用于控制水喷射的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于控制水喷射的方法和系统。提供了将发动机水喷射技术与CVT变速器相结合的方法和系统。响应于驾驶员需求，控制器可基于转换的效率、水可用性以及在转换之后可在发动机转速‑负载下引发的任何发动机限制中的一个，确定是否维持当前的水喷射状态或者转换到替代的水喷射状态。为了在解决发动机限制的同时提高净燃料经济效益，水喷射状态转换可与CVT经调整的发动机转速‑负载方式相结合，同时维持发动机功率输出。

Methods and systems for controlling water jet

The present invention relates to a method and a system for controlling water jet. The method and system of combining the engine water jet technology with the CVT transmission are provided. In response to the needs of the driver, controller based on conversion efficiency, water availability and any limiting engine after conversion can cause the engine speed under load in a, determine whether to maintain the current state of water injection or conversion to alternative water injection. In order to improve the net economic benefit in solving the engine fuel limit at the same time, the water jet state transition with CVT adjusted engine speed load combination, while maintaining the engine power output.

【技术实现步骤摘要】
用于控制水喷射的方法和系统
本说明书整体涉及用于控制与无级变速器(CVT)耦接的发动机的用水量的方法和系统。
技术介绍
内燃发动机可包括水喷射系统，其将水喷射到多个位置中，诸如喷射到发动机气缸上游的进气歧管中，或者直接喷射到发动机气缸中。发动机水喷射提供了诸如增加燃料经济性和发动机性能以及减少发动机排放的各种益处。具体地，当水被喷射到发动机进气装置或气缸中时，热量从进气空气和/或发动机部件转移以蒸发水，从而导致充气冷却。将水喷射到(例如，在进气歧管中的)进气空气中降低进气空气温度和发动机气缸处的燃烧温度。通过冷却进气空气充气，可降低爆震倾向，而不会富化燃烧空燃比。这也可允许更高的压缩比、提前的点火正时、改善的大开度节气门性能和降低的排气温度。因此，燃料效率提高。另外，更大的容积效率可引起增加的扭矩。此外，具有水喷射的降低的燃烧温度可减少NOx排放，而更有效的燃料混合物(较低的富化)可减少一氧化碳和碳氢化合物的排放。发动机控制系统可基于发动机工况(诸如发动机爆震限制)来选择何时使用水喷射。Surnilla等人在US8,096,283中示出了一个示例方法。其中，用水量基于水可用性、爆震极限、稀释要求和火花限制。Connor在US5,148,776中示出了另一个示例方法。其中，基于克服发动机气缸中的空气-燃料混合物的过早点火所需要的冷却的量调整用水量。但是，本文的专利技术人已经认识到这种方法的潜在问题。作为一个示例，由于变速器的固定传动比，可无法实现与用水量相关联的最佳燃料经济性增益。具体地，在给定的驾驶员需求下，基于是否喷射水，可存在满足驾驶员需求的相关联的固定发动机转速和负载范围。发动机控制器可基于车辆上的水可用性来使用水喷射。然而，当在具有或不具有水喷射的操作之间转换时，可存在在相关联的发动机转速-负载下经历的可降低转换的燃料经济效益的发动机限制。例如，当没有使用水喷射时，发动机在高负载下可变得更加爆震限制的。因此，驾驶员需求的最佳发动机转速-负载可与使用水喷射时不同。另一个问题是操作者踏板需求的频繁变化可引起发动机负载来回移动，从而导致频繁切换开和关水喷射。过度的切换会由于转换期间引起的损失而降低燃料经济性，并且可降低部件的使用寿命，并且可引起移动远离理想化学计量的空气-燃料扰动。
技术实现思路
本文专利技术人已经认识到，通过与无级变速器(CVT)的集成，可更好地利用配置有水喷射的发动机的燃料经济性效益。具体地，CVT可基于用水量(和可用性)实现对发动机转速和负载的调整同时维持发动机的功率输出。在一个示例中，通过一种用于配置有水喷射的发动机的方法可改善燃料经济性，所述发动机与无级变速器(CVT)耦接，所述方法包括：对于驾驶员需求的功率水平，将在第一经调整的发动机转速-负载下没有水喷射的燃料经济性与具有水喷射的燃料经济性进行比较；并且响应于在经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，将一定量的水喷射到发动机中，并且经由无级变速器(CVT)变为第一经调整的发动机转速-负载。以这种方式，发动机能够具有水喷射地进行操作，同时通过增加能够实现而没有爆震的最大负载，或者换句话说，通过增加爆震极限，为给定的驾驶员需求提供改善的燃料经济性。作为一个示例，发动机可配置有水喷射系统，其使水能够被喷射到进气歧管中、喷射到进气道中、或者直接喷射到发动机气缸中。基于水可用性(诸如在专用水箱中)，水喷射系统可处于活动状态(其中水喷射可启用)或不活动状态(其中水喷射被禁用)。在任何给定的驾驶员需求下，控制器可被配置为比较每个水喷射状态的燃料效率与(versus)功率的关系。与每个水喷射状态相关联的爆震极限的效应包括在效率与功率的关系的数据中，所述数据包含在控制器存储器中。如果当前的水喷射状态不是更有效的状态，则控制器可预测是否存在与对应的发动机转速-负载相关联的诸如爆震限制的限制。如果是这样，则控制器可进一步确定在维持当前的水喷射状态的同时并且在维持需求的发动机功率输出和与其相关联的任何燃料附加损耗(penalty)的同时，是否能够改变发动机转速-负载。换句话说，控制器可确定具有更高成本效益的水喷射状态的最佳发动机转速-负载是否与当前发动机转速-负载不同。随着驾驶员需求变化，如果当前的水喷射状态的效率下降(例如，超过阈值量)到另一个水喷射状态的效率之下，则切换水喷射状态。否则，维持当前的水喷射状态。具体地，如果在净燃料经济性改善的情况下维持当前水喷射状态的使用的同时能够改变发动机转速-负载，则控制器可维持当前的水喷射状态并改变到针对所选择的状态的最佳转速-负载范围。否则，发动机可切换到其他水喷射状态，并改变到针对那个状态的最佳转速-负载范围。例如，当水喷射不活动的情况下操作时，相比于水喷射活动时，发动机会在更低的负载下受到爆震限制。因此，为了解决在没有水喷射的情况下操作时预期的爆震，发动机控制器可需要致动CVT以在降低发动机负载的同时增加发动机转速，以便维持需求的发动机功率输出，这会或不会提供净成本效益。同样地，当在水喷射活动的情况下操作时，当负载增加时(与水喷射不活动时的先前的负载相比)，CVT可被致动以降低发动机转速(相对于水喷射不活动时的先前的发动机转速)，这可提供净成本效益。由于水的量在贮存器中受到限制，控制器目标在于仅在燃料效率的预定提高发生时才使用水，因此仅在“水”效率提高超过非水转速-负载效率的阈值时，才喷射水和调整转速-负载。以这种方式，能够提高燃料经济效益。将水喷射技术整合到具有CVT变速器的车辆中的技术效果是，对于给定的驾驶员需求的功率，能够更好地利用水喷射的益处。具体地，能够调整对于给定驾驶员需求功率的发动机转速和扭矩，以减少在较高负载下的爆震限制从而增加最大负载，并且减少在较低负载下的摩擦损失，同时考虑到由于水喷射特性引起的爆震极限的变化。利用与对应于所选择的水喷射状态的发动机转速-负载曲线操作相关联的燃料附加损耗评估切换水喷射状态的燃料经济效益的技术效果是能够减少水喷射状态之间的频繁切换。在更有效和更具成本效益的水喷射状态的情况下操作发动机的同时，CVT调整能够用来在不管驾驶员或车轮扭矩需求的变化的情况下延伸具有水喷射的发动机操作，并且对于水喷射的益处小的条件，CVT调整能够用来在不管驾驶员或车轮扭矩需求的变化的情况下延伸没有水喷射的发动机操作。即使当水可用性受到限制时，通过最佳化用水量，水喷射的益处能够在较长部分的驱动周期上延伸。应当理解，上面的
技术实现思路
被提供是为了以简化的形式介绍在详细描述进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了示例车辆动力传动系统。图2示出了包括水喷射系统的发动机系统的示意图。图3示出了基于经由无级变速器对发动机转速-负载曲线的同时调整来选择图1的发动机系统中使用的水喷射状态的高水平流程图。图4示出了用于选择用水量的示例映射图。图5示出了发动机操作期间的示例用水量和CVT调整。具体实施方式以下描述涉及用于改善具有无级变速器(在本文也称为CVT)，诸如图1的动力传动系统的车辆的燃料经济性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于配置有水喷射的发动机的方法，其包括：对于功率水平，将在经调整的发动机转速‑负载下的没有水喷射的燃料经济性与具有水喷射的燃料经济性进行比较；以及响应于在所述经调整的发动机转速‑负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，将一定量的水喷射到发动机中，并且经由无级变速器改变到所述经调整的发动机转速‑负载，无级变速器即CVT。

【技术特征摘要】
2016.07.21 US 15/216,4971.一种用于配置有水喷射的发动机的方法，其包括：对于功率水平，将在经调整的发动机转速-负载下的没有水喷射的燃料经济性与具有水喷射的燃料经济性进行比较；以及响应于在所述经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，将一定量的水喷射到发动机中，并且经由无级变速器改变到所述经调整的发动机转速-负载，无级变速器即CVT。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于在所述经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的所述燃料经济性的所述高于阈值的改善，而在水贮存器中低于阈值的水位，维持没有水喷射的发动机操作。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述经调整的发动机转速-负载是第一经调整的发动机转速-负载，所述方法还包括在维持没有水喷射的发动机操作的同时，转换到与所述第一经调整的发动机转速-负载不同的第二经调整的发动机转速-负载。4.根据权利要求3所述的方法，其还包括响应于所述燃料经济性的低于阈值的改善，维持没有水喷射的发动机操作，并且转换到所述第二经调整的发动机转速-负载。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一经调整的发动机转速-负载基于具有水喷射的发动机操作的爆震极限，并且所述第二经调整的发动机转速-负载基于没有水喷射的发动机操作的爆震极限。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一经调整的发动机转速-负载包括低于默认的发动机转速和高于默认的发动机负载。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二经调整的发动机转速-负载包括高于默认的发动机转速和低于默认的发动机负载。8.根据权利要求5所述的方法，其中当接近具有水喷射的发动机操作的所述爆震极限时，所述第一经调整的发动机转速-负载的发动机转速降低，并且所述第一经调整的发动机转速-负载的发动机负载增加，以维持所述功率水平。9.根据权利要求8所述的方法，其中当接近没有水喷射的发动机操作的所述爆震极限时，所述第二经调整的发动机转速-负载的所述发动机转速增加，并且所述第二经调整的发动机转速-负载的所述发动机负载降低，以维持所述功率水平。10.根据权利要求1所述的方法，其中改变到所述经调整的发动机转速-负载包括选择与所述经调整的发动机转速-负载相匹配的CVT转速比。11.根据权利要求1所述的方法，其中以所述经调整的发动机转速-负载在没有水喷射的发动机操作和具有水喷射的操作中的每一个下，维持所述功率水平，并且其中所述功率水平是被确定为发动机负载和发动机转速的乘积的所述发动机的动力传动系统输出。12.根据权利要求1所述的方法，其中喷射一定量的水包括水经由直接水喷射器直接进入发动机气缸、经由进气道水喷射器将水喷射到进气门上游的进气道中、以及经由中央水喷射器在进气节气门的上游或下游将水喷射到进气歧管中的一个或多个。13.一种用于与无级变速器耦接的发动机的方法，无级变速器即CVT，所述方法包括：对于驾驶员需求，估计在以经爆震调整和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线进行操作时与在...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·G·里昂，K·J·米勒，
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