用于改进燃烧控制的第一和第二火花塞的制作方法

专利名称：用于改进燃烧控制的第一和第二火花塞的制作方法
技术领域：
本发明具体涉及一种在燃烧室内配置有第一和第二火花塞的发动机系统。
背景技术：
发动机可使用各种燃料供给形式为每个汽缸内的燃烧提供期望的燃料量。一种燃料供给类型使用各个汽缸的进气道喷射器向各自的汽缸供给燃料。另一种燃料供给类型对每个汽缸使用直接喷射器。
此外，已提出使用多于一种燃料喷射类型的发动机。例如，海伍德(Heywood)等人题为“使用直接乙醇喷射的高涡轮增压汽油/乙醇发动机的爆震抑制的计算”(“Calculations of Knock Suppression in Highly Turbocharged Gasoline/EthanolEngines Using Direct Ethanol Injection”)和“直接喷射乙醇增压汽油发动机用于石油依赖和CO2排放的成本有效减少的生物燃料杠杆作用”(“Direct InjectionEthanol Boosted Gasoline EngineBiofuel Leveraging for Cost EffectiveReduction of Oil Dependence and CO2 Emissions”)的论文是一个例子。具体地说，海伍德(Heywood)等人的论文描述直接喷射乙醇以改善进气冷却(chargecooling)效果，同时依赖进气道喷射汽油提供驱动循环时的多数燃料。和汽油相比，由于乙醇增加的气化热提供了增大的进气冷却，因此减小了增压和/或压缩率的爆震极限。进一步地，水可以包括在混合物中。以上的方法声称改善了发动机燃料经济性，并且增加了可再生燃料的利用。
但是，本发明人认识到这种方法在发动机燃烧室接受变化的燃料类型比率时的缺点。例如，在火花提前的爆震极限是非限制性的情况下，汽缸可工作在更低酒精量，而在火花提前的爆震极限在可能引起燃油经济性损耗的情况下，汽缸可工作在更高酒精量以抑制爆震并减小火花提前的极限。在这种情况下，较高温度的火花塞设计在酒精增加的情况中可能导致提前点火。或者，较低温度火花塞设计在酒精减少的情况中可能产生火花塞污垢。
换句话说，火花塞热值(heat range)的选择是在高负荷时提前点火的风险和轻负载时火花塞积碳的风险之间的折衷。所提议的以高负荷的乙醇和低负荷的汽油的组合使这种折衷更加困难，因为乙醇比汽油更易于提前点火，且汽油比乙醇更易于火花塞积碳。

发明内容
因此，本发明者认为到一种处理上述对抗的火花塞要求的方法。该方法包括一种发动机系统，其包含燃烧室；配置成在所述燃烧室内执行点火的第一火花塞，所述第一火花塞具有第一热值；配置成在所述燃烧室内执行点火的第二火花塞，所述第二火花塞具有不同于所述第一火花塞的第一热值的第二热值；及配置成向所述燃烧室以变化的结果比率供给碳氢燃料和包括酒精的流体的供给系统。
根据另一方面，一种发动机系统包含配置成接受第一火花塞和第二火花塞的燃烧室；配置成在燃烧室内执行点火的第一火花塞，所述第一火花塞在燃烧室的第一位置；配置成在燃烧室内执行点火的第二火花塞，所述第二火花塞在燃烧室内具有比在第一位置的第一火花塞更大的热传递的第二位置；及配置成向燃烧室以变化的结果比率供给碳氢燃料和包括酒精的流体的供给系统。
根据又一方面，一种发动机系统包含燃烧室配置成在所述燃烧室内执行点火的第一火花塞，所述第一火花塞配置成具有第一热值；配置成在所述燃烧室内执行点火的第二火花塞，所述第二火花塞配置成具有不同于所述第一火花塞的所述第一热值的第二热值，结果在一定的操作条件下，第一火花塞处于比第二火花塞更高的温度；配置成向所述燃烧室以变化的结果比率供给碳氢燃料和包括酒精的流体的供给系统。
通过使用具有不同热值或配置的火花塞，燃烧室系统能够适应不同的空燃比，同时也处理了提前点火和火花塞积污。这样，在一些条件下，发动机控制系统能够针对操作条件选择合适的火花塞和燃料供给策略，因而提高了发动机性能和功效。


图1显示示例发动机的示意图。
图2显示具有涡轮增压器的发动机的示意图。
图3A显示示例火花塞的示意图。
图3B是显示示例火花塞的各种温度范围的图表。
图3C显示包括火花塞加热系统的示例点火系统的示意图。
图4-9显示示例发动机控制例程。
图10A-10D显示示例燃烧室构造的几个示意图。
图11是比较第一和第二火花塞的各种温度范围的图表。
图12和13显示示例发动机控制例程。
图14A-14D显示示例发动机构造的几个示意图。
具体实施例方式
图1显示多缸发动机的一个汽缸，及连接到该汽缸的进气通道和排气通道。图1所示的实施例中，发动机10能够使用两种不同类型燃料和/或两种不同类型喷射。例如，发动机10可使用如汽油这样的碳氢化合物燃料和另一种物质，该另一种物质可以是例如包括诸如乙醇、甲醇的酒精的流体，汽油和乙醇的混合物(比如，E85中约85％乙醇和15％汽油)，汽油和甲醇的混合物(比如，M85中约85％甲醇和15％汽油)，酒精和水的混合物，酒精、水和汽油的混合物，等等。这里所述的“物质”可包括流体或液体，气体或蒸气，固体，或其组合。在一些实施例中，单喷射器(例如直接喷射器)可用来喷射两种或更多类型燃料和/或流体(比如，汽油和/或乙醇、甲醇、水)的混合物。例如，借助控制器12通过混合阀做出的调整，可在发动机运行中改变供给的混合物中两种物质(比如，燃料和/或流体)的结果比率。在一些实施例中，对每个工作汽缸使用两个不同喷射器，例如进气道喷射器和直接喷射器。在一些实施例中，可使用不同尺寸和/或喷雾形状的喷射器代替不同位置和不同燃料，也可使用不同尺寸和/或喷雾形状的喷射器、以及不同位置和不同燃料。
如下面的详述，可通过上述系统至少一些获得各种有利结果。例如，使用汽油和具有酒精(比如，乙醇)的燃料时，有可能调整燃料的相对量以利用酒精燃料增加的进气冷却(比如，通过直接喷射)从而减小爆震倾向。结合增大的压缩率，和/或增压和/或发动机缩小，这种现象可用来获得大的燃油经济性收益(通过减小发动机爆震极限)。但是，当燃烧含有酒精的混合物时，在某些操作条件下可能增加提前点火的可能性。
本文所用的“喷射类型”或“喷射的类型”可指不同的喷射位置、喷射物质(比如，水、汽油、酒精)的不同构成，喷射的不同混合燃料，喷射的不同酒精含量(比如，0％对85％)，等等。
回到图1，显示了配置成用于供给燃料和/或诸如爆震抑制流体的物质的供给系统，在每汽缸上带有两个喷射器。可建造发动机使发动机的每个汽缸、发动机的仅一个汽缸或发动机的一个以上但不是所有的汽缸带有两个或更多喷射器。这两个喷射器可配置在不同位置，例如两个进气道喷射器，一个进气道喷射器和一个直接喷射器(如图1所示)，两个直接喷射器，或其它。在一些实施例中，发动机10可仅具有一个喷射器且仅喷射一种类型燃料和/或流体。同样，汽缸、喷射器和排气系统的可具有各种配置，以及燃油蒸气净化系统和排气氧含量传感器位置也可以有各种配置。
内燃机10是由控制系统控制，控制系统可包括一个或多个诸如电子发动机控制器12的控制器。所示的发动机10的汽缸或燃烧室30包括燃烧室壁32，和位于其中并连接到曲轴40的活塞36。启动电动机(图中未示)可通过飞轮(图中未示)连接到曲轴40，或可选地使用直接发动机起动。在一个特定实例中，如果需要的话，活塞36可包括凹槽或凹腔(图中未示)从而有助于形成分层的空气和燃料充填。但是，可使用平活塞。
图示的燃烧室或汽缸30通过各自的进气门52a(仅示出其中之一)和排气门54a(仅示出其中之一)与进气歧管44和排气歧管48相通。这样，在一些实施例中，可使用每个汽缸的四个气门，也可使用每个汽缸的单个进气门和单个排气门，或使用每个汽缸的两个进气门和一个排气门。燃烧室30的一个特性是其压缩率，压缩率是活塞36位于下止点处的容积与活塞位于上止点处的容积的比值。在一示例中，压缩率大约为9∶1，尽管这并非必需。在一些实施例中，压缩率可以是不同的值，例如在10∶1和11∶1之间或11∶1和12∶1之间，或更大。
图1显示多喷射系统，其中，发动机10具有直接喷射和进气道喷射以及火花点火。但是，在一些实施例中，汽缸可能仅包括一个将燃料和/或流体直接喷射入燃烧室的喷射器或一个将燃料和/或流体喷射在燃烧室上游的喷射器。所示的喷射器66A直接连接到燃烧室30以直接将喷射的燃料和/或流体供给燃烧室，所喷射的燃料和/或流体与通过电子驱动器68从控制器12接收的dfpw信号的脉宽成比例。尽管图1显示喷射器66A作为侧喷射器，其也可位于活塞顶上，例如靠近火花塞92的位置。由于一些醇基燃料更低的挥发性，这样的位置可改善燃料混合与燃烧。喷射器也可位于顶上并靠近进气门以改善燃料混合。
通过包括燃料和/或流体箱、泵和燃料和/或流体分供管的高压供给系统(图中未示)，可将燃料和/或流体供给喷射器66A。可选地，可通过更低压力单级泵供给燃料和/或流体。进一步地，尽管图中未示，(每个)燃料和/或流体箱可具有向控制系统提供信号的压力传感器。
所示的喷射器66B连接到进气歧管44，而不是直接连接到汽缸30。喷射器66B供给的喷射燃料与通过电子驱动器68从控制器12接收的pfpw信号的脉宽成比例。需注意到，这两个喷射器可使用单个驱动器68，或者可使用多驱动器。燃料系统164也示意性的显示了将蒸气供到进气歧管44。可使用各种燃料系统和燃油蒸气净化系统。
所示的进气歧管44通过节气门片62与节气门体58相通。在该特定示例中，节气门片62连接到电动机94，因此，控制器12通过电动机94控制节气门片62的位置。这种构造可称作电子节气门控制(ETC)，在怠速控制期间可利用。在一些实施例中(图中未示)，旁路气道与节气门片62并行布置，从而在怠速控制期间通过置于气道内的怠速控制旁路阀控制感应气流。
所示的排气传感器76连接到催化转换器70上游的排气歧管48(在这里，传感器76能对应各种不同的传感器)。例如，传感器76可以是任何已知的提供排气空燃比的传感器，例如线性氧含量传感器，UEGO传感器，双态氧含量传感器，EGO传感器，HEGO传感器，或者HC或CO传感器。在该特定实例中，传感器76是向控制器12提供信号EGO的双态氧含量传感器，控制器12将信号EGO转换成双态信号EGOS。信号EGOS的高压态指示排气的浓化学计量，信号EGOS的低压态指示排气的稀化学计量。信号EGOS可在反馈空燃控制中使用，从而在均匀的化学计量工作模式中维持化学计量上的均匀空燃比。
所示的排放控制装置72位于催化转换器70的下游。排放控制装置72可以是三元催化剂或NOx捕集器，或其组合。传感器160通过信号162提供排气中氧气浓度的指示，其中，信号162向控制器12提供了指示氧气浓度的电压。例如，传感器160可以是HEGO、UEGO、EGO或其它类型排气传感器。而且需注意到，如上述之传感器76，传感器160能对应各种不同的传感器。
包括一个或多个火花塞的点火系统88，响应控制器12的火花提前信号SA，通过例如火花塞92能够向燃烧室30提供火花。在一些实施例中，可配置火花塞92接收由点火系统88内的点火线圈产生的电压。点火系统88可供给电流以实现火花塞中心电极和侧电极之间的电压差，如下面图3A中详示。在低电压时，气隙限制电流在中心电极和侧电极之间流动，但随着电压升高，在火花塞附近的气体开始改变。一旦火花塞两侧电压(比如，在中心电极和侧电极之间，也称作火花隙)超过气体绝缘强度，气体被电离。电离的气体然后变成导体，允许电流流过火花隙。电流流过火花隙导致火花塞附近温度升高，使空气和燃料混合物开始燃烧。
控制系统可配置为控制点火系统，使得火花塞执行单个点火火花使燃料和/或流体混合物在燃烧室内开始燃烧。在一些实施例中，可配置控制系统控制火花塞92使得执行多次点火。例如，可使用多火花确保流体和燃料混合物的完全燃烧和/或提高火花塞的温度。
在一些情况下，控制系统可使用一种或多种策略来提高火花塞的温度。例如，可使用多火花。在一些实施例中，火花塞可配置成带有加热系统以提高火花塞的温度。通过增加火花塞的温度，在一些情况下，积污和/或不点火得以减少。
在一些实施例中，控制系统使用多传感器的反馈来控制发动机运行。一个示例是电离传感或离子传感，在火花塞两侧施加电压可实现电离传感或离子传感。检测到响应施加电压的电流或电阻时指示离子或电离的产生，包括其相对浓度和再结合，燃烧室内的压力，及燃烧室和/或火花塞的温度，等等。在一些实施例中，仅当火花塞不执行点火时使用离子传感。但是，在一些实施例中，可在任何时候甚至在点火操作中使用离子传感。
在一示例中，可使用离子传感检测燃烧室内的爆震。例如，爆震可导致汽缸内的压力波动，其频率至少部分由燃烧室的几何形状确定。这种波动可存在于响应施加离子传感电压的检测电流中。在一些实施例中，离子传感可用来检测燃烧室内的不点火。例如，不点火可导致产生少量离子或无离子产生，因此当不点火存在时，可能有对应的低检测电流或无检测电流。进一步地，基于对控制系统检测的离子传感电流的分析，离子传感可用来检测燃烧室内燃料和/或流体的提前点火和/或提前点火条件(比如，接近提前点火的条件)。基于对控制系统检测的离子传感电流的分析，离子传感也可用来检测火花塞积污和/或火花塞积污条件(比如，接近火花塞积污的条件)。
在一些实施例中，可配置点火系统88以设定间隔或根据控制器12的信号执行离子传感操作，在这里，在火花塞检测到的电流和/或电离可返回控制器12供分析。以这种方式，可以确定爆震、不点火、提前点火和/或火花塞积污条件。通过区分这些燃烧条件，控制系统能够做出响应来调整发动机的一个或多个操作条件，因而减小爆震、不点火、提前点火和/或火花塞积污的出现，从而提高了发动机效率和/或性能。
响应各种操作条件，通过控制喷射正时、喷射量、喷射形式等，控制系统可使燃烧室30工作于多种燃烧模式，包括均匀空燃模式和/或分层空燃模式。进一步地，组合的分层和均匀混合物可在燃烧室内形成。在一示例中，在压缩行程中通过操作喷射器66A可形成分层。在另一示例中，在进气行程(可包括开阀喷射)中通过操作喷射器66A和/或66B可形成均匀混合物。在又一示例中，在进气行程(可包括闭阀喷射)前通过操作喷射器66A和/或66B可形成均匀混合物。在其它示例中，在一个或多个行程(比如，进气、压缩、排气等)中可使用喷射器66A和/或66B的多样喷射。进一步的示例可包括不同条件下的不同喷射正时和混合物形成，如下所述。
通过控制66A和66B供给的燃料和/或流体的量，控制系统能够改变燃烧室30的空燃比，因此，在燃烧室内形成的均匀、分层或组合的均匀/分层空燃混合物可选择为是具有化学计量比的，或者是浓化学计量比，或者是稀化学计量比。尽管图1显示汽缸的两个喷射器，一个是直接喷射器且另一个是进气道喷射器，在一些实施例中，对汽缸可使用两个直接喷射器或两个进气道喷射器，和/或可使用开阀喷射。
在一些实施例中，至少通过直接喷射器66A和进气道喷射器66B之一对燃烧室供给燃料(比如，汽油)和一种或多种流体(比如，乙醇、甲醇、水等)的结果相对量(比如，比率)和/或绝对量可响应各种操作条件而改变。例如，对于在乙醇和/或如汽油这样的燃料中的氧气量来调整喷射的乙醇量，和燃料量相比供给增大的乙醇量。在稀燃情况下，可相对于乙醇对汽油的热值调整乙醇燃料的量。
如这里所述，操作条件可包括发动机或车辆的各种部件或系统的温度，周围环境条件例如气温和气压，发动机输出例如转速、负荷、转矩和功率，点火正时，燃料和/或流体喷射量，燃料和/或流体正时，点火正时，爆震检测，提前点火，火花塞积污和不点火，涡轮增压或增压条件，或其组合等。例如，可配置控制系统检测不合需要的燃烧事件例如爆震、提前点火、不点火和/或火花塞积污，并通过改变供给汽缸的燃料和流体至少其中之一的量和/或点火正时来响应一个或多个这种事件。在一些实施例中，配置控制系统通过直接喷射器和/或进气道喷射器改变燃料和流体的供给正时，从而减小爆震、提前点火、不点火和/或火花塞积污的出现。例如，在一些情况下，例如燃料和/或流体在某些比率或量、发动机转速、发动机负荷、提前点火检测或提前点火减少的场合下，控制系统可延迟和/或减小诸如乙醇或甲醇这样的爆震抑制流体的直接喷射，因而减少提前点火。但是，可配置控制系统执行响应爆震抑制流体减少的其它操作，以实现期望的发动机输出和/或爆震抑制。例如，可延迟点火正时和/或当流体减少时增加供给燃烧室的燃料量。但是，在一些示例中，可减小发动机输出和/或停用汽缸来停止提前点火。
在另一个示例中，在一些情况下，例如燃料和/或流体的比率或量、发动机转速、发动机负荷、爆震检测或爆震减少的场合下，控制系统可提前直接喷射正时和/或增加诸如乙醇、甲醇和/或水这样的爆震抑制流体的直接喷射量或喷射量，以便改进混合以及增大了进气冷却和/或燃料辛烷值，从而减少爆震。以这种方式，改变燃料和/或流体的供给来响应发动机的操作条件。
作为对离子传感或其它传感器的响应，可进一步使用控制系统调整影响发动机操作条件的一个或多个参数。例如，如果检测到提前点火情况，可调整燃烧室内的温度和/或火花塞顶端温度以减少提前点火。或者，如果检测到火花塞积污情况，可调整燃烧室内的温度和/或火花塞温度，因此减少火花塞积污。例如，如果检测到火花塞积污情况，火花塞温度可升高到烧掉发动机运行中沉积在火花塞上的物质(比如，碳、烟灰等)。在烧掉时间中，在带有两个火花塞的系统中点火控制转换到第二火花塞。在一些情况下，当燃烧温度在峰值时，例如，在活塞位置上止点ATDC之后15度的峰值转矩位置时，增加火花塞的停留时间以除去积污。这样，燃烧温度有助于火花塞的电加热。但是，在一些情况下，通过使用更多EGR、VCT延迟或稀混合气运行可减小燃烧室内的温度，以避开使沉积物质具有更大导电性的温度范围。
所示的控制器12为微计算机，包括微处理器单元102，输入/输出口104，存储可执行程序和校正值的电子存储介质106，所示为只读存储器，随机存取存储器108，保活存储器110及常规数据总线。所示的控制器12除了接收前面讨论的信号之外，还接收与发动机10连接的传感器传来的各种信号，包括与节气门体58连接的空气流量传感器100传来的空气流量(MAF)的大小；与冷却套管114连接的温度传感器112传来的发动机冷却剂温度(ECT)；与曲轴40连接的霍尔效应传感器118传来的表面点火感测信号(PIP)；节气门位置传感器120传来的节气门位置TP；传感器122传来的绝对歧管压力信号MAP；爆震传感器182传来的爆震指示；以及传感器180传来的绝对或相对环境湿度指示。发动机转速信号RRM以传统方式从信号PIP产生，并且歧管压力信号MAP提供进气歧管中真空或压力的指示。在以化学计量比混合气运行期间，传感器能够给出发动机负荷的指示。此外，传感器和发动机转速能够提供对感应进入汽缸的进气(包括空气)的估计。传感器118也可用作发动机转速传感器，其能够在曲轴每次旋转周期中产生预定数量的等距脉冲。
图1显示可变的凸轮轴正时系统。具体地说，所示的发动机10的凸轮轴130与摇臂132和134相通以驱动进气门和排气门。凸轮轴130直接连接到壳体136。壳体136形成具有多个齿138的齿轮。经由正时链或皮带(未示)，壳体136液力连接到曲轴40。因此，外壳136和凸轮轴130以充分等同于曲轴的转速旋转。但是，通过操作液力连接，凸轮轴130和曲轴40的相对位置随提前室142和延迟室144中的液压而改变。通过使高压流体进入提前室142，凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系被提前。这样，相比曲轴40，进气门和排气门在早于正常的时刻打开和关闭。同样地，通过使高压流体进入延迟室144，凸轮轴13O和曲轴40之间的相对关系被延迟。这样，相比曲轴40，进气门和排气门在晚于正常的时刻打开和关闭。
虽然该示例显示了同时控制进气门正时和排气门正时的系统，也可使用各种进气凸轮正时、各种排气凸轮正时、双重独立的各种凸轮正时或固定凸轮正时。进一步地，也可使用各种气门升程。进一步地，在不同操作条件下可使用凸轮轴廓线转换以提供不同的凸轮廓线。再进一步地，汽门机构可以是滚轮手动从动(rollerfinger follower)，直接作用机械斗、机电斗、电液 斗或其它的替代物到摇臂。
延续所述可变凸轮正时系统，齿138连接到外壳136和凸轮轴130，其通过提供信号VCT给控制器12的凸轮正时传感器150来实现相对凸轮位置的测量。齿1、2、3和4适宜用于测量凸轮正时并且等间距隔开(例如，在V-8双列发动机中彼此相隔90度)，而齿5适宜用于汽缸识别。另外，控制器向传统的电磁阀(图中未示)发送控制信号(LACT，RACT)，从而控制液压流体流入提前室142或延迟室144。
可用多种方法测量相对凸轮正时。一般地说，在信号PIP的上升边缘和从外壳136上的多个齿138之一接收信号之间，时间或旋转角给出了相对凸轮正时的测量。对于特定的带两个汽缸列和五齿齿轮的V-8发动机的示例，每周期四次接收对特定列的凸轮正时的测量，与用于汽缸识别的额外的信号一致。在一些实施例中，可使用电动阀驱动器(EVA)代替各种凸轮正时、凸轮廓线转换等。
如上所述，图1仅显示多缸发动机的一个汽缸。多个不同汽缸中的每一个可具有其自己的一组进气/排气门，一个或多个燃料和/或流体喷射器，一个或多个火花塞等，并且对于复数个汽缸中的每个汽缸中将这些部件进行相似配置，或者对至少一个汽缸的部件配置不同于对至少一个其它汽缸的部件配置。
发动机可连接到用于启动发动机的启动电动机(图中未示)。当驾驶员转动驾驶杆上点火开关的钥匙时，或驾驶员和/或控制系统发出发动机启动命令时，启动电动机被发动。在发动机启动后，例如发动机10在预定时间达到预定速度后，可闲置启动电动机。进一步地，在公开的实施例中，可使用废气再循环(EGR)系统将来自排气歧管48中的废气、根据需要将其中的一部分经由EGR阀门(图中未画)传递到进气歧管44。可选地，通过控制排气门正时可将部分燃气保留在燃烧室中。
如上面所提到的，发动机10可工作于各种模式，包括稀(混合气)运行、浓(混合气)运行和“近化学计量比”运行。“近化学计量比”运行可指在化学计量空燃比附近波动运行。典型地，该波动运行由来自排气氧含量传感器的反馈进行管理。在近化学计量工作模式，发动机可工作在接近化学计量空燃比的一个空燃比内。
反馈空燃比控制可用来提供近化学计量比运行。进一步地，排气氧含量传感器的反馈在稀(混合气)运行和浓(混合气)运行时用来控制空燃比。特别地，通过控制基于热排气氧含量传感器(HEGO)的反馈和期望空燃比的喷射燃料(或经由节气门或VCT的补给空气)，切换式HEGO传感器可用于化学计量空燃比控制。进一步地，UEGO传感器(提供与排气空燃比相对的基本线性输出)在稀(混合气)运行、浓(混合气)运行和化学计量比(混合气)运行时用来控制空燃比。在这种情况下，基于期望空燃比和来自传感器的空燃比，调整燃料喷射(或经由节气门或VCT的补给空气)。再进一步地，如果需要的话，可使用个别汽缸空燃比控制。因此可基于各种因素调整喷射器66A、66B或其组合，或通过工作连接到混合阀门的单个喷射器，来控制发动机空燃比。
关于两种物质的组合，例如以汽油和酒精(比如，乙醇和/或甲醇)，在基于酒精中氧气含量和喷射的酒精量的前馈基础上来调整反馈控制中的空燃修正。这样使控制系统能够快速且有力地(robust)响应在酒精燃料比动态变化中的情况。而且，这种方法可用来使燃料适应机制规格化。
也需注意到，可使用各种方法来维持期望转矩，例如，调整点火正时、节气门位置、可变凸轮定时位置、废气再循环量、进行燃烧的汽缸数目和/或空燃比。进一步地，可单独对每个汽缸调整这些变量以维持所有汽缸中的汽缸平衡。尽管在图1中未示，发动机10可连接到各种增压装置，例如增压器或涡轮增压器，如图2所示。
图2示意的显示了在直列构型(in-line configuration)中具有4个汽缸的示例发动机10a。在一实施例中，发动机10a具有涡轮增压器319，其具有在排气歧管48a中连接的涡轮319a和在进气歧管44a中连接的压缩机319b。虽然图2未显示中冷器，可任意使用一个中冷器。典型地，涡轮319a经由主动轴315连接到压缩机319b。可使用各种类型的涡轮增压器布置。例如，可使用可变几何涡轮增压器(VGT)，其中，在发动机运行时，控制系统可改变增压器和/或压缩机的几何形状。可选地或另外，当可变截面喷管置于排气管道中增压器的上游和/或下游(和/或进气管道中压缩机的上游或下游)时，使用可变喷管涡轮增压器(VNT)来改变经过涡轮增压器的气体的有效膨胀或压缩。还可使用其它方法改变排气膨胀，例如废气门阀(waste gatevalve)。图2显示了围绕涡轮319a的示例旁路阀320以及围绕压缩机319b的示例旁路阀322，其中，每个阀门可经由控制系统成为控制器。如上面所提到的，阀门可位于增压器或压缩机内，或者可以是可变喷管。
而且，如果需要的话，可使用双涡轮增压器布置和/或连续涡轮增压器布置。在多可调涡轮增压器和/或阶段的情况下，根据操作条件(比如，歧管压力、气流、发动机转速等)改变通过涡轮增压器的相对膨胀量是理想的。进一步地，如果需要的话，可使用增压器。
图3A示意显示示例火花塞92a。火花塞92a和其它类型火花塞可用于图1的燃烧室30，应该理解为火花塞92a仅是一个示例的火花塞装置。火花塞92a通常具有圆柱形状，其中，上部位于燃烧室外，且火花塞顶端321位于燃烧室内。上部包括终端310，其连接到点火系统使电流从点火系统流入火花塞的导电内核区。在一些实施例中，可配置终端310接收点火电流。也可配置终端接收发动火花塞的火花塞加热系统的第二电流。可选地，火花塞92可不包括加热系统。
延续图3A，所示的绝缘部分314和导电部分316提供环绕导电内核(图中未示)的火花塞外壳。在一些实例中，绝缘部分314可包含一个或多个用来改进火花塞的绝缘并且阻止电能沿火花塞侧面从终端向导电部分泄漏的表面花纹312。在一些实例中，绝缘部分314可包括氧化铝陶瓷；但是，可使用其它材料。所示的导电部分316包括用来将火花塞旋进燃烧室中开口的螺纹317，使封口318减小燃烧室外部和燃烧室内部之间的空气或其它气体的流通。
火花塞顶端321可包括通过内导电核与终端310电气相通的中心电极325。进一步的，所示的侧电极324连接到导电部分316。所示的火花隙326在中心电极和侧电极之间，用于产生响应施加电压的火花。导电部分316能够执行各种功能。在一些实例中，导电部分由导电金属制成，其能使电流在侧电极和燃烧室壁之间流动，从而使侧电极接地。进一步的，可使用导电部分在火花塞和燃烧室壁之间传递热量。
准确的材料构成、尺寸和火花塞各部分的形状可影响火花塞的热值。通过改变各部分的长度、宽度和/或材料可改变火花塞的热值并因而改变工作温度。在一示例中，和导电部分316相比，可减小包含绝缘部分314的材料的相对量，因而在给定的发动机条件下增加火花塞顶端热传递的速率并且减小火花塞温度。在另一示实例中，扩展出火花塞顶端绝缘部分的中心电极的长度可被增加，从而在给定的发动机条件下增加中心电极顶端的温度。应当意识到，在为了各种热值和操作条件的火花塞设计中，可使用另外的变更。
在一些情况下，碳或烟灰可形成在燃烧室表面和火花塞上。例如，当空燃混合物太浓以至于燃料/空气供给无法完全燃烧时，碳沉积在火花塞上。沉积在环绕中心电极的火花塞陶瓷壳上、在火花塞其他部分中的碳在某些条件下(比如，在顶端温度超过约343℃(650)时)具有导电性，并且能够将点火火花分路到地面，可能导致火花塞积污和/或不点火。特别地，当火花塞顶端温度在约343℃(650)和510℃(950)之间时，沉积的碳可具有更高的导电性。但是，在顶端温度小于约343℃(650)时，沉积的碳的导电性减小。在温度大于约510℃(950)时，火花塞上沉积的碳被烧掉，因此减小火花塞积污的发生。应当意识到，这些温度是近似的，并作为示例给出。因此，可调整燃烧室内的温度和/或火花塞的温度，使得火花塞积污减小。
在一些情况下，碳在火花塞上沉积的速度可随空燃比改变。例如，在一些情况下，碳和/或烟灰可能在接近14.0∶1的空燃比时沉积，而在小于12.5∶1的空燃比时，沉积的速度可能更快。沉积的碳和/或烟灰可阻止火花塞点火达到临界点处，在临界点处火花塞复位和/或清洁是恢复功能的唯一方法。这样，调整空燃比可改变碳沉积的速度。
在一些情况下，燃烧室30内的温度可能足够高而引起混合物(比如，空气、燃料、乙醇、水等)提前点火，这可能导致发动机爆震、部件损坏、噪声和振动不平稳(NVH)、低效率发动机运行、活塞/阀门损坏等。例如，暴露于或位于燃烧室内的火花塞部分或顶端可达到足够高的温度来引起提前点火。如下所述，通过减小燃烧室内温度和/或减小火花塞顶端温度可减少提前点火。
图3B的图表显示示例火花塞的几个温度工作区域。温度区域350、360、370和380代表火花塞顶端温度范围，在这些温度区域内，如积污或提前点火的各种情况可能发生。特别地，图3B显示代表顶端温度范围的区域350和360，在这里，碳和/或烟灰可沉积在火花塞顶端上。如上所述，当顶端温度小于使碳烧掉的温度时，碳沉积在火花塞上。但是，在一些温度范围，如区域360所定义的温度，沉积的碳具有更大的导电性。导电碳能够减小火花塞产生点火火花的效力或可以完全阻止了点火导致不点火。因此，区域360显示了可能发生火花塞积污的温度范围。在如区域370和380规定的高温时，火花塞顶端上沉积的碳可能被烧掉，因而减少积污。但是，在如区域380规定的极高温时，顶端温度可能足够高来引起空燃混合物的提前点火或表面点火。
因此，在一些情况下，火花塞可工作在区域350和/或区域370以减少或避免火花塞积污和/或提前点火。一些物质，例如包含乙醇的流体，不易于引起火花塞积污。因此，在一些实施例中，当发动机工作在可能发生火花塞积污的温度时，配置控制系统增加供给燃烧室的如乙醇这样的流体量、和/或减小如汽油这样的燃料量。这样，发动机的一个或多个汽缸可利用更大的乙醇量实现燃烧，而不会引起火花塞积污。进一步的，如下所述，可调整发动机条件将汽缸和/或火花塞温度维持在可减少或避免提前点火或火花塞积污的发生的范围内。
在一些实施例中，点火系统，例如图1的点火系统88及关联的火花塞92可包括火花塞加热系统。作为非限制示例，图3C显示点火系统88A配置成通过电连接396向火花塞92b供给电能，以通过电阻加热提供火花塞温度控制。进一步的，可使用储能装置392(比如，电池)向点火系统88A供给电能。尽管这里所公开的布置和其它点火系统配置可用于图1的汽缸30，应理解这样的布置也可用于不同的发动机构造。
在一些实施例中，例如，火花塞92b可包括内部陶瓷加热器，例如与使用于HEGO传感器类似的加热系统。在一些实施例中，薄膜电阻加热器可位于火花塞的一部分内或位于火花塞的表面上。除了经由电连接394提供点火操作，还可经由电连接396通过改变供给火花塞的电流调整火花塞的加热量。可选地，可使用其它类型火花塞加热来控制火花塞温度。以这种方式，可配置控制系统来调整发动机运行时的火花塞温度。例如，加热量可随操作条件改变，例如估计的火花塞温度、提前点火的可能性、积污的可能性、供给发动机的汽油和/或酒精量、增压量、发动机负荷和/或其它。
图4-8显示用于控制发动机运行的几个示例例程。在一些实例中，这些例程可使用关于喷射和/或燃料类型的构成的信息。例如，如果乙醇包含在喷射的燃料中，可使用乙醇量的估计(绝对的、比例的，等等)控制运行。这样，当对第一和第二物质的使用分离喷射时，通过提供第二物质中乙醇比例的精确估计，例如，有可能提供第一和第二物质的适当量使能够改进点火正时、减小爆震趋势和减小提前点火的可能性。
图4显示基于提供给燃烧室的燃料和/或流体量控制发动机运行的示例例程。图4说明的方法可应用于物质和喷射类型的各种组合，并且不限于以下所述的乙醇/汽油混合。
在410，基于各种操作条件，例如驾驶员踏板位置、车速、传动比等，例程确定期望的发动机输出，例如期望的发动机输出转矩。接下来，在412，基于期望输出(比如，转矩、速度、功率等)和期望空燃比，例程确定期望的汽缸进气量。在414，例程确定在当前操作条件下(比如，空燃比、RPM、发动机冷却液温度等条件)为了得到期望输出所需要的爆震抑制的前馈量。可选的，基于当前操作条件和任意基于爆震传感器或指示爆震的其它传感器的反馈，例程可确定期望的进气冷却或爆震减少。
在416和418，基于所需的爆震抑制量和物质构成(比如，乙醇的比例或量、水的比例或等，或其它)，例程确定供给燃烧室的第一物质和第二物质的供给量。根据物质的构成，可实现更大或更小的爆震抑制效果。最后，例程结束。
图5显示用于对发动机爆震指示做出反应的例程，例如来自爆震传感器、汽缸压力传感器的指示，或其它说明爆震正在发生或即将发生的指示。在510，例程读取当前操作条件，例如速度、负荷等。然后，在512，例程确定来自爆震传感器的爆震量是否达到阈值。如上面所提到的，可另外或可选地使用用于检测爆震的各种其它指示。
如果在512没有爆震指示，例程可返回。可选地，如果在512有爆震指示，例程继续514以确定爆震抑制物质(比如，是否供给酒精和/或水)的供给是否被激活。换句话说，例如，基于冷却液温度、发动机启动以后的时间和/或其它，例程确定供给爆震抑制物质的条件是否可接受。如果供给爆震抑制物质的条件不可接受，那么例程继续进行516以延迟点火正时来减少爆震，然后如有必要，任意地，在518采取额外措施，例如减小气流和/或减少提前点火等。
如果514回答是，例程继续进行520以增加爆震抑制物质(比如，乙醇、甲醇、水等)的供给，并且相应地减小其它燃料供给(比如，进气道汽油喷射)，在提前点火的可能性有增大的情况下，假定这种增加是在可接受的给定的增加酒精供给限度内。例如，可增加期望的乙醇、甲醇和/或水的量或相对汽油的比率，但是限制可以增大提前点火的可能性的值在可接受程度之上。可选地，期望的乙醇、甲醇和/或水的量或相对汽油的比率可增加到可能发生提前点火的情况下，但同时采取措施减少提前点火。而且，增加量和/或减小量可根据爆震抑制供给的水或其它物质的量(比如，水/乙醇直接喷射中的水的量/比例)而改变。
换句话说，如果例如通过直接喷射供给的酒精(比如，乙醇或甲醇)和/或水接近最大可用量或允许量(比如，由于涉及提前点火的限制)，可采用如这里所提到的减少爆震的点火延迟或其它操作。因此，相对于520处进行调整之前或调整之时的当前正时，在522，可选地延迟点火，然后，一旦燃料调整生效，点火定时可返回到以前的正时。
在524，可选地调整爆震抑制物质(比如，至少包括水、乙醇、甲醇等之一的流体)的供给正时。例如，如果需要的话，可提前乙醇的直接喷射。以这种方式，通过增加混合并因而增加进气冷却效果，流体更早直接喷射流体能够减少爆震。但是，一些爆震抑制流体、如乙醇或甲醇的直接喷射可能易受喷射正时提前时的提前点火的影响。这样，乙醇和/或甲醇的直接喷射正时可在抑制爆震和减少提前点火之间保持平衡。
进一步地，可做其它调整，例如减小推进，减小歧管压力等。需注意到，点火正时和喷射调整的组合是有益的，因为在一些条件下，比起燃料改变，点火正时变化对爆震有更快的效果。但是，一旦进行了喷射调整，点火正时可返回以避免燃油经济性损耗。这样，实现了快速响应和低损耗。在一些条件下，可仅仅使用点火调整或仅仅燃料和/或流体调整而无需点火调整，这样甚至减小了点火正时的暂时延迟。
如上面所提到的，调整歧管压力例如可通过可变几何涡轮增压器、电控增压器、可调压缩机旁路阀、对乙醇量(或乙醇的相对量)或供给燃烧室的其它物质作出响应的废气门和/或电子节气门控制、速度、期望转矩、变速器传动比等。
图6显示通过检测火花塞电离以确定燃烧室条件的例程。在燃烧时可发生离解，在燃烧室内形成自由基/离子。通过监视压缩和/或膨胀行程中火花塞的电离，可确定燃烧过程。例如，燃料和/或一种或多种流体在燃烧室内燃烧可产生指示是否存在火花塞积污情况的火花塞处第一电离，积污情况可通过例如测量对施加在火花塞两侧的电压(比如，离子传感)作出响应的电流信号进行检测。在另一个实例中，燃料和/或一种或多种流体在燃烧室内燃烧可产生火花塞处第二电离，其指示可通过离子传感检测的提前点火情况。
在发动机循环的其它时间里，例如在进气和/或排气行程中，也可检测电离。电离检测或离子传感可被发动机控制系统使用(比如，控制器12)来调整发动机的操作条件，因而减少提前点火、不点火、爆震和火花塞积污。
火花塞电离可在610被检测到。接下来，在612，例如，通过比较检测到的对火花塞两侧应用电压作出响应的电流，与各种燃烧条件相关联的信号，例如不点火、提前点火、火花塞积污、爆震等，控制系统可分析检测到的电离。在614判断是否检测到电离。如果回答否，那么在616得出发生不点火的结论，在这里，在618响应不点火对发动机进行调整。例如，通过产生额外和/或更高能量点火火花发起燃烧，可控制火花塞克服不点火。在另一个实例中，如果燃烧室包括第二火花塞，可控制第二火花塞产生点火火花。接下来，在620判断不点火是否因为火花塞积污。在一些实例中，基于发动机过去或现在的操作条件，例如燃烧室和/或火花塞温度等，可确定火花塞积污。例如，如果汽缸运行于在检测到不点火前沉积的碳具有更大导电性的温度，可得出是由火花塞积污导致不点火的结论。如果620回答否，例程返回。如果620回答是，例程继续624。
如果在614回答是(比如，已检测到电离)，那么可在622判断是否已检测到积污情况以及在626是否已检测到提前点火情况(比如，提前点火已发生或提前点火可能发生)。如果已检测到积污情况，那么在624响应检测到的积污情况对发动机进行调整。例如，在随后的一个或多个发动机循环中可增加燃烧室和/或火花塞的温度。下面的图7将进一步讨论对火花塞积污检测的响应。如果检测到提前点火情况(比如，燃烧室温度在使燃料和/或流体提前点火发生的温度范围内)，那么在628响应检测到的提前点火情况对发动机进行调整。例如，在随后的发动机循环中可降低燃烧室和/或火花塞的温度。下面的图8将进一步讨论对提前点火情况检测的响应。
在一些实施例中，除了或独立于检测火花塞电离，其它方法也可检测不点火、提前点火和/或积污情况。例如，可使用各种传感器检测燃烧室和/或火花塞温度。在另一示例中，基于例如所使用的喷射类型和/或量、发动机转速、发动机负荷、发动机转矩等发动机操作条件，可估计提前点火或积污情况。
图7显示调整发动机的一个或多个操作条件以对火花塞积污情况(比如，火花塞积污已发生或可以发生)作出响应的例程。在一些实施例中，可通过燃烧室的离子传感和/或温度传感、火花塞、发动机冷却液、排气温度等检测火花塞积污。在一些实施例中，可基于例如供给燃烧室的燃料和/或流体的量和/或正时、发动机输出等其它操作条件，配置控制系统预测火花塞积污情况。在一些实施例中，可由控制系统从检测到不点火推断火花塞积污情况。
在710可判断是否已检测到火花塞积污情况。如果回答否，例如，例程返回710对发动机火花塞积污情况进行监视，如图6所示。可选地，如果710回答是，那么可调整发动机的一个或多个操作条件。
例如，在712可判断是否利用火花塞的多火花。如果回答是，可增加火花塞点火次数。例如，通过增加火花塞一次或多个循环中执行的点火数量和/或频率和/或能量，然后可增加火花塞的温度，因而减少火花塞积污。在一些示例中，点火火花发起燃烧后，火花塞在压缩和/或膨胀行程中可执行一次或多次额外的点火。在一些或全部排气、进气、压缩和膨胀行程中可另外或可选地进行一次或多次额外的点火。如果确定不使用多火花来增加火花塞温度，那么可执行一个或多个其它控制操作。例如，如果电池存储量或充电状态为低时，可不使用多火花。在另一个示例中，如果火花塞磨损需要减少使用时，可不使用多火花。在又一个示例中，如果连接到火花塞的点火线圈和/或点火系统的一部分的温度高于阈值或发生指示可能导致点火系统损伤的其它情况，可不使用多火花。
在716可判断是否调整火花塞加热。如果716回答是，在718能够增加火花塞加热系统供给火花塞的热量，从而增加火花塞的温度和/或减少火花塞积污。在一些实施例中，由车辆电池提给电能，由来自该电能的电阻加热提供火花塞加热。因此，如果配置成为火花塞加热系统供给能量的储能装置的电池存储量或充电状态为低，那么控制系统可能决定不使用火花塞加热。
在720可判断是否调整供给燃烧室的燃料和/或流体。如果720回答是，在722减小供给燃烧室的燃料(比如，汽油)和/或流体(比如，乙醇、甲醇、水等)的量，其可以改变或以不改变燃料和流体供给的比率。可选地，当增加乙醇量时能够减小燃料量，反之亦然。如果减小燃料和流体至少之一或者流体的量，那么由于进气冷却的减小从而增加了火花塞和/或燃烧室的温度，因此减少火花塞积污。另外，燃料减少导致低于浓空燃比，这样可减少火花塞积污。可选地，例如，基于如驾驶员所需转矩和/或期望的爆震抑制这样的因素，可判断不减少燃料和/或流体的量在724可判断是否调整点火正时。如果724回答是，在726能够提前点火正时。如果点火正时被提前，那么可增加火花塞和/或燃烧室的温度，因而减少火花塞积污。可选地，如果点火正时达到提前极限，在724可判断不提前点火正时。例如，点火提前和/或点火延迟可受相对于燃烧室内的活塞位置的期望的燃烧正时、燃烧稳定性、可燃性极限等限制。
在728可判断是否调整发动机的怠速。如果回答是，在730能够增加怠速。如果增加了怠速，那么可以增加火花塞和/或燃烧室的温度，因而减少火花塞积污。可选地，如果728回答否，例程返回710。在一些示例中，如果充分减小发动机功效，如果充分增加NVH或如果发动机输出实际超出驾驶员需求，增加怠速是不合需要的。应理解，为了增加火花塞和/或燃烧室的温度以减少火花塞积污和/或不点火，可配置一些发动机执行上述调整和/或不同调整的一个子集。
例如，发动机配置成将汽油作为燃料以及将乙醇作为爆震抑制流体，能够配置这样的发动机不使用、使用一个、使用一些或使用全部的图7所述控制策略以响应积污情况检测。一旦检测到火花塞积污或预期的积污，控制系统可增加和/或提前供给燃烧室的乙醇的定时。另外，控制系统可同时减小供给燃烧室的汽油量和/或提前点火正时。此外，可控制火花塞在每个循环中点火超过一次，和/或在需要额外的火花塞加热的情况下增加火花塞加热以减少火花塞积污。
图8显示用于调整发动机的一个或多个操作条件以响应提前点火情况(比如，提前点火已发生或可以发生)的例程。在一些实施例中，提前点火可由燃烧室的离子传感和/或温度传感、火花塞、发动机冷却液、排气温度等进行检测。在一些实施例中，基于其它操作条件，例如供给燃烧室的燃料和/或流体的量和/或正时、发动机转速、发动机负载、发动机转矩、空燃比、发动机以前的操作条件模式等，配置控制系统预测提前点火情况。在一些实施例中，可由发动机爆震检测推断提前点火情况。
在810可判断是否已检测到提前点火情况。如果810回答否，程序返回处于发动机可被监控中，例如，如图6所示。可选地，如果810回答是，可调整发动机的一个或多个操作条件。
例如，在812判断是否停用汽缸(比如，停止燃烧)，其包括减少和/或停止供给燃烧室的燃料和/或流体，和/或设置一个或多个进气门或排气门在打开或关闭位置。如果回答是，在814供给系统在一个或多个循环中停止向汽缸供给燃料和/或流体，和/或使一个或多个汽缸停用。如果停止汽缸中的燃烧，那么可减小火花塞和/或燃烧室的温度，因而减少提前点火。可选地，例如，在一些条件下如期望高的发动机转矩的条件下，可不使用汽缸停用。
在816可判断是否调整火花塞加热系统提供的火花塞加热。如果816回答是，在818能够减少或停止火花塞加热器供给的热量，因而减小火花塞和/或汽缸的温度。
在820可判断是否调整供给燃烧室的燃料和/或流体的量。如果820回答是，在822增加供给燃烧室的燃料(比如，汽油)和/或流体(比如，乙醇、甲醇、水等)的量，其可以改变或可以不改变燃料和流体供给的比率。可选地，当减小乙醇量时能够增加燃料量，反之亦然。通过增加燃料和/或流体的量，能够增加进气冷却效果，因而减小汽缸和/或火花塞的温度。但是，可决定不增加供给燃烧室的燃料和/或流体的量，例如，如果这种操作导致低效发动机运行、发动机爆震，或如果已达到燃料供给极限。或者，如果诸如乙醇的物质提高了提前点火的趋势，那么可减小这种物质的量同时增加汽油和/或水的量。
在824可判断是否调整燃料和/或流体供给的定时。如果回答是，在826可调整燃料和/或流体的直接喷射正时。例如，可在增加和/或最大化容积效率的喷射正时和增加和/或最大化提前点火抑制的喷射正时之间控制爆震抑制物质的直接喷射正时。这样，在一些实施例中，控制系统可改变爆震抑制物质的直接喷射正时，使得在维持高的和/或最大的可能容积效率的同时避免了提前点火。在一些实施例中，可通过延迟爆震抑制物质的直接喷射正时来对提前点火或提前点火情况的检测的响应。
在828可判断是否调整进气歧管压力。如果回答是，在830能够调整电子节气门、废气门、压缩机旁路和/或其它可变增压装置。如果减小歧管压力，可减小火花塞和/或燃烧室的温度，因而减少提前点火。但是，如果低于期望的发动机输出结果和其它避免提前点火的手段是可行的，可判断不减小歧管压力。
在832可判断是否调整点火定时。如果回答是，在834可延迟点火定时。通过延迟点火定时，可减小火花塞和/或燃烧室的温度，因而减少提前点火。如果832回答否，例程返回810。应当理解，为了减小火花塞和/或燃烧室的温度以减少提前点火，可配置一些发动机执行上述调整和/或不同调整的一个子集。
例如，发动机配置成将汽油作为燃料以及将诸如乙醇的物质作为爆震抑制流体，能够配置这样的发动机不使用、使用一个、使用一些或使用全部的图8所述控制策略以响应提前点火或提前点火情况的检测。例如，基于检测到提前点火或预期的提前点火，控制系统可减小和/或延迟乙醇供给燃烧室的正时。另外，控制系统可同时增大供给燃烧室的汽油量和/或延迟点火正时。此外，可控制火花塞在每循环中仅点火一次，和/或在不需要额外的火花塞加热以减少火花塞积污的情况下可减少火花塞加热。
在另一个示例中，基于检测到爆震或预期的爆震，控制系统可增加和/或提前乙醇供给燃烧室的正时。另外，控制系统可同时减小供给燃烧室的汽油量和/或提前点火正时。
这样，通过测量在火花塞的电离至少可部分检测配置成使用燃料和爆震抑制流体(比如，乙醇、甲醇、水等)的发动机内的燃烧条件。如果通过电离测量或其它检测方法检测到提前点火、不点火或积污情况，那么可响应检测情况对发动机进行调整。此外，调整燃料类型和燃烧期间所用的其它物质也可进一步用于减少发动机爆震。以这种方式可改进发动机运行，减小NVH，避免部件损坏，和/或提高发动机功效。
图9显示控制火花塞工作的示例例程。特别地，图9显示响应发动机操作条件提供多火花以增大火花塞温度的例程，发动机操作条件可以是例如火花塞温度、检测的火花塞电离(比如，离子传感)、连接到火花塞的能源(比如，电池)的充电状态，以及供给燃烧室的燃料(比如，汽油)和流体(比如，水、乙醇、甲醇等)的比率和/或绝对量。例如，在910可判断是否使用多火花。如果不使用多火花，那么例程可继续到928，在这里，可使用一个或多个控制方法调整火花塞和/或燃烧室条件。例如，可使用前述的一个或多个方法增大火花塞的顶端温度。在912，例如基于对估计和/或推断的顶端温度与期望顶端温度的比较，可确定对火花塞条件的期望调整。基于这种比较，期望的调整可指定为许多火花、累积火花能量或传输的电能，等等。在914可判断燃料和/或其它可燃流体是否已供给燃烧室(比如，燃烧室当前至少包含一种类型燃料或其它可燃流体)。如果914回答是，在916火花塞可产生第一火花或点火火花在期望燃烧定时发起燃烧。接下来，在918根据控制系统的确定可执行一次或多次额外的点火以实现期望的火花塞温度增加。可选地，在914如果确定燃料和/或其它可燃流体没有供给燃烧室，那么例程继续进行918。
在一些实施例中，可使用一个或多个额外的火花增加火花塞顶端温度。在一个示例中，在膨胀行程、排气行程、进气行程和/或压缩行程时至少执行一次点火。在一些情况下，可以只要需要，额外火花的使用可继续直到实现期望的火花塞的温度增加。例如，火花能够从点火火花时刻开始，继续经过一些或全部的燃烧行程、膨胀行程、排气行程和进气行程，或直到汽缸加燃料开始。额外的火花的数量和/或频率和/或能量也可从发动机的其它操作条件确定，例如离子传感、空燃比、喷射的燃料量、喷射的流体量、发动机温度、发动机转速、发动机负荷、发动机转矩、进气和/或排气压力、环境温度等。但是，在一些情况下，根据能源(比如，电池)或点火系统的条件(比如，测量或推断的点火线圈温度、火花塞电极腐蚀或其它耐用性约束)，可能要限制或控制额外火花的使用。以这种方式，可改善或优化操作条件的能源使用、点火系统耐用性和不合需要的燃烧事件(比如，提前点火、爆震、不点火、积污等)之间的折衷。
在920可判断是否已达到充分的火花塞条件(比如，充分的火花塞顶端温度、电离检测、积污减少、提前点火减少等)。如果已达到充分的火花塞条件，那么火花塞执行的点火在922停止并且例程返回910。可选地，如果火花塞没有达到期望条件，那么例程可继续至924。在924可判断对燃烧室加燃料是否在随后的循环中开始。例如，对直接喷射或开气门喷射正时的进气道喷射，可在燃料喷射起始时开始加燃料。对闭气门喷射正时的进气道喷射，可在进气门开启时刻开始汽缸的加燃料。如果燃烧室加燃料将开始，那么可在926停止火花，直到要使用随后的点火火花发起燃料和/或流体的燃烧。可选地，例如，在压缩行程、膨胀和排气行程和/或(对直接喷射)进气行程和/或压缩行程早期部分的最初燃烧之后，如果加燃料和/或其它可燃物质的引入没有开始，那么例程可返回918，在这里可执行额外的点火。
应当意识到，仅在必要时可在一些情况下使用多火花，以避免寄生功率损耗(parasitic power loss)，以及避免火花塞电极的过蚀、点火线圈温度过高或其它耐用性问题。但是，在一些情况下，更期望减少火花塞积污，因此经常或尽可能多地使用额外的火花减少积污。在一些实施例中，控制系统可测量火花塞顶端温度，或基于发动机转速、负荷、进气温度、发动机冷却液温度、火花提前、空燃比、发动机转矩、发动机启动以来的时间、发动机以前的操作条件模式等推断火花塞顶端温度。多火花策略可与其它方法一起执行来改变火花塞温度，例如火花塞加热、火花提前、燃料和/或流体供给、怠速增大等。进一步地，额外火花的数量和/或一个或多个火花的持续时间和/或能量也可作为这些或其它操作条件的函数来进行控制。额外火花的数量、频率和/或能量也可限定为推断的和/或测量的点火线圈温度或火花塞电极腐蚀风险或与点火部件耐用性有关其它因素的函数。
在一些实施例中，燃烧室，如图1中燃烧室30，能够使用多个火花塞。作为非限制实例，图10A显示配置成向燃烧室1010a提供火花的火花塞1020a和火花塞1030a。这里公开的这种火花塞布置和其它多种火花塞布置能够用于图1中汽缸30，应能理解，这样的布置也能够用于不同的发动机构造。此外，应能理解，这里所述的用以减少提前点火、火花塞积污、不点火和/或发动机爆震的各种控制操作可应用于火花塞的一些、全部或不应用于火花塞。
图10A示意显示配备两个位于燃烧室顶部的火花塞1020a和1030a的示例燃烧室1010a。如图10A所示，火花塞1020a和1030a可沿燃烧室中线(由垂直虚线表示)对称布置。例如，火花塞1020a、1030a和燃烧室中线相距同样距离。这样，在一些情况下，可布置两个火花塞，使得通过燃烧室内燃料和/或流体的燃烧对每个火花塞提供基本相等的加热。但是，发动机冷却液可对这两个火花塞具有不同冷却程度(由于靠近每个火花塞流动的冷却液的量或速度，或者每个火花塞距最近冷却液通道的距离等)。
图10B示意显示配备两个位于燃烧室顶部的火花塞1020b和1030b的示例燃烧室1010b。如图10B所示，火花塞1020b和1030b可沿燃烧室中线不对称布置。例如，火花塞1020b可以更靠近燃烧室的中线，而火花塞1030b可以距中线更远，因而在一些情况下，通过燃烧室内燃料和/或流体的燃烧，对每个火花塞有可能提供不等的加热。此外，发动机冷却液对这两个火花塞可以具有不同的冷却程度。
图10C示意显示配备两个火花塞1020c和1030c的示例燃烧室1010c。所示的火花塞1020c位于燃烧室顶部，而所示的火花塞1030c沿燃烧室侧壁布置。这样在一些情况下，可布置火花塞在燃烧室的不同表面或壁上，因而通过燃烧，对每个火花塞有可能提供不等的加热。此外，发动机冷却液对这两个火花塞可以具有不同的冷却程度。
图10D示意显示配备两个火花塞1020d和1030d的示例燃烧室1010d。在此例中，这两个火花塞都沿燃烧室侧壁布置。在一些实施例中，这两个火花塞都可沿燃烧室中线对称布置，和/或距燃烧室中线同样距离。如图10D所示，火花塞可在燃烧室壁的不同高度上沿中线不对称布置，因而对每个火花塞有可能提供不等的加热。此外，发动机冷却液对这两个火花塞具有不同冷却程度。
如以上图10A-10D所述，一些燃烧室可至少包括两个火花塞。这些火花塞可具有相同或不同的热值。例如，在上面提供的每个实例中，第一火花塞可具有和位于同一燃烧室内的第二火花塞相同的热值。这样，通过将火花塞布置在燃烧室的不同位置(比如，不对称)和/或使发动机冷却液对火花塞具有不同冷却程度，在特定时间，可配置同一汽缸内的每个火花塞工作于相同温度或工作于不同温度(比如，不同的顶端温度)。
在一些实施例中，第一火花塞可具有和位于同一燃烧室内的第二火花塞不同的热值，因而使第一火花塞工作于和第二火花塞不同的温度。此外，在一些实施例中，具有更高热值的第一火花塞和具有较低热值的第二火花塞可位于燃烧室内不同位置，这至少部分取决于燃烧室和/或发动机冷却系统的热特性。例如，更高热值的第一火花塞可位于燃烧室的较低温度位置，而较低热值的第二火花塞可位于燃烧室的更高温度位置。在另一个实例中，更高热值的第一火花塞可位于燃烧室的更高温度位置，并且较低热值的第二火花塞可位于燃烧室的较低温度位置。以这种方式，通过将火花塞布置在特定位置和/或对每个火花塞选择不同热值，至少同一燃烧室内的第一火花塞和第二火花塞可配置成工作于不同的火花塞顶端温度。
图11显示了具有在同一燃烧室内的不同位置和/或具有不同热值的第一火花塞和第二火花塞的温度工作区域的图表。图11的中心纵轴代表燃烧室内的单点温度，可将其与每个火花塞的工作区域相比较。在温度轴的任一侧是几个如图3B所述的工作区域。温度轴的左侧包含第一示例火花塞的几个工作区域，并且温度轴的右侧包含第二示例火花塞的几个工作区域。第一火花塞(如所示为冷型火花塞)配置成工作于较低温度，并且第二火花塞(如所示为热型火花塞)配置成工作于比第一火花塞更高的温度。
在一些实施例中，可配置控制系统选择地操作(比如，至少执行一次点火)两个火花塞中至少之一实现燃烧室内燃料和/或流体的燃烧。例如，在第一操作条件1110时，因为第一火花塞的顶端温度低于积污范围，可配置控制系统操作第一火花塞。如上所述，通过检测火花塞电离或检测火花塞温度、发动机温度、排气温度等可以估计或确定火花塞的工作范围。当发动机的操作条件变化到第二条件1120时，因为第一火花塞的顶端温度在使沉积碳具有更大导电性的积污范围内，可以使用第二火花塞。在第三条件1130，第二火花塞的顶端温度仍低于积污范围而第一火花塞的顶端温度在积污范围内，因此可操作第二火花塞以避免火花塞积污导致的不点火。
在一些条件下，例如在条件1130和条件1140之间，第一火花塞和第二火花塞的积污范围可部分重叠。因此为了减少火花塞积污，通过改变点火定时、调整供给燃烧室的燃料和/或流体的绝对量和/或比率、调整一个或两个火花塞的火花塞加热、调整每个火花塞执行的点火次数(比如，使用更多火花来增加点火温度)、增加怠速等，可配置控制系统在条件1130和条件1140之间快速转换。
例如，在从条件1130向条件1140的转换之前和/或转换时，可增加供给第二火花塞的热量，因此减小第一火花塞和第二火花塞的积污范围重叠。增大供给第二火花塞的加热可以导致图11中的第二火花塞的工作范围相对于第一火花塞的操作条件向上移动，这样消除了条件1130和条件1140的差异。一旦达到条件1140，控制系统可转换到第一火花塞，同时停止第二火花塞的点火操作。一旦第一火花塞开始发起燃烧室内的燃烧，如果需要的话，可减小火花塞加热系统供给第二火花塞的热量。
在另一个实例中，在从条件1130向条件1140的转换之前和/或转换时，可增加第二火花塞在每次循环中执行的点火次数，这也可用来增加第二火花塞的温度，因而减小了第一火花塞和第二火花塞之间的积污范围重叠。以这种方式，可实现独立的火花塞温度控制。
在一些实例中，甚至应用一些或全部控制策略也不能避免第一火花塞和第二火花塞的一些积污范围重叠。在这种条件下，第一火花塞和第二火花塞可同时或相继点火，以确保燃烧室内燃料和/或流体的点火。例如，在从条件1130向条件1140转换时，可控制第二火花塞执行第一次点火，并且可控制第一火花塞在该第一次点火的同时、之前或之后执行备份点火。一旦达到至少一个火花在积污范围以外的情况，可操作积污范围以外的火花塞并且停止另一个火花塞。例如，一旦达到条件1140，可继续第一火花塞的工作并且停止第二火花塞的工作。
反过来，当从第一火花塞点火的条件1140向第二火花塞点火的条件1130转换时，控制系统可使用一个或多个策略来减少火花塞积污。例如，控制系统可通过增加由火花塞加热系统供给第二火花塞的热量、和/或在第一火花塞执行点火火花后通过利用多火花来预加热第二火花塞。在一些情况下，第二火花塞可能积污，一个或多个火花可能不会产生。因此，在条件1140可由第一火花塞提供点火火花，并且第二火花塞可加热到高于积污范围的温度，在高于积污范围的温度下沉积的碳被烧掉。一旦第二火花塞能够执行点火，可控制第一火花塞和第二火花塞，当一个或多个火花塞经由积污范围转换到条件1130时，使得每个火花塞点火。在一些情况下可使用两个火花塞进行并发点火来减少不点火或火花塞积污。
现在转到条件1150，在停止第二火花塞的点火操作时，可操作第一火花塞执行点火。在运用第二火花塞时，可通过在一个或更多发动机循环中逐步淘汰第一火花塞的操作来实现从条件1150向条件1160的转换。但是，在诸如条件1160的一些情况下，即使当只是操作第二火花塞来执行点火并停止第一火花塞，但如果第一火花塞的顶端温度在提前点火温度范围内时，提前点火可能发生。因此，在诸如条件1150的一些情况下，可在早于温度升高之前、例如进入提前点火的区域之前的一个或多个循环中停止第一火花塞，同时第二火花塞执行点火火花。以这种方式，允许在一个或多个循环内使第一火花塞冷却以进一步减少在随后循环中提前点火的发生。
应能理解，可将上述控制策略的一些或全部应用于仅一个、一些或全部火花塞。在一些实施例中，仅一个火花塞配备火花塞加热系统或仅一个火花塞配置成在一个循环中多次点火。此外，应理解，上述的一些或全部火花塞配置可用来实现在第一火花塞和第二火花塞之间的不同的顶端温度。例如，两个火花塞可具有相同热值，但在燃烧室内布置可不相同，并且发动机冷却液对这两个火花塞可具有相同或不同的冷却程度。在另一个示例中，两个火花塞可在燃烧室内对称布置，但是可具有不同的热值，并且发动机冷却液对这两个火花塞可以具有相同或不同的冷却程度。在又一个示例中，两个火花塞在燃烧室内的布置不同，并且可具有与另一个燃烧室不同的热值，并且发动机冷却液对这两个火花塞具有相同或不同的冷却程度。在一些实施例中，每燃烧室可使用两个以上火花塞。
图12-13显示用于控制具有配备至少两个火花塞的燃烧室的发动机的示例例程。图12的例程可首先是，在1210控制系统估计发动机和/或车辆的操作条件。在一些实施例中，控制系统将检查过去、现在和预测的未来的操作条件。在一些实施例中，可由一个、一些或全部火花塞执行离子传感。在1212，控制系统可选择基于操作条件的燃料和/或流体供给。例如，如果检测到爆震，可选择将如乙醇、甲醇和/或水这样的爆震抑制流体供给燃烧室。1212的操作可包括选择燃料和/或流体的绝对量、燃料和/或流体的比率、燃料和/或流体的喷射定时。在1214，控制系统可比较所选择的燃料和/或流体供给和火花塞的热值和/或温度条件。例如，可使用离子传感、温度传感和/或温度预测来确定对于选定的燃料和/或流体是否可能发生提前点火。在1216，基于选定的燃料和/或流体供给和/或操作条件可选择一个或多个火花。在1218，例如，控制系统可通过直接喷射和/或进气道喷射供给燃料和/或流体。在1220，控制系统可操作选定的火花塞来发起燃料和/或流体的燃烧。
在一些情况下，可由第一火花塞执行第一点火。可检测在火花塞的电离使能够确定是否已发生燃烧。如果没有发生燃烧，例如可能是火花塞积污，可配置控制系统用第一火花塞执行一次或多次额外的点火，和/或用第二火花塞进行一次或多次额外的点火以发起燃烧。在一些实例中，一个或多个火花塞可进行多次点火以实现火花塞的温度增加。最后，例程返回1210用于随后的循环。
以这种方式，在一些情况下可仅使用第一火花塞，在一些情况下可仅使用第二火花塞，并且在其它情况下可使用第一火花塞和第二火花塞两者。应当意识到，在一些情况下，火花塞和至少另外一个火花塞一起配置在燃烧室内，可延长火花塞寿命周期，因为火花塞之间可分担点火操作。
图13显示用于从燃烧室的多个火花塞中至少选择一个火花塞的例程。在1310，控制系统估计发动机和/或车辆的操作条件。在1312判断是否至少有一个火花塞在满意的操作条件内。例如，在1312可判断是否至少有一个火花塞的顶端温度在积污或提前点火范围之外。在另一个示例中，可通过离子传感估计以前的循环中发生提前点火或积污是否由于一个或更多火花塞。如果在1312回答是，控制系统可至少选择一个具有满意操作条件的火花塞。在1316，可操作选定的火花塞执行点火火花和/或额外的火花。
可选地，如果1312回答否，例程继续1318。在1318控制系统可判断是否调整燃烧室和/或火花塞的一个或多个条件。如果回答否，例程进行1322。如果回答是，控制系统可调整一个或多个操作条件以实现期望的火花塞条件。例如，关于图6-图9的上述一个或多个控制策略可用来增加或减小一个或多个火花塞的温度。在1322可判断是否至少调整将要供给燃烧室的燃料和/或流体之一。如果回答否，例程返回1310。可选地，如果1322回答是，控制系统可调整燃料和/或流体供给以实现可接受的火花塞条件。例如，如果检测到提前点火，那么对随后的一个或多个循环可减小供给燃烧室的乙醇量。最后，例程返回1310用于随后的循环。以这种方式，可调整火花塞的条件(比如，顶端温度)以避免和/或减少提前点火、火花塞积污、不点火和发动机爆震。
发动机，如图1中的发动机10，可包括各种构造。例如，图14显示了包括配备两个火花塞的一个或多个燃烧室的发动机的几个非限制示例。应理解，可配置发动机1410a、1410b、1410c和1410d来执行上述一个或多个控制策略以减少爆震、提前点火、不点火和积污，并且可使用一种或多种燃料和/或流体。例如，图14A显示示例4缸直列发动机1410a，其中，每个燃烧室1420a包括火花塞1440a和1450a。在一些实施例中，可对四燃烧室发动机1410a的每个燃烧室进行相似配置(比如，具有相似火花塞布置和/或相似热值的火花塞)。在一些实施例中，四燃烧室发动机1410a的一个或多个燃烧室可具有一对火花塞具有不同热值和/或燃烧室布置。例如，第一燃烧室可使用如图10A、图10B、图10C或图10D所示的第一火花塞布置，而第二燃烧室可具有不同的火花塞布置，即使所示的全部燃烧室中每个燃烧室具有两个火花塞。在另一个示例中，每个燃烧室可具有相似的火花塞布置，其中第一燃烧室的至少一个火花塞具有不同于第二燃烧室中每个火花塞的热值。以这种方式，火花塞配置和/或热值可随发动机内燃烧室的温度而改变。
图14B显示也具有4缸直列构造的发动机1410b。所示的燃烧室1420b具有两个火花塞1440b和1450b，而所示的燃烧室1430b仅具有一个火花塞1460b。此外，所示的中线1490b在两个中央燃烧室之间对分发动机1410b。如图14B所示，至少具有两个火花塞的第一燃烧室和仅具有一个火花塞的第二燃烧室的布置不同，例如，距中线1490b的距离不同。在一些实施例中，当在发动机内布置火花塞时可考虑发动机内的温度变化，例如在燃烧室之间的温度变化。例如，具有两个火花塞的燃烧室1420b可布置在更靠近发动机中心的位置，而仅具有一个火花塞的燃烧室1430b可离发动机中心更远。
在一些实施例中，仅配置发动机的部分汽缸接受多种燃料和/或流体。例如，配置具有两个火花塞的燃烧室1420b接受不同比率的汽油和乙醇，而配置燃烧室1430b仅接受汽油。
在图14C中，如所示，具有两个火花塞的燃烧室1420c比仅具有一个火花塞的燃烧室1430c位于距离中线1490c更远，，除此之外图14C与图14B相似。尽管图14A、14B和14C显示沿中线对称的发动机，其它形式的汽缸配置也是可能的。
在另一个示例中，图14D显示，具有第一汽缸列1412d和第二汽缸列1414d的发动机1410d如所示包括多个仅具有一个火花塞的燃烧室1430d。所示的汽缸列1414d包括多个燃烧室1420d，每个燃烧室1420d具有两个火花塞。所示的中线1490d在汽缸列1412d和汽缸列1414d之间对分发动机。发动机1410d的这种对称性可用来处理汽缸列之间的各种发动机运行。
例如，在一些实施例中，可配置一组汽缸接受多种燃料和/或流体，而配置第二组汽缸仅接受一种燃料或流体。例如，可配置汽缸列1414d接受汽油和乙醇，而配置汽缸列1412d仅接受汽油。在一些实施例中，在一些情况下可配置发动机1410d的一个汽缸列中使停用一个或多个汽缸，而另一汽缸列继续运行或停用每个汽缸列的两个汽缸，并且相应地布置火花塞和燃料和/或其它物质的喷射器。以这种方式，根据所期望的发动机运行，发动机可具有各种火花塞和汽缸配置。
应意识到，这里公开的配置、系统和例程在本质上是示范的，并且这些具体实施例不应认为具有限制意义，因为许多变化是可能的。例如，以上方法能够应用于V-6、I-3、I-4、I-5、I-6、V-8、V-10、V-12、对置4缸和其它发动机类型。
作为另一个示例，发动机10可以是可停用其中的一些汽缸的可变排量发动机，停用汽缸可通过使汽缸进气门和排气门处于不活动和/或停止对这些汽缸燃料喷射。通过这种方法可实现改进的燃油经济性。可使用多种类型的燃料供给(比如，燃料和/或流体构成、供给位置和/或供给定时)来减小在较高负荷时的爆震趋势。这样，在汽缸停止工作期间通过操作包括酒精(例如乙醇或乙醇混合物)的流体的直接喷射到一些活动汽缸，有可能汽缸停用的范围，因而进一步提高了燃油经济性。
本文流程图和说明书所描述的具体例程可代表一个或更多的各种控制策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。同样地，图示的各个步骤或功能可根据所示的次序执行，或并行执行，或在一些省略的情况下执行。又，处理次序并非实现所述发明的特征和优点所必要的，而是为了易于说明和描述。尽管没有明确说明，根据使用的特定策略，一个或更多的所述步骤或功能可以重复执行。进一步地，这些图形可代表被编程为车辆控制系统的计算机可读存储媒体的代码。再进一步地，尽管各种例程显示“开始”、“返回”或“结束”方框，例如，可以循环的方式反复执行例程。
本发明公开的主旨包括各种系统和配置、以及这里公开的其它特征、功能和/或及性质的全部新颖的和非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求特别指出认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能指向“一个”元件或“第一”元件或其等价物。应能理解，这些权利要求包括一个或多个这样的元件的结合，既不需要也不排除两个或更多这样的元件。可通过修改本申请权利要求或提出本应用或相关应用的新的权利要求来要求所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合。那些在原始权利要求范围上宽于、窄于、等于或不同于本发明的发明也认为包括在本发明公开的主旨内。
权利要求
1.一种发动机系统，包含燃烧室；配置成在所述燃烧室内执行点火的第一火花塞，所述第一火花塞配置为具有第一热值；配置成在所述燃烧室内执行点火的第二火花塞，所述第二火花塞配置为具有不同于所述第一火花塞的第一热值的第二热值；及配置成向所述燃烧室以变化的结果比率供给碳氢燃料和包括酒精的流体的供给系统。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述第一火花塞具有第一陶瓷部分，和所述第二火花塞具有第二陶瓷部分，所述第二陶瓷部分的尺寸不同于所述第一陶瓷部分。
3.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述第一火花塞配置成以不同于第二火花塞的速率传递热。
4.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述第一火花塞的形状不同于第二火花塞，其中，所述燃烧室配置成接受第一火花塞和第二火花塞。
5.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述第一火花塞的尺寸不同于所述第二火花塞，其中，所述燃烧室配置成接受所述第一火花塞和第二火花塞。
6.根据权利要求5所述的发动机系统，其特征在于，所述第一火花塞比所述第二火花塞伸进所述燃烧室更深。
7.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述第一火花塞的绝缘部分至少包含不同于第二火花塞绝缘部分的材料。
8.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，进一步包含控制系统，所述控制系统配置成，在第一条件时仅通过第一火花塞在所述燃烧室内发起燃烧；及在第二条件时仅通过第二火花塞在所述燃烧室内发起燃烧。
9.根据权利要求8所述的发动机系统，其特征在于，配置所述控制系统在第三条件时，在所述燃烧室的循环中操作第一火花塞来至少执行一次点火、且操作第二火花塞来至少执行一次点火。
10.一种发动机系统，包含配置成接受第一火花塞和第二火花塞的燃烧室；配置成在燃烧室内执行点火的第一火花塞，所述第一火花塞在燃烧室的第一位置；配置成在燃烧室内执行点火的第二火花塞，所述第二火花塞在燃烧室内具有比在第一位置的第一火花塞更大的热传递的第二位置；及配置成向燃烧室以变化的结果比率供给碳氢燃料和包括酒精的流体的供给系统。
11.权利要求10所述的发动机系统，其特征在于，进一步包含控制系统，所述控制系统配置成在第一条件时仅通过第一火花塞发起燃烧；及在第二条件时仅通过第二火花塞发起燃烧。
12.根据权利要求10所述的发动机系统，其特征在于，配置第一火花塞为第一热值，且配置第二火花塞为第二热值，其中，第一热值和第二热值基本上相似。
13.根据权利要求10所述的发动机系统，其特征在于，配置第一火花塞为第一热值，且配置第二火花塞为第二热值，其中，第一热值不同于第二热值。
14.根据权利要求10所述的发动机系统，其特征在于，所述第一位置和第二位置沿燃烧室中线不对称布置。
15.根据权利要求10所述的发动机系统，其特征在于，配置所述燃烧室使第一火花塞的顶端处于比第二火花塞的顶端更高的温度。
16.根据权利要求10所述的发动机系统，其特征在于，所述燃烧室包括配置成从第一火花塞和第二火花塞至少之一传递热量的冷却液系统，其中，对比第二火花塞，冷却液系统配置成从第一火花塞传递更多热量，因此在燃烧室条件下，第一火花塞处于更低温度。
17.一种发动机系统，包含燃烧室；配置成在所述燃烧室内执行点火的第一火花塞，所述第一火花塞配置成具有第一热值；配置成在所述燃烧室内执行点火的第二火花塞，所述第二火花塞配置成具有不同于所述第一火花塞的所述第一热值的第二热值，使得在一定的操作条件下，第一火花塞处于比第二火花塞更高的温度；配置成向所述燃烧室以变化的结果比率供给碳氢燃料和包括酒精的流体的供给系统。
18.权利要求17所述的发动机系统，其特征在于，进一步包含控制系统，其配置成控制碳氢燃料和流体的供给以响应爆震指示。
19.根据权利要求18所述的发动机系统，其特征在于，所述控制系统配置成在第一燃料和流体比率时仅使用第一火花塞，且在第二燃料和流体比率时仅使用第二火花塞。
20.根据权利要求18所述的发动机系统，其特征在于，由所述控制系统使用第一火花塞和第二火花塞至少之一来检测燃烧室内提前点火、火花塞积污、不点火和爆震至少之一。
全文摘要
一种包含燃烧室的发动机系统；配置成在燃烧室内执行点火的第一火花塞，所述第一火花塞配置成具有第一热值；配置成在燃烧室内执行点火的第二火花塞，所述第二火花塞配置成具有不同于所述第一火花塞的所述第一热值的第二热值；及配置成向所述燃烧室以变化的结果比率供给碳氢燃料和包括酒精的流体的供给系统。通过使用具有不同热值或配置的火花塞，燃烧室系统能够适应不同的空燃比，同时也处理了提前点火和火花塞积污。这样，在一些条件下，发动机控制系统能够针对操作条件选择合适的火花塞和燃料供给策略，因而提高了发动机性能和功效。
文档编号F02P5/152GK101037969SQ200610151790
公开日2007年9月19日 申请日期2006年9月8日 优先权日2006年3月17日
发明者约翰·D·拉塞尔, 迈克尔·安德列 申请人:福特环球技术公司