柴油发动机的水燃油分离器和储器、自动排水系统以及控制策略的制作方法
【专利摘要】本发明涉及柴油发动机的水燃油分离器和储器、自动排水系统以及控制策略。提供将从柴油分离的水排入EGR系统中的方法和系统。响应预定水平的燃油系统中的水容积和EGR流量，水可引入EGR系统中。还可响应引入水到EGR系统中和发动机操作条件来控制EGR流量。
【专利说明】柴油发动机的水燃油分离器和储器、自动排水系统以及控制策略
【背景技术】
[0001]柴油发动机可利用燃油/水分离器从燃油中除去水，将其排至储器中，并然后将分离的燃油注入到发动机系统中。这些系统旨在减轻由于燃油中存在水所导致的发动机退化。一些燃油/水分离器需要从储器手动排水。如果交通工具操作人员没有将储器排干净，水可进入并对燃油系统造成破坏。其它分离器可包括自动排水系统；然而，法规禁止向环境排放分离出的水。因此，一些系统自动从储器将水排向排气系统中的可选位置。
[0002]一种示例方法由Ruona等人在U.S.2006/0277899中示出。其中，从燃油分离的水被注入到排气后处理装置并作为水蒸气被消除。当储器(从分离器接收水)中存储的水位达到预定水位时，水作为一次投入量(dose)被引入后处理装置中。
[0003]然而，本发明人在这里已经认识到这种系统的潜在问题。例如，虽然这种操作可处理收集的水，但是水所导致排气成分的变化可影响催化剂性能。具体地，水不仅影响催化剂化学和反应，由于水的蒸发其也可冷却排气温度，降低催化剂转化效率。
[0004]在一个例子中，上面描述的问题可至少部分由包括从柴油燃油系统自动排水至排气再循环系统中的方法解决。例如，来自燃油/水分离器的水可通过排气再循环(EGR)系统返回至发动机中以待处理。这样，再次进入进气歧管用于燃烧之前，引入的水可在EGR系统中混合再循环的排气。
[0005]在一个例子中，发动机的运行过程中，水可通过燃油/水分离器与燃油系统分离，并存储在储器中。响应储器中的水位达到阈值水平且EGR高于最小流量阈值，可启动自动向EGR系统排水。其中，通过打开阀门，水可从水储器流到EGR系统中。基于通过水引入到EGR中的发动机稀释量，可减小通过EGR阀门再循环的排气量。然后，水和EGR的混合物可一起引入到进气歧管中用于在发动机中燃烧。通过EGR系统将水引入到发动机的进气口中，可保持催化剂的状态。具体地，可维持催化剂的温度，同时也维持催化剂的转化效率和化学。通过在引入到发动机之前使水混合EGR，和通过发动机进口而不是排出口将水引入，也可减少由于排出催化剂处的水所导致的催化剂化学的变化。以这种方式处理水也可允许引入水时EGR的减少。例如，一旦燃油系统中的水量达到预定水位且EGR流量高于最小流量阈值，可将水引入。通过基于引入EGR系统的水量调节EGR的量，期望的发动机稀释可具有较低EGR同时仍然提供NOx减少的好处。因为在EGR中，引入的水也可用于吸收热量并降低燃烧温度，提升发动机性能。
[0006]在另一个实施方式中，发动机方法包括，响应柴油发动机燃油系统的水储器中的水量高于阈值水位且响应EGR流量高于阈值流量，从柴油发动机燃油系统自动排水至排气再循环(EGR)系统。
[0007]在另一个实施方式中，方法进一步包括，响应从柴油发动机燃油系统引入水，调节EGR流量。
[0008]在另一个实施方式中，当将水引入EGR系统时，EGR减少。
[0009]在另一个实施方式中，响应EGR的调节，调节喷油正时和节气门位置。[0010]在另一个实施方式中，EGR系统为高压EGR系统。
[0011]在另一个实施方式中，发动机系统包括:发动机，其包括进气歧管和排气通道；柴油发动机燃油系统，其包括水储器，该柴油发动机燃油系统配置用于向喷油器传输燃油并从水储器向排气再循环(EGR)系统传输水；EGR通道，其连接在进气歧管和排气通道之间，且配置用于从排气通道到进气歧管再循环一定量的排气，所述通道包括EGR阀；节气门，其位于EGR通道和进气歧管节点上游；以及控制器，其具有用于当水储器中的水量高于阈值水位且EGR流量高于阈值流量时，从柴油发动机燃油系统自动排水至EGR系统的计算机可读指令。
[0012]在另一个实施方式中，EGR系统为高压EGR系统。
[0013]在另一个实施方式中，系统进一步包括涡轮增压器。
[0014]在另一个实施方式中，系统进一部包括SCR催化剂。
[0015]在另一个实施方式中，系统进一步包括共轨喷射系统。
[0016]应当理解，上面的总结用于以简单的形式介绍进一步在【具体实施方式】中描述的一些概念的选择。这并不意味着确认所要求的主题的关键或基本功能，其保护范围仅仅由下面详细描述的权利要求书限定。此外，所要求的主题不限于解决上述或本公开任意部分中指出的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是示例柴油发动机的示意图，所述柴油发动机包括排气再循环系统、燃油系统和排气后处理系统。
[0018]图2是示例燃油系统的示意图，所述燃油系统具有受控制的自动排水管道(waterdrain)，用于将水引入排气再循环系统中。
[0019]图3示出用于控制从燃油系统将水引入排气再循环系统的方法的高水平(level)流程图。
[0020]图4-5示出图解用于在从燃油系统引入水的过程中控制排气再循环系统的方法的流程图。
[0021]图6示出在从柴油发动机燃油系统向EGR系统排水过程中对EGR的示例调整。【具体实施方式】
[0022]下面的描述涉及用于从燃油/水分离器自动排水进入柴油发动机——如图1所示的发动机——的排气再循环(EGR)系统的系统和方法。燃油系统中从燃油/水分离器过滤的水，如图2所示，可收集在水储器中并然后自动排入到EGR阀下游的EGR系统中。当水量和EGR流量处在预定水平时，将水引入到EGR系统中的方法在图3中示出。控制器可执行控制例行程序，如图4-5的例行程序，以基于发动机工作状态确定初始EGR设置，并然后在将水引入EGR系统的过程中修改初始设置。示例调节在图6中示出。
[0023]现在转向图1，显示一个示意图，其示出多缸发动机10中的一个汽缸，其可包括在汽车的推进系统中。可通过包括控制器12的控制系统和车辆操作人员132通过输入装置130的输入至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，汽缸)30可包括燃烧室壁32，活塞36位于其中。活塞36可连接到曲轴40，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可通过中间传动系统连接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，启动电机可通过飞轮连接到曲轴40从而使发动机10能够开始操作。
[0024]燃烧室30可通过进气通道42从进气歧管46接收进气，且可通过排气通道48排出燃烧气体。进气歧管46和排气通道48可各自通过进气阀52和排气阀54选择性地与燃烧室30相通。在一些实施方式中，燃烧室30可包括两个或更多进气阀和/或两个或更多排气阀。
[0025]显示喷油器66直接连接到燃烧室30，从而与通过电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接在其中喷油。这样，喷油器66提供被称为是直接向燃烧室30内喷油。喷油器可例如,安装在燃烧室的一侧或在燃烧室的顶部。燃油可通过燃油系统2传输至喷油器66。燃油系统2可包括各种组件，包括燃油/水分离器和水储器(如图2所示)。当来自燃油系统2的燃油可通过喷油器66输送至发动机时，水可通过EGR系统从燃油系统2中的水储器输送至发动机。在图2将更详细地展示燃油系统2的组件。
[0026]根据发动机的操作条件，可调节燃油从喷油器(或喷嘴)的喷油正时。例如，可从控制器预设值延迟或提前喷油正时，从而维持所需的发动机扭矩和性能。
[0027]进气歧管46可包括具有节流板64的节气门62，其位于EGR通道78和进气歧管46节点的上游。在该特定示例中，通过提供给节气门62中所包括的电动机和致动器的信号，可由控制器12改变节流板64的位置，这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，节气门62可被操作以改变提供给燃烧室30以及其它发动机汽缸的进气。节流板64的位置可通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122以分别提供信号MAF和MAP给控制器12。
[0028]可以无点火火花的压缩点火模式操作燃烧室30或发动机10的一个或更多其它燃烧室。进一步地，发动机10可被沿着进气歧管46设置的压缩机162和沿着排气后处理系统70上游的排气通道48设置的涡轮机164涡轮增压。尽管图1只示出多缸发动机的一个汽缸，但每个汽缸都可类似地包括其自己的一套进气/排气阀、喷油器等。
[0029]显示排气传感器126连接到排气后处理系统70上游的排气通道48。传感器126可为用于提供排气空气/燃油比的指示的任意合适传感器，如线性氧传感器或UEGO (通用或宽范围排气氧气)、两种状态的氧传感器或EGO、HEGO (加热EGO)、NOx, HC、或CO传感器。排气再循环(EGR)系统72可通过EGR通道78从排气通道48再循环期望部分的排气到进气歧管46。提供给进气歧管46的EGR量可通过EGR阀74由控制器12改变。EGR流量可受发动机负载的影响。例如，EGR阀74可在高或很低(例如，O)的发动机负载的情况下关闭。
[0030]在一些情况下，EGR系统可用于调整燃烧室内空气和燃油混合物的温度。EGR可降低燃烧室温度并减少所产生的NOx的量。因此，EGR设置(如，流量、量、温度)可基于所需发动机稀释水平设置，以便减少NOx的排放。图1示出高压EGR系统，其中EGR被从涡轮增压器的涡轮机的上游引导至涡轮增压器的压缩机的下游。在其它实施方式中，发动机可额外地或可选地包括低压EGR系统，其中EGR被从涡轮增压器的涡轮机的下游引导至涡轮增压器的压缩机的上游。
[0031]虽然EGR可帮助减少NOx的排放，但增加的EGR也可负面地影响发动机性能。在一些情况下，过量EGR可导致发动机熄火和/或局部燃烧事件。EGR也可使燃烧效率更低。此外，EGR可将烟灰或其它污染物引入发动机中。因此，响应EGR流动对发动机致动器(下面进一步描述)的调节可用于保持期望的发动机性能。例如，在增加的EGR期间，节气门开度(opening)可减小以保持期望扭矩。
[0032]从燃油系统2将水引入EGR系统72中可影响EGR和发动机性能。在一个示例中，向EGR添加水可比所需要的产生更大的发动机稀释，降低发动机性能。因此，当引入水时，可需要改良EGR系统控制。例如，在水引入期间，EGR的量可能会减小。控制器12也可在水引入期间调节发动机致动器。致动器调节可包括调节喷油正时和/或调节节气门开度。例如，响应将水引入EGR，喷油正时可提前。
[0033]排气后处理系统70可包括多个排放控制装置，在所选条件下(例如，所选温度)其每个都可与排气中的过量氧气进行放热反应。例如，排气后处理系统70可包括沿着涡轮机164下游的排气通道48设置的柴油氧化催化剂(D0C)80。柴油氧化催化剂可配置用于氧化排气中的HC和CO。选择性催化还原催化剂(SCR)催化剂82可沿D0C80下游的排气管道设置。SCR催化剂可配置用于还原排气中的NOx成氮气和水。尿素喷雾器84 (或任意合适的SCR还原剂源，如氨源)可设置在SCR催化剂82上游和DC080的下游。柴油微粒过滤器(DPF)86可沿SCR催化剂82下游的排气管道设置。DPF可配置用于从排气移除柴油颗粒物(或烟灰)。
[0034]温度传感器88、90、92和94可设置在沿后处理系统70中每个后处理装置的上游和下游的排气管道的点上。温度传感器可用于确定，例如，何时再生DPF86。进一步地，氧传感器96 (例如，UEGO传感器)可设置在排气后处理系统70的下游，以测量排气空气/燃油的比例。应当理解，排气后处理系统70可包括未在图1中示出的后处理装置配置中的多个。在一个示例中，排气后处理系统可只包括D0C。在另一个示例中，排气后处理系统可包括DOC，DPF在下游跟随其后。在另一个示例中，排气后处理系统可包括DOC，DPF和SCR在下游跟随其后。在另一个示例中，图1所示的SCR催化剂82可用贫NOx阱(LNT)代替。进一步地，排气后处理系统中的不同催化剂和过滤器的顺序和布置可不同。设置在排气后处理系统中的温度传感器的数量可根据应用和/或配置而不同。尽管在图1中位于排气后处理系统70下游的一点示出了氧传感器(96)，但其可位于后处理系统70中任意块(brick)的上游，在该情况下，其可仅监控其上游的催化剂块。
[0035]控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微型处理器单元102、输入/输出端口 104、在此特定示例中示为只读存储芯片106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器以及数据总线。控制器12可从连接到发动机10的传感器接收各种信号，除了前面所讨论的那些信号，其包括源自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；源自连接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);源自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其它类型)的表面点火感测信号(PIP);源自节气门位置传感器的节气门位置(TP);源自增压压力传感器123的增压压力(增压)；以及源自传感器122的绝对歧管压力信号，MAP。发动机速度信号RPM可由控制器12自信号PIP产生。源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中的真空或压力指示。此外，控制器12可与集群显示装置140通信，例如警示驾驶员发动机或排气后处理系统中的故障。
[0036]此外，控制器12可与各种致动器通信，其可包括发动机致动器如喷油器、电控进气节流板、凸轮轴等。发动机致动器可基于各种发动机控制来调节，包括EGR系统的控制。例如，发动机致动器如节流板在EGR的量更改时(通过改变EGR阀74的位置)可需要被调节。有关示例EGR系统控制的进一步细节将参考图4-6在下面进行描述。在一些示例中，可用表示可由微型处理器单元102执行的指令的计算机可读数据对存储介质只读存储芯片106进行编程，以执行下面描述的方法和其它预期但未具体列出的变体。
[0037]图2示出前面在图1中介绍的燃油系统2的详细实施方式的示意图200。可向油箱202供给柴油。柴油从油箱202输送至燃油/水分离器204，其中水基流体与柴油可分离。分离的燃油然后可从燃油/水分离器流出并输送至供给泵206。燃油然后可穿过另一过滤器208。然后，过滤的燃油通过喷射泵210泵送至燃料轨224中。燃料轨224可将油分配到一组喷油器212。图2中示出了四个喷油器；然而，根据车辆中汽缸数量其可为任意数量。喷油器66可喷射油至燃烧室30中，如图1所示。
[0038]返回至燃油/水分离器204，分离的水基流体(这里指水)可引入燃油/水分离器底部的水收集储器226中。燃油/水分离器204可进一步地包括水燃油(water-1n-fuel, WIF)传感器216以检测水收集储器226中水的量。WIF传感器216可为任意合适传感器(例如，光、热或导电等)且可，例如连接到水收集储器226的内表面。在一些实施方式中，WIF传感器216可设置在阈值水平，其对应已从燃油系统分离的水的预定阈值量。阈值水平可为预定的，使得其对应，例如流体量，超过其则将水引入发动机(含有燃油)的概率显著增大。因此，如果水被引入含有燃油的发动机中，可导致发动机衰退。因此，WIF传感器216可指示储器中的水什么时候累积到阈值水平，使得发动机控制器可采取行动来减小燃油系统和/或发动机的衰退。例如，当传感器检测到水的阈值水平被超过，传感器可产生原始电压信号来指示燃油中水的状况。该信号可由控制器12接收，触发打开阀220并接着从水收集储器226排水。
[0039]在一些实施方式中，水储器214可连接到燃油/水分离器204。水储器214可比水收集储器226更大，允许额外水的积累。因此，该第二储器可允许水引入EGR系统中的储器容积阈值的更高灵活性。水从水收集储器226向水储器214的流动可由通过阀220由控制器12控制。在燃油系统2的可选实施方式中，水可直接从水收集储器226通过阀220排到EGR系统72。水储器214也可包括水储器传感器218以测量储器中水的量。如上面描述的WIF传感器216，水储器传感器218可为任意合适传感器，且可连接到水储器214的内表面。水储器传感器218可向控制器12提供有关水位和/或水容积的信息。当达到阈值水平或容积Vl时，可向控制器12发送信号以指示水可从储器排出并引入EGR系统72中。当另外的发动机操作条件满足时，控制器12可打开水储器阀222以允许水排入EGR的入口。控制水储器阀222和将水引入EGR系统的方法将在下面参考图3-5进一步描述。
[0040]从水储器214将水引入EGR系统72中可允许减小EGR流量，同时仍然控制NOx的排放水平。在EGR中，引入的水也可吸收热并降低燃烧温度。如上面所讨论，虽然EGR可减少NOx的排放，但其也可对发动机性能产生负面影响，并向进气增加污染物。另外，EGR中水的增加可导致比所要求的更高的发动机稀释，降低发动机性能。因此，在EGR可相应减少的条件下，选择性地从燃油系统向EGR系统增加水可以是有利的。例如，如果EGR流量高于最小阈值流量Fl且水储器214中的水量高于阈值水位VI，可将水引入。这些阈值可由发动机操作条件和EGR需求来确定。例如，可定义EGR的最小阈值流量(F1)，使得当EGR流量高于EGR的最小阈值流量Fl时增加一定量的水可允许EGR流量减小最小百分比，X%。在一些实施方式中，该最小百分比可为50%。在其它实施方式中，该百分比可小于或大于50%。阈值水平Vl可为水储器214中的水位或水容积。也可定义该阈值为当将水引入EGR系统时使EGR流量减小X%。具体地，阈值水平Vl可对应水储器容积/量，其允许在水容积引入EGR系统的过程中EGR减小一定百分比(X%)。
[0041]控制器12可通过控制发动机系统致动器，包括EGR阀74和水储器阀222，来协调水引入EGR系统。存储在控制器12中的EGR要求和发动机操作条件(例如，发动机负载)可影响这些阀的操作。例如，如上面所讨论，EGR阀可在高或很低(例如，O)发动机负载的条件下关闭。在此示例中，水储器阀222可保持关闭，即使水储器容量大于阈值水平VI。如另一个示例，EGR阀74可打开且EGR流量高于阈值流量F1。如果水从燃油系统引入EGR系统，EGR阀可被调整使得EGR流量减小。这样，可响应发动机操作条件控制EGR阀的开口且当从燃料系统增加水时进一步地改变EGR阀的开口。水引入过程中的EGR系统控制和变化的进一步细节在图4-5中示出，在下面得到详细描述。响应水处在阈值水平Vl且EGR处在最小阈值流量F1，也可通过控制器12控制水储器阀222。这样，只有当都达到两个阈值Vl和Fl时才会打开水储器阀222。
[0042]进一步，控制器12可改变EGR阀74和水储器阀222的开度，分别控制EGR流量和水流量。因此，由控制器12确定的所需EGR流量可通过调节EGR阀来实现。在一些情况下，所需EGR流量可不同于实际EGR流量。例如，当水从水储器引入EGR系统时，EGR流量可减小。水储器排水期间，到EGR系统的增加的水流量可补偿减小的EGR流量。因此，结合的水和EGR流量可等于等效所需EGR流量以减少NOx。具体地，当引入水时，EGR流量可减小X%使得实际EGR流量和增加的水流量产生进入进气歧管46的所需EGR流量。因此，水储器排水期间，实际的EGR流量可小于期望的EGR流量。此控制的进一步说明在下面讨论的图6中示出。
[0043]现在转向图3，示出了控制水从燃油系统2引入EGR系统72入口的示例方法300。方法300开始于302，确定发动机的操作条件。这些可包括发动机负载、发动机转速、BP、MAP、MAF、EGR流量、催化剂温度、节气门位置、发动机温度等。在304，该例行程序确定了 EGR流量是否高于最小阈值流量FI。如果EGR流量不高于阈值FI，那么在306，保持EGR阀的位置且水储器阀222保持关闭。然而，如果EGR流量高于阈值F1，那么在308，该例行程序测量水储器214中的水量。在310，该例行程序确定水储器中的水容积是否大于阈值VI。如果水容积不大于VI，那么在312，水储器阀保持关闭且保持EGR阀位置。然而，如果水容积大于VI，那么在314，该例行程序确定水储器和EGR阀的调节以从水储器向EGR系统排水。本方法在314也做出这些调节。在314的方法在图5中得到进一步描述，在下面进行解释。
[0044]图4示出用于控制EGR系统的方法400。方法400开始于402，估计和/或测量发动机的操作条件。这些可包括发动机负载、EGR流量、EGR成分、发动机温度和节气门位置。在404，该例行程序确定是否满足能够实现EGR的条件。这些可包括在阈值范围内的发动机负载和阈值范围内的发动机转速。例如，只有当发动机负载处于最小阈值LI和最大阈值L2之间时才可实现EGR。在一些实施方式中，LI可为零负载。在其他实施方式中，LI可为大于零的某个数值。如果不能满足能够实现EGR的条件，在406该例行程序关闭EGR阀；因此，切断EGR流向进气歧管46。然而，如果发动机负载在LI和L2之间且所有其它EGR条件得到满足，在408该例行程序确定所需EGR设置。这可基于发动机操作条件(例如，发动机负载)和指定的EGR要求。EGR设置可包括EGR流量、EGR量、EGR阀位置、EGR成分和EGR温度。在410，该例行程序确定对于发动机致动器的相应调节，以提供所需EGR。这可包括调节EGR阀位置。在一个示例中，响应流向进气歧管的EGR的增加，节气门开度可减小以减少进入进气歧管的进气。在另一示例中，与增加的EGR流量一致，可延迟燃油喷油正时。
[0045]方法400在412继续，确定水是否被添加到EGR流(方法300)。如果水被添加到EGR,该例行程序基于水被输送至EGR系统调节初始EGR设置。向EGR添加水和调节EGR控制的示例方法的额外细节参考图5在下面得到解释。如果水没有被添加到EGR，那么控制器调节EGR阀到所需位置(在408得到确定)并调节发动机致动器以提供所需EGR流量。
[0046]如方法400中所介绍的，在水从燃油系统引入期间EGR系统控制改变。图5说明了用于从燃油系统水储器向EGR系统添加水同时调节EGR控制的方法500。该例行程序开始于502，确定要添加到EGR系统的水的量。这可基于水储器中的水容积、所需EGR流量和发动机操作条件。例如，在502确定的水量可为储器中的水量，或使返回储器的水量至低于阈值水平Vl的容积。在502确定的水量可为可用于计算所需流速的容积。一旦确定该水容积或流速，例行程序确定所确定水量的引入期间EGR流量的减小百分比(X%)。在一些情况下，这可为50%。在其他情况下，该百分比可大于或小于50%。这样，EGR流量的减小百分比可随着水量的增加而增加。
[0047]在506，例行程序基于EGR的减小百分比调节初始EGR设置(在方法400中被确定)。水储器阀也被调节以用新EGR流量输送水。例如，可打开水储器阀到预定位置以允许水流入EGR中。在另一个示例中，水储器阀开度可根据所需水流速(在502被确定)而不同。这样，可调节水储器阀开度从而在较短时间段内以更高流速或在较长时间段内以更低流速输送特定容积的水。在508，例行程序基于新EGR设置和流向EGR的水调节发动机致动器设置。控制器可同时调节EGR阀、水储器阀和发动机致动器。发动机致动器调节可包括调节喷油正时和/或调节节气门开度。例如，可响应水引入EGR提前喷油正时。
[0048]在510，例行程序确定水储器容积是否低于第二阈值水平V2。该阈值小于第一阈值水平VI。在一个示例中，第二阈值水平V2可为零(储器可为空的)。在另一示例中，第二阈值水平V2可为大于零的值。如果水容积不小于V2，该例行程序维持EGR和水储器阀位置以继续在512的排水过程。从512，例行程序在510再次检查水储器容积。如果水储器容积小于V2，那么例行程序关闭水储器阀并在514再调节EGR阀，结束例行程序。EGR阀基于当前发动机操作条件可被再调节到其先前设置或新设置，如在方法400中所确定。
[0049]现在转向图6，图600说明响应发动机负载和水从燃油系统排至EGR系统，调节EGR流量和发动机致动器(例如，喷油正时和节气门位置)的示例。图600包括在曲线602的所需EGR流量，在曲线604的实际EGR流量，在曲线606的水流(从水储器)，在曲线608的水储器容积，在曲线610的发动机负载，在曲线612的喷油正时和在曲线614的节气门开度。
[0050]在时间tl之前，发动机负载可能是低的。因为在时间tl之前发动机负载小于阈值负载L1，EGR阀关闭且没有EGR流量(曲线602和604)。在时间tl，发动机负载(曲线610)增大并高于LI，导致EGR阀被控制器打开以再循环一定量的排气。在时间tl后，发动机负载(图610)和EGR流量(曲线602和604)持续增加。作为EGR流量增加的结果，在时间tl和时间t2之间节气门开度降低。水储器容积(曲线608)稳步增加并在时间t2达到阈值水平VI。然而，EGR流量(曲线604)低于阈值流量F1，所以水储器阀保持关闭。最后，在时间t3，EGR流量增加至Fl (曲线604)。因此，响应EGR流量高于Fl且水储器容积高于VI，开始将水从水储器排至EGR系统。在时间t3，水储器阀打开，打开水流(曲线606)。这允许实际EGR流量(曲线604)相对所需EGR流量(曲线602)减小。流向EGR系统的水(曲线606)的增加导致实际和所需EGR流量的差异，AF2。在向EGR添加水的同时，点火正时从时间t3提前至t4。可通过例如(分别，提前/延迟)调节喷油正时，或火花点火为例的火花正时，提前/延迟点火正时。在时间t3和时间t4之间，水持续流向EGR系统的同时，水储器容积(曲线608)减小。在时间t4，水储器容积降至低于阈值V2，触发水储器阀关闭，停止水流(曲线606)。在这时，实际EGR流量(曲线604)增回至所需EGR流量(曲线602)。在时间t5发动机负载增加高于L2，导致EGR阀关闭且EGR流量(曲线602和604)关闭。
[0051]这样，从柴油分离的水可自动从燃油系统排至EGR系统，EGR阀的下游。同时，EGR和水可混合并进入进气歧管，节气门的下游。只有当水储器中水容积高于阈值水平且EGR流量高于阈值流量时，水可引入EGR系统。正常EGR控制，基于发动机操作条件如发动机负载，可在排水期间被改变。水的引入可允许EGR流量减少一定百分比，同时仍然减少NOx的排放。响应EGR和水流量的变化可做出对于发动机致动器的调节，包括节气门开度和喷油正时。以这种方式处理柴油中的水可降低水在燃油中导致的发动机系统的衰退，同时提供发动机中的稀释控制。
[0052]如本领域普通技术人员将理解的，这里所描述的例行程序可表示任意数量的EGR和发动机调节控制中的一个或更多。因此，说明的各种步骤或功能可按所示顺序并行执行或在一些情况下被省略。同样地，不必要求控制顺序来实现这里所描述的目的、特征和优点，但其便于说明和描述而提供。尽管没有明确说明，但是本领域普通技术人员将认识到，根据所使用的具体策略，一个或更多所示步骤或功能可重复执行。
[0053]本发明的主题包括这里所公开的各种工艺、系统和配置以及其它特征、功能、作用和/或性质和它们的任意和所有等价物的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
【权利要求】
1.一种发动机方法，其包括:从柴油燃油系统自动排水进入排气再循环(EGR)系统中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中自动排水进入所述EGR系统中包括将来自连接到所述柴油燃油系统的水储器的水排入EGR阀下游的EGR通道中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中自动排水包括没有车辆操作人员的输入。
4.根据权利要求1所述的方法，其中从所述柴油燃油系统自动排水包括将水引入到发动机进气歧管上游和EGR控制阀下游的EGR系统中。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括:响应从所述柴油燃油系统引入的水，调节EGR的量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述调节包括，当引入所述EGR系统中的水量增加时，减少EGR的量。
7.根据权利要求2所述的方法，其中自动排水包括当水储器中的水容积高于阈值水位且EGR流量高于阈值流量时引入水。
8.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括，响应所述调节EGR的量，调节喷射正时和节气门位置中的每一个。
9.一种发动机方法，其包括:响应柴油燃油系统的水储器中的水容积超过阈值水平且响应EGR流量高于阈值流量，从所述柴油燃油系统自动排水到排气再循环(EGR)系统中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中水被引至EGR阀下游的EGR系统。
【文档编号】F02M37/22GK103670847SQ201310392158
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2012年9月19日
【发明者】B·L·福尔顿, C·阿梅斯托, L·卡斯伯里, B·A·布朗, A·查聪 申请人:福特环球技术公司