用于發(fā)動機中的次級液體噴射控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本描述一般涉及用于調整到內燃發(fā)動機的初級(primary)燃料和次級(secondary)液體的噴射的方法和系統(tǒng)。
[0002]【背景技術】/

【發(fā)明內容】

[0003]爆震控制液體已發(fā)展為減輕發(fā)動機汽缸中的各種異常燃燒事件。例如，汽油、乙醇、甲醇、其它酒精、水、清洗液，和其它惰性液體的各種組合可被直接噴射到發(fā)動機汽缸中以響應不合時宜的爆炸的指示。特別地，雙燃料系統(tǒng)可噴射初級燃料和包括諸如水的爆震控制液體的次級液體。
[0004]Leone等人在US 2014/0202434中示出一種用于噴射爆震控制液體以減輕汽缸異常燃燒的示例方法。其中，通過噴射水到發(fā)動機汽缸以增加清掃(scavenging)且然后基于排氣氧含量、爆震，和額外的發(fā)動機運轉參數(shù)調整水噴射量解決爆震。然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)意識到可以存在與僅基于發(fā)動機運轉參數(shù)調整水噴射量相關聯(lián)的潛在問題。例如，基于發(fā)動機運轉參數(shù)，實際噴射到發(fā)動機的水量可大于或小于實際所需的。結果，(如果水噴射量小于所需的)發(fā)動機可遭受爆震，或者(如果水噴射量大于所需的)水可在發(fā)動機汽缸內凝結，從而導致石油被水稀釋。
[0005]在一個示例中，上述的問題可通過這樣的方法解決，一種方法用于基于當僅燃料被噴射到發(fā)動機汽缸時第一參考電壓和第二參考電壓之間的排氣氧傳感器的栗浦電流的第一變化以及當燃料和次級液體噴射到發(fā)動機汽缸時第一參考電壓和第二參考電壓之間的排氣氧傳感器的栗浦電流的第二變化調整在發(fā)動機汽缸處噴射的次級液體量。如一個示例，氧傳感器被安置在發(fā)動機汽缸下游的排氣通道中。進一步，發(fā)動機控制器可基于第二輸出和第一輸出之間的差確定在發(fā)動機汽缸處噴射的估計的次級液體量。正因如此，發(fā)動機控制器可基于所確定的噴射的估計的次級液體量，調整在發(fā)動機汽缸處噴射的次級液體量。例如，該方法可包括:響應于估計的次級液體量為不同于所需的次級液體噴射量的閾限量，增加或減少在發(fā)動機汽缸處噴射的次級液體量。所需的次級液體噴射量可基于發(fā)動機工況，諸如爆震、發(fā)動機溫度、排氣溫度、發(fā)動機汽缸中的排氣量，和排氣的氧含量，等等。如基于在發(fā)動機汽缸處噴射已知部分的次級液體時第一參考電壓和第二參考電壓之間的氧傳感器的栗浦電流的變化所確定的，在發(fā)動機汽缸處噴射的所需的次級液體量也可基于次級液體的水含量。因此，可在僅燃料噴射以及燃料和次級液體噴射期間基于氧傳感器的輸出估計在發(fā)動機汽缸處噴射的實際次級液體量。這樣，次級液體噴射的控制可增加，從而減少爆震的發(fā)生以及發(fā)動機汽缸內的凝結。
[0006]應該理解，提供以上概述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由隨附于【具體實施方式】的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】
[0007]圖1示出包括排氣氧傳感器的發(fā)動機的示意圖。
[0008]圖2示出一種用于確定被噴射到發(fā)動機中的次級液體量的方法的流程圖。
[0009]圖3示出一種用于操作排氣氧傳感器以確定排氣中的水量的方法的流程圖。
[0010]圖4示出一種用于調整被噴射到發(fā)動機中的次級液體量的方法的流程圖。
[0011]圖5示出描述在發(fā)動機運轉期間被噴射到發(fā)動機的次級液體量可如何被調整的圖。
[0012]圖6示出一種用于確定用于在發(fā)動機汽缸處噴射的次級液體的水含量的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下面的描述涉及用于調整被噴射到發(fā)動機的次級液體量的系統(tǒng)和方法。如圖1所示，車輛發(fā)動機可為帶有兩個或多個油箱的雙燃料發(fā)動機，所述兩個或多個油箱可儲藏待噴射到發(fā)動機汽缸的初級燃料和/或次級液體(例如，水-酒精混合物)。次級液體可用于減輕異常汽缸燃燒，這里稱為發(fā)動機爆震。待噴射到發(fā)動機汽缸的所需的次級液體量可通過來自多個傳感器的反饋決定，所述多個傳感器提供關于各種發(fā)動機運轉參數(shù)的信息(例如，來自溫度傳感器的發(fā)動機溫度)。在另一個示例中，待噴射到發(fā)動機汽缸的所需的次級液體量可基于次級液體的水組合物。圖6示出一種用于在發(fā)動機運轉期間確定次級液體的水組合物的方法。在一些示例中，噴射到發(fā)動機汽缸的實際次級液體量可不同于所需量。為了更準確地測量噴射到發(fā)動機汽缸的次級液體量，發(fā)動機可包括位于發(fā)動機的排氣通道中的氧傳感器。氧傳感器可為可變電壓(VVs)氧傳感器，如圖3的方法所述，其能夠測量排氣的水含量。當次級液體被噴射到發(fā)動機汽缸時且當僅初級燃料正噴射時通過測量排氣中的水量，如圖2的方法所述，噴射到發(fā)動機汽缸中的實際次級液體量可基于兩種水含量測量的差確定。如圖4和圖5所示，然后可基于發(fā)動機運轉參數(shù)調整被噴射到發(fā)動機汽缸的次級液體量，直到所測量的實際量匹配所需量。
[0014]圖1描述包括內燃發(fā)動機10的示例車輛系統(tǒng)100。發(fā)動機10可為用初級燃料和次級液體運轉的雙燃料發(fā)動機，次級液體為水或酒精-水混合物。發(fā)動機10可從包括控制器12的控制系統(tǒng)接收控制參數(shù)且經(jīng)由輸入裝置132從車輛操作者130接收輸入。在該示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的汽缸(這里也稱為“燃燒室”)14可包括燃燒室壁136，其中活塞138被安置燃燒室壁136中?；钊?38可耦合到曲軸140致使活塞的往復運動被轉換為曲軸的旋轉運動。曲軸140可經(jīng)由傳輸系統(tǒng)耦合到客運車輛的至少一個驅動輪。進一步，起動器馬達可經(jīng)由飛輪耦合到曲軸140以啟用發(fā)動機10的起動運轉。
[0015]汽缸14能夠經(jīng)由一連串的進氣空氣通道142、144和146接收進入的空氣。進氣空氣通道146可與除汽缸14外的發(fā)動機10的其它汽缸相通。在一些實施例中，一個或多個進氣通道可包括增壓裝置，諸如渦輪增壓器或機械增壓器。例如，圖1示出配置有渦輪增壓器的發(fā)動機10，所述渦輪增壓器包括安置在進氣通道142和144之間的壓縮機174，以及沿排氣通道148安置的排氣渦輪機176。壓縮機174可至少部分地由排氣渦輪機176經(jīng)由軸180供以動力，其中增壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在另一些示例中，諸如其中發(fā)動機10被提供機械增壓器，排氣渦輪機176可被選擇性地省略，其中壓縮機174可通過來自馬達或發(fā)動機的機械輸入被供以動力?？裳匕l(fā)動機的進氣通道提供包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162，節(jié)氣門162用于改變提供到發(fā)動機汽缸的進氣空氣的流速和/或壓力。例如，節(jié)氣門162可被安置在如圖1所示的壓縮機174的下游，或可替代地，可在壓縮機174的上游提供節(jié)氣門162。
[0016]排氣通道148可從除汽缸14之外的發(fā)動機10的其它汽缸接收排氣?？勺冸妷?VVs)氧傳感器128被示出耦合到排放控制裝置178上游的排氣通道148。VVs氧傳感器128的參考電壓可在較低電壓或基極電壓和較高電壓之間被調節(jié)，在所述較低或基極電壓處檢測出氧(且水不離解)，在所述較高電壓處，氣流中的水分子可被離解。例如，在基礎運轉期間，氧傳感器可在基極參考電壓處運轉。在基極參考電壓處，當水碰擊傳感器時，傳感器的加熱元件可使水蒸發(fā)并測量其為局部的蒸汽或稀釋液。氧傳感器也可以第二模式運轉，其中參考電壓從基極參考電壓(例如，第一參考電壓)增加到第二參考電壓。第二參考電壓可高于基極參考電壓。當進氣氧傳感器在第二參考電壓處運轉時，傳感器的加熱元件使空氣中的水離解并隨后測量水濃度。因此，在第二參考電壓處得到的傳感器的栗浦電流可指示氣流中的氧量加上來自離解的水分子的氧量。第一電壓和第二電壓之間的栗浦電流的變化然后可指示氧傳感器安置其中的氣流中的水量。
[0017]這樣，VVs氧傳感器128可用于估計和/或測量從發(fā)動機排出的排氣的氧含量。Ws氧傳感器也可用于估計在發(fā)動機和環(huán)境濕度中燃燒的燃料中的酒精量。
[0018]可由一個或多個位于排氣通道148中的溫度傳感器(未示出)測量排氣溫度?？商娲兀艢鉁囟瓤苫谥T如速度、負荷、空氣-燃料比(AFR)，點火延遲等發(fā)動機工況推斷?？衫斫?，排氣溫度可以可替代地通過本文所列的溫度估計方法的任何組合被估計。
[0019]發(fā)動機10的每個汽缸可包括一個或多個進氣門以及一個或多個排氣門。例如，示出的汽缸14包括位于汽缸14上部區(qū)域的至少一個進氣提升氣門150和至少一個排氣提升氣門156。在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸(包括汽缸14)可包括位于汽缸上部區(qū)域的至少兩個進氣提升氣門和至少兩個排氣提升氣門。
[0020]進氣門150可由控制器12通過經(jīng)由凸輪致動系統(tǒng)151的凸輪致動控制。類似地，排氣門156可由控制器12經(jīng)由凸輪致動系統(tǒng)153控制。凸輪致動系統(tǒng)151和153可均包括一個或多個凸輪且可利用下列系統(tǒng)中的一者或多者:凸輪廓線變換系統(tǒng)(CPS)、可變凸輪正時(VCT)系統(tǒng)、可變氣門正時(VVT)系統(tǒng)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可由控制器12運轉以改變氣門運轉。進氣門150和排氣門156的運轉可分別通過氣門位置傳感器(未示出)和/或凸輪軸位置傳感器155和157確定。在替代實施例中，進氣門和/或排氣門可通過電動氣門致動控制。例如，汽缸14可替代地包括經(jīng)由電動氣門致動控制的進氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣門。在又一些實施例中，進氣門和排氣門可由通用氣門致動器或致動系統(tǒng)、或可變氣門正時致動器或致動系統(tǒng)控制。凸輪正時可經(jīng)調整(通過推進或延遲VCT系統(tǒng))以調整與爆震控制液體的EGR流量和/或直接噴射相協(xié)調的發(fā)動機稀釋，從而減少EGR瞬態(tài)并改善發(fā)動機性能。
[0021]汽缸14能夠具有壓縮比，所述壓縮比為活塞138在底部中心與活塞138在頂部中心的容量比。通常，壓縮比在9:1到10:1的范圍內。然而，在不同燃料被使用的一些示例中，壓縮比可增加。例如，當使用較高辛烷燃料或帶有蒸發(fā)的較高潛伏焓的燃料時，該情況可發(fā)生。如果由于直接噴射對發(fā)動機爆震的影響而使用直接噴射，壓縮比也可增加。
[0022]在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸可包括用于啟動燃燒的火花塞192。在選擇運轉模式下，響應來自控制器12的火花提前信號SA，點火系統(tǒng)190能夠經(jīng)由火花塞192提供點火火花到燃燒室14。然而，在一些實施例中，可省略火花塞192，如可與一些柴油發(fā)動機的情況一樣，諸如其中發(fā)動機10可通過自動點火或通過燃料的噴射啟動燃燒。
[0023]在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸可配置有一個或多個用于提供爆震控制液體到其自身的噴射器。在一些實施例中，爆震控制液體可為燃料，其中噴射器也可被稱為燃料噴射器。如非限制性不例，汽缸14被不出包括一個燃料噴射器166。燃料噴射器166被示出直接耦合到汽缸14，以用于以與經(jīng)由電子驅動器168從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射到汽缸14。以此方式，燃料噴射器166提供被熟知為燃料的直接噴射(以下也稱為“DI