于探测到不正常燃烧时的发动机工况，提前点火可与爆震相区别。例如，在较高的发动机转速和负荷时探测到的不正常点火可归因于爆震，而在较低发动机转速和负荷时探测到的不正常点火可指示提前点火。同样地，采取的用于处理爆震的缓和措施可与控制器所采取的解决提前点火的缓和措施有所不同。例如，可以使用火花推迟和EGR来处理爆震。本说明书中参考图3进一步详细描述了提前点火解决措施。
如果在203中探测到没有不点火，或者在206中确定低于阈值数目的汽缸不点火事件，并且之后在208中没有出现汽缸不点火事件，程序可终止。相反，如果在208中出现了汽缸提前点火事件，那么在209处可确定非火花塞引起的提前点火，并在210中可更新汽缸提前点火计数。在212，汽缸燃料喷射可基于更新的提前点火计数调节。如图3中的详细描述，响应于出现的汽缸提前点火(和/或出现的阈值数目的提前点火事件)，可在一定持续时间内使给定的汽缸富化以减少出现的进一步提前点火事件，基于提前点火计数调整富化和/或持续时间。附加地，或可选择地，可在一定持续期间内限制汽缸负荷以减少进一步提前点火的概率。但是，由于汽缸的火花塞没有劣化，高负荷时没必要限制汽缸燃烧。在其它示例中，可通过在确定的持续时间内切断给汽缸的燃料来解决汽缸提前点火。除了富化和限制负荷之外，还可改变汽缸火花正时。在一个示例中，点火正时可相对于探测到提前点火时的点火正时向MBT提前一定量。在替代实施例中，点火时间可推迟。
如果206处在更新的不点火计数中确定的不点火数和/或比率计数比阈值大时，并且之后218处未出现汽缸提前点火事件，程序可终止。相反，如果在218中确认了出现提前点火，那么在220可更新汽缸提前点火计数，并且在222可确定更新的汽缸提前点火是否比阈值数高。例如，可确定在阈值持续时间在那个汽缸里是否已经出现预定数目的提前点火事件。阈值持续时间可包括燃烧事件的阈值数(比如，自在那个汽缸里出现不点火起的燃烧事件的阈值数)，或者时间的阈值量(比如自在那个汽缸里出现不点火起的时间阈值量)。如果阈值持续时间内汽缸提前点火事件的数不比事件的阈值数大(例如，如果汽缸提前点火计数比阈值计数少)，程序可进入212以执行汽缸提前点火减少措施，比如基于更新的汽缸提前点火计数调整对汽缸的燃料喷射。
如果汽缸提前点火计数比阈值数高，那么在223，可确定火花塞引起的提前点火。在224，程序可包括响应于在选择的发动机工况期间以响应汽缸里不点火超过阈值、以及在阈值持续时间内汽缸里汽缸提前点火事件数比阈值高来指示汽缸的火花塞劣化。同样地，对于汽缸不点火事件和汽缸提前点火事件的阈值设置可以是不同的。例如，在选择的发动机工况期间可响应于汽缸里不点火数超过第一阈值，以及阈值持续时间内汽缸里汽缸提前点火事件数比第二、不同的阈值高来指示火花塞劣化。在一个示例中，第二阈值可比第一阈值高。
在另外一个示例中，火花塞的劣化可基于提前点火数和比率，比如基于汽缸不点火事件之后汽缸提前点火的发生的改变。例如，可响应于汽缸不点火时间之后汽缸提前点火发生的更高比率来指示火花塞的劣化。同样地，指示火花塞的劣化可包括设置诊断代码，例如通过点亮故障指示灯。
在226，程序进一步包括响应于识别火花塞劣化在发动机高负荷时限制(例如停止)给定的汽缸里的燃烧。高负荷时限制燃烧可包括高负荷时限制空气流动到给定的汽缸，以便汽缸不能在规定的负荷(例如规定的空气质量水平)之上运转。在另外一个实施例中，限制燃烧可包括高负荷时停止汽缸内的点火。同样地，高发动机负荷时(即高空气和燃料质量时)，提升汽缸温度能导致加热劣化的火花塞，并且导致它像点火源(比如电热塞)一样作用。所以通过在发动机高负荷时限制受影响的汽缸里的燃烧可减少进一步的汽缸不点火事件和由于过热、劣化的火花塞引起的提前点火的出现。
在一个示例中，在发动机包括第一和第二组汽缸(或汽缸组)、并且受影响的汽缸包括在第一组汽缸里的情况下，可调整第一组汽缸(而非第二组汽缸的)的凸轮正时以限制空气流(和由此的空气质量)流入其中。在替代实施例中，调整VVT、VCT、CVL或CVVL机构中的一个或多个以减少引入受影响的汽缸组的空气质量。
在其它实施例中，在每个汽缸装备了进气道节气门和/或电磁驱动阀(即无凸轮系统)的情况下，可调整受影响的汽缸的进气道节气门和/或电磁阀以能够只限制受影响的汽缸的负荷。例如，限制受影响的汽缸的负荷可包括调整汽缸进气道节气门、汽缸的电驱动进气门、和汽缸的电驱动排气门中的一个或多个以限制空气流至汽缸。同样地，在所有情形里，可在阈值数目的燃烧时间或预定持续时间内继续限制负荷。此外，在一些示例中，在响应于火花塞劣化的指示限制汽缸(或汽缸组)的燃烧后，在至少确定的持续时间内维持汽缸里的化学计量燃烧。
在其它示例中，如描述的，程序可进入212以基于更新的提前点火计数通过调整给汽缸的燃料喷射来执行进一步的汽缸提前点火减少。例如，图3中详细描述的，当汽缸提前点火计数超过事件的阈值数，可在阈值数目的燃烧事件内富化汽缸。富化和/或富化的持续时间可基于汽缸提前点火事件数量和/或比率进行调整。在一个示例中，减少可包括当汽缸提前点火事件比第二阈值高时在第一、较大持续时间内富化汽缸，当汽缸提前点火事件比阈值低时在第二、较小持续时间内富化汽缸。在另一个示例中，减少可包括当汽缸提前点火事件数比阈值高时富化汽缸到第一、较大的量，并且当汽缸提前点火事件数比阈值低时富化汽缸到第二、较小的量。
提前点火减少可进一步基于更新的不点火计数来调整。例如，当发生汽缸提前点火之前的不点火计数超过阈值时可更大程度地限制汽缸的负荷，当发生汽缸提前点火之前的不点火计数超过所述阈值时更小程度地限制汽缸的负荷。
相似地，当发生汽缸提前点火之前的不点火计数比阈值高时可增加汽缸的富化(例如富化量、富化持续时间)，同时当发生汽缸提前点火之前的不点火计数比阈值低时可减少汽缸的富化。
这样，可评估汽缸不点火事件和提前点火事件的出现以识别汽缸的火花塞的劣化。通过响应于相同汽缸内高频出现的提前点火之前的汽缸不点火推断火花塞劣化能更可靠地从和火花塞劣化不相关的提前点火事件中识别和区分由火花塞劣化导致的提前点火事件。通过响应于火花塞劣化引起的提前点火限制汽缸负荷(即发动机高负荷时限制汽缸燃烧)，同时响应于非火花塞劣化引起的提前点火时富化汽缸，可适当地处理不同的提前点火事件。就是说，响应于提前点火，可取决于在汽缸里提前点火的特定持续时间内是否在该汽缸内发生一个或多个不点火事件采取不同的控制减少措施。通过考虑提前点火与对应的不点火事件之间一致和不一致的相互关系，能够更好地协调对火花塞引起的提前点火(例如更加限制性的负荷限制)和非火花塞引起的提前点火(例如富化)采取的不同的控制措施。
现在转到图3，描述了用于响应于汽缸里出现的提前点火而调整汽缸里燃料喷射的程序300的实施例。具体地，基于汽缸的提前点火历史(包括汽缸里提前点火事件的数量和比率)来调整汽缸燃料喷射模式。
在302，确认汽缸提前点火事件的出现。如果没有汽缸提前点火出现，程序可终止。在确认后，在304，可更新汽缸提前点火计数和提前点火数据库(包括以前的提前点火事件的细节和给定的汽缸里减少提前点火的减少操作)。更新提前点火计数和数据库可包括例如在汽缸提前点火计数器(或第一提前点火比率计数器)上增加提前点火计数。除汽缸提前点火计数之外，也可更新发动机提前点火计数和数据库。提前点火计数可包括一个或多个汽缸行程提前点火计数、汽缸寿命提前点火计数、发动机行程提前点火计数、发动机寿命提前点火计数、汽缸连续提前点火计数、和发动机连续提前点火计数。行程提前点火计数可代表相同发动机循环/运转期间先前的提前点火事件，同时寿命提前点火计数可代表车辆操作整个期间的所有先前的提前点火事件。
在另一个示例中，更新的提前点火计数可代表从上一个汽缸不点火事件之后(或自阈值数目的汽缸不点火事件之后)给定的汽缸中阈值持续时间内出现的提前点火事件的数量。应当理解虽然描述的实施例包括响应于出现的提前点火(在行驶周期内、钥匙点火周期、预定的时间量、自上一个不点火事件之后的时间等等)增加提前点火计数，在可替代的实施例中，增加提前点火计数可包括基于发动机里程(例如总里程、自汽缸里先前的不点火事件之后的里程、自汽缸里先前出现的提前点火等等)增加提前点火计数。
在306，可确定汽缸提前点火事件的总数量，比如基于更新的提前点火计数。在308，可确定连续的汽缸提前点火事件的数量(比如，根据连续的汽缸提前点火事件)。此处，可确定汽缸里已经出现的所有提前点火事件有多少是连续的，即可确定汽缸里出现的提前点火的比率。这样，提前点火计数和连续提前点火总数可从先前的汽缸不点火事件中计算。
在310，可确定自上一个汽缸不点火事件后阈值持续时间出现的汽缸提前点火事件的总数(或提前点火计数)是否比阈值高。如果汽缸提前点火事件的总数不比阈值高，那么在312，仅仅富化给定的汽缸。富化可基于汽缸的提前点火计数，例如，当提前点火计数增加时，给定的汽缸可富化更大量和/或更长持续时间。
如果汽缸提前点火事件的总数比阈值高，那么在314，可确定连续的汽缸提前点火事件数是否比阈值高。这样，可基于连续的提前点火出现的数目和比率来确定提前点火的性质。在一个示例中，314处当连续的提前点火事件的数量比阈值高时，可确定持续的提前点火。也就是，可响应于自先前不点火事件起的多个连续的汽缸燃烧事件内多个连续的、不间断的提前点火事件确定持续的提前点火。相反，314处当连续的提前点火事件数比阈值低、同时310处提前点火事件的数量比阈值高时，可确定间歇的提前点火。也就是，可响应于自先前不点火事件起的多个连续的汽缸燃烧事件内的多个分离的、中断的提前点火事件确定间歇的提前点火。
在可替代的实施例中，可响应于汽缸提前点火计数连续、稳定的增加确定持续的提前点火，同时可响应于在先前不点火事件之后的相同期间内汽缸提前点火计数较小的增加确定间隙的提前点火。在另一个示例中，可响应与每个燃烧循环的提前燃烧事件确定持续的提前点火，同时可响应于自先前不点火事件起的每隔一个(或多个)燃烧循环的提前燃烧事件确定非持续的提前点火。尽管描述的实施例说明了监视汽缸不点火事件之后的汽缸提前点火计数，在另外一个实施例中，可监视不点火事件之前和之后的提前点火的比率(例如不点火事件之后的比率增加)，并且可相应地调整提前点火减少。
在316，响应于汽缸里连续提前点火事件数比阈值低(即非持续的提前点火)，可以较小量限制给定汽缸的负荷。例如，增压可减少(第一)较小量，油门开度可减小(第一)较小量，或凸轮轴正时可调整(第一)较小量。可选择的，可以(第一)较小量限制承载了受影响汽缸的汽缸组的负荷和/或发动机负荷。在318，给定的汽缸可富化较小量和/或较短持续时间以减少进一步提前点火事件的出现。可选择的，承载了受影响汽缸的汽缸组和/或发动机可富化较小量和/或较短持续时间。
相比之下，在320，响应于连续提前点火事件的数比阈值高(即持续的或失去控制的提前点火)，可以较大量限制给定汽缸的负荷。例如，增压可减少(第二)较大量、油门开度可减小(第二)较大量，或凸轮轴正时可调整(第二)较大量。可选择的，可以(第二)较大量限制承载了受影响汽缸的组的负荷和/或发动机负荷。在322，给定的汽缸可富化较大量和/或较长持续时间以减少进一步提前点火事件的出现。可选择地，承载受影响汽缸的汽缸组和/或发动机可富化较大量和/或较长持续期间。
也可基于提前点火是否是火花塞劣化引起的或非火花塞劣化引起的来改变提前点火减少。这样，火花塞劣化引起的提前点火可基于一定持续时间内汽缸里出现不点火和提前点火来识别，同时非火花塞劣化引起的提前点火可基于该持续时间内汽缸里出现提前点火而没有不点火来识别。在一个示例中，响应于火花塞劣化引起的提前点火，受影响的汽缸可限制负荷(特别是在负荷较高时)，同时响应于非火花塞劣化引起的提前点火，可富化受影响的汽缸并且可进一步限制受影响的汽缸的负荷。
在另外一个示例中，提前点火减少可进一步基于更新的不点火计数来调整。例如，当汽缸不点火先于汽缸提前点火出现时或当先前的汽缸不点火计数比阈值高时(受影响的汽缸或汽缸组的)负荷限制和富化可增加较大的量，同时当汽缸不点火不是先于汽缸提前点火出现时或当在先的汽缸不点火计数比阈值低时(受影响的汽缸或汽缸组的)负荷限制和富化可增加较小的量。
这样，可响应于提前点火继续限制负荷，直到达到(第一)较低负荷阈值(例如浮动的负荷限制)。较低的负荷阈值可对应于一定负荷，当低于该符合时发动机动力和车辆驾驶员的驾驶感受会降低。在提前点火持续的发动机工况期间，即使在发动机负荷限制到低于较低的负荷阈值之后，提前点火计数可在替代(第二)提前点火比率计数器上更新。如果提前点火计数(或提前点火比率)超过第二提前点火比率计算器的阈值，可超过第一较低负荷阈值(例如浮动负荷限制)限制负荷到第二故障较低负荷阈值以至少在该驾驶周期保护发动机，第二阈值比第一阈值较小(例如较低)。例如，可基于第一汽缸提前点火计数执行汽缸(或汽缸组)的负荷限制，直到达到第一负荷阈值。随后，在达到第一负荷阈值之后，可基于第二、不同的汽缸提前点火计数来执行汽缸的负荷限制，直到达到第二负荷阈值。
这样，限制到第二较低阈值的负荷可减少发动机功率。所以，在负荷限制到第二较低阈值之前，相关联的警告信息可传达给车辆驾驶员以警告他们即将出现减少功率的状态(例如可设置相关联的诊断代码或使故障指示灯发光)。通过响应于超出第一负荷限制继续提前点火而减少发动机功率可减少由于进一步提前点火的发动机劣化。
这样，当汽缸提前点火和火花塞劣化有联系时可使用相对更加激进的方法来减少提前点火，同时当汽缸提前点火和火花塞劣化或其它汽缸不点火事件没有联系时可使用较小激进的方法。
为了进一步讲清此处引入的概念，描述了示例提前点火的场景。在第一个示例中，在发动机冷起动状态期间可检测到汽缸里的不点火，并且可更新不点火计数。在探测的汽缸不点火事件之后的确定的持续时间，可在相同的汽缸里探测汽缸提前点火事件的阈值数，并且可更新汽缸的提前点火计数。响应于汽缸里汽缸不点火事件之后的提前点火出现的数量和/或比率的改变，控制器可确定提前点火事件至少部分和不点火事件有联系，并且可指示那个汽缸里的火花塞劣化。也就是，控制器可确定提前点火是火花塞劣化引起的。此外，为了减少汽缸里由劣化的汽缸火花塞导致的进一步提前点火事件的出现控制器可限制在高负荷时给定汽缸中的燃烧。例如，发动机高负荷时控制器可在发动机高负荷时停止点火和/或减少流入到给定汽缸的空气。
在第二个示例中，可在汽缸里没有出现不点火的持续时间内探测到汽缸提前点火事件的阈值数。所以，控制器可确定提前点火是非火花塞劣化引起的，并且至少根据汽缸的提前点火计数采取减少提前点火的措施。例如，可富化汽缸。另外，可限制受影响的汽缸的负荷。
这样，通过监视汽缸的不点火计数，并且改变汽缸里不点火事件之后的提前点火的出现的改变，能可靠的鉴定火花塞劣化。通过基于汽缸不点火计数和汽缸提前点火计数指示劣化，由于火花塞劣化引起的提前点火事件可更好地与不是由于火花塞问题引起的那些向区分。通过响应于确定火花塞劣化限制汽缸负荷，并且通过当汽缸提前点火在汽缸不点火事件(或者在选择的发动机工况下不点火事件的阈值数)之后发生时更加激进地处理汽缸提前点火，可减少进一步的汽缸提前点火事件。
注意此说明书包括的实施例控制和估算程序能用于各种发动机和/或车辆系统配置。此说明书描述的具体程序可代表任意数量的处理对策，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等中的一个或多个。描述的各个行为、操作或功能可按照描述的顺序、并列实施或某些情况下有所省略。同理，为了便于说明和描述，步骤的顺序不是必须要达到此处描述的功能和此处实施例描述的优点。一个或多个描述的行为或功能可取决于使用的特定对策重复实施。进一步地描述的行为可图形化代表编程在发动机控制系统中计算机可读存储介质中的代码。
应当理解本说明书公开的配置和程序实际是示例性的，并且那些具体的实施例不应当认为是限制，因为可能有很多的变型。例如，上述技术能运用于V6、直列4缸、直列6缸、V12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括本说明书中所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖的、非显而易见的组合和子组合。
权利要求特别指出了某些认为是新颖的非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可提及“一个”要素或第一要素或其等效。这样的权利要求应该理解为包括一个或多个这样的要素的合并，既不需要也不排除两个或更多这样的要素。公开的特征、功能、要素和/或属性的其它组合和子组合可通过修改当前的权利要求或在这个或相关申请里通过正式提交的新权利要求来要求保护。这样的权利要求，不管在保护范围上和原始权利要求相比是宽、窄、同样的或不同的，也认为包括在本发明所公开的主题中。

Claims (10)

1.一种控制包括火花塞的发动机汽缸的方法，包括：基于选择的发动机工况期间汽缸不点火事件之后汽缸里出现阈值数量和/或比率的提前点火事件，指示所述汽缸里所述火花塞劣化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示包括基于所述汽缸里出现的不点火和在所述汽缸里阈值持续时间内出现的提前点火事件的数目来指示火花塞劣化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值持续时间包括燃烧事件的阈值数目或时间的阈值量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述出现的不点火包括在选择的发动机工况期间在所述汽缸里出现的许多不点火。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选择的发动机工况包括发动机冷起动状况。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述指示包括，响应于所述汽缸里的不点火数在所述选择的发动机工况期间超过第一阈值而指示所述火花塞是劣化的，并且所述汽缸里所述阈值持续时间内的汽缸提前点火事件数比第二、不同的阈值高。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括，当所述汽缸提前点火事件数比所述第二阈值高时使所述汽缸燃料富化第一、较大的量；并且当所述汽缸提前点火事件数比所述第二阈值低时使所述汽缸燃料富化第二、较小的量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括，当所述汽缸提前点火事件数比所述第二阈值高时使所述汽缸燃料富化第一、较长的持续时间；并且当所述汽缸提前点火事件数比所述第二阈值低时使所述汽缸燃料富化第二、较短的持续时间。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括，当所述汽缸提前点火事件数超过所述第二阈值时使所述汽缸燃料富化阈值数目的燃烧事件。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不点火基于排气氧传感器的输出。
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