使用液体燃料减少发动机过热的系统和方法技术方案

本公开提供了“使用液体燃料减少发动机过热的系统和方法”。提供了使用可变排量发动机(VDE)技术与直接喷射技术的组合来冷却过热发动机的系统和方法。在一个示例中，一种方法可以包括基于发动机温度停用发动机气缸子集并将液体燃料直接喷射到停用的气缸中。通过这种方式，液体燃料与空气相比增加的导热率以比使用基于空气的发动机冷却方法更快的速率降低发动机温度，由此防止过热相关发动机劣化。

System and Method for Reducing Engine Overheating by Using Liquid Fuel

The present disclosure provides a system and method for reducing engine overheating by using liquid fuel. A system and method for cooling superheated engines using a combination of variable displacement engine (VDE) technology and direct injection technology are provided. In one example, a method may include deactivating the engine cylinder subset based on engine temperature and injecting liquid fuel directly into the deactivated cylinder. In this way, the increased thermal conductivity of liquid fuel compared with air reduces engine temperature at a faster rate than that of air-based engine cooling, thereby preventing the deterioration of overheating-related engines.

【技术实现步骤摘要】
使用液体燃料减少发动机过热的系统和方法
本说明书总体上涉及用于提高过热的可变排量发动机的冷却速率的方法和系统。
技术介绍
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技术实现思路
车辆可以包括冷却剂系统，该冷却剂系统被配置为通过将热量传递到环境空气来减少发动机的过热。其中冷却剂循环通过发动机(例如，通过发动机缸体)，其中热量从热发动机传递到冷却剂，然后循环通过车辆前部附近的散热器，其中热量从冷却剂传递到环境空气。加热的冷却剂也可以循环通过热交换器以加热乘客舱。冷却剂系统可以包括各种部件，诸如各种气门、泵和一个或多个恒温器。已经开发了各种方法来解决在冷却剂系统劣化的情况下发动机过热。Willard等人在U.S.9,217,379中展示了一种示例性方法。其中公开了一种用于通过交替地关闭一个或多个气缸的燃料同时利用加油的气缸保持车辆扭矩需求来解决发动机过热的方法。在又其他示例中，发动机可以分组(bank-wise)冷却，切断第一组的每个气缸的燃料以冷却第一组，同时将燃料输送到第二组的每个气缸以继续产生用于车辆推进的扭矩。然而，本文中的专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，虽然热量可以从热发动机传递到流过未加油气缸的冷空气，但是空气是不良的热导体。另外地，在热天可能会加剧高的发动机舱温度，这可能会升高泵送通过发动机的空气的温度。此外，本文中的专利技术人已经认识到可以利用可变排量发动机(VDE)技术与直接喷射技术的组合来冷却发动机。可变排量发动机被配置为与可变数量的活动的或停用的气缸一起运转以提高燃料经济性。例如，气缸的一部分可以在选定状态期间(诸如在低发动机扭矩需求期间)停用。控制系统可以经由多个气缸气门停用器(cylindervalvedeactivator)选择性地停用气缸，由此通过使停用的气缸的进气门和排气门保持关闭来密封停用的气缸。通常，停用的气缸不加油。然而，本文中的专利技术人已经认识到液体燃料具有比空气更高的导热率，这与空气相比可以提高了发动机冷却速率。另外地，液体燃料在停用的气缸内汽化时的状态变化可以进一步改进发动机冷却。在一个示例中，可以通过一种方法来解决上述问题，该方法包括：基于多缸发动机的温度停用该发动机的气缸子集；以及在停用期间直接将燃料喷射到每个气缸子集中。通过这种方式，过热的发动机可以用液体燃料冷却，从而与用空气冷却发动机时相比提高了冷却速率。作为一个示例，停用发动机气缸子集包括使联接到每个发动机气缸子集上的进气门和排气门保持关闭。通过这种方式，每个发动机气缸子集都是密封的。通过直接将燃料喷射到密封的气缸中，燃料将保留在密封的气缸中，直到对应的进气门和排气门被重新激活和打开为止。此外，可以禁用联接到每个发动机气缸子集上的火花塞，使得不提供火花并且在每个发动机气缸子集中不发生燃烧。液体燃料可以在多个活塞位置处喷射到密封的气缸中，以便涂覆各种气缸表面(例如，顶部、底部和壁)，并通过活塞在密封的气缸内搅拌，从而从热气缸表面中吸收热量。在液体燃料汽化之后(例如，在搅拌持续一段时间之后)，可以打开每个发动机气缸子集的进气门和排气门以便排出汽化的未燃烧燃料。可以重复停用发动机气缸子集并在停用期间直接将燃料喷射到每个发动机气缸子集中的过程，直到发动机充分冷却(例如，发动机温度低于阈值温度)为止。此外，用液体燃料冷却发动机可以与空气冷却方法结合，其中该冷却方法基于工况而选择以便获得更大的灵活性。通过利用VDE技术来停用和密封发动机气缸子集并直接将液体燃料喷射到其中，发动机可以比使用通过发动机的气流更快的速率冷却，从而防止发动机过热相关劣化。应当理解，上述
技术实现思路
的提供是为了以简易形式引入对在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着表示所要求保护的主题的关键或基本特征，该主题的范围是由详细描述之后的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文提及或本公开的任何部分中的任何缺点的实现方式。附图说明图1示出了示例性车辆系统的示意图。图2示出了具有多级进气压缩装置和发动机冷却系统的复合增压发动机系统的示例。图3示出了用于基于工况经由进气气流或液体燃料喷射来冷却过热发动机的示例性方法的高级流程图。图4示出了用于在发动机关闭的同时通过使发动机电动地旋转并经由电动增压装置提供气流来冷却过热发动机的示例性方法。图5示出了用于在选择性地禁止气缸加油的同时使用进气气流来冷却过热发动机的示例性方法。图6示出了用于通过选择性地停用气缸子集并将液体燃料喷射到气缸子集中来冷却过热发动机的示例性方法。图7示出了用于基于工况使用进气气流与液体燃料喷射的组合来冷却过热发动机的预测示例性时间线。具体实施方式以下描述涉及用于冷却车辆系统中的过热发动机(诸如图1和图2中所示的发动机)的系统和方法。具体地，发动机控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图3的示例性程序)以基于例如工况和冷却需求在以VDE模式运转的同时使用进气气流冷却发动机与在以VDE模式运转的同时使用液体燃料冷却发动机之间进行选择。当发动机关闭时，诸如在车辆关闭时或在怠速停止期间，诸如根据图4的示例性方法可以通过使发动机电动地旋转并经由电动增压装置提供气流来使用进气气流冷却发动机。当发动机开启时，根据图5的示例性方法可以在以分配方式禁止对一个或多个气缸加油的同时用进气气流冷却发动机。如果进气气流不能充分冷却发动机，诸如当发动机温度(例如，以高于阈值速率的速率)继续升高时或者当发动机严重过热(例如，发动机温度高于较高阈值)时，则诸如根据图6的示例性方法可以在以VDE模式运转的同时使用液体燃料冷却发动机。参考图7示出了示例性的过热发动机冷却操作。现在转向附图，图1描绘了内燃发动机10的气缸14的示例，该内燃发动机可以包括在车辆5中。发动机10可以是如下面进一步描述的可变排量发动机(VDE)。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132来自车辆驾驶员130的输入来控制。在该示例中，输入装置132包括加速踏板和踏板位置传感器134，该踏板位置传感器用于产生比例踏板位置信号PP。发动机10的气缸(在本文也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，其中活塞138位于该燃烧室壁中。活塞138可以联接到曲轴140，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由如下面进一步描述的变速器54联接到车辆的至少一个车轮55。此外，起动机马达(未示出)可以经由飞轮联接到曲轴140，以实现发动机10的起动操作。在一些示例中，车辆5可以是混合动力车辆，其具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆或仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴140和电机52经由变速器54连接到车轮55。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴140与电机52之间，而第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号以接合或分离离合器，以便将曲轴140与电机52和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是变速箱、行星齿轮系统或其他类型的变速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：基于多缸发动机的温度停用所述发动机的气缸子集；以及在所述停用期间将燃料直接喷射到每个所述气缸子集中。

【技术特征摘要】
2017.12.05 US 15/832,0251.一种方法，其包括：基于多缸发动机的温度停用所述发动机的气缸子集；以及在所述停用期间将燃料直接喷射到每个所述气缸子集中。2.如权利要求1所述的方法，其中基于所述发动机的所述温度停用所述气缸子集包括：以高于阈值温度的所述发动机温度运转，并且响应于所述发动机温度高于所述阈值温度而停用所述气缸子集；以及以低于或等于所述阈值温度的所述发动机温度运转，并且响应于所述发动机温度低于或等于所述阈值温度而不停用所述气缸子集。3.如权利要求2所述的方法，其还包括联接到每个气缸上的进气门、排气门和火花塞，并且其中所述停用包括完全关闭每个所述气缸子集的所述进气门和所述排气门并禁止每个所述气缸子集的所述火花塞打火使得所述喷射的燃料不燃烧。4.如权利要求3所述的方法，其还包括：在达到所述停用的阈值持续时间之后，激活联接到每个所述发动机气缸子集上的所述进气门和所述排气门；以及排出所述喷射的燃料。5.如权利要求4所述的方法，其还包括：在排出所述喷射的燃料之后，响应于所述发动机温度低于或等于所述阈值温度而使得联接到每个所述气缸子集上的所述火花塞能够打火。6.如权利要求1所述的方法，其中在所述停用期间将所述燃料直接喷射到所述气缸子集中包括每当每个所述气缸子集的活塞处于多个预定义位置时经由联接到每个所述气缸子集上的燃料喷射器执行燃料喷射。7.如权利要求6所述的方法，其中所述多个预定义位置包括上止点、下止点以及上止点与下止点之间的位置。8.如权利要求6所述的方法，其中在所述停用期间将所述燃料直接喷射到所述气缸子集中还包括与所述停用之外的所述喷射压力相比减小喷射压力，并且其中在所述停用期间喷射的燃料量大于在所述停用之外喷射的燃料量。9.一种系统，其包含：发动机，其包括联接到曲轴上的多个气缸，每个气缸包括与其直接联接的活塞、进气门、排气门、火花塞和燃料喷射器；燃料系统，其被配置为将加压燃料从燃料箱输送到所述燃料喷射器；第一电动马达，其联接到所述曲轴，从系统电池接收电力；机械增压器压缩机，其联接到所述发动机的所述进气口并由从所述系统电池接收电力的第二电动马达驱动；温度传感器，其用于估计发动机温度；温度传感器，其在排放控制装置的上游联接到所述发动机的排气道；和控制器，其将可执行指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾德·杜道尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US