用于预点火控制的方法和系统的制作方法_2

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常,压缩比在9:1至10:1的范围内。然而,在一些使用不同燃料的示例中,可以增大压缩比。例如,当使用更高的辛烷值燃料或具有更高的潜在蒸发焓的燃料时,这种情况可能发生。如果使用直接喷射,由于其对发动机爆震的影响,也可以增大压缩比。
[0023]在一些实施例中,发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下,响应于来自控制器12的火花提前信号SA,点火系统190可以经由火花塞192向燃烧室30提供点火火花。如在下文中参照图3-5进一步讨论的,响应于第一汽缸中的迟燃或失火,可以在接收来自第一汽缸的排气残余物的第二邻近的汽缸中停用点火火花,以便降低第二汽缸中的预点火的可能性。
[0024]在一些实施例中,发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个燃料喷射器,用于将燃料提供至汽缸内。作为非限制性的示例,汽缸30被示出为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被不出为直接親连至汽缸30,以便经由电子驱动器168与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进汽缸30中。以此方式,燃料喷射器166提供了到燃烧汽缸30内的所谓的燃料直接喷射(在下文中也被称为”DI”)。尽管图1将喷射器166示为侧喷射器,但其也可以位于活塞的上面,例如靠近火花塞192的位置。当使发动机以醇基燃料操作时,由于一些醇基燃料的更低的挥发性,这样的位置可以改善混合和燃烧。可替代地,喷射器可以位于顶部并靠近进气门,以改善混合。应认识到,在替代实施例中,喷射器166可以是将燃料提供到汽缸30上游的进气道内的进气道喷射器。
[0025]应认识到,在更进一步的实施例中,可以通过经由两个喷射器(直接喷射器166和进气道喷射器)喷射可变燃料混合物或爆震/预点火抑制流体并且改变自每个喷射器的相对喷射量,来操作发动机。
[0026]燃料可以经由高压燃料系统80输送至燃料喷射器166,高压燃料系统80包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨。可替代地,燃料在较低压力下通过一级燃料泵输送,在这种情况下燃料直接喷射的正时可能在压缩行程期间比使用高压燃料系统的情况下更受限制。另外,尽管未示出,但燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。
[0027]在汽缸的单个汽缸循环期间,可以通过喷射器(多个喷射器)将燃料输送至汽缸。另外,自喷射器(多个喷射器)输送的燃料的分配和/或相对量可以随着工况而变化。例如,分配可以随着汽缸空气充气的变化速率、异常汽缸燃烧事件的性质(诸如,是否存在汽缸失火事件、爆震事件或预点火事件)而变化。此外,对于单个燃烧事件而言,可以每个循环执行输送燃料的多次喷射。可以在压缩行程、进气行程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。
[0028]如上面所描述的,图1仅示出了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己的一组进气门/排气门、燃料喷射器(多个燃料喷射器)、火花塞等。
[0029]燃料系统80中的燃料箱可以保持具有不同性质(诸如不同成分)的燃料或爆震/预点火抑制流体。这些差别可以包括不同的醇含量、不同的含水量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合和/或其组合等。在一个示例中,具有不同醇含量的燃料或爆震/预点火抑制流体可以包括一种汽油燃料和另一种乙醇或甲醇燃料。在另一个示例中,发动机可以将汽油用作第一物质,而将含有诸如E85 (其约为85%乙醇和15%汽油)或M85 (其约为85%甲醇和15%汽油)的燃料混合的醇用作第二物质。其它含醇燃料可以是醇和水的混合物,醇、水和汽油的混合物等。在另一示例中,两种燃料可以是醇混合,其中第一燃料可以是具有较低醇比率的汽油醇混合,第二燃料可以是具有较高醇比率的汽油醇混合,第一燃料的醇比率小于第二燃料的醇比率,诸如ElO (其约为10%乙醇)作为第一燃料,而E85 (其约为15%乙醇)作为第二燃料。在又一示例中,流体中的一种可以包括水,而另一流体是汽油或醇混合。此外,第一和第二燃料也可以在其它燃料性质方面不同,诸如温度、粘性、辛烷数量、潜在汽化焓等的差别。其他预点火抑制流体可以包括水、甲醇、清洗流体(其为大约60%水与40%甲醇的混合物)等。
[0030]而且,存储在燃料箱中的燃料或预点火抑制流体的燃料特性可能频繁地变化。在一个示例中,驾驶员有一天可能用E85再填充燃料箱,而下次用E10,再下次用E50。燃料箱再填充物每天的变化可能因此导致频繁地改变燃料成分,由此影响喷射器166所输送的燃料成分。
[0031]发动机10还可以包括沿着发动机的主体(例如,沿着汽缸体)分布的一个(如所描绘的)或更多个爆震传感器90。当包括多个爆震传感器时,多个爆震传感器可以沿汽缸体对称地或不对称地分布。爆震传感器90可以是加速度计、离子传感器或振动传感器。在一个示例中,控制器12可以被配置为,基于一个或更多个爆震传感器90的输出(例如,信号正时、幅值、强度、频率等),检测并区分由于异常燃烧事件(诸如爆震和预点火)而产生的汽缸体振动和由汽缸排气门的强制打开(和随后的猛然关闭)而产生的汽缸体振动。控制器可以评估不同正时窗口中的传感器输出,其针对特定汽缸并且基于检测到的振动的性质。例如,可以通过在迟燃汽缸的打开排气门事件期间相对更迟的窗口中感测的爆震传感器输出,来识别由于汽缸排气门被从迟燃汽缸释放的排气残余物强制打开而产生的振动。相比之下,可以通过在迟燃汽缸的打开排气门事件期间相对更早的窗口中感测的爆震传感器输出,来识别在点火汽缸中发生的异常汽缸燃烧事件。在一个示例中,在其中估计爆震信号的窗口可以是曲轴转角窗口。
[0032]在进一步的示例中,控制器12可以被配置为,基于一个或更多个爆震传感器的输出(例如,信号正时、幅值、强度、频率等)以及表示汽缸空气充气的参数的变化速率(诸如歧管压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)的变化速率等)检测并区分振动的起因。
[0033]应认识到,虽然图1表明使用爆震传感器来感测汽缸体振动和排气残余物到汽缸的强制进入,但在替代示例中,其他加速度计、振动传感器或缸内压力传感器也可以被用来感测振动。另外,加速度计、振动传感器、缸内压力传感器和离子传感器也可以被用来指示汽缸失火事件以及区别失火事件与爆震或预点火事件。如下文描述,还可以基于发动机转速波动和/或稀于阈值的排气空燃比传感器输出,来指示失火事件。
[0034]控制器12在图1被示为微型计算机,包括微处理单元106、输入/输出端口 108、在这个具体示例中作为只读存储器芯片(ROM) 110示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 112、保活存储器(KAM) 114和数据总线。除了之前讨论的那些信号外,控制器12还可以接收来自耦连至发动机10的传感器的各种信号,包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量值;来自耦连至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT);来自耦连至曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);来自传感器124的歧管绝对压力信号(MAP);来自EGO传感器128的汽缸AFR;以及来自爆震传感器90和曲轴加速度传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管内的真空或压力的指示。诸如汽缸压力传感器、爆震传感器和/或预点火传感器的其他传感器可以被耦连至发动机10 (例如,被耦连至汽缸主体),以帮助异常燃烧事件的识别。
[0035]存储介质只读存储器110可以用计算机可读数据编程,该计算机可读数据代表可由处理器106执行的指令,用于实现以下所述方法以及预期但没有具体列出的其他变体。
[0036]图2示出了发动机200的示例实施例,其可以是图1的发动机10,其中来自不同汽缸组的排气被引导到分段的排气歧管的不同排气通道。不同的排气通道可以在排气歧管的下游位置处、在排放控制装置处或其附近合并。
[0037]发动机200包括可变凸轮正时(VCT)系统202、凸轮廓线变换(CPS)系统204、包括排气催化剂的排放控制装置208和具有多个汽缸212 (在所描述的示例中,图示说明了四个直列式汽缸C1-C4)的汽缸盖210。进气歧管214被配置为向汽缸212供应进气和/或燃料,而分段的集成排气歧管216被配置为自汽缸212排出燃烧产物。分段的排气歧管216可以包括多个排气通道或出口,均在沿着分段的排气歧管216的不同位置处被耦连至排放控制装置。在另一实施例中,不同的出口可以被耦连至不同的排气部件。虽然所描述的实施例示出了与汽缸盖210分开的进气歧管214和被集成在汽缸盖210中的排气歧管216,但在其他实施例中,进气歧管214可以被集成,和/或排气歧管216可以与汽缸盖210分开。
[0038]汽缸盖210包括被标记为C1-C4的四个汽缸。如图1中的上述描述,汽缸212均可以包括火花塞和用于将燃料直接输送至燃烧室的燃料喷射器。然而,在替代的实施例中,每个汽缸可以不包括火花塞和/或直接燃料喷射器。一个或更多个气门可以用于每个汽缸。在本示例中,汽缸212均包括两个进气门和两个排气门。每个进气门和排气门均被被配置为分别打开和关闭进气道和排气道。进气门被标记为11-18,而排气门被标记为E1-E8。汽缸Cl包括进气门Il和12以及排气门El和E2,汽缸C2包括进气门13和14以及排气门E3和E4,汽缸C3包括进气门15和16以及排气门E5和E6,而汽缸C4包括进气门17和18以及排气门E7和ES。每个汽缸的每个排气道均可以具有相等的直径。然而,在一些实施例中,一些排气道可以具有不同的直径。例如,由排气门E4和E5控制的排气道可以具有比其余排气道更小的直径。
[0039]每个进气门可在允许进气进入相应汽缸的打
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