双燃料发动机系统的方法和系统的制作方法_2

文档序号:9520746阅读:来源:国知局
凸轮驱动类型或其组合。进气门正时和排气门正时可以被同时控制或可以使用任意可能的可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时控制。每个凸轮驱动系统可以包括一个或更多个凸轮并且可以利用可以由控制器12运转的凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或更多者,以改变气门运转。例如,汽缸14可以替代地包括经由电动气门驱动装置控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮驱动装置控制的排气门。在另一些实施例中,进气门和排气门可以由共同气门驱动器或驱动系统或可变气门正时驱动器或驱动系统控制。
[0018]汽缸14能够具有压缩比,该压缩比是活塞138在下止点时的容积与活塞138在上止点时的容积的比。常规上,压缩比在9:1至10:1的范围内。然而,在使用不同燃料的一些示例中,压缩比可以增加。这可以发生在,例如,当使用较高辛烷燃料或具有较高潜在蒸发焓的燃料时。如果使用直接喷射,由于其对发动机爆震的影响,压缩比也可以增加。
[0019]在一些实施例中,发动机10的每个汽缸可以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能够响应于来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而,在一些实施例中,火花塞192可以省去,诸如其中发动机可以通过自动点火或通过燃料的喷射发起燃烧,如可以是对于一些柴油发动机的情况。
[0020]在一些实施例中,发动机10的每个汽缸可以配置有一个或更多个燃料喷射器以用于向汽缸提供燃料。作为一个非限制性示例,汽缸14被示出包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166被示出直接耦接至汽缸14,以用于将与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料到汽缸14中。以此方式,燃料喷射器166提供所谓的燃料直接喷射(以下称为“DI”)到燃烧汽缸14中。虽然图1示出喷射器166为侧喷射器,其也可以位于活塞的上方,诸如靠近火花塞192的位置。当使用醇基燃料运转发动机时,由于一些醇基燃料的低挥发性,这种位置可以改善混合和燃烧。替代地,喷射器可以位于进气门的上方并靠近进气门以改善混合。燃料可以从包括燃料箱、燃料栗和燃料导轨的高压燃料系统-1172输送至燃料喷射器166。替代地,燃料可以通过单级燃料栗在较低压力下输送,在这种情况下,与在使用高压燃料系统时相比,压缩冲程期间直接燃料喷射的正时会更受限。另外,尽管未示出,燃料箱可以具有提供信号至控制器12的压力变换器。
[0021 ] 燃料喷射器170被示出以一种配置布置在进气道146而不是汽缸14中,这种配置提供所谓的燃料进气道喷射(以下称为“PFT”)到汽缸14上游的进气道中。燃料喷射器170可以与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可以通过包括燃料箱、燃料栗和燃料导轨的燃料系统-2173输送至燃料喷射器170。注意,如所描绘的,对于这两种燃料喷射系统,可以使用单个驱动器168或171,或可以使用多个驱动器(例如用于燃料喷射器166的驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器171)。
[0022]燃料喷射器166和170可以具有不同的特性。这些特性包括尺寸的不同,例如,一个喷射器可以具有比另一个喷射器的喷射孔大的喷射孔。其他不同点包括,但不限于,不同的喷雾角、不同的工作温度、不同的导向、不同的喷射正时、不同的喷雾特性、不同的位置等。此外,根据喷射器170和166之间喷射的燃料的分配比,可以实现不同的效果。
[0023]燃料系统172和173中的燃料箱可以保持具有不同燃料品质(诸如不同的燃料成分)的燃料。这些不同点可以包括不同的醇含量、不同的辛烷、不同的蒸发热、不同的燃料混合物、不同的燃料挥发性和/或其组合等。具有不同的醇含量的燃料的一个示例可以包括作为第一燃料、具有较低醇含量的汽油和作为第二燃料、具有较高醇含量的乙醇燃料混合物(诸如E85)。在另一个示例中,发动机可以使用不同醇含量的乙醇燃料混合物作为第一燃料和第二燃料,例如E10(其大约10%乙醇和90%汽油)作为第一燃料,其被进气道喷射并且E85 (其大约85%乙醇和15%汽油)作为第二燃料,其被直接喷射。其他可行物质包括水、醇和水的混合物、醇的混合物等。作为另一个示例,具有不同挥发性的燃料可以包括不同醇含量的燃料或不同季节级或区域级的燃料(例如,冬季级燃料和夏季级燃料、或北方级燃料和南方级燃料)。此外,第一和第二燃料也可以在诸如温度、黏度、辛烷值等的其他燃料品质方面不同。
[0024]在又一些示例中,储存在每个燃料箱中的燃料可以相同,经由进气道喷射器和直接喷射器输送到汽缸的燃料可以是共同燃料。
[0025]在所描绘的实施例中,发动机10是多燃料发动机系统,从而储存在燃料系统-1172中并由燃料喷射器166输送的燃料不同于储存在燃料系统-2173中并由燃料喷射器170输送的燃料。作为一个非限制性示例,进气道喷射输送的第一燃料可以是具有较低醇含量的第一燃料,而由直接喷射输送的第二燃料可以是具有较高醇含量的第二燃料。如以下所阐述的,发动机控制器可以在发动机启动、曲轴转动(crank)和怠速控制期间调节燃料喷射分布(inject1n profiles),以协调燃料系统中可用的不同燃料的燃料性能以及进气道喷射和直接喷射的益处,从而降低排气气体和PM排放。
[0026]在汽缸的单个循环期间,可以通过两种喷射器向汽缸输送燃料。例如,每个喷射器可以输送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。另外,从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随工况(诸如发动机转速、负荷、排气温度、PM排放等)变化。由喷射器170进气道喷射的第一燃料的总量和由直接喷射器166直接喷射(如一次或更多次喷射的)的第二燃料的总量的相对分配可以被称为喷射比。例如,经由(进气道)喷射器170喷射用于燃烧事件的较大量的第一燃料可以是进气道喷射-直接喷射的较高第一比例的一个例子,而经由(直接)喷射器166喷射用于燃烧事件的较大量的第二燃料可以是进气道喷射-直接喷射的较低第一比例。注意,这些仅仅是不同喷射比的示例,并且可以使用各种其他喷射比。
[0027]此外,应当理解,可以在打开进气门事件期间、关闭进气门事件(例如,基本上在进气冲程之前,诸如排气冲程期间)期间、以及在打开和关闭进气门运转二者期间,输送进气道喷射的燃料。类似地,可以在进气冲程期间以及部分在先前排气冲程期间(例如,在进气冲程期间以及部分在压缩冲程期间),输送直接喷射的燃料。另外,直接喷射的燃料可以在单次喷射或多次喷射时输送。这些喷射可以包括进气冲程期间的多次喷射、压缩冲程期间的多次喷射、或进气冲程期间的一些直接喷射和压缩冲程期间的一些喷射的组合。当执行多次直接喷射时,进气冲程(直接)喷射和压缩冲程(直接)喷射之间直接喷射的第二燃料的总量的相对分配可以被称为分流比(split rat1)。例如,在进气冲程期间直接喷射用于燃烧事件的较大量的第二燃料可以是进气冲程直接喷射的较高分流比的一个示例,而在压缩冲程期间喷射用于燃烧事件的较大量的第二燃料可以是进气冲程直接喷射的较低分流比的一个示例。注意,这些仅仅是不同喷射比的示例,且可以使用各种其他喷射比。
[0028]因此,即使对于单个燃烧事件,喷射的燃料可以在不同正时从进气道喷射器和直接喷射器喷射。此外,对于单个燃烧事件,可以在每个循环执行输送的燃料的多次喷射。所述多次喷射可以在进气冲程、压缩冲程或其任意合适的组合期间执行。
[0029]如关于图2所阐述的,控制器可以响应于汽缸循环期间至汽缸的进气道喷射的燃料和直接喷射的燃料而调节发动机容积效率估计,并然后响应于发动机容积效率估计而调节驱动器。例如,控制器可以考虑主要燃料(诸如汽油)的进气道燃料喷射而调节容积效率估计,降低发动机的容积效率,同时直接进气喷射辅助燃料(诸如乙醇),增加容积效率。因而,发动机的整体容积效率被确定为由于汽油的进气道喷射而容积效率降低和由于乙醇的直接喷射而容积效率增加的净效果。
[0030]如上所述,图1仅示出多缸发动机的一个汽缸。因此,每个汽缸可以类似地包括其自身的进气/排气门组、燃料喷射器(一个或更多)、火花塞等。
[0031]控制器12在图1中被示为微型计算机,其包括:微处理器单元(CPU) 106、输入/输出(I/O)端口 108、在该
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