[發明專利]發動機稀釋控制的方法和系統

有效

• 申請號: 201310051278.7
• 申請日: 2013-02-16
• 公開（公告）號: CN103256128B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: G·蘇尼拉;T·G·萊昂內;B·A·范德韋格;C·豪斯;M·H·謝白
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D21/08
• 分類號: F02D21/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;張凱

本申請提供了一種能夠進行發動機稀釋控制的方法和系統。可組合一種或更多發動機稀釋劑，以提供期望的發動機稀釋，所述各種稀釋劑基于它們各自的燃燒穩定極限選擇。進一步基于發動機運行限制調整所述各種稀釋劑的比例。

技術領域

本申請涉及在內燃機中控制各種稀釋劑（diluent），諸如EGR的使用的方法和系統。

背景技術

發動機可能構造有排氣再循環（EGR）系統，以將至少一些來自發動機排氣歧管的排氣轉移到發動機進氣歧管。通過提供期望的發動機稀釋（dilution），該系統減少發動機爆震、節流損失和NOx排放物。仍可使用其他稀釋。例如，可通過直接注水或執行貧燃燃燒實現發動機稀釋。

Surnilla等人在US2011/0174267中示出通過使用不同的稀釋劑調整發動機稀釋控制的一種例子方法。其中，通過EGR流量調整直接注水，以提供期望的發動機稀釋，同時解決EGR瞬變現象。具體地，響應發動機稀釋（諸如在踏入（tip-in）期間）的突然要求，EGR流量增大，同時直接噴射水，以基本立即提供期望的稀釋。然后，隨著EGR流量增加到期望的稀釋水平，水的噴射下降。另外，可在預期的負荷變化中以不同稀釋劑執行負荷水平調整。

然而，本文的發明人已認識到關于該系統的潛在問題。特別地，發動機稀釋可能減少發動機燃燒穩定性，其中燃燒穩定極限（limit）對使用的每種稀釋劑不同。也就是說，發動機可能對EGR具有燃燒容限、對貧燃具有等效容限、并且另外對水蒸汽具有等效燃燒限制。因此，當使用稀釋劑組合時，每種稀釋劑的燃燒穩定性可能受已經處于適當位置的稀釋劑的量以及已經在使用的稀釋劑的性質影響。換句話說，能夠直接噴射以提供發動機稀釋的水量可能不僅受直接噴射的水的燃燒穩定極限的影響，而且也受適當位置的EGR的量的燃燒穩定極限、適當位置的貧燃量等等的影響。

發明內容

因而，在一個例子中，上述一些問題可能至少部分由一種運行發動機的方法解決，其包括通過結合多于一種發動機稀釋劑提供期望的發動機稀釋，基于各自燃燒穩定極限選擇這些稀釋劑。通過該方式，可能通過考慮所使用的每種稀釋劑的燃燒穩定極限和相互作用更好地控制發動機稀釋。

例如，發動機控制器可將每種可用的稀釋劑翻譯為元素構成，并且基于每種元素構成的濃度（concentration of each elemental constituent）確定該稀釋劑的燃燒穩定性。也可基于稀釋劑的元素構成確定其他燃燒相關參數，諸如點火時間、排氣溫度、原料氣排放等等。作為例子，可作為二氧化碳濃度、氮濃度和可用EGR的水濃度的函數確定基于EGR的稀釋的燃燒穩定極限。作為另一例子，可作為可用貧燃燃燒氧濃度和氮濃度的函數確定基于貧燃的稀釋的燃燒穩定極限。然后，控制器可基于各自燃燒穩定極限從可用的稀釋劑中選擇一種或更多發動機稀釋劑。例如，可選擇具有最高燃燒穩定極限的第一稀釋劑以提供至少一些所期望的稀釋。在第一稀釋劑達到其燃燒穩定極限后，然后，可通過具有下一最高穩定極限的第二稀釋劑提供剩余的期望稀釋，等等。

通過該方式，控制器可選擇一種或更多發動機稀釋劑，以提供發動機稀釋，從而減少發動機爆震的可能性。通過基于可用稀釋劑的燃燒穩定極限繪制發動機運行圖，可提供發動機稀釋控制。特別地，可增加發動機性能和稀釋劑用法，同時提供發動機稀釋的所有解決爆震的收益，并且不影響燃燒穩定性。

在另一例子中，一種運行發動機的方法包括：再循環來自發動機排氣的第一量排氣到發動機進氣門；并且噴射第二量發動機稀釋劑，該第二量基于第一量排氣的燃燒穩定極限，第一和第二量經調整以提供期望的發動機稀釋。

在另一例子中，再循環包括再循環第一量排氣，以提供至少一些期望的發動機稀釋，直到達到排氣再循環的第一燃燒穩定極限；以及，在達到第一燃燒穩定極限后，噴射第二量稀釋劑，以提供剩余的期望發動機稀釋。

在另一例子中，第一燃燒穩定極限高于第二燃燒穩定極限。

在另一例子中，第一燃燒穩定極限的燃燒穩定極限范圍比第二燃燒穩定極限更寬。