用于确定爆震控制流体成分的方法和系统技术方案

本申请提供用于使用已经存在于发动机系统中的传感器来准确地确定爆震控制流体的成分的方法和系统。进气氧传感器或排气氧传感器用来响应于异常燃烧的指示，估计直接喷射到发动机汽缸中的爆震控制流体的水含量和醇含量。区别由于爆震控制流体的水含量引起的氧传感器的泵送电流的改变与由于爆震控制流体的醇含量引起的氧传感器的泵送电流的改变。

Method and system for determining knock control fluid composition

The present invention provides a method and system for accurately determining the composition of a knock control fluid using a sensor already present in an engine system. An intake oxygen sensor or an exhaust oxygen sensor is used to estimate the water content and the alcohol content of the knock control fluid directly injected into the engine cylinder in response to an indication of abnormal combustion. The difference between the pumping current of the oxygen sensor due to the water content of the knock control fluid and the change of the pump current caused by the alcohol content of the knock control fluid.

【技术实现步骤摘要】

本描述总体涉及用于确定喷射到发动机中的雨刮器(wiper)流体的成分以便爆震控制的方法和系统。
技术介绍
已经开发出各种爆震控制流体以减轻异常燃烧事件，包括汽油、乙醇、甲醇、其它醇、水和其它惰性流体的多种组合。水喷射例如减少爆震、提供充气冷却并且减少辛烷要求。此外，因为水喷射也可以用于发动机稀释控制，所以对于专用的爆震控制流体的需要被减少。爆震控制流体的另一个示例由Surnilla在US7,533,651中示出。在上述专利中，包括水和醇(例如，发动机冷却剂或甲醇)的清洗流体的直接喷射影响流体和直接喷射两者的充气冷却性质，以减少爆震。除了保护水以免结冰之外，喷射的爆震控制流体的成分中包括发动机冷却剂还提供具有轻质烃(诸如甲醇)的附加优点，这有助于燃烧过程。总体方法增加发动机效率，同时减少喷射的燃料的辛烷要求，从而增加发动机的动力输出。在本文中，除了用于清洁车辆挡风玻璃之外，雨刮器流体还可以被重新设定用途用于爆震控制。
技术实现思路
然而，专利技术人在此已经认识到该方法的问题。可能存在挡风玻璃雨刮器流体成分的改变。例如，流体的乙醇含量或甲醇含量可能有很大的改变，如上所述。此外，当挡风玻璃雨刮器流体箱被再填加时，基于箱中剩下的雨刮器流体的量和成分，再填加之后可用的雨刮器流体的成分可以改变。虽然这不影响流体清洁挡风玻璃雨刮器的能力，但是其可以影响流体的爆震控制能力。例如，流体的辛烷值可以改变。因此，基于喷射的爆震控制流体，调整多个发动机参数。例如，基于喷射的流体的醇含量，可以调整汽缸加燃料。此外，基于流体中的醇的类型，发动机参数可能需要被调整(例如，无论醇是乙醇还是甲醇)。因此，雨刮器流体成分的估计的误差可以导致显著的空气-燃料误差，从而劣化发动机性能。另外，如果雨刮器流体的成分未被准确地知道，则可以限制作为爆震控制流体的雨刮器流体的使用。另一方面，专用于估计爆震控制流体的醇含量和成分的传感器的添加可以显著地增加成本和复杂性。在一个示例中，通过用于发动机的方法可以解决上述问题，所述方法包含：将一定量的水-醇共混物喷射到发动机进气道中；调制施加到排气氧传感器的参考电压；监测传感器的泵送电流的改变；获悉由于共混物的水含量引起的泵送电流的改变的第一部分；以及获悉由于共混物的醇含量引起的泵送电流的改变的第二部分。以此方式，使用现有的发动机传感器可以准确地确定喷射到发动机中的爆震控制流体的成分。作为一个示例，在再填加雨刮器流体箱之后，使用排气氧传感器(诸如UEGO传感器)可以估计雨刮器流体成分。然后，雨刮器流体可以用作爆震控制流体。因此，雨刮器流体可以包括水和醇的混合物，但是不包括汽油。另外，流体中的醇类型可以是已知的先验类型。例如，可以知道雨刮器流体是水-乙醇混合物，或水-甲醇混合物。然而，流体中水与指定醇的比率未被准确地知道。控制器可以将限定质量的爆震控制流体喷射到发动机进气道中，诸如到进气节气门下游的进气歧管中。在发动机未加燃料状况期间，诸如当EGR、燃料蒸汽净化和曲轴箱通风被禁用时，可以喷射流体，以减少对非预期的烃引起的结果的干扰。在喷射之后，排气氧传感器的参考电压可以在第一较低的电压(例如，450mV)和第二较高的电压(例如，950mV)之间调制。传感器的泵送电流的改变可以被注意到。因此，由于爆震控制流体的水含量以及由于爆震控制流体的醇含量，泵送电流可以通过在氧传感器处的氧浓度的减小而被影响。具体地，爆震控制流体中的水可以具有对氧传感器的稀释效应，同时爆震控制流体中的醇可以与传感器处的氧一起燃烧，从而减小传感器处的氧浓度。然后，基于泵送电流的改变以及爆震控制流体喷射量，发动机控制器可以计算爆震控制流体的醇含量。例如，发动机控制器可以参考3D校准映射图，以估计流体的醇含量并且更新流体的成分。通过获悉流体的成分，可以提高作为爆震控制流体的雨刮器流体的使用的灵活性。以此方式，排气氧传感器可以用来估计爆震控制流体的成分(包括烃类型和醇含量)。将参考电压施加到排气氧传感器的技术效果是可以更好地区分归因于爆震控制流体的水组分的传感器的泵送电流的部分和归因于爆震控制流体的醇组分的部分。这是由于对氧传感器的稀释效应具有与醇的燃烧效应显著不同的贡献的实施。通过更好地估计喷射的爆震控制流体的成分，爆震控制流体的使用可以被拓展到不同燃料类型的发动机，从而提高系统的鲁棒性。此外，可以增加燃料辛烷估计的准确性，这允许火花控制被改善。例如，用于爆震控制的火花延迟使用可以被减少，从而提供燃料经济性益处。通过使用现有的排气氧传感器以确定爆震控制流体的成分，减少对专用传感器的需要，而不损害估计的准确性。应当理解，提供以上本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出发动机系统的示意图。图2示出发动机燃烧室的详图。图3示出示例氧传感器的示意图。图4示出图示说明使用用于爆震控制流体醇估计的进气氧传感器的程序的流程图。图5示出图示说明使用用于爆震控制流体醇估计的排气氧传感器的程序的流程图。图6示出映射图，其演示相对的爆震控制流体的醇含量和氧传感器的泵送电流的改变，以及喷射到发动机的爆震控制流体的质量中的每一个之间的示例关系。具体实施方式下面的描述涉及用于基于来自进气氧传感器(诸如图3的传感器)的输出来确定喷射到发动机(诸如图1-图2中的发动机)的爆震控制流体的成分的系统和方法。因此，进气氧传感器可以在不同的发动机工况期间被使用以估计在发动机燃烧期间递送到发动机的燃料的醇含量或响应于爆震的指示估计递送到发动机的爆震控制流体的醇成分(图3)。发动机控制器可以被配置成执行控制程序(诸如图4-图5的示例程序)，以基于参考电压的调制下的进气氧传感器的泵送电流的改变而估计爆震控制流体的成分，包括流体的醇含量和烃含量。控制器可以参考映射图(诸如图6的示例映射图)，以使泵送电流的改变和喷射质量与喷射的流体的醇含量相关联。基于爆震控制流体的确定的成分，可以调整一个或多个发动机操作参数，诸如火花正时和/或燃料喷射量。以此方式，可以拓展发动机爆震控制流体使用。图1示出示例涡轮增压发动机系统100的示意图，其包括多汽缸内燃发动机10和一对涡轮增压器120和130。作为一个非限制性示例，发动机系统100可以被包括为用于乘客车辆的推进系统的一部分。发动机系统100可以经由进气通道140接收进气。进气通道140可以包括空气过滤器157和EGR节流阀131。发动机系统100可以是分开式发动机系统，其中进气通道140在EGR节流阀131的下游分支为第一平行进气通道和第二平行进气通道，每个通道包括涡轮增压器压缩机。具体地，进气的至少一部分经由第一平行进气通道142被引导到涡轮增压器120的压缩机122，并且进气的至少另一部分经由进气通道140的第二平行进气通道144被引导到涡轮增压器130的压缩机132。通过压缩机122压缩的总进气的第一部分可以经由第一平行分支的进气通道147被供应到进气歧管160。以此方式，进气通道142和146形成发动机的进气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机方法，其包含：喷射一定量的水‑醇共混物；调制排气氧传感器的参考电压；监测所述传感器的泵送电流的改变；获悉由于所述共混物的水含量引起的泵送电流的所述改变的第一部分；以及获悉由于所述共混物的醇含量引起的泵送电流的所述改变的第二部分。

【技术特征摘要】
2015.10.20 US 14/918,4831.一种发动机方法，其包含：喷射一定量的水-醇共混物；调制排气氧传感器的参考电压；监测所述传感器的泵送电流的改变；获悉由于所述共混物的水含量引起的泵送电流的所述改变的第一部分；以及获悉由于所述共混物的醇含量引起的泵送电流的所述改变的第二部分。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：基于所述获悉的第一部分和第二部分并且进一步基于所述喷射量，获悉所述共混物的成分。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包含：基于所述获悉的成分，调整发动机操作参数，所述发动机操作参数包括燃料辛烷估计值和燃料喷射量中的一个或多个。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述共混物不包括汽油，并且其中所述醇包括乙醇和甲醇中的一个或多个。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述调制包括在第一电压和第二电压之间交替所述氧传感器的所述参考电压，所述第一电压和第二电压被连续地施加。6.根据权利要求1所述的方法，其中获悉所述第一部分包括确定所述共混物中甲醇与水浓度的第一值。7.根据权利要求6所述的方法，其中获悉所述第二部分包括：确定所述共混物中的第二甲醇与水浓度，其基于泵送电流的所述监测的改变，并且进一步基于喷射的水-醇共混物的所述量被获悉，所述第二值反映所述周围空气中氧的基本浓度；以及将所述第一值与所述第二值进行比较。8.根据权利要求1所述的方法，其中响应于选择的状况被识别，执行所述方法，所述选择的状况包括发动机未加燃料状况，其中至少一个进气门和一个排气门正在操作。9.根据权利要求1所述的方法，其中响应于选择的状况被识别，执行所述方法，其中所述选择的状况包括发动机加燃料状况，其中EGR、净化流和曲轴箱通风流中的每一个在阈值水平以下。10.一种用于发动机的方法，其包含：在第一状况期间，将水-醇共混物喷射到发动机汽缸中，并且基于排气氧传感器的泵送电流的改变，获悉所述水-醇共混物的醇成分；以及在第二状况期间，将汽油-醇共混物喷射到所述发动机汽缸中，并且基于所述排气氧传感器的泵送电流的改变，获悉所述汽油-醇共混物的醇成分。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一状况包括至少一个进气门和一个排气门操作的发动机未加燃料状况，并且其中所述第二状况包括EGR、净化和曲轴箱通风中的每一个被禁用的发动机燃烧状况。12.根据权利要求10所述的方法，其中在所述第一状况和所述第二状况中的每一个期间，所述排气氧传感器的参考电压在第一电压和第二电压之间被调制，并且泵送电流的所述改变响应于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·哈基姆，G·苏尼拉，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US