用于发动机的最佳燃料加注的系统和方法_3

文档序号:9920304阅读:来源:国知局
。基于处理器的装置166还包括电链接174和电链接176,该电链接174与各直接注射器118、132通信地联接(仅示出其单个连接),该电链接176与各端口注射器124、134通信地联接(仅示出其单个连接)。因此,基于处理器的装置166构造成在多个发动机循环之中的单个发动机循环期间分别调整供者缸组106和非供者缸组108中的各个中的直接注射器118、132和端口注射器124、134,使得存在注射至各缸104的第一燃料120和第二燃料128的最佳量。最佳地燃料加注操作可降低爆震的风险和各缸104中的峰缸压力问题,同时维持多个缸104的所需的平均有效压力(S卩,总功率输出)和第一燃料(即,天然气)的高置换比率。
[0043]在一个实施例中,第一传感器168a可采用直接的方法以确定注射至各缸104的第一燃料120的量。在此种实施例中,第一传感器168a可包括质量流量计(S卩,燃料计量装置),其可构造成确定注射至各缸104的第一燃料120的量。在一些其他实施例中,注射至各缸104的第一燃料120的量可通过对各缸104的燃料注射的时间而获知或预先确定。在此种实施例中,注射至各缸104的第一燃料120的量基于用于相应端口注射器126、136的指令的注射持续时间。在此种实施例中,可不需要第一传感器168a。第二传感器168可确定i)各缸104处的吸入压力和ii)来自各缸104的排出压力。在此种实施例中,第二传感器168b可包括压力传感器。
[0044]第三传感器168c可确定吸入歧管110压力且第四传感器168d可确定吸入歧管100温度。在一个实施例中,第三传感器168c可为压力传感器,其构造成i)确定吸入歧管110中的空气压力和/或ii)确定吸入歧管110中的空气压力和从EGR回路116接收的排出排放物的压力。第四传感器168d可为温度传感器或恒温器,其构造成i)确定吸入歧管110中的空气温度和/或i i)确定吸入歧管110中的空气温度和从EGR回路116接收的排出排放物的温度。
[0045]第五传感器168e可确定排出歧管112压力且第六传感器168d可确定在排出歧管112中的温度。具体而言,在一个实施例中,第五传感器168e可为压力传感器,其构造成确定排出歧管112中的排出排放物的压力。第六传感器168e可为温度传感器或恒温器,其构造成确定排出歧管112中的排出排放物的温度。
[0046]在某些其他实施例中,可使用间接的方法来确定i)注射至各缸104的第一燃料的量,和ii)来自各缸104的排气的量。在此种实施例中,传感器168可将多个第一和第二参数提供至基于处理器的装置166以分别确定第一燃料120的量和排气的量。该多个第一参数可包括i)吸入空气压力、ii)发动机速度、iii)歧管真空度或压力、iv)发动机冷却剂的温度、V)节流阀位置、Vi)吸入歧管空气流、和Vii)用于端口注射器的指令的注射持续时间。该多个第二参数可包括i)来自各缸104的流动速率、和ii)来自各缸104的排气的密度。如前面所解释的,在一个或更多个实施例中,注射至各缸104的第一燃料120的量可通过对各缸104的燃料注射的时间而获知或预先确定。
[0047]在一个实施例中,基于处理器的装置166包括至少一个算术逻辑单元、微处理器、通用控制器或处理器阵列,以执行期望的计算和/或运行计算机程序。此外,基于处理器的装置I66可包括存储器,该存储器构造成由处理器访问、储存一个或更多个查询表和从各种传感器168接收的多个数据。在一个示范实施例中,存储器可为非瞬时性储存介质,例如,动态随机存取存储器(DRAM)装置、静态随机存储存储器(SRAM)装置、闪速存储器等。在一个具体实施例中,非瞬时性计算机可读介质(未示出)可编码为具有计算机程序,以指示基于处理器的装置166确定燃料120、128的最佳的置换比率、且控制直接注射器118、132、端口注射器124、132、第一燃料源122,使得存在注射到供者缸组106和非供者缸组108中的各缸104104中的第一燃料120和第二燃料130的最佳的量。在某些实施例中,基于处理器的装置166为电子控制单元(ECU)。
[0048]图2示意地示出系统100的部分178,其构造成确定用于各缸104的燃料120、128的置换比率且控制注射至根据图1的示范实施例的各缸104的燃料120、128。
[0049]出于例示目的,在图2中示出仅三个缸且此种例示不应认为是限制本发明。多个缸104可属于供者缸组106和/或属于非供者缸组108(如图1所示)。该多个缸104包括第一缸104a、第二缸104b和第三缸104c。系统100包括端口注射器124、134,该端口注射器124、134构造成经由多个第一吸入通道126(如图1所示)将第一燃料120分别注射至第一缸104a和第二缸104b ο类似地,在例示的实施例中,系统100包括端口注射器180,该端口注射器180构造成经由第一吸入通道126将第一燃料120注射至第三缸104c。第一缸104a和第二缸104b包括直接注射器118、132,该直接注射器118、132构造成直接地注射第二燃料128。类似地,在例示的实施例中,第三缸104c包括直接注射器182,该直接注射器182构造成直接地注射第二燃料128。在例示的示例中,各缸104包括吸入阀184,该吸入阀184构造成允许空气(图2中未示出)和第一燃料120的混合物流到各缸104中。类似地,各缸104包括出口阀184,该出口阀184构造成允许排气从对应的缸104流出。此外,例示的实施例具有活塞188,该活塞188配置在多个缸104之中的各缸内。
[0050]在系统100的操作期间,第一传感器168a(如图1所示)构造成用于直接地确定在各发动机循环中注射至各缸104的第一燃料120的量。备选地,如先前所解释的,可通过对各缸104的燃料注射时间而获知或预先确定注射至各缸104的第一燃料120的量。尽管系统100使用间接的方法,但第一传感器168a可将多个第一参数提供至基于处理器的装置166以确定注射至缸104a、104b和104c的第一燃料120的量。基于处理器的装置166接收在各发动机循环中注射至各缸104的第一燃料120的量,该基于处理器的装置166经由链接170a(如图1所示)而通信地联接至第一传感器168a。
[0051]第二传感器168b确定i)各发动机循环104中各缸104处的吸入压力和ii)各发动机循环中来自各缸104的排出压力。在一个实施例中,各缸104处的吸入压力可与各缸104处的第一燃料120、第二燃料128和空气的压力相关,且来自各缸104的排出压力可与来自各缸104的排出排放物压力相关。基于处理器的装置166接收各缸处的排出和吸入的确定的压力,且计算缸104a、104b和104c中的排出残余190的量,该基于处理器的装置166经由链接170b(如图1所示)而通信地联接至第二传感器168b。在一个实施例中,排出残余190可包括在多个发动机循环之中的各发动机循环之间残留在各缸104中的小部分烧掉的燃烧气体。
[0052]基于处理器的装置166可使用计算机模型基于接收的数据(诸如,来自各缸104的排出的压力和各缸104处的吸入压力)来确定各缸104中的排出残余190的量。在此种实施例中,计算机模型可储存在基于处理器的装置166的存储器中,且可由配置在基于处理器的装置166中的处理器来执行。在另一实施例中,实验结果和/或实验模型可用于确定各缸104中的排出残余190的量。而在某些其他实施例中,查询表可用于确定排出残余190的量。在此种实施例中,来自各缸104的排出的确定的压力和各缸104处的吸入压力可与查询表中的多个实际数据映射,以确定每一个循环的排出残余190的量。
[0053]第三传感器168c(如图1所示)构造成用于确定的吸入歧管110压力,且第四传感器168d构造成用于确定的吸入歧管110温度。基于处理器的装置166接收确定的吸入歧管110压力和温度,该基于处理器的装置166经由链接171a和链接171b(如图1所示)而通信地联接至第三传感器168c和第四传感器168d。类似地,第五传感器168e(如图1所示)构造成用于确定排出歧管112压力,且第六传感器168f构造成用于确定排出歧管112温度。基于处理器的装置166接收确定的排出歧管112压力和温度,该基于处理器的装置166经由链接172a和链接172b(如图1所示)而通信地联接至第五传感器168e和第六传感器168f。
[0054]在一个实施例中,基于处理器的装置166构造成基于在各循环之后各缸104中的排出残余190的量来计算各缸104的特征温度192(例如预燃烧温度)、吸入和排出歧管110、112温度中的至少一者、吸入和排出歧管110、112压力中的至少一者、和注射至各缸104的第一燃料120的量。基于处理器的装置166可使用计算机模型来计算对应的缸104a、104b和104c的特征温度192a、192b和192c。在此种实施例中,计算机模型可储存在基于处理器的装置166的存储器中且可由配置在该基于处理器的装置166中的处理器来执行。在另一实施例中,实验结果和/或实验模型可用于计算特征温度192。而在某些其他实施例中,查询表可用于计算各缸104的特征温度192。在此种实施例中,排出残余190的确定的量、吸入和排出歧管110、112温度中的至少一者、和吸入和排出歧管110、112压力中的至少一者可与查询表中的多个数据映射,以确定各缸104的特征温度192。
[0055]在本发明的一个优选实施例中,特征温度192与各缸104的预燃烧温度有关。在此种实施例中,预燃烧温度与在燃烧开始之前,但是稍后进入发动机循环中,在活塞188(如图2所示)的大约-90度到大约15度的位置之间的,各缸104的温度有关。而在一个或更多个实施例中,每一个发动机循环的各缸104的特征温度192包括各缸104中的点燃气体温度、各缸104中的未点燃气体温度、和各缸104中的燃烧开始之前的平均温度中的至少一者。在此种实施例中,未点燃气体温度与在各缸104的峰缸压力处或附近的气态介质(排气)的温度相关。类似地,该平均温度与在燃烧的一部分或完整的燃烧期间或燃料120、128的压缩期间的点燃和/或未点燃气体温度相关。该温度可在预限定的时间上或在从大约-90摄氏度至大约90摄氏度的范围
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