用于发动机水喷射的方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及用于发动机水喷射的方法与系统。提供了基于对发动机扭矩比的影响来协调用水量与火花使用的方法和系统。基于相对于边界线爆震的扭矩比的当前火花正时的扭矩比来喷射水，以改善水喷射对发动机性能的影响。基于进气歧管湿度协调歧管水喷射和直接水喷射。

Method and system for water jet of engine

The invention relates to a method and system for engine water injection. A method and system for coordinating the use of water and sparks based on the influence of engine torque ratio are provided. Based on the torque ratio of the current spark timing relative to the boundary line detonation, the jet water is injected to improve the effect of water injection on the engine performance. Based on intake manifold humidity, water injection and direct water injection are coordinated.

【技术实现步骤摘要】
用于发动机水喷射的方法与系统
本说明书总体涉及用于基于扭矩比来控制到发动机的水喷射的方法和系统。
技术介绍
内燃发动机可以包括水喷射系统，所述水喷射系统将水喷射到多个位置，包括进气歧管、发动机气缸上游或直接喷射到发动机气缸。将水喷射到发动机进气中可以提高燃料经济性和发动机性能，并减少发动机排放。当水被喷射到发动机进气口或气缸中时，热从进气和/或发动机组件传递到水。这种热传递导致蒸发，从而冷却。将水喷射到进气中(例如在进气歧管中)降低进气温度和发动机气缸处的燃烧温度二者。通过冷却进气充气，可以降低爆震趋势而不富化燃烧空燃比。这也可以允许有较高的压缩比、提前的点火正时和降低的排气温度。结果是，燃料效率提高。另外，较大的容积效率可导致扭矩增加。此外，通过水喷射降低的燃烧温度可减少NOx，而更高效的燃料混合物可以减少一氧化碳和碳氢化合物的排放。水喷射的冷却效果使燃烧相位提前(例如，使发动机燃烧的CA50提前)。这允许进行高燃料效率火花正时调节。Fried等人在US8,434,431中示出通过水喷射来调节火花正时的一个示例。其中在将水喷射到发动机时，火花正时提前。这反过来又将发动机转向较高的效率点。本专利技术人已经认识到US8,434,431方法的潜在问题。作为一个示例，所述方法可使火花正时反复变化(bouncearound)。例如，在水喷射之前，发动机可能在火花大幅延迟的情况下操作。然后，火花正时可能会响应于水喷射而快速地提前。然而，由于影响扭矩的各种发动机工况(除水喷射之外，如，喷射的燃料的辛烷值、EGR流量、歧管湿度等)，具有提前的火花和水喷射的最终的发动机操作点可能不是最佳的。因此，为了避免爆震，可能必须再次延迟火花正时。频繁且快速地提前和延迟火花正时可能会导致扭矩传递不稳定、NVH(噪声、振动和粗糙度)增加以及燃料经济性下降。因此，水喷射的全部潜力并未实现。
技术实现思路
在此，本专利技术人已经认识到，在所有的火花条件下，水喷射对扭矩比的影响是不同的。通过连续监测扭矩比并根据扭矩比校准水喷射，可以更好地协调火花正时调节和水喷射调节。特别地，发动机可以在最有效的点处操作，同时最佳地使用火花和水。在一个实施例中，这通过一种用于发动机的方法来实现，所述方法包括：响应于相对于在边界线爆震的扭矩比的当前火花正时的扭矩比并且进一步基于发动机进气歧管中的感测到的湿度，调节到发动机的水喷射的量。作为实施例，当满足水喷射条件时，可以基于当前火花正时来确定当前发动机操作点的扭矩比(本文也称为当前扭矩比)。然后将该扭矩比与在边界线火花(BDL)下的发动机操作的扭矩比(本文也称为边界线扭矩比)进行比较。这包括比较差的大小。此外，可以针对给定的发动机负载条件确定扭矩比(或扭矩比分布)的变化速率。如果当前扭矩比在边界线扭矩比的阈值距离内(例如当火花延迟在MBT的0CAD和5CAD之间时可能发生)，水喷射可具有最小的影响。在这种情况下，控制器可以选择节约用水，仅依靠火花使用来进行扭矩控制。如果扭矩比超过远离边界线扭矩比的阈值距离，而且进一步地如果扭矩比分布指示快速的变化速率(例如当火花延迟在MBT的20CAD和30CAD之间时可能发生)，则控制器可以推断水喷射可以显著提高扭矩比。在这种情况下，控制器可以选择以最大可能的速率喷射水，同时提前火花正时。例如，可以经由歧管水喷射器喷射水，直到歧管的进气湿度达到饱和极限。作为水喷射的结果，扭矩比可以移至较高的效率点。在扭矩比已经保持在较高的效率点持续超过阈值持续时间后，可以减少水喷射。以这种方式，水喷射可以更好地与火花使用协调，以利用水喷射的冷却效果。使用监控的扭矩比来评估水喷射的效率改善的技术效果是可以更好地安排火花正时，并且可以减少火花正时的反复变化。通过基于喷射对相对于BDL的扭矩比的发动机的扭矩比的实时效果来使用水喷射，可以更合理地使用水。通过将水喷射限制于发动机效率显著提高的情况，可以节约用水以用于需要较多水的情况。因此，水喷射的益处可以被延长超过驱动周期的较长的持续时间。通过在一个或多个气缸停用的情况下操作发动机的同时基于扭矩比调节用水量，在VDE模式下的发动机操作可以被延长，从而提高燃料经济性。应当理解，提供上述的
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一组在具体实施方式中进一步描述的概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所述主题的范围由在随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或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示出了包括水喷射系统的发动机系统的示意图。图2示出了用于响应于扭矩比来调节发动机水喷射的示例性方法的流程图。图3示出了描述水喷射情况下的发动机扭矩比的示例性变化的图。图4示出了描述水喷射情况下的VDE燃料经济效益的示例性变化的图。图5示出了用于使用水喷射来延长在VDE模式下的发动机操作的示例性方法的流程图。图6示出了基于水喷射对相对于BDL的发动机扭矩比的影响的水喷射示例性使用。具体实施方式以下描述涉及用于改善来自联接至车辆发动机的水喷射系统的水的使用的系统和方法，如参考图1的车辆系统描述的。控制器可以配置成执行控制例程，诸如图2的示例性例程，以便基于相对于发动机被边界线火花限制时的扭矩比的在水喷射时的发动机扭矩比来增加或减少用水量。这允许在水喷射可以显著改善扭矩比的条件下利用水喷射的火花提前效果，如图3所示。控制器还可以配置成执行控制例程，诸如图5的示例性例程，以便基于扭矩比效果(如图4所示)类似地使用水喷射延长在VDE模式下的发动机操作。参考图6示出了示例性的水喷射调节。以这种方式，可以改善用水量，以使车辆的性能具有显著提高的燃料经济性。图1示出了配置有水喷射系统60的发动机系统100的示例性实施例。发动机系统100联接在机动车辆102中，这示意性地示出。发动机系统100包括发动机10，此处描述为联接至涡轮增压器13的增压发动机，涡轮增压器13包括由涡轮机116驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气通过空气净化器31沿进气通道142被引入发动机10，并流至压缩机14。压缩机可以是合适的进气压缩机，例如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统100中，压缩机被示出为经由轴19机械联接至涡轮机116的涡轮增压器压缩机，涡轮机116通过膨胀发动机排气而被驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮机可以联接在双涡流涡轮增压器内。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮机几何形状根据发动机转速和其他工况而主动变化。如图1所示，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)118联接至节流阀(例如，进气节气门)20。例如，CAC可以是空气对空气或空气对冷却剂的热交换器。节流阀20联接至发动机进气歧管122。从压缩机14，热压缩空气充气进入CAC118的入口，在行进通过CAC时冷却，且然后离开以通过节流阀20到进气口歧管122。在图1所示的实施例中，通过歧管绝对压力(MAP)传感器124感测进气歧管内的空气充气的压力，并且由增压压力传感器24感测增压压力。压缩机旁通阀(未示出)可以串联联接在压缩机14的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是配置成在选定的工况下打开以减轻过量的增压压力的常闭阀。例如，压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包含：响应于相对于边界线爆震的扭矩比的当前火花正时的扭矩比并且进一步基于发动机进气歧管中的感测到的湿度，调节到发动机中的水喷射的量。

【技术特征摘要】
2016.12.19 US 15/384,2431.一种方法，其包含：响应于相对于边界线爆震的扭矩比的当前火花正时的扭矩比并且进一步基于发动机进气歧管中的感测到的湿度，调节到发动机中的水喷射的量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前火花正时的扭矩比包括在将调节量的水喷射到所述发动机中之前的扭矩比。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节包括当所述当前火花正时的扭矩比接近阈值时，减少喷射到所述发动机中的水量，所述阈值基于边界线爆震的扭矩比。4.根据权利要求1所述的方法，其中进一步基于所述感测到的湿度的所述调节包括增加喷射到所述发动机的进气歧管中的水量，同时所述当前火花正时的扭矩比低于所述阈值，直到所述进气歧管中的所述感测到的湿度达到极限。5.根据权利要求4所述的方法，其还包含在达到所述极限之后，直接将水喷射到发动机气缸中直到所述当前火花正时的扭矩比达到所述阈值，且然后禁用水喷射。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节包括响应于所述当前火花正时的扭矩比超过阈值达长于一持续时间，减少喷射到所述发动机中的所述水量，所述阈值基于边界线爆震的扭矩比。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节包括当所述当前火花正时的扭矩比接近于边界线爆震的扭矩比时，减少喷射到所述发动机中的所述水量。8.根据权利要求1所述的方法，其还包含：基于当前发动机转速和当前发动机负载中的每一个，并且进一步基于来自发动机爆震传感器的反馈，确定所述当前火花正时。9.根据权利要求1所述的方法，其还包含：响应于当前发动机负载低于阈值，选择性停用一个或多个发动机气缸，以及基于相对于边界线爆震的扭矩比的在具有调节量的水喷射的情况下的所述当前火花正时的扭矩比，调节在所述一个或多个气缸停用情况下操作的持续时间。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述调节包括：当在具有调节量的水喷射的情况下的所述当前火花正时的扭矩比和边界线爆震的扭矩比之间的差超过阈值差时，延长在所述一个或多个气缸停用情况下的发动机操作；以及当在具有调节量的水喷射的情况下的所述当前火花正时的扭矩比和边界线爆震的扭矩比之间的差小于所述阈值差时，在禁用水喷射的同时重新激活所述一个或多个停用的气缸。11.根据权利要求1所述的方法，其还包含：在喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·H·谢尔比，G·苏尼拉，M·哈基姆，
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