一种发动机喷水控制方法及系统与流程

本发明涉及发动机领域，特别是涉及一种发动机喷水控制方法及系统。

背景技术：

随着化石能源短缺和环境污染的日益加剧，世界各国均出台了严格的汽车油耗和排放限制法规。作为汽车主要动力的发动机，需要不断提高热效率并降低排放，以应对未来严峻的挑战。

爆震是发动机一种不正常燃烧现象，会降低发动机热效率，严重时会导致发动机损坏。缸内喷水是一种有效抑制发动机爆震的技术，它是指在气缸盖上设置高压喷嘴，将高压水直接喷入燃烧室，吸收缸内混合气热量，降低燃烧温度，抑制爆震并优化燃烧相位，最终提高热效率。

通过长期研究，必须合理控制缸内喷水质量，才能最大程度发挥缸内喷水技术的节能潜力。反之，轻者无法抑制爆震、提高热效率，重者会导致发动机损坏。如果缸内喷水质量过多，部分水无法吸收足够的热量汽化成水蒸气，最终以液态水形式与润滑油混合，造成油水混合等现象。而如果喷水质量过少，则吸收的混合气热量也少，混合气温度降低幅度小，爆震抑制程度弱。

技术实现要素：

本发明第一方面的一个目的是要提供一种发动机喷水控制方法，解决现有技术中不能合理控制发动机缸内喷水的质量而导致发动机损坏的问题。

本发明第一方面进一步的目的是要提高目标喷水压力的准确性。

本发明第二方面的目的是要提供一种发动机喷水控制系统。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种发动机喷水控制方法，包括：

采集发动机当前工况下的参数信息；

依据所述参数信息判断是否需要向所述发动机喷水；

若是，则从预置存储模块中查找与所述参数信息对应的目标控制信息，其中，所述预置存储模块中预先存储有所述发动机的参数信息和目标控制信息的对应关系；

依据查找到的所述目标控制信息对喷水器进行参数调整，控制参数调整后的所述喷水器向所述发动机喷水。

可选地，

所述参数信息包括所述发动机的转速、扭矩、冷却循环温度以及排气温度中的至少一项；

所述目标控制信息包括所述发动机的目标喷水压力、目标喷水开始角度、目标喷水结束角度和目标排气温度中的至少一项。

可选地，在所述喷水器向所述发动机喷水之后还包括：

检测所述发动机的实际排气温度；

判断所述发动机的实际排气温度是否偏离所述目标排气温度的预设阈值；

若是，则生成发动机故障信息并将所述发动机故障信息发送给整车控制器。

可选地，依据查找到的所述目标控制信息对喷水器进行调整，包括：

依据所述目标控制信息中的目标喷水压力向高压水泵发送指令；

控制所述高压水泵的出口压力等于所述目标喷水压力以使所述喷水器的喷水压力达到所述目标喷水压力。

可选地，依据查找到的所述目标控制信息对喷水器进行调整，包括：

获取所述发动机的曲轴旋转角度信息；

当所述发动机的曲轴旋转角度到达所述目标喷水开始角度时控制所述喷水器开启，当所述发动机的曲轴旋转角度到达所述目标喷水结束角度时控制所述喷水器关闭。

根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种发动机喷水控制系统，包括信息采集模块、控制模块和预置存储模块：

所述信息采集模块，用于采集发动机当前工况下的参数信息并将所述参数信息发送给所述控制模块；

所述控制模块配置成根据接收到的所述参数信息判定需要向所述发动机喷水后从所述预置存储模块中查找与所述参数信息对应的目标控制信息，然后依据查找到的所述目标控制信息对喷水器进行参数调整并控制参数调整后的所述喷水器向所述发动机喷水；

所述预置存储模块中预先存储有所述发动机的参数信息和目标控制信息的对应关系。

可选地，

所述参数信息包括所述发动机的转速、扭矩、冷却循环温度以及排气温度中的至少一项；

所述目标控制信息包括所述发动机的目标喷水压力、目标喷水开始角度、目标喷水结束角度和目标排气温度中的至少一项。

可选地，

所述信息采集模块还用于检测所述发动机的实际排气温度并将所述实际排气温度发送给所述控制模块；

所述控制模块还配置成依据接收到的所述发动机的实际排气温度在偏离所述目标排气温度预设阈值时生成发动机故障信息并将所述发动机故障信息发送给整车控制器。

可选地，

所述控制模块依据接收到的所述目标控制信息中的目标喷水压力向高压水泵发送指令并控制所述高压水泵的出口压力等于所述目标喷水压力以使所述喷水器的喷水压力达到所述目标喷水压力。

可选地，

所述信息采集模块配置成获取所述发动机的曲轴旋转角度信息并将所述发动机的曲轴旋转角度信息发送给所述控制模块；

所述控制模块又配置成依据接收到的所述发动机的曲轴旋转角度信息并当所述发动机的曲轴旋转角度到达所述目标喷水开始角度时控制所述喷水器开启，当所述发动机的曲轴旋转角度到达所述目标喷水结束角度时控制所述喷水器关闭。

本发明依据参数信息判定需要向发动机喷水后从预置存储模块中查找与参数信息对应的目标控制信息，依据查找到的目标控制信息对喷水器进行参数调整，控制参数调整后的喷水器向发动机喷水。本发明根据目标控制信息对喷水器进行调整后向发动机喷水可以精确控制发动机缸内喷水质量，有效抑制发动机缸内爆震，进一步提高了发动机的使用寿命。

本发明在向发动机喷水之后还会检测发动机的实际排气温度，并在判定发动机的实际排气温度偏离目标排气温度的预设阈值后生成发动机故障信息并将发动机故障信息发送给整车控制器。本发明通过对喷水后发动机的排气温度进行检测来实现对发动机喷水质量的闭环控制，能够进一步监测发动机的喷水质量。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的发动机喷水控制方法的示意性流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的发动机喷水控制方法的示意性流程图；

图3是根据本发明一个实施例的发动机喷水控制系统的示意性结构图。

附图标记：

水箱1、过滤器2、低压水泵3、高压储水管4、高压水泵5、泄压阀6、控制模块7、压力传感器8、喷水器9、温度传感器10、发动机11、信息采集模块20和预置存储模块30。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是根据本发明一个实施例的发动机喷水控制方法的示意性流程图。如图1所示，在一个具体地实施例中，发动机喷水控制方法一般性地可包括以下步骤：

s10，采集发动机当前工况下的参数信息；

s20，依据参数信息判断是否需要向发动机喷水；

s30，若是，则从预置存储模块中查找与参数信息对应的目标控制信息，其中，预置存储模块中预先存储有发动机参数信息和目标控制信息的对应关系；

s40，依据查找到的目标控制信息对喷水器进行参数调整，控制参数调整后的喷水器向发动机喷水。

本发明依据参数信息判定需要向发动机喷水后从预置存储模块中查找与参数信息对应的目标控制信息，依据查找到的目标控制信息对喷水器进行参数调整，控制参数调整后的喷水器向发动机喷水。本发明根据目标控制信息对喷水器进行调整后向发动机喷水可以精确控制发动机缸内喷水质量，有效抑制发动机缸内爆震，进一步提高了发动机的使用寿命。

图2是根据本发明另一个实施例的发动机喷水控制方法的示意性流程图。如图2所示，在另一个实施例中，发动机喷水控制方法包括以下步骤：

s10，采集发动机当前工况下的参数信息；

s20，依据参数信息判断是否需要向发动机喷水；

s30，若是，则从预置存储模块中查找与参数信息对应的目标控制信息，其中，预置存储模块中预先存储有发动机参数信息和目标控制信息的对应关系；

s40，依据查找到的目标控制信息对喷水器进行参数调整，控制参数调整后的喷水器向发动机喷水；

s50，检测发动机的实际排气温度；

s60，在发动机的实际排气温度偏离目标排气温度的预设阈值时生成发动机故障信息并将发动机故障信息发送给整车控制器。

其中，参数信息包括发动机的转速、扭矩、冷却循环温度以及排气温度中的至少一项。目标控制信息包括发动机的目标喷水压力、目标喷水开始角度、目标喷水结束角度和目标排气温度中的至少一项。

又一个实施例中，在发动机当前工况下的转速达到预设阈值转速、扭矩达到预设阈值扭矩、冷却循环温度达到预设阈值循环温度以及排气温度达到预设阈值温度后判定需要向发动机喷水。这里，预设阈值转速、预设阈值扭矩、预设阈值循环温度以及排气温度达到预设阈值温度需要在发动机开发过程中通过试验确认。

具体地，s40包括以下步骤：

s41，依据目标控制信息中的目标喷水压力向高压水泵发送指令；

s42，控制高压水泵的出口压力等于目标喷水压力以使喷水器的喷水压力达到目标喷水压力；

s43，获取发动机的曲轴旋转角度信息；

s44，当发动机的曲轴旋转角度到达目标喷水开始角度时控制喷水器开启，当发动机的曲轴旋转角度到达目标喷水结束角度时控制喷水器关闭。

本发明在向发动机喷水之后还会检测发动机的实际排气温度，并在判定发动机的实际排气温度偏离目标排气温度的预设阈值后生成发动机故障信息并将发动机故障信息发送给整车控制器。本发明通过对喷水后发动机的排气温度进行检测来实现对发动机喷水质量的闭环控制，能够进一步监测发动机的喷水质量。

图3根据本发明一个实施例的发动机喷水控制系统的示意性结构图。如图3所示，发动机喷水控制系统100一般性地可包括信息采集模块20、控制模块7和预置存储模块30。信息采集模块20用于采集发动机当前工况下的参数信息并将参数信息发送给控制模块7。控制模块7配置成根据接收到的参数信息判定需要向发动机喷水后从预置存储模块30中查找与参数信息对应的目标控制信息，然后依据查找到的目标控制信息对喷水器进行参数调整并控制参数调整后的喷水器向发动机喷水。其中，信息采集模块20与控制模块7通信连接，控制模块7与预置存储模块30通信连接，预置存储模块30中预先存储有发动机的参数信息和目标控制信息的对应关系。具体地，参数信息包括发动机的转速、扭矩、冷却循环温度以及排气温度中的至少一项。目标控制信息包括发动机的目标喷水压力、目标喷水开始角度、目标喷水结束角度和目标排气温度中的至少一项。

另外，信息采集模块20还用于检测发动机的实际排气温度并将实际排气温度发送给控制模块7。控制模块7还配置成依据接收到的发动机的实际排气温度在偏离目标排气温度预设阈值时生成发动机故障信息并将发动机故障信息发送给整车控制器。

信息采集模块20还配置成获取发动机的曲轴旋转角度信息并将发动机的曲轴旋转角度信息发送给控制模块7。控制模块7又配置成依据接收到的发动机的曲轴旋转角度信息并当发动机的曲轴旋转角度到达目标喷水开始角度时控制喷水器开启，当发动机的曲轴旋转角度到达目标喷水结束角度时控制喷水器关闭。

另一个实施例中，发动机喷水控制系统100还包括依次连接的水箱1、过滤器2、低压水泵3、高压水泵5、高压储水管4和喷水器9。具体地，水箱1用于储存水，过滤器2布置在水箱1和低压水泵3之间，低压水泵3从水箱1中取水并经过滤器2过滤，可以将水中的杂质过滤掉。之后低压水泵3将水初次加压后输送给高压水泵5，这里高压水泵5可以是电驱动水泵，也可以是通过发动机曲轴或者凸轮轴进行驱动的机械水泵。然后高压水泵5将来自低压水泵3的水再次加压，并将高压水输出给高压储水管4。高压储水管4可以储存来自高压水泵5的高压水并通过管路向喷水器9供水。具体地，控制模块7用于依据接收到的目标控制信息中的目标喷水压力向高压水泵5发送指令并控制高压水泵5的出口压力等于目标喷水压力以使喷水器9的喷水压力达到目标喷水压力。这里，喷水器9布置在发动机缸盖上，可直接向气缸内喷射高压水。

发动机喷水控制系统100还包括压力传感器8和泄压阀6，压力传感器8与高压储水管4相连，用于检测高压储水管4内的压力值。泄压阀6一端与高压储水管4相连，另一端与水箱1相连。控制模块7配置成当压力传感器8检测到高压储水管4压力高于目标喷水压力时控制泄压阀6开启以使高压储水管4中的水可以流进水箱1从而减小高压储水管4的压力。当检测到高压储水管4压力不高于目标喷水压力时控制泄压阀6关闭。利用泄压阀6与压力传感器8可以使得实际喷水压力更接近目标喷水压力，进一步提高喷水效果。此外，发动机喷水控制系统100中的信息采集模块20包括温度传感器10，其布置在发动机11的排气歧管上，用于检测发动机11的排气温度。具体地，控制模块7可以接收压力传感器8和温度传感器10的反馈信号，并根据反馈信号向低压水泵3、高压水泵5、泄压阀6以及喷水器9等执行件发送信号，控制各执行件工作。其中，信号可通过can总线或者其他方式进行接收和发送。

本发明当检测到高压储水管压力高于目标喷水压力时控制泄压阀开启，通过开启泄压阀能够减小高压储水管的压力以使得更接近目标喷水压力，在检测到高压储水管压力不高于目标喷水压力时控制泄压阀关闭。本发明能够实时监控高压储水管压力，使得喷水压力更加精确。

进一步地，发动机喷水控制系统100又包括曲轴位置传感器，设置在发动了内，用于检测发动机曲轴旋转角度并将曲轴旋转角度发送给控制模块7。控制模块7根据检测到的发动机曲轴旋转角度控制喷水器9开启/关闭。具体地，控制模块7接收曲轴旋转角度信号，并与目标喷水开始角度和目标喷水结束角度进行比较。当曲轴旋转角度到达目标喷水开始角度时，控制模块7向喷水器9发送开启命令，喷水器9接收开启命令后打开喷嘴并向气缸内喷射高压水。当曲轴旋转角度到达目标喷水结束角度时，控制模块7向喷水器9发送结束命令，高压喷水器接收结束命令后关闭喷嘴并停止喷水。

在发动机完成喷水后温度传感器10检测发动机的实际排气温度并将检测到的实际排气温度发送给控制模块7，控制模块7根据实际排气温度与目标排气温度进行比较，并在实际排气温度偏离目标温度预设阈值后判定发动机喷水系统故障并生成发动机故障信息并将发动机故障信息发送给整车控制器以实现对喷水质量的闭环控制。在实际排气温度偏离目标排气温度不超过预设阈值时，控制模块7等待进行下一次比较。这里预设阈值可以通过具体的标定试验来确定。

此外，本发明可以用于多缸发动机、自然吸气发动机、涡轮增压发动机、点燃式发动机以及压燃式发动机。

在另一个实施例中，本发明用于多缸发动机机时，需要根据气缸数以及实际发火顺序，依次控制各个气缸喷水器工作。同时，温度传感器10应该布置于排气歧管的排气汇流处。

在又一个实施例中，本发明用于涡轮增压发动机时，应该将温度传感器10布置于涡轮前。

本发明根据发动机的目标喷水压力、目标喷水开始角度、目标喷水结束角度和目标排气温度对喷水器进行控制。可以精确控制发动机缸内喷水质量，有效抑制爆震、提高发动机的热效率，同时减少nox的排放，达到节能减排的效果。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。