[發明專利]發動機系統及其運轉方法

在審

• 申請號: 201110220060.0
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102345533A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: G·蘇尼拉;J·奈爾森;T·G·利昂;M·H·謝白;J·E·安德森
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D43/00
• 分類號: F02D43/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

【技術領域】

本發明涉及用于控制在內燃發動機中使用不同燃料的方法和系統。

【背景技術】

已經開發出替代燃料以減輕常規燃料的價格上漲以及減少排放。例如，醇和含醇混合燃料已經被認為是具有吸引力的替代燃料，特別是對于機動車輛應用。利用多種發動機技術和噴射技術，多種發動機系統可使用醇類燃料。此外，多種方法可用于控制這種醇類燃料發動機以利用高辛烷值醇類燃料，特別是解決發動機爆震。例如，發動機控制方法可包括根據醇類燃料調節增壓或火花正時和多種其它發動機工況。

然而，本發明人已經認識到除了固有的辛烷效應之外，噴射的燃料還可具有充氣冷卻效應和依賴于燃料成分的發動機稀釋效應。例如，相較于汽油除了高辛烷值外，醇類燃料也可具有更好的充氣冷卻效應，其不是由辛烷值導致的。因此，僅基于燃料的固有辛烷值的燃料噴射可導致過度消耗燃料，并且必須更頻繁地加燃料。在混合燃料的情況下，燃料的固有辛烷值可基于燃料的容積成分(例如醇濃度)。然而，燃料的容積成分和辛烷值之間的非線性關系使得計算發動機控制調節復雜化。

【發明內容】

本發明通過提供一種發動機的運轉方法以及發動機系統來解決上述問題，其優點在于通過在直接噴射爆震控制液之前使用至少一些火花延遲解決爆震，可實現爆震控制同時改善發動機燃料經濟性。

根據本發明一方面，提供一種發動機的運轉方法。該運轉方法包括響應發動機爆震，延遲點火火花正時第一量并且直接噴射第二量的液體，該火花延遲第一量和液體噴射第二量基于液體的固有辛烷、液體的稀釋效應和液體的蒸發效應的組合調節。

根據本發明另一方面，提供一種發動機的運轉方法。該發動機運轉方法，包括響應發動機爆震；延遲點火火花正時；直接噴射爆震控制液的量，基于所噴射的液體的稀釋效應、固有辛烷效應和蒸發效應的組合來調節所述量；及至少基于所噴射的液體的稀釋效應調節發動機運轉參數從而調節發動機稀釋。

根據本發明再一方面，提供一種發動機的運轉方法。該發動機運轉方法，包括響應發動機爆震，延遲點火火花正時至預定的正時并且直接噴射一定量的液體，預定的正時和直接噴射的液體量基于噴射的液體的摩爾成分調節。

根據本發明又一方面，提供一種發動機系統。該發動機系統包括：發動機；配置用于直接噴射液體進發動機汽缸內的直接噴射器；配置用于進氣道噴射液體進發動機汽缸內的進氣道噴射器；控制系統，配置用于：響應爆震；延遲點火火花正時至預定的正時；直接噴射第一量的液體，第一量基于所噴射的液體的摩爾成分和所噴射的液體的稀釋效應和所噴射的液體的蒸發效應；進氣噴射第二量的液體，第二量基于第一量；及至少基于所噴射的液體的稀釋效應調節發動機稀釋。

在一個示例中，車輛發動機可配置用于使用多個液體，包括燃料和燃料混合物。發動機可包括用于直接噴射液體(例如水和/或燃料或燃料混合物)進發動機汽缸內的直接噴射器。發動機可進一步包括用于進氣道噴射液體(例如水和/或燃料或燃料混合物)進發動機汽缸內的進氣道噴射器。響應于發動機爆震，發動機控制器可通過在調節液體噴射之前至少一些火花延遲來解決爆震?？苫诎l動機工況(例如爆震強度、發動機轉速和負荷等)，并且進一步基于液體的固有辛烷效應、液體的稀釋效應和液體的蒸發效應的組合來調節火花延遲量和液體噴射量。隨后可基于所確定的直接噴射調節進氣道噴射。

在一個示例中，可基于液體的摩爾成分計算液體的固有辛烷效應。例如，液體可為包括至少兩個成分燃料(例如汽油和乙醇)的燃料混合物?？苫诨旌衔镏械拿恳粋€燃料的容積和/或摩爾分數、分子量和密度來確定摩爾成分。在一個示例中，通過使用燃料的成分確定所噴射的液體的固有辛烷效應，可實現燃料成分(例如醇含量)和該固有辛烷效應(例如，固有辛烷值或RON)之間的線性關系，從而簡化基于燃料類型的發動機調節的計算。因此，所噴射液體的蒸發效應可基于液體的充氣冷卻特性同時所噴射液體的稀釋效應可基于所噴射液體的充氣稀釋效應。

在一個示例中，可基于液體的摩爾成分延遲火花正時直至預定的正時。例如，在所噴射液體為包括醇(例如乙醇或甲醇)的燃料混合物的情況下，當混合燃料內的醇的摩爾分數增加時從MBT進一步延遲預定的正時。在替代的示例中，所噴射的液體包括乙醇、甲醇、其它醇、水、汽油和它們的組合中的一個或多個。在每個情況下，該調節可基于液體的固有辛烷效應、稀釋效應和蒸發效應的組合。通過在直接噴射爆震控制液之前使用至少一些火花延遲解決爆震，可實現爆震控制同時改善發動機燃料經濟性。