用于发动机中的次级液体喷射控制的方法和系统的制作方法

用于发动机中的次级液体喷射控制的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本描述一般涉及用于调整到内燃发动机的初级(primary)燃料和次级(secondary)液体的喷射的方法和系统。
[0002]【背景技术】/

【发明内容】

[0003]爆震控制液体已发展为减轻发动机汽缸中的各种异常燃烧事件。例如，汽油、乙醇、甲醇、其它酒精、水、清洗液，和其它惰性液体的各种组合可被直接喷射到发动机汽缸中以响应不合时宜的爆炸的指示。特别地，双燃料系统可喷射初级燃料和包括诸如水的爆震控制液体的次级液体。
[0004]Leone等人在US 2014/0202434中示出一种用于喷射爆震控制液体以减轻汽缸异常燃烧的示例方法。其中，通过喷射水到发动机汽缸以增加清扫(scavenging)且然后基于排气氧含量、爆震，和额外的发动机运转参数调整水喷射量解决爆震。然而，本文的发明人已经意识到可以存在与仅基于发动机运转参数调整水喷射量相关联的潜在问题。例如，基于发动机运转参数，实际喷射到发动机的水量可大于或小于实际所需的。结果，(如果水喷射量小于所需的)发动机可遭受爆震，或者(如果水喷射量大于所需的)水可在发动机汽缸内凝结，从而导致石油被水稀释。
[0005]在一个示例中，上述的问题可通过这样的方法解决，一种方法用于基于当仅燃料被喷射到发动机汽缸时第一参考电压和第二参考电压之间的排气氧传感器的栗浦电流的第一变化以及当燃料和次级液体喷射到发动机汽缸时第一参考电压和第二参考电压之间的排气氧传感器的栗浦电流的第二变化调整在发动机汽缸处喷射的次级液体量。如一个示例，氧传感器被安置在发动机汽缸下游的排气通道中。进一步，发动机控制器可基于第二输出和第一输出之间的差确定在发动机汽缸处喷射的估计的次级液体量。正因如此，发动机控制器可基于所确定的喷射的估计的次级液体量，调整在发动机汽缸处喷射的次级液体量。例如，该方法可包括:响应于估计的次级液体量为不同于所需的次级液体喷射量的阈限量，增加或减少在发动机汽缸处喷射的次级液体量。所需的次级液体喷射量可基于发动机工况，诸如爆震、发动机温度、排气温度、发动机汽缸中的排气量，和排气的氧含量，等等。如基于在发动机汽缸处喷射已知部分的次级液体时第一参考电压和第二参考电压之间的氧传感器的栗浦电流的变化所确定的，在发动机汽缸处喷射的所需的次级液体量也可基于次级液体的水含量。因此，可在仅燃料喷射以及燃料和次级液体喷射期间基于氧传感器的输出估计在发动机汽缸处喷射的实际次级液体量。这样，次级液体喷射的控制可增加，从而减少爆震的发生以及发动机汽缸内的凝结。
[0006]应该理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由随附于【具体实施方式】的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0007]图1示出包括排气氧传感器的发动机的示意图。
[0008]图2示出一种用于确定被喷射到发动机中的次级液体量的方法的流程图。
[0009]图3示出一种用于操作排气氧传感器以确定排气中的水量的方法的流程图。
[0010]图4示出一种用于调整被喷射到发动机中的次级液体量的方法的流程图。
[0011]图5示出描述在发动机运转期间被喷射到发动机的次级液体量可如何被调整的图。
[0012]图6示出一种用于确定用于在发动机汽缸处喷射的次级液体的水含量的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面的描述涉及用于调整被喷射到发动机的次级液体量的系统和方法。如图1所示，车辆发动机可为带有两个或多个油箱的双燃料发动机，所述两个或多个油箱可储藏待喷射到发动机汽缸的初级燃料和/或次级液体(例如，水-酒精混合物)。次级液体可用于减轻异常汽缸燃烧，这里称为发动机爆震。待喷射到发动机汽缸的所需的次级液体量可通过来自多个传感器的反馈决定，所述多个传感器提供关于各种发动机运转参数的信息(例如，来自温度传感器的发动机温度)。在另一个示例中，待喷射到发动机汽缸的所需的次级液体量可基于次级液体的水组合物。图6示出一种用于在发动机运转期间确定次级液体的水组合物的方法。在一些示例中，喷射到发动机汽缸的实际次级液体量可不同于所需量。为了更准确地测量喷射到发动机汽缸的次级液体量，发动机可包括位于发动机的排气通道中的氧传感器。氧传感器可为可变电压(VVs)氧传感器，如图3的方法所述，其能够测量排气的水含量。当次级液体被喷射到发动机汽缸时且当仅初级燃料正喷射时通过测量排气中的水量，如图2的方法所述，喷射到发动机汽缸中的实际次级液体量可基于两种水含量测量的差确定。如图4和图5所示，然后可基于发动机运转参数调整被喷射到发动机汽缸的次级液体量，直到所测量的实际量匹配所需量。
[0014]图1描述包括内燃发动机10的示例车辆系统100。发动机10可为用初级燃料和次级液体运转的双燃料发动机，次级液体为水或酒精-水混合物。发动机10可从包括控制器12的控制系统接收控制参数且经由输入装置132从车辆操作者130接收输入。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(这里也称为“燃烧室”)14可包括燃烧室壁136，其中活塞138被安置燃烧室壁136中。活塞138可耦合到曲轴140致使活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可经由传输系统耦合到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步，起动器马达可经由飞轮耦合到曲轴140以启用发动机10的起动运转。
[0015]汽缸14能够经由一连串的进气空气通道142、144和146接收进入的空气。进气空气通道146可与除汽缸14外的发动机10的其它汽缸相通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括安置在进气通道142和144之间的压缩机174，以及沿排气通道148安置的排气涡轮机176。压缩机174可至少部分地由排气涡轮机176经由轴180供以动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在另一些示例中，诸如其中发动机10被提供机械增压器，排气涡轮机176可被选择性地省略，其中压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入被供以动力。可沿发动机的进气通道提供包括节流板164的节气门162，节气门162用于改变提供到发动机汽缸的进气空气的流速和/或压力。例如，节气门162可被安置在如图1所示的压缩机174的下游，或可替代地，可在压缩机174的上游提供节气门162。
[0016]排气通道148可从除汽缸14之外的发动机10的其它汽缸接收排气。可变电压(VVs)氧传感器128被示出耦合到排放控制装置178上游的排气通道148。VVs氧传感器128的参考电压可在较低电压或基极电压和较高电压之间被调节，在所述较低或基极电压处检测出氧(且水不离解)，在所述较高电压处，气流中的水分子可被离解。例如，在基础运转期间，氧传感器可在基极参考电压处运转。在基极参考电压处，当水碰击传感器时，传感器的加热元件可使水蒸发并测量其为局部的蒸汽或稀释液。氧传感器也可以第二模式运转，其中参考电压从基极参考电压(例如，第一参考电压)增加到第二参考电压。第二参考电压可高于基极参考电压。当进气氧传感器在第二参考电压处运转时，传感器的加热元件使空气中的水离解并随后测量水浓度。因此，在第二参考电压处得到的传感器的栗浦电流可指示气流中的氧量加上来自离解的水分子的氧量。第一电压和第二电压之间的栗浦电流的变化然后可指示氧传感器安置其中的气流中的水量。
[0017]这样，VVs氧传感器128可用于估计和/或测量从发动机排出的排气的氧含量。Ws氧传感器也可用于估计在发动机和环境湿度中燃烧的燃料中的酒精量。
[0018]可由一个或多个位于排气通道148中的温度传感器(未示出)测量排气温度。可替代地，排气温度可基于诸如速度、负荷、空气-燃料比(AFR)，点火延迟等发动机工况推断。可理解，排气温度可以可替代地通过本文所列的温度估计方法的任何组合被估计。
[0019]发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门以及一个或多个排气门。例如，示出的汽缸14包括位于汽缸14上部区域的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门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气门和至少两个排气提升气门。
[0020]进气门150可由控制器12通过经由凸轮致动系统151的凸轮致动控制。类似地，排气门156可由控制器12经由凸轮致动系统153控制。凸轮致动系统151和153可均包括一个或多个凸轮且可利用下列系统中的一者或多者:凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统，这些系统可由控制器12运转以改变气门运转。进气门150和排气门156的运转可分别通过气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器155和157确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可通过电动气门致动控制。例如，汽缸14可替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在又一些实施例中，进气门和排气门可由通用气门致动器或致动系统、或可变气门正时致动器或致动系统控制。凸轮正时可经调整(通过推进或延迟VCT系统)以调整与爆震控制液体的EGR流量和/或直接喷射相协调的发动机稀释，从而减少EGR瞬态并改善发动机性能。
[0021]汽缸14能够具有压缩比，所述压缩比为活塞138在底部中心与活塞138在顶部中心的容量比。通常，压缩比在9:1到10:1的范围内。然而，在不同燃料被使用的一些示例中，压缩比可增加。例如，当使用较高辛烷燃料或带有蒸发的较高潜伏焓的燃料时，该情况可发生。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。
[0022]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于启动燃烧的火花塞192。在选择运转模式下，响应来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190能够经由火花塞192提供点火火花到燃烧室14。然而，在一些实施例中，可省略火花塞192，如可与一些柴油发动机的情况一样，诸如其中发动机10可通过自动点火或通过燃料的喷射启动燃烧。
[0023]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用于提供爆震控制液体到其自身的喷射器。在一些实施例中，爆震控制液体可为燃料，其中喷射器也可被称为燃料喷射器。如非限制性不例，汽缸14被不出包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出直接耦合到汽缸14，以用于以与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到汽缸14。以此方式，燃料喷射器166提供被熟知为燃料的直接喷射(以下也称为“DI