[发明专利]发动机系统及其运转方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及用于控制在内燃发动机中使用不同燃料的方法和系统。

【背景技术】

已经开发出替代燃料以减轻常规燃料的价格上涨以及减少排放。例如，醇和含醇混合燃料已经被认为是具有吸引力的替代燃料，特别是对于机动车辆应用。利用多种发动机技术和喷射技术，多种发动机系统可使用醇类燃料。此外，多种方法可用于控制这种醇类燃料发动机以利用高辛烷值醇类燃料，特别是解决发动机爆震。例如，发动机控制方法可包括根据醇类燃料调节增压或火花正时和多种其它发动机工况。

然而，本发明人已经认识到除了固有的辛烷效应之外，喷射的燃料还可具有充气冷却效应和依赖于燃料成分的发动机稀释效应。例如，相较于汽油除了高辛烷值外，醇类燃料也可具有更好的充气冷却效应，其不是由辛烷值导致的。因此，仅基于燃料的固有辛烷值的燃料喷射可导致过度消耗燃料，并且必须更频繁地加燃料。在混合燃料的情况下，燃料的固有辛烷值可基于燃料的容积成分(例如醇浓度)。然而，燃料的容积成分和辛烷值之间的非线性关系使得计算发动机控制调节复杂化。

【发明内容】

本发明通过提供一种发动机的运转方法以及发动机系统来解决上述问题，其优点在于通过在直接喷射爆震控制液之前使用至少一些火花延迟解决爆震，可实现爆震控制同时改善发动机燃料经济性。

根据本发明一方面，提供一种发动机的运转方法。该运转方法包括响应发动机爆震，延迟点火火花正时第一量并且直接喷射第二量的液体，该火花延迟第一量和液体喷射第二量基于液体的固有辛烷、液体的稀释效应和液体的蒸发效应的组合调节。

根据本发明另一方面，提供一种发动机的运转方法。该发动机运转方法，包括响应发动机爆震；延迟点火火花正时；直接喷射爆震控制液的量，基于所喷射的液体的稀释效应、固有辛烷效应和蒸发效应的组合来调节所述量；及至少基于所喷射的液体的稀释效应调节发动机运转参数从而调节发动机稀释。

根据本发明再一方面，提供一种发动机的运转方法。该发动机运转方法，包括响应发动机爆震，延迟点火火花正时至预定的正时并且直接喷射一定量的液体，预定的正时和直接喷射的液体量基于喷射的液体的摩尔成分调节。

根据本发明又一方面，提供一种发动机系统。该发动机系统包括：发动机；配置用于直接喷射液体进发动机汽缸内的直接喷射器；配置用于进气道喷射液体进发动机汽缸内的进气道喷射器；控制系统，配置用于：响应爆震；延迟点火火花正时至预定的正时；直接喷射第一量的液体，第一量基于所喷射的液体的摩尔成分和所喷射的液体的稀释效应和所喷射的液体的蒸发效应；进气喷射第二量的液体，第二量基于第一量；及至少基于所喷射的液体的稀释效应调节发动机稀释。

在一个示例中，车辆发动机可配置用于使用多个液体，包括燃料和燃料混合物。发动机可包括用于直接喷射液体(例如水和/或燃料或燃料混合物)进发动机汽缸内的直接喷射器。发动机可进一步包括用于进气道喷射液体(例如水和/或燃料或燃料混合物)进发动机汽缸内的进气道喷射器。响应于发动机爆震，发动机控制器可通过在调节液体喷射之前至少一些火花延迟来解决爆震。可基于发动机工况(例如爆震强度、发动机转速和负荷等)，并且进一步基于液体的固有辛烷效应、液体的稀释效应和液体的蒸发效应的组合来调节火花延迟量和液体喷射量。随后可基于所确定的直接喷射调节进气道喷射。

在一个示例中，可基于液体的摩尔成分计算液体的固有辛烷效应。例如，液体可为包括至少两个成分燃料(例如汽油和乙醇)的燃料混合物。可基于混合物中的每一个燃料的容积和/或摩尔分数、分子量和密度来确定摩尔成分。在一个示例中，通过使用燃料的成分确定所喷射的液体的固有辛烷效应，可实现燃料成分(例如醇含量)和该固有辛烷效应(例如，固有辛烷值或RON)之间的线性关系，从而简化基于燃料类型的发动机调节的计算。因此，所喷射液体的蒸发效应可基于液体的充气冷却特性同时所喷射液体的稀释效应可基于所喷射液体的充气稀释效应。

在一个示例中，可基于液体的摩尔成分延迟火花正时直至预定的正时。例如，在所喷射液体为包括醇(例如乙醇或甲醇)的燃料混合物的情况下，当混合燃料内的醇的摩尔分数增加时从MBT进一步延迟预定的正时。在替代的示例中，所喷射的液体包括乙醇、甲醇、其它醇、水、汽油和它们的组合中的一个或多个。在每个情况下，该调节可基于液体的固有辛烷效应、稀释效应和蒸发效应的组合。通过在直接喷射爆震控制液之前使用至少一些火花延迟解决爆震，可实现爆震控制同时改善发动机燃料经济性。