CN102345530B - 发动机系统及其运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过基于发动机工况和喷射的液体的成分调节使用火花延迟和直接喷射液体来改善燃料使用同时解决爆震的发动机系统及其运转方法。一个或多个发动机参数，例如EGR、VCT、增压、节气门位置，与直接喷射协调以减少扭矩和EGR瞬变。本发明的优点在于通过直接喷射爆震控制液进发动机汽缸内，可解决爆震。通过基于直接喷射的正时、量和成分调节节气门位置，并且因此可更好地解决所喷射水的蒸发和空气‑燃料充气置换效应、由液体喷射引起的扭矩变化，从而改善发动机性能。

Description

发动机系统及其运转方法
【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】
已经研究替代燃料以减轻常规燃料的价格上涨以及减少排放。例如，醇和含有醇的混合燃料已经被认为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的充斥冷却效应，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和多种其它发动机工况调节增压或火花正时。
发动机可配置用于直接喷射爆震控制液(例如水)至发动机汽缸内。所喷射的水的冷却效应和稀释效应可用于解决汽缸爆震，以及减少发动机NOx排放。
美国专利US 6,415,745显示了这种系统的一个示例。其中，基本上在进气冲程期间将一定量的水直接喷射进汽缸内。基于需要减少的NOx和发动机工况调节喷射的开始以及喷射量。
然而，本发明人已经认识到这种系统的潜在问题。如一个示例，基于水喷射正时和喷射量会出现不希望的扭矩变化。具体地，基于喷射开始和结束的时间，在喷射水的时间汽缸温度会改变，从而导致水蒸发效应的变化。例如，如果喷射正时在汽缸较热时，所喷射的水会蒸发越多，导致取代更多的空气-燃料充气且对发动机扭矩影响更大。相比较，如果喷射正时在汽缸较冷时，则所喷射的水会蒸发更少，导致取代更少的空气-燃料充气且对发动机扭矩影响较小。此外，如果喷射正时为在进气门关闭之前几乎不发生蒸发时，则基本上不取代捕集的空气-燃料混合物并且对发动机扭矩几乎不产生影响。因此，尽管充分地解决了发动机NOx，然而该方法可能不能够提供所需的扭矩。
【发明内容】
本发明提供一种运转发动机的方法和发动机的系统来至少部分地解决上面的问题。本发明的优点在于通过直接喷射爆震控制液进发动机汽缸内，可解决爆震。通过基于直接喷射的正时、量和成分调节节气门位置，并且因此可更好地解决所喷射水的蒸发和空气-燃料充气置换效应、由液体喷射引起的扭矩变化，从而改善发动机性能。
根据本发明一方面，提供一种运转发动机的方法，包括调节直接喷射液体(例如水)至所述发动机。该方法还包括在第一液体喷射正时期间，基于液体喷射量调节发动机节气门第一量；及在第二、后液体喷射正时期间，基于液体喷射量调节发动机节气门第二、较小量。
根据本发明另一方面，提供一种运转发动机的方法，包括：基于发动机工况直接喷射一定量爆震控制液至发动机内；及基于喷射量、喷射正时和液体成分调节发动机节气门位置。
根据本发明再一方面，提供一种发动机系统，包括：带有进气和排气的发动机；配置用于直接喷射爆震控制液进发动机汽缸内的直接喷射器；包括压缩器和涡轮的涡轮增压器；连接在涡轮下游的发动机排气和压缩器上游的发动机进气之间的EGR管道；用于调节一个或多个凸轮的正时的可变凸轮正时机构(VCT)；及控制系统，配置用于：响应发动机爆震；直接喷射一定量爆震控制液至发动机汽缸内；响应直接喷射的正时调节节气门；及响应直接喷射的量调节一个或多个VCT和EGR的量。
在一个示例中，发动机可配置有用于直接喷射爆震控制液(例如水)至发动机汽缸内的直接喷射器。响应于发动机爆震，可直接喷射水进发动机汽缸内以解决爆震。可基于发动机工况(例如爆震强度、发动机转速负荷状况等)并且进一步基于所需发动机稀释和EGR瞬变的出现来调节直接喷射水。这可包括基于发动机工况、爆震和/或所需稀释来调节直接喷射水的正时和量。因此，可相对于汽缸的进气门关闭(IVC)事件来调节直接喷射的正时。例如，当爆震增加时，和/或当所需发动机稀释增加时可从IVC延迟喷射正时。
基于直接喷射的正时，可执行节气门调节以补偿不需要的扭矩变化。例如，在从IVC延迟更多的第一水喷射正时期间，可基于水喷射量调节发动机节气门 第一、较小量。在另一示例中，在从IVC延迟较少的第二水喷射期间，可基于水喷射量调节发动机节气门第二、较大量。在一个示例中，第一喷射正时在IVC之后而第二喷射正时在IVC之前，或至少部分第二喷射正时在IVC之前。其中，在第一喷射正时处，基本上所有直接喷射的水会在进气门已经关闭之后蒸发，从而不能够置换捕集在汽缸内的空气-燃料充气，而在第二喷射正时处，一些或所有直接喷射的水会在进气门关闭之前蒸发，占据汽缸内空气-燃料充气的更多空间。因此，在第一喷射正时处，喷射的水对进气空气-燃料充气的量产生较小的效应。因此，可要求更少和/或更小的节气门调节来解决较小的扭矩变化。相比较，在第二喷射正时处，喷射的水对进气空气-燃料充气的量产生较大的影响。因此，可要求更多和/或更大的节气门调节来解决较大的扭矩变化。
在一些状况下，可以多次喷射来执行直接喷射的水，其中基于发动机工况调节多次喷射的正时之间的转换。在一个示例中，可基于爆震(例如爆震正时、爆震强度、爆震特性)来调节正时。因此，当爆震强度增加时(例如超过相应于预点火的阈值)，可增加水喷射的执行次数，并且进一步地在IVC之前可执行较大次数的这些喷射以减少空气充气温度并且加速爆震减轻。在这里，节气门调节可基于多次喷射的次数和正时。在替代示例中，也可基于发动机工况(例如发动机转速负荷状况、可用增压、所需稀释等)调节转换的正时。
节气门调节也可基于所喷射的水的稀释效应。因此，基于发动机工况，并且进一步基于发动机爆震的可能性，可确定所需的发动机稀释。可使用影响发动机参数(例如EGR量、VCT正时、气门升程、增压量等)的稀释来提供所需稀释。所喷射的水也具有稀释效应，该效应基于所喷射水的量。因此，当响应爆震增加喷射的水的量时，可基于水喷射调节一个或多个发动机运转参数以提供所需稀释。例如，当所喷射的水的量增加时，可相应地减少EGR的量以使得提供所需稀释。
尽管上面的示例说明了基于水的稀释效应的节气门的调节，应了解这不意味限制，并且在替代示例中所喷射的液体可为替代的爆震控制液，例如燃料、燃料混合物、水、其它惰性液体、乙醇、甲醇、其它醇类、汽油或它们的组合。 在这里，节气门调节不仅基于爆震控制液的直接喷射正时和量，还基于该液体的容积和蒸发效应。在一个示例中，可根据所喷射液体的摩尔成分推断效应的组合。例如，在所喷射液体为包括醇类燃料的混合物，摩尔成分可基于混合物中的醇类成分的容积比，以及它们的分子量和密度。因此，当所喷射液体的蒸发冷却效应和/或醇含量增加时，可减小空气-燃料充气温度并且增加密度，并且因此节气门补偿可用于减小歧管压力以实现所需扭矩。在另一示例中，在所喷射液体为包括水或其它惰性液体的混合物中，空气-燃料混合物可在IVC之前部分地由所喷射的水置换，并且从而节气门补偿可用于增加进气歧管压力以实现所需扭矩。在再一示例中，蒸发冷却效应和惰性蒸汽的置换可彼此部分抵消。另外地，可能需要在火花提前量、增压量、VCT量和/或EGR量上调节。
这样，通过直接喷射爆震控制液进发动机汽缸内，可解决爆震。通过基于直接喷射的正时、量和成分调节节气门位置，并且因此可更好地解决所喷射水的蒸发和空气-燃料充气置换效应、由液体喷射引起的扭矩变化，从而改善发动机性能。
应理解上面的概述提供用于以简化的形式引入将在详细描述中进一步描述的选择的概念。不意味着确认所保护的本发明主题的关键的或实质的特征，本发明的范围将由本申请的权利要求唯一地界定。此外，所保护的主题不限于克服上文或本公开的任何部分中所述的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
图1显示了发动机燃烧室的示例实施例。
图2显示了描绘燃料经济性损失和扭矩比随着变化的火花延迟而变化。
图3显示了通过比较由火花延迟导致的燃料经济性损失与由乙醇燃料喷射导致的燃料经济性损失可用于识别调节阈值点的图。
图4显示了用于多种成本函数比较由火花延迟导致的损失和由乙醇燃料喷射导致的损失的图。
图5A-B显示了说明可执行用于调节火花延迟量和燃料喷射量以解决发动机爆震的例程的高级流程图。
图6显示了用于基于爆震控制液的可用性调节发动机稀释和发动机燃烧速 度的高级流程图。
图7显示了可用于基于发动机速度负荷状况调节使用火花延迟和高辛烷值燃料喷射的阈值点的图。
图8显示了说明可执行用于基于多种发动机工况限制调节使用火花延迟和高辛烷值燃料喷射的阈值点的例程的高级流程图。
图9显示了根据本发明说明使用火花延迟和乙醇燃料直接喷射以解决爆震的示例的图。
图10-11显示了说明使用火花延迟和基于喷射的燃料量直接喷射爆震控制液的示例调节的图。
图12显示了说明响应EGR瞬间直接喷射水的示例变化的图。
图13显示了说明响应直接喷射水的正时的示例节气门调节的图。
【具体实施方式】
下面的描述涉及用于改善柔性燃料发动机(如图1内的发动机)内的燃料使用效率的系统和方法。响应于发动机的爆震，火花延迟量和爆震控制液喷射可用于解决爆震。具体地，可延迟火花直至预定的延迟量(例如预定的正时或阈值点)，直至其使用火花延迟可更有利(例如更具有燃料经济性)，并且超过该延迟量喷射爆震控制液以解决发动机爆震可更有利。如在图2-5中所示，基于驾驶员选择的成本函数，控制器可调节火花延迟的使用以及直接喷射和/或进气道喷射燃料、或爆震控制液的使用以解决爆震。该使用可进一步基于固有的辛烷含量、稀释效应和可用爆震控制液的充气冷却效应，例如从喷射的爆震控制液的成分(摩尔或容积)所推断的。如在图7-8中所示，在所选择的发动机工况(例如转速负荷状况)下，可确定发动机限制(例如扭矩、温度和排放限制)，并且可进一步相应地调节预定的正时。如在图9中所示，响应爆震，控制器可使用火花延迟直至预定正时以解决爆震，在这之后，控制器可使用喷射爆震控制液以解决爆震。如在图10-11中所示，与喷射器的脉冲宽度喷射限制相比，使用火花延迟和爆震控制液喷射之间的调节也可基于喷射的爆震控制液的量。如在图6和12中所示，可基于喷射的爆震控制液的稀释效应执行额外的发动机调节以便更好地协调发动机稀释优点和喷射液体的爆震抑制优点。 此外，如图13所示，可基于直接喷射相对于进气门关闭的正时进行节气门调节以便更好地补偿扭矩瞬变。这样，通过在解决爆震中改善火花延迟的使用和燃料或爆震控制液的喷射，可更明智地使用爆震控制液同时改善了发动机性能。
图1描绘了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和经由输入装置132接收来自车辆操作者130的输入。在这个例子中，输入装置132包括加速踏板和用于成比例地产生踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(在这里也称为燃烧室)14可包括带有定位于其内的活塞138的燃烧室壁136。活塞138可连接至曲轴140以便使活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可经由中间传动系统连接至车辆的至少一个驱动轮。而且，起动马达可经由飞轮连接至曲轴140以开始发动机10的起动运转。
汽缸14能够经由多个进气道142、144和146接收进气。进气道146能够与除了汽缸14之外的发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，进气道中一个或多个可包括增压装置例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1显示了发动机10配置有包括设置在进气道142和144之间的压缩器174和沿排气道148设置的排气涡轮176。压缩器174可为至少部分地经由轴180由排气涡轮176驱动，在这里增压装置配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，例如在发动机10设有涡轮增压器的情况下，可选地省略排气涡轮176，其中压缩器174可由来自马达或发动机的机械输入驱动。可沿发动机的进气道设有包括节流板164的节气门162用于改变提供至发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如图1所示，节气门162可设置在压缩器174的下游，或者可替代地提供在压缩器174上游。
排气通道148能够从除汽缸14之外的发动机10的其它汽缸接收排气。排气传感器128显示为连接至排放控制装置178上游的排气道148。传感器128可为用于提供排气空燃比指示的多种适合的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(排气氧传感器)、HEGO(加热型EGO)、氮氧化物、碳氢化合物或一氧化碳传感器。排放控制装置178 可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、多种其他排放控制装置或其组合。
可通过位于排气通道148内的一个或多个温度传感器(未显示)测量排气温度。可替代地，可基于发动机工况(例如转速、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等)推断排气温度。此外，可通过一个或多个排气传感器128计算排气温度。应了解排气温度可替代地通过这里列出的任何温度估算的组合来估算。
发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14显示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可包括位于该汽缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
进气门150通过经由驱动系统151的凸轮驱动通过控制器12控制。类似地，排气门156可经由凸轮驱动系统153通过控制器12控制。凸轮驱动系统151和153可均包括一个或多个凸轮并且可利用由控制器12运转以改变气门运转的轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中一个或多个。进气门150和排气门156的运转可分别通过气门位置传感器(未显示)和/或凸轮轴传感器155和157确定。在可替代实施例中，可通过电动气门驱动控制进气门和/或排气门。例如，汽缸14可替代地包括经由电动气门驱动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮驱动控制的排气门。在其它实施例中，进气门和排气门可由共用气门驱动或驱动系统，或可变气门正时驱动器或驱动系统控制。如参考图6和12所详述，可(通过提前或延迟VCT系统)调节凸轮正时以及协同EGR流量和/或爆震控制液的直接喷射来调节发动机稀释，从而减少EGR瞬变并且改善发动机性能。
汽缸14能够具有压缩比，其为在活塞138位于下止点和上止点的体积比。常规地，压缩比在9∶1至10∶1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可增加压缩比。例如这会在使用高辛烷值燃料或具有高汽化比潜热的燃料时会发生。如果使用直接喷射由于其对发动机爆震的效果也可增加压缩比。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于发动燃烧的火花塞 192。点火系统190能够响应在选定运转模式下来自的控制器12的火花提前信号SA经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例下，可省略火花塞192，例如在这样的情况下发动机10可由自动点火或在一些柴油发动机的情况下通过燃料喷射发动燃烧。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有提供燃料至其上的一个或多个用燃料喷射器。在一些实施例中，爆震控制液可为燃料，其中喷射器也称为燃料喷射器。如一个非限制性示例，汽缸14显示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166显示为直接地连接至汽缸14用于将燃料与经由电子驱动器168从控制器12接收的FPW信号的脉冲宽度成比例地喷射进其内。这样，燃料喷射器166将燃料以称为燃料直接喷射的方式提供至燃烧汽缸14内。尽管图1显示了喷射器166为侧面喷射器，其也可位于活塞的顶部，例如靠近火花塞192的位置处。当以醇基的燃料运转发动机时由于一些醇类燃料的低挥发性，这种位置可改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于顶部或靠近进气门处以改善混合。可将燃料从包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的高压燃料系统8输送至燃料喷射器166。可替代地，可通过单级燃料泵在低压下输送燃料，在这种情况下，在压缩冲程期间可比如果在使用高压燃料系统时更多地限制直接燃料喷射正时。此外，尽管未显示，在可替代实施例中，喷射器166可为将燃料提供至汽缸14上游的进气道内的进气道喷射器。
应了解尽管在一个实施例中，可通过单个直接喷射器喷射可变燃料或爆震控制液混合物运转发动机，在可替代实施例中，可使用两个喷射器(直接喷射器166和进气道喷射器)并且改变来自每个喷射器的喷射量来运转发动机。
在汽缸的单个循环期间可通过喷射器将燃料输送至汽缸。此外，从喷射器输送的燃料或爆震控制液的分配和/或相对量可随着工况(例如空气充气温度)变化，如下面所述。而且，对于单个燃烧事件，每个循环可执行输送的燃料的多次喷射。多次喷射可在压缩冲程、进气冲程或它们的任何合适的组合期间执行。
如上所述，图1仅显示了多缸发动机的一个汽缸。同样，每个汽缸可类似地包括其自有组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
燃烧系统8内的燃料箱可保存不同性质(例如不同成分)的燃料或爆震控制液。这些差别可包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合和/或它们的组合等。在一个示例中，带有不同醇含量的爆震控制液可包括一种燃料为汽油而另一种为乙醇或甲醇。在其它示例中，发动机可使用汽油作为第一物质并且含有燃料混合物例如E85(其大约为85％的乙醇和15％的汽油)或M85(其大约为85％的甲醇和15％的汽油)的醇类作为第二物质。其它含有醇的燃料可为醇类和水的混合物、醇类的混合物、水和汽油等。在又一示例中，两种燃料全部为醇混合物，其中第一燃料为醇类比例比醇类比例较高第二燃料的汽油醇类混合物低的汽油醇类混合物，例如E10(其为大约10％的乙醇)作为第一燃料并且E85(其大约为85％的乙醇)作为为第二燃料。另外，第一燃料和第二燃料也可在其它燃料性质(例如温度、粘度、辛烷值、汽化比潜热等)上不同。
此外，存储在燃料箱内的燃料或爆震控制液的燃料特性可经常变化。在一个示例中，驾驶员可在燃料箱内一天加E85、下一天加E10并且再下一天E50。燃料箱加注的每天变化因此能够导致经常变化的燃料成分，从而影响由喷射器166输送的燃料成分。
尽管未显示，应了解发动机可进一步包括一个或多个排气再循环通道用于从发动机排气输送至少一部分排气至发动机进气。同样，通过再循环一些排气，可影响发动机稀释，其可通过减少发动机爆震、峰值汽缸燃料温度和压力、节流损失和NOx排放来改善发动机性能。一个或多个EGR通道可包括连接在涡轮增压器压缩器上游的发动机进气和涡轮下游的发动机排气之间并且配置用于提供低压(LP)EGR的LP-EGR通道。一个或多个EGR通道可包括连接在压缩器下游的发动机进气和涡轮上游的发动机排气之间并且配置用于提供高压(HP)EGR的HP-EGR通道。在一个示例中，可在例如缺少由涡轮增压器提供的增压的状况下提供HP-EGR流量，并且在例如出现涡轮增压器增压和/或当排气温度高于阈值时的状况期间提供LP-EGR。可经由LP-EGR阀门调节通过LP-EGR通道的LP-EGR流量且可经由HP-EGR阀门(未显示)调节通过HP-EGR通道的HP-EGR流量。
图1中控制器(或控制系统)12显示为微型计算机，包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行的程序和检定值的电子存储介质(在本具体例子中显示为只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。控制器12可从连接至发动机10的传感器接收多种信号，除了之前论述的那些信号，还包括：来自质量空气流量传感器122的引入质量空气流量(MAF)测量值、来自连接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)、来自连接至曲轴140霍尔效应传感器120(或其他类型)的脉冲点火感测信号(PIP)、来自节气门位置传感器的节气门位置TP和来自传感器124的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可由控制器12从脉冲点火感测PIP信号生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管内的真空或压力指示。
存储介质只读存储器110能够编程有代表由处理器106可执行指令的计算机可读数据用于执行下面所述的方法以及预见但未具体列出的变形。
在所选择的发动机工况期间，例如在低发动机转速和在高负荷状况下，会发生发动机爆震。在一个示例中，可通过延迟点火火花正时(这里也称为火花延迟)来解决发动机爆震。通过从MBT延迟点火火花正时，可减小汽缸峰值压力和温度，从而减少爆震的发生。然而，从MBT延迟火花也减小了发动机热效率和扭矩输出。因此，为了在延迟火花时满足驾驶员要求的扭矩，可增加空气和燃料流量以补偿扭矩损失。因此，额外的空气和燃料消耗导致下降的燃料经济性。相应的燃料经济性惩罚SPARKFE_LOSS可如下计算：
其中TR为扭矩比。在图2的图200中通过曲线202说明了燃料经济损失的变化。如曲线204所示，当火花处于MBT时扭矩比为最高，但是随着火花延迟而减小。
替代延迟火花，可通过喷射爆震控制液进汽缸内解决发动机爆震。爆震控制液可为有效辛烷含量较高的燃料，例如乙醇燃料。因此，有效辛烷含量的喷射燃料可由代表燃料的多种爆震减轻特性的多种成分组成，例如固有辛烷值的 液体、液体的稀释效应和液体的蒸发效应的组合。因此，例如，乙醇燃料混合物(例如E85)可直接喷射进汽缸内以利用燃料固有的高辛烷值(固有的燃料辛烷成分)和乙醇燃料的充气冷却效应(蒸发性辛烷成分)。然而，由于乙醇燃料相较于汽缸具有较小的燃料热(低热值，LHV)，必须燃料大量的燃料以实现相同的能量输出。因此，尽管从更接近于MBT火花正时运转上获得改善的热效率，容积燃料经济性上(每加仑英里数)存在减小。相应的燃料经济性惩罚ETHFFE_LOSS可如下计算：
其中E为直接喷射的燃料内的乙醇含量的质量百分比，D为减轻爆震所需的直接喷射的燃料的质量百分比，LHVETH和LHVGAS为低热值的燃料，并且ρETH和ρGAS为燃料的密度。
在爆震状况下，控制器可确定是否延迟火花所需的量并且接受与火花延迟量相关的热效率和燃料经济性损失，或是否保持火花在MBT以及直接喷射所需量的爆震控制液(例如喷射乙醇燃料)和接受与乙醇喷射相关的容积燃料经济性损失。例如，发动机控制器可配置用于如下比较来自乙醇燃料(例如E85)的直接喷射的燃料经济性惩罚与来自火花延迟的燃料经济性惩罚：
SPARKFE_LOSS-ETHFE_LOSS (3)
在一个示例中，可采用映射图(例如图3的映射图300)来比较来自延迟火花的燃料经济性损失(曲线302)与来自乙醇喷射的燃料经济性损失(曲线304)。基于比较，可确定正时或阈值点306。因此，阈值点306(这里也称为收支平衡点或切换点)可表示预定的延迟量或预定的正时(例如曲轴角度或火花延迟角度)，在解决发动机爆震时，在该阈值点之后增加喷射乙醇燃料可相对于延迟火花提供燃料经济性优点，并且在其之前延迟火花可相对于增加喷射乙醇燃料提供燃料经济性优点。因此，响应于发动机爆震，发动机控制器可首先延迟点火火花正时直至预定的延迟量。在点火火花正时达到预定的正时之后，控制器可增加喷射进汽缸内的爆震控制液(或燃料)的量以抑制发动机爆震，同时维持火花正时在预定的延迟量(即在预定的正时)。也就是，可在这 一点切换对火花延迟和增加直接喷射爆震控制液的使用。
因此，预定的正时可基于发动机工况(例如发动机转速和负载状况)并且进一步基于驾驶员所选择的成本函数。如上面所详述，这些所选择的成本函数可包括燃料经济性、CO2排放和价格有效性。
可进一步基于所喷射的燃料的有效辛烷含量调节预定的正时。因此，所喷射的爆震控制液可包括汽油、乙醇、甲醇、挡风玻璃清洗液、其它醇、水和它们的组合中一个或多个。在一个示例中，在直接喷射的燃料为乙醇燃料混合物的情况下，所喷射的液体的有效辛烷含量可基于燃料的醇含量，并且从而阈值点可基于液体的醇含量变化。例如，预定的正时可随着喷射的燃料的醇含量增加从MBT延迟。因此，与带有大量乙醇的乙醇燃料混合物(例如E85，其具有大约85％乙醇)相比，带有少量乙醇(例如E10，其具有大约10％的乙醇)的乙醇燃料混合物可具有较低阈值点(即相对较低的延迟量)。
在一个示例中，在乙醇燃料为E85且所选择的成本函数为容积燃料经济性(每加仑英里数)的情况下，预定的正时(306)可为11度火花延迟角。其中，在爆震状况期间，当解决爆震所需的辛烷增加时，可采用延迟火花直至11度火花延迟，因为在这一点上与火花延迟相关的热效率损失低于与E85相关的容积燃料经济性损失。然而，在火花已经延迟至11度火花延迟之后，增加喷射E85可提供比火花延迟更低的燃料经济性损失。因此，为了进一步解决爆震，火花点火正时可保持在从MBT延迟的11度角处同时增加喷射的E85的量以完成爆震解决要求。
尽管上面的示例使用容积燃料经济性作为成本函数确定用于解决发动机爆震的预定延迟量，应了解在替代示例中，可使用其它成本函数。替代的成本函数可包括例如排气排放(例如CO2排放)和价格有效性(例如每一美元英里数的运转成本)。在一个示例中，在成本函数为价格有效性的情况下，可考虑到所喷射燃料的燃料价格。因此，乙醇燃料喷射导致的成本损失ETHDOLLAR_LOSS可如下计算：
其中$GAS和$ETH为单位容积的燃料价格，LHVETH和LHVGAS为燃料的低热值，并且ρETH和ρGAS为燃料的密度。
在其它示例中，其中成本函数为CO2排放，CO2损失由乙醇燃料喷射导致，ETHCO2_LOSS可如下计算：
其中CGAS和CETH为由燃料释放的每GJ能量产生的kg CO2的单位的由每个燃料产生的CO2量。这个CO2成本函数可以多种方式计算，例如尾气管总CO2排放、尾气管原油CO2排放(fossil-derived CO2 emission)或整个生命周期(油井到车轮)CO2排放。
因此，基于驾驶员选择的成本函数，响应于发动机爆震，发动机控制器可在比较与火花延迟与乙醇直接喷射相关的成本函数损失之后确定使用火花延迟还是爆震控制液喷射(例如乙醇燃料)。也就是，当成本函数为价格有效性时，阈值点可如下计算：
SPARKDOLLAR_LOSS-ETHDOLLAR_LOSS (6)
类似地，当成本函数为CO2排放时，阈值点可如下计算：
SPARKCO2_LOSS-ETHCO2_LOSS (7)
总而言之，成本函数损失比较可如下确定：
SPARKCOSTFN_LOSS-ETHCOSTFN_LOSS (8)
图4显示了根据表达式(3)、(6)、(7)产生的曲线的映射图。具体地，映射图400在x轴上描绘了从MBT的火花延迟，并在y轴上描绘了成本函数损失比较(即，对于所选择的成本函数，由火花延迟导致的损失和由乙醇燃料喷射导致的损失之间的百分比差值)。曲线406(虚线)描绘了在成本函数为容积燃料经济性时的损失比较，曲线404(点划线)描绘了在成本函数为CO2排放时的损失比较，并且曲线402(实线)描绘了在成本函数为价格有效性时的损失比较。
在每个情况下，在曲线经过零时，可确定相应的预定的延迟量和预定的正 时(或阈值点)。因此，在曲线404的情况下，阈值点发生在408处，而曲线406的阈值点发生在410处，其中低于阈值点时延迟火花为更有利，而高于阈值点时则保持火花延迟并且增加喷射乙醇燃料为更有利。在曲线总是在零之上的情况下，例如参考曲线402所示，直接喷射乙醇燃料替代延迟火花总是更有利的。
尽管参考直接喷射乙醇燃料E85描绘了图3-4的示例，应了解这不意味着限制，并且在替代示例中，可使用其它爆震控制液。这些可包括例如与混合有更高或更低醇含量的多种醇类燃料或与混合有不同固有辛烷值、稀释或蒸发特性的液体或燃料、压缩天然气(CNG)、水、甲醇、清洗器液(其为大约60％的水和40％的甲醇的混合物)等。
因此，除了预定的延迟量，也可基于所喷射的液体(燃料)的有效辛烷含量调节喷射进汽缸内以解决爆震的爆震控制液的量。例如，调节可包括当液体的有效辛烷含量的增加时减少直接喷射的爆震控制液的量。如前所提及，给定液体的有效辛烷含量可为该液体的固有辛烷含量(或辛烷值)、液体的稀释效应(基于液体的惰性成分，例如水)和液体的蒸发效应(基于液体的汽化热)的组合。在一个示例中，在喷射液体为CNG的情况下，燃料的有效辛烷含量可基于CNG燃料的辛烷值，仅因为CNG基本上不具有充气冷却效应(即，没有蒸发性辛烷成分)或稀释效应(即，没有惰性成分)。在另一示例中，在所喷射的燃料为乙醇燃料混合物的情况下，由于乙醇的充气冷却效应，并且这里可能不存在稀释效应辛烷成分，燃料的有效辛烷含量可基于燃料的固有辛烷成分以及蒸发性辛烷成分。在又一个示例中，在喷射液体为水的情况下，液体的有效辛烷含量可仅基于水的稀释效应和充气冷却效应。在一个示例中，所喷射液体的辛烷含量可基于液体的摩尔成分。因此，可基于所喷射燃料的摩尔成分调节所直接喷射的燃料的预定正时和量。然而，在可替代示例中，喷射的液体的辛烷含量可基于液体的容积成分。
可根据研究法辛烷值(RON，research octane number)和/或马达法辛烷值(MON，motor octane number)评级燃料的固有辛烷成分。在燃料混合物的情况下，小分子量的醇类(例如乙醇和甲醇，其具有高RON和MON值)被添加 至汽油以改善汽油燃料的RON值。即使是添加少量醇(例如，10％的容积)也能够导致混合燃料的RON值较大的且非线性增加，使得确定由于醇的添加汽油燃料的RON值上的变化复杂化。在一些情况下，“混合RON(bRON)”值可用于描述在混合燃料内增加少量醇对汽油的影响。可基于混合物中的醇和汽油的容积成分如下计算bRON值：
RONblend＝(1-Xv，alc).RONbase+(Xv，alc).bRONv，alc (9)
其中，Xv，alc为燃料混合物内的醇的容积分数，RONblend为醇-汽油燃料混合物的RON，RONbase为基汽油的RON，并且bRONv，alc为基汽油内的醇基于容积含量的混合RON。然而，由于bRON值取决于添加至基汽油的醇的浓度、基汽油的RON和基汽油的碳氢化合物成分，对于特定醇不存在单个bRON值，从而限制了利用bRON方法。
在另一方法中，可基于燃料的摩尔成分计算混合燃料的固有辛烷成分。与容积成分方法(其基于燃料混合物中处于液态(即，在其准备并且通常测量时)的醇和汽油的容积)相比较，摩尔成分反应了混合物内的醇和汽油的分子量。因此，摩尔成分可更相关地描述在发动机汽缸内发生与蒸汽燃料的气相化学反应。此外，在气态下，容积成分可大约等于摩尔成分。可类似于容积成分(如等式9中所描述)计算燃料混合物的摩尔成分，除了在摩尔基础(如下文在等式10中所述)上使用醇的密度和分子量(即，醇的已知物理特性)和汽油的密度和平均分子量(如所测量或估计)计算醇含量。对于商业汽油，由于汽油的密度和分子量不具有大的变化，对于这种计算估算的值已经足够精确。因此，可基于混合物中的醇和汽油的摩尔成分如下计算燃料混合物的bRON值：
RONblend＝(1-Xm，alc).RONbase+(Xm，alc).bRONv，alc (10)
其中Xm，alc为燃料混合物内的醇的摩尔分数，RONblend为醇-汽油燃料混合物的RON，MWbase为基汽油的平均分子量，MWalc为醇的分子量，ρbase为基汽油的密 度，ρalc为醇的密度，且bRONm，alc为在基汽油内醇基于摩尔含量的混合RON。应了解尽管等式(9)-(11)显示为混合RON值，其同样可应用于RON和MON值。因此，基于混合燃料的摩尔成分计算的RON值可显示为与燃料的醇含量基本上为线性关系。因此，基于摩尔计算的混合RON值可显示为较少或不取决于燃料内的醇浓度或基汽油的RON。另外，相对于其容积混合RON值，混合燃料的摩尔混合RON值存在相当少的变化。此外，所得出的乙醇-汽油燃料混合物的摩尔混合RON值可基本上等于纯乙醇的混合RON值，而甲醇-汽油燃料混合物的摩尔混合RON值可基本上等于纯甲醇的混合RON值。
对于醇添加至汽油成分，用于估算RON或MON、简单化方程可如下计算：
RONblend＝(1-Xm，alc).RONbase+(Xm，alc).RONalc (12)
其中，Xm，alc为燃料混合物内的醇的摩尔分数，Xv，alc为燃料混合物内的醇的容积分数，RONblend为醇-汽油燃料混合物的RON，RONbase为基汽油的RON，RONalc为纯醇(例如对于乙醇和甲醇为109)的RON，并且Rga为特定醇液体摩尔容积比，其包含醇和典型汽油(例如乙醇为0.400或甲醇为0.275)的分子量和密度。可替代地，等式(12)和(13)可如下结合：
因此，在一个示例中，这种方法可用于更精确和可靠地确定混合燃料的固有辛烷成分(并且因此确定有效辛烷含量)，其相应地可用于在解决爆震时使用火花延迟和增加直接燃料喷射来确定预定的延迟量或预定的正时(或阈值点)。例如，基于发动机工况，可确定解决爆震所需的前馈可能性和RON。随后混合计算可用于确定满足RON要求所需的直接喷射爆震控制液或燃料(例如乙醇)的量。在另一示例中，在以乙醇混合燃料运转的柔性燃料车辆中，可根据氧传感器(例如空燃比估算氧传感器)的反馈估算混合燃料内的乙醇量。相应地，这可用于预测燃料的RON并且确定火花控制和燃料喷射的阈值点。同样也可用作为前馈信息以允许修改再加注事件之后而在使用爆震传感器前馈之前的火花控制策略。因此，通过调节爆震控制液的量或燃料直接喷射的量以及 基于喷射的燃料的摩尔成分的预定正时或阈值点(例如，使用由摩尔方法所确定的燃料的混合RON辛烷值)，可线性化并且简化根据醇燃料喷射的辛烷好处的计算。然而，在替代实施例中，该计算可基于所喷射燃料的容积成分。
在一些发动机中，解决爆震所喷射的液体也可为连接至第二辅助液体箱的第二液体。示例第二爆震控制液可包括水、甲醇、乙醇、高辛烷值汽油、清洗液或它们的组合。在一个示例中，在喷射的液体为水的情况下，液体的有效辛烷含量可仅包括蒸汽辛烷成分和稀释效应辛烷成分。在另一示例中，在直接喷射的液体为清洗液的情况下，燃料的有效辛烷含量可包括固有的燃料辛烷成分、蒸发性辛烷成分，以及稀释效应辛烷成分。在又一示例中，其中使用EGR，可仅包括稀释效应辛烷成分。
因此，为了增加喷射的爆震控制液的充气冷却效应，可响应爆震执行液体直接喷射。在这里，通过直接喷射爆震控制液进汽缸，增强了液体的蒸汽冷却并且可快速地增加喷射进汽缸内的液体的有效辛烷值，从而减少了爆震极限。基于直接喷射进汽缸内的爆震控制液的量，可调节进气道喷射的燃料量使得经由燃料喷射器输送的燃料总量满足化学计量要求。
解决爆震所需的辛烷值Octreq可如下计算：
Octreq＝X.OctDI+(1-X).OctPFI (15)
其中X为直接喷射的爆震控制液的分数，并且(1-X)为进气道喷射燃料的分数，OctDI为通过直接喷射器输送的爆震控制液体的有效辛烷值，并且OctPEI为通过进气道喷射器输送的爆震控制液的有效辛烷值。等式(15)可用于解出X以确定解决爆震所需的直接喷射爆震控制液体的最小分数，如下：
如前面所述，通过直接喷射器和/或进气道喷射器输送的爆震控制液的有效辛烷含量(或值)可根据多个辛烷成分和效应的组合确定，如下：
OctDI＝OctDI，INH+OctDI，EVAP+OctDI，DIL 且
OctPFI＝OctPFI，INH+OctPFI，EVAP+OctPFI，DIL
其中，OctINH、OctEVAP和OctDIL为直接喷射(DI)或进气道喷射(PFI)爆震控制液或燃料的固有、蒸汽和稀释效应辛烷成分，并且进一步地其中：
OctDI，INH＝ADI，INH(EDI)+BDI，INH，
OctDI，EVAP＝ADI，EVAP(EDI)+BDI，EVAP，
OctDI，DIL＝ADI，DIL(EDI)+BDI，DIL，
OctPFI，INH＝APFI，INH(EPFI)+BPFI，INH，
OctPFI，EVAP＝APFI，EVAP(EPFI)+BPFI，EVAP and
OctDI，DIL＝APFI，DIL(EPFI)+BPFI，DIL，
其中A和B为校准常数，EDI为直接喷射的燃料系统内的乙醇含量的质量百分比，并且EPFI为进气道喷射燃料系统内的乙醇含量的质量百分比。通过计算每个液体的有效辛烷含量，并且通过使用这些值求解等式(15)和(16)，可确定解决爆震的直接喷射和进气道喷射的液体比。
这样，通过延迟点火火花正时直至预定的延迟量，并且在点火火花正时达到预定的延迟量之后增加直接喷射的爆震控制液的量来抑制发动机爆震，同时维持火花正时在预定的延迟量或预定的正时，可减少用于减轻爆震的爆震控制液的量同时可增加容积燃料经济性和车辆的行驶范围。
现参考图5A-B，例程500显示为调节预定的火花正时(或阈值点)直至可用于解决爆震的火花延迟，并且在其之后可增加直接喷射进汽缸内的爆震控制液的量以解决发动机爆震。通过在增加直接喷射以解决爆震的爆震控制液体的量之前使用至少一些火花延迟以解决爆震，可实现较大的容积燃料经济性。
在502处，可估算和/或测量发动机工况。这些可包括例如发动机转速、所需扭矩、绝对歧管压力(MAP)、BP、发动机冷却剂温度(ECT)、催化剂温度、进气温度、火花正时、增压等。在504处，可基于估算的发动机工况确定发动机爆震的前馈可能性。在506处，可基于估算的发动机工况以及所确定的爆震的前馈可能性确定所需发动机稀释。在508处，并且参考图6进一步所述，可确定爆震控制液喷射、可变凸轮正时(VCT)和EGR量以提供所需稀释。具体地，至少基于所喷射的爆震控制液的稀释效应，可确定由喷射提供的发动机稀 释量，并且可执行相应的EGR和VCT调节。在510处，可确定发动机的燃料系统内可用的爆震控制液或燃料量。在512处，如在图6中进一步所述，可基于燃料系统内的每个燃料或爆震控制液的可用性调节发动机进气中的充气运转控制阀的位置以从而调节发动机燃料速度。在514处，可确定发动机的燃料系统内的每个燃料或爆震控制液的有效辛烷含量。具体地，对于柔性燃料车辆，可确定发动机的燃料系统内的多个燃料(例如主燃料或爆震控制液和辅助燃料或爆震控制液)中的每一个的有效辛烷含量。如上所述，可基于每个液体的固有辛烷成分(或燃料辛烷值)、蒸发性辛烷成分或效应以及稀释辛烷成分或效应的组合计算每个燃料或爆震控制液的有效辛烷含量。在一个示例中，这些成分或效应中的一个或多个可基于爆震控制液的醇含量。
在516处，可确定驾驶员所选择的成本函数。成本函数可包括例如容积燃料经济性(每加仑英里数)、排气排放、每美元英里数等。在一个示例中，相对于排气排放，车辆驾驶员更喜欢燃料经济性。在另一个示例中，可对驾驶员偏好进行加权。例如，客户可使对于燃料经济性的偏好的权重大于对于最低排气排放的偏好的权重。驾驶员偏好和输入可通过交互显示装置(例如在车辆仪表盘上用于与车辆驾驶员交互的显示器，或车辆显示器上的控制面板)从车辆驾驶员处接收。可替代地，可基于先前驾驶行为推断驾驶员成本函数偏好，例如非激进的驾驶员可假定为喜欢燃料经济性。
在518处，基于驾驶员所选择的成本函数、所估算的发动机工况、所估算的发动机爆震的可能性和可用燃料或爆震控制液的有效辛烷含量，可确定阈值点。具体地，可确定火花可被延迟的预定火花正时(即，预定的延迟量)，并且可确定使用火花延迟和直接喷射爆震控制液的比例以累积地提供解决发动机爆震的辛烷量。
例如，火花延迟1度可关联于改变一个辛烷值(1RON)。在另一示例中，在E85为直接喷射燃料并且汽油为进气道喷射燃料的情况下，直接喷射E85可比相应的进气道喷射汽油提供更大的辛烷值改变。例如，直接喷射0.28％的E85可关联于改变1RON，而直接喷射100％的E85可关联于大约进气道喷射汽油的140RON。
在520处，其可确定是否需要进一步调节阈值点。如参考图7-8所述，在一些状况下，例如特定发动机转速负荷状况下，会出现发动机限制，其会要求调节阈值点以使得可使用较大或较小的延迟量并且相应地也可作出对爆震控制液喷射量的调节。例如，在所需扭矩(至少瞬时)变得受限、或排放温度可能升高、或微粒物质排放可能升高、或发动机可能发生预点火等状况下，可调节阈值点。因此，如果其确定要求阈值点调节，随后在522处，并且如在图8中所述，例程可调节预定的正时。具体地，在这些状况下，可调节预定的阈值(从而调节用于减轻爆震的火花延迟量和爆震控制液喷射量)，以便解决所提及的发动机限制，即便驾驶员所选择的成本函数会由于该调节而存在临时损失。
在一个示例中，预定的正时可存储在控制器存储器内的查值表内，其中可对于给定转速负荷状况和给定爆震控制液将火花延迟的预定量和爆震控制液直接喷射量制订为表格。因此，前面已经使用映射图(例如图3-4的映射图，比较由火花延迟造成的成本函数损失和由不同燃料或液体组合导致的成本函数损失)计算出查值表的读数。对于所选择的发动机转速负荷窗口(例如在图7的映射图中所描绘的那些)也可将对预定的正时和直接喷射的进一步调节也可制定为表格。
如果在520处不需要阈值点调节，或在522处完成阈值点调节之后，随后在524处，可计算解决所预测的爆震所需的辛烷值。如前面所述，可通过延迟火花和/或增加喷射在汽缸内的爆震控制液的辛烷值来解决爆震。因此，如果点火正时保持在MBT处会在汽缸内需要较大的辛烷值而出现火花延迟时需要较小的辛烷值。因此，通过调节火花延迟量和喷射进汽缸内的爆震控制液的量，可调节汽缸的有效辛烷值以解决爆震。
在526处，基于所确定的(和调节的)预定的正时，并且进一步基于解决所预测的爆震所需的辛烷值，可确定用于发动机的点火火花正时延迟量和爆震控制液喷射方式。爆震控制液喷射组合可包括直接喷射的第一燃料或爆震控制液的量和进气道喷射进汽缸内的第二燃料的量。例如，直接喷射进汽缸内的液体(例如第一燃料)的第一量可基于所喷射液体的摩尔(或容积)成分和所喷 射液体的稀释效应。随后，进气道喷射进汽缸内的液体(例如第二燃料)的第二量可基于液体喷射的第一量。在528处，其可确定发动机是否发生爆震，即是否存在反馈爆震。在一个示例中，可使用连接至发动机的爆震传感器确定反馈爆震。如果没有发生反馈爆震，随后在530处，控制器可继续通过先前在526处确定的组合延迟火花至预定的正时并且喷射燃料或爆震控制液来运转发动机。
随后在532处，如果确定反馈爆震，其可确定火花正时是否仍然在预定正时之前，即是否仍然可能有更大的火花延迟。如果是，即如果火花延迟不受限制，则在534处控制器通过继续延迟点火火花正时直至预定的正时来解决反馈爆震。因此，这构造了相对更快并且更即时反馈爆震减轻方法。在一个示例中，一旦解决反馈爆震，点火火花正时可返回至初始值(即对应于前馈爆震可能性的值)同时逐步采用直接燃料喷射。相比较，如果该设定在预定的正时之后，即，如果火花延迟受限，随后在536处，控制器可通过维持火花延迟在预定的正时同时增加直接喷射进汽缸内的燃料或爆震控制液的量来解决反馈爆震。因此，这会构造一个相对较慢的方法以减轻反馈爆震。如参考图10-11所述，也可基于解决爆震所需的燃料或液体量以及相较于该量的喷射器脉冲宽度限制作出调节。不管对预定的正时作出的调节，在538处并且如图6和12所述，可基于预定的延迟量(或预定的正时)、喷射的爆震控制液/燃料量以及至少所喷射液体的稀释效应调节发动机的稀释限制以补偿EGR和扭矩瞬变。
在一个示例中，发动机可配置为直接喷射E85并且进气道喷射汽油。基于发动机工况，可确定爆震的可能性并且预定的正时可确定为11度的火花延迟。为了解决前馈预测的爆震，控制器可使用5度火花延迟和直接喷射10％乙醇的设定。即，该设定可在预定的正时之前。响应于反馈爆震，控制器可通过逐渐地将延迟火花点火正时从5度的火花延迟直至预定的11度火花延迟。在点火正时已经达到11度的火花延迟之后，可通过维持火花正时延迟在11度同时将直接喷射E85的量从10％增加至12％解决其它反馈爆震。可替代地，如果在使用11度的火花延迟之后，反馈爆震减轻，则控制器可提前火花正时(即减小火花延迟量)至5度的火花延迟并且增加直接喷射E85至15％。
在替代示例中，基于发动机工况，可通过11度的火花延迟和8％的乙醇直接喷射的设定来解决爆震的前馈可能性。即，该设定可在预定的正时之外。在这里，响应反馈控制，火花延迟可维持在预定的火花延迟量，这里为11度的火花延迟，同时E85的喷射量从8％增加至12％。
这样，可通过延迟火花至阈值点的预定正时可解决发动机爆震，并且在火花延迟达到阈值正时之后，控制器可通过维持火花正时并且增加喷射进汽缸内的爆震控制液的量从而提供解决发动机所需的有效辛烷值以解决进一步的爆震。
在图9的映射图900中说明了使用火花延迟和直接喷射乙醇燃料来解决爆震的示例。映射图900说明了沿x轴解决爆震所需的辛烷量，沿y轴901点火火花正时延迟量和沿第二y轴902直接喷射乙醇燃料(这里为E85)的量(％)。在所描绘的示例中，基于发动机工况、摩尔成分和固有辛烷效应、稀释效应和E85的蒸发效应的组合以及驾驶员所选择的燃料经济性成本函数，可确定预定正时904。在这个示例中，预定的正时904可相应于11度的火花延迟。因此，随着解决爆震所需的辛烷增加，可延迟火花(虚线906)以减轻爆震，因为与火花延迟的热效率惩罚相关的燃料经济性损失可低于与减少E85能量含量相关的容积燃料经济性损失。可使用火花延迟直至达到预定的延迟量或预定的正时904。例如，响应于爆震，火花可延迟至5度的火花延迟，并且随着爆震继续，火花可延迟至11度的火花延迟。在达到预定的正时904之后，与E85相关的容积燃料经济性惩罚会低于与火花延迟相关的容积燃料经济性惩罚。因此，在达到预定的正时904之后，火花正时可保持在11度的延迟，并且可增加E85的直接喷射(实线908)以实现额外的辛烷要求。如前所述，可基于所喷射液体的成分(例如摩尔或容积成分)调节预定的延迟量或预定的正时和直接喷射的爆震控制液的量。在所描述的示例中，喷射的液体为混合燃料，包括第一燃料和第二燃料。因此，在这里，混合燃料的摩尔成分基于在混合液体内第一燃料和第二燃料中每一个的容积分数、分子量和的密度。该调节可包括例如所示随着混合燃料内的醇(这里为乙醇)的摩尔分数的增加进一步使预定的正时从MBT延迟。类似地，随着混合液体内的醇的摩尔分数的增加可减少直接 喷射的液体量。
现在参考图6，例程600显示用于调节一个或多个发动机运转参数以从而调节发动机稀释和发动机燃烧速度。具体地，可调节发动机运转参数以从而至少基于响应发动机爆震直接喷射的爆震控制液的稀释效应以及爆震控制液的可用性调节发动机稀释。
在602处，可基于所估算的发动机工况确定所需的百分比稀释。在一个示例中，当发动机负荷增加时需要更高百分比稀释以减少发动机爆震的可能性以及改善发动机NOx排放，但是受到燃烧稳定性限制。因此，发动机稀释会受到EGR量、VCT和直接喷射的爆震控制液的稀释效应特性中一个或多个影响。在604处，可确定发动机的燃料系统内可用的爆震控制液(例如水、乙醇、甲醇、可替代燃料等)的量。在一个示例中，这可包括根据连接至所选择液体的燃料箱的燃料液面传感器估算燃料液面。
在606处，其可确定可用的爆震控制液的量超过阈值。在一个示例中，阈值可基于解决爆震所需的液体量(例如解决爆震所需的最小量)。如果液体的量大于阈值，随后在608处，可确定提供所需发动机稀释所需要的爆震控制液的容积。
在610处，可确定解决爆震的前馈可能性所需的爆震控制液的容积。如前所述，爆震控制液的量可基于发动机转速和负荷以及其它工况，并且进一步基于所喷射液体的固有辛烷效应、稀释效应和蒸发效应。在612处，可将提供所需发动机稀释所需的最大容积和解决爆震所需的容积喷射进汽缸内。在614处，可调节(例如开启)连接至发动机进气上游的喷射器的CMCV以减小发动机燃烧速度同时增加爆震控制液的喷射。具体地，通过在高发动机负荷下调节(例如开启)CMCV以减小在高发动机负荷下的发动机燃烧速度，可减小汽缸峰值压力和压力上升的速度以允许在高负荷下的发动机运转。同时，在调节CMCV来减小发动机燃烧速度时，能够有利地通过增加直接喷射爆震控制液来解决由减小的发动机燃烧速度导致的爆震。因此，在CMCV开启并且喷射爆震控制液时，点火火花正时可维持在预定的火花延迟量。预定的火花延迟量也可基于发动机负荷并基于所喷射液体的固有辛烷效应、稀释效应和蒸发效应的组 合。
在一个示例中，基于爆震控制液的可用性控制器可调节CMCV是否在高发动机负荷下开启。例如，如果爆震控制液的可用性(例如根据燃料液面推断)超过阈值，该调节可包括在发动机运转在高发动机负荷下时开启CMCV。该调节可进一步基于所喷射爆震控制液的成分。例如，随着爆震控制液的醇含量(充分可用的)增加，在发动机运转在高发动机负荷下时可开启CMCV。
如果可用的爆震控制液的量没有超过阈值时，随后在618处，直接喷射爆震控制液的可用量。随后，在620处，因为解决由发动机燃烧速度减小引起的爆震的爆震控制液的足够的液面不可用，调节CMCV以增加发动机燃烧速度。这样，通过调节CMCV的运转，特别在高发动机负荷下，基于爆震控制液的可用性，可协调发动机燃烧速度和爆震抑制运转。
在616和622处，可基于CMCV的调节和/或直接喷射的爆震控制液调节一个或多个发动机运转参数以便维持发动机扭矩和所需发动机稀释。在一个示例中，可基于喷射调节节气门开启、EGR量、VCT、火花提前、气门升程和/或发动机增加中的一个或多个。可至少基于所喷射液体的稀释效应调节发动机运转参数。在一个示例中，发动机运转参数调节可包括EGR量(或EGR流量)。在这里，调节可包括，在所喷射液体具有高稀释效应时，基于液体的稀释效应增加直接喷射的液体，并且基于增加的喷射液体量减少EGR量。相比较，在所喷射燃料具有低稀释效应时，可减少直接喷射液体的量同时维持EGR量。这样，可协调由EGR提供的稀释与由喷射的爆震控制液提供的稀释。
在另一示例中，发动机运转参数调节可为可变凸轮正时(VCT)。在这里，调节可包括当所喷射液体具有高稀释效应时，基于液体的稀释效应增加直接喷射的液体量，并且基于所增加的喷射液体量通过VCT使用“内部EGR”。因此，减少该稀释并且提供较少的“内部EGR”所需的VCT调节可基于发动机的VCT配置(例如其是否是仅进气、仅排气、两个相等或两个独立)。因此，基于VCT类型、在一些状况下，可延迟VCT以减小稀释，而在其它状况下，基于VCT类型，可提前VCT以减小稀释。相比较，当所喷射燃料具有低稀释效应，可减少直接喷射液体的量同时通过VCT维持“内部EGR”。
在又一示例中，发动机运转参数调节可为气门升程量，其中调节可包括当所喷射液体具有高稀释效应时，基于液体的稀释效应增加直接喷射液体的量，并且基于所增加喷射液体的量减少由气门升程引起的稀释量。相比较，当所喷射液体具有低稀释效应时，可减少直接喷射液体的量同时维持由气门升程引起的稀释量。EGR、VCT和气门升程调节的其它组合也是可能的。
也可调节替代发动机运转参数。例如，可基于CMCV调节来调节发动机增压。在一个示例中，如果爆震控制液的液面高度低于阈值，随后可关闭CMCV以增加燃烧速度并且避免爆震同时减小发动机增压。在这个情况下，可减小最大的发动机扭矩或增压以避免过高的汽缸压力和/或压力上升速度。在另一示例中，如果爆震控制液的量低于阈值，可关闭CMCV同时延迟火花正时。
在624处，其可确定是否已经响应于反馈爆震改变火花延迟与燃料喷射的比例，如在图5B(528处)所述。如果否，例程可结束。如果对比例作出调节，随后在626处，基于燃料喷射与火花延迟的比例的改变，可限制爆震控制液的量，和/或调节VCT、EGR、气门升程、火花正时、增压等中的一个或多个以便维持所需发动机稀释和扭矩输出。
这样，基于爆震控制液的可用性通过调节是否在高发动机负荷下开启CMCV，并且基于CMCV开启通过调节爆震控制液喷射，基于爆震控制液的可用性可调节CMCV运转，同时发动机的运转参数(例如增压)用于补偿扭矩瞬变，并且可替代发动机运转参数(例如VCT、EGR或气门升程)用于补偿稀释瞬变。因此，在第一状况期间，当爆震控制液的量大于阈值，在高发动机负荷下开启CMCV，同时增加喷射爆震控制液。相比较，在第二状况期间，当爆震控制液的量低于阈值时，在高发动机负荷下关闭CMCV，同时减小发动机增压。可替代地，可关闭CMCV并且延迟火花正时。
现在参考图7，映射图700显示用于进一步在使用火花延迟和直接燃料喷射之间调节阈值点或预定的正时。具体地，映射图700基于转速负荷窗口识别域(这里显示了域701-706)，其中根据预定的火花延迟量增加或减小，和燃料或爆震控制液的直接喷射相应地减少或增加可调节阈值点以解决可替代发动机限制。
在映射图的第一域701内，表征为中等负荷(BMEP)和中等转速状况，阈值点(根据在图5A-B中所确定)可保持不调节。即，在域701内，基于发动机工况、燃料的辛烷含量和驾驶员所选择的成本函数，火花延迟和燃料喷射的比可用于解决爆震，如在图5A-B中所述。
域702表征为高转速和高负荷状况。在这个域内，对于排气温度和微粒物质限制可调节阈值点。具体地，在高负荷和高转速状况下，可提高排气温度。在这种状况下使用火花延迟在排气中会导致额外的未燃烧燃料，其可进一步提升排气温度。此外，这会增加微粒物质排放。相比较，使用乙醇燃料喷射可提供乙醇的充气冷却效应对减少提升的排气温度的好处以及乙醇燃料的低微粒物质排放(相较于汽油)的好处。在增压发动机的情况下，减小排气温度也可有助于减小涡轮进气温度，从而减小涡轮增压器耐用性问题和最小化有关于升高的涡轮进气温度的富化。因此，在域702内，可调节阈值点以减小用于解决爆震的预定火花延迟量，并且相应地增加直接喷射以解决爆震的爆震控制液的量。因此，这会导致容积燃料经济性暂时下降，然而在排气温度和微粒物质限制角度来看这是可接受的。
域703可表征为非常高的转速和负荷状况。在这个域内，排气温度和微粒物质限制会比域702中论述的那些更为限制。因此，为了抑制提升非常高的排气温度和微粒物质排放，预定的火花延迟量可进一步减小并且爆震控制液可进一步增加。在一个示例中，可使用基本上没有延迟的火花正时，并且使用爆震控制液喷射可基本上或完全地解决爆震。进一步地，至少通过瞬间以富集的喷射爆震控制液运转汽缸来更激进地解决爆震。
域704可表征为低转速和高负荷状况。在这种状况下，发动机可倾向于预点火燃烧事件。在这个域中，可通过调节阈值点解决预点火限制这样减少使用预定的火花延迟量同时增加爆震控制液的量。在一个示例中，基本上没有延迟的火花和基本上全部爆震控制液喷射可用于减少预点火的可能性。
域705可表征为低转速和中等负荷状况。在这种状况下，冷却的EGR会受到限制。例如，在获得所需冷却的EGR的量时会存在延迟。在这里，可通过调节阈值点解决冷却的EGR限制这样增加预定的火花延迟量同时减少爆震控制 液喷射量。可替代地，如果火花延迟受限制，可增加爆震控制液的喷射，特别是具有更高稀释效应的那个(例如水)。另外，多个压缩冲程爆震控制液的喷射可用于EGR管理。参考图12在这里进一步详述基于协调EGR流量与具有高稀释效应的爆震控制液(例如水)的直接喷射的发动机稀释调节。
域706可表征为低转速和低负荷状况。在这种状况下，扭矩受到限制。具体地，在踩加速踏板期间(例如从轻负荷至中等负荷)，使用火花延迟可导致扭矩瞬变这样不能满足驾驶员所需扭矩。因此，为了减少扭矩瞬变的发生，可调节阈值点这样减少使用火花延迟量同时增加爆震控制液喷射量(例如直接喷射水的量)。另外，多个压缩冲程爆震控制液的喷射可用于EGR管理。在增压发动机中，使用爆震控制液也会有利于解决涡轮迟滞问题。例如，在低转速低负荷状况下使用增加的爆震控制液喷射可使得能够快速的涡轮增压器增压积聚并且改善涡轮增压器瞬变扭矩控制。
现在参考图8，例程800显示为用于基于多种发动机运转限制使用火花延迟和直接喷射爆震控制液来调节阈值点(即预定的正时)。
在802处，可基于发动机工况和预定的阈值点(或预定延迟量)确定火花延迟量和爆震控制液量，如前面在图5A-B中所述。在804处，其可确定是否存在任何扭矩限制。在一个示例中，扭矩限制会出现在低转速和低负荷状况下，例如在图7中的域706内。在806处，可通过调节阈值点解决扭矩限制这样减少火花延迟量同时增加爆震控制液喷射量。例如，当发动机扭矩低于所请求的扭矩(例如驾驶员要求的)时可朝向MBT提前点火火花正时。另外地，多个压缩冲程燃料喷射可用于解决在这种状况下的扭矩瞬变。例如，当发动机扭矩低于所请求的扭矩时可增加多个压缩冲程喷射。
在808处，其可确定是否存在任何排气温度限制。在一个示例中，在高和非常高的转速和负荷状况下会发生升高的排气温度，如在图7中的域702和703中所示。在这种状况下，使用火花延迟会导致升高排气温度。相反，直接喷射爆震控制液可提供充气冷却效应(其减少爆震)和火花延迟(导致更低的排气温度)。升高的排气温度问题也可导致由于升高的涡轮进气温度导致的涡轮增压器问题。在810处，可通过调节阈值点解决排气温度限制这样减少火花 延迟量同时增加爆震控制液的喷射量。具体地，当排气温度超过上阈值时可朝向MBT提前点火火花正时，而当排气温度下降低于下阈值时可离开MBT进一步延迟火花正时。在一些状况下，例如在非常高的转速和负荷状况下，可使用基本上没有延迟的火花(即，点火正时保持在MBT处)同时通过爆震控制液喷射可满足基本所有的辛烷要求。在一个示例中，在喷射的燃料为乙醇燃料E85的情况下，可至少通过瞬间富集运转乙醇燃料来解决排气温度限制。此外，使用多个压缩冲程喷射可提供增加的爆震控制液的直接喷射。
在812处，其可确定是否存在任何微粒物质(PM)限制。在一个示例中，在高和非常高的转速和负荷状况下会发生升高的微粒物质排放，如在图7中的域702和703内所示。在这种状况下，使用火花延迟会增加排气中未燃烧的燃料量，导致升高的PM排放。相反，乙醇燃料固有的产生低水平的PM。在810处通过调节阈值点来解决PM限制这样减少火花延迟量同时增加爆震控制液喷射量。具体地，当排气微粒物质排放水平增加(例如超过阈值)时，可朝向MBT提前火花正时。
在814处，其可确定是否存在预点火的可能性。在一个示例中，在低转速和高负荷状况下会发生预点火，例如在图7中的域704内所示。在这种状况下，使用火花延迟会增加预点火的发生。相反，乙醇燃料可产生充气冷却效应，其可减少预点火的发生。因此，在810处，可通过调节阈值点来解决预点火限制这样减少火花延迟量同时增加爆震控制液的喷射量。在一个示例中，可从爆震强度推断出预点火的可能性。在这里，当爆震强度超过预点火阈值时，调节可包括朝向MBT提前火花正时。
在816处，其可确定是否存在冷却的EGR的限制。在一个示例中，冷却的EGR会在低转速和中等负荷状况下受限，例如图7中的域705内所示。在这种状况下，喷射第二液体(例如乙醇燃料、水或清洗器液)会产生稀释效应，其可快速提供所需稀释同时冷却的EGR受到限制。具体地，如果在低转速中等负荷状况下，冷却的EGR水平不如所需求的那样高，随后通过喷射爆震控制液，可基本上立即提供所需的稀释同时增加EGR流量。参考图12进一步详述协调爆震控制液喷射调节与EGR流量以提供所需稀释。因此，在818处，如果火花 延迟没有受到限制，可增加火花延迟量。然而，如果火花延迟已经受到限制，随后可通过维持火花延迟并且增加喷射进汽缸内的爆震控制液(例如水)的量来解决冷却的EGR的限制。
在820处，其可确定发动机冷却系统是否为智能冷却系统。因此，智能冷却系统可配置用于基于发动机冷却剂温度(ECT)设定提供多个发动机温度设定。如果为是，随后在822处，控制器可调节智能冷却系统在点火正时延迟期间(即在阈值点之前)以第一、较低发动机温度设定运转发动机冷却系统，并且在直接喷射期间(即在阈值点之后)以第二、较高发动机温度设定运转发动机冷却系统。通过在火花延迟期间使用较低ECT设定并且在燃料喷射期间使用较高ECT设定，可改善发动机性能。
在824处，控制器可运转发动机，使用火花正时延迟至阈值点，并且在火花已经延迟至阈值点之后，增加直接喷射爆震控制液同时维持火花正时在阈值点来解决爆震。
现参考图10和11，说明了响应爆震延迟点火正时和增加直接喷射爆震控制液的示例调节。具体地，示例说明了基于直接喷射的爆震控制液量的调节相关于直接喷射器的脉冲宽度。
在图10的映射图1000中，在曲线1002描绘了火花点火正时延迟(火花延迟)的变化，而曲线1004描绘了直接喷射的爆震控制液的量的变化。在第一状况期间，在t1处，响应爆震指示(由箭头所描绘)，可延迟点火火花正时(即火花延迟可增加)直至预定正时1003(即直至预定的延迟量)。同时，可维持直接喷射的爆震控制液的量。在t2处，在点火火花正时已经达到预定的延迟量或预定的正时1003之后，火花正时可维持在预定的延迟量处，同时增加抑制发动机爆震的直接喷射爆震控制液的量。因此，可基于发动机工况确定直接喷射量。例如，在图10中描绘的第一状况，在t2处解决发动机爆震所需要的直接喷射量可为第一(较高)量1008。在这里，第一量1008可大于直接喷射器的最小脉冲宽度1006。在t3处，响应额外的爆震，可进一步增加抑制爆震的直接喷射燃料量同时点火火花正时维持在预定的延迟量。
参考图11，映射图1100描绘了在曲线1102处火花点火正时延迟(火花 延迟)上的变化而曲线1104描绘了直接喷射的爆震控制液的量的变化。在第二状况期间，在t1处，响应爆震指示(如在图10中所示的第一状况)，可延迟点火火花正时(即火花延迟可增加)直至预定正时1003。同时，可维持直接喷射的爆震控制液的量。在t2处，在点火火花正时已经达到预定的正时1003之后，火花正时可维持在预定的正时处，同时增加抑制发动机爆震的直接喷射爆震控制液的量。在图11中描绘的第二状况中，在t2处解决发动机爆震所需要的直接喷射量可为第二(较低)量1108。在这里，第二量1108可小于直接喷射器的最小脉冲宽度1006。因此，不可能提供小于喷射器的脉冲宽度的直接喷射的第二较少量。因此，在t2处，直接喷射器会受到限制并且可喷射相应于喷射的最小脉冲宽度的量。即，喷射器可喷射大于解决爆震所需的量(即，大于1108)。因此，为了补偿差异，当所需喷射量低于直接喷射器的最小脉冲宽度时，火花正时可从预定的延迟量提前同时增加直接喷射进发动机的爆震控制液的量。可基于所需喷射量和喷射器的脉冲宽度之间的差调节火花正时提前。例如，当直接喷射以解决爆震所需的爆震控制液的量和喷射器的最小脉冲宽度之间的差增加时，可增加火花提前量，或减少火花延迟量。随后，在t3处，响应额外的爆震，可再次延迟点火正时直至预定的正时1003。在t4处，在点火正时已经达到预定的正时之后，可通过增加抑制发动机爆震的直接喷射爆震控制液的量同时维持点火火花正时位于预定正时来解决进一步的爆震。
现参考图12，图1200显示了直接喷射水(或含有一些水或其它非可燃性液体的爆震控制液)与EGR流量以提供所需稀释的示例调节。通过调节所需喷射与EGR流量协调，可提供所需稀释同时减少EGR瞬间控制问题。映射图1200描绘了曲线1202处的直接喷射的水的量的变化，1204处描绘了EGR流量变化，1206处描绘了发动机稀释变化，以及1208处VCT变化。应了解尽管使用水作为爆震控制液来说明描绘的示例，在替代示例中，爆震控制液可为乙醇、甲醇、其它醇、清洗液或它们的组合。
在t1之前，基于发动机工况(例如，发动机转速和负荷状况)，可确定所需稀释。基于所需稀释，可确定EGR流量、VCT设定和水喷射量。在一个示例中，在t1处，可请求发动机稀释和EGR流量上的突然上升。例如在踩加速踏 板期间(其相应导致节气门踩下)可要求EGR流量增加。因此，在t1处，可增加EGR流量。在一个示例中，EGR流量可为通过连接在发动机进气上游的涡轮增压器和发动机排气下游的涡轮增压器涡轮之间的低压EGR(LP-EGR)通道接收的低压EGR流量。然而，在替代示例中，EGR流量可为通过连接在发动机进气下游的涡轮增压器压缩器和发动机排气上游的涡轮增压器涡轮之间的高压EGR(HP-EGR)通道接收的高压EGR流量。可通过驱动低压EGR管道内的低压EGR阀来增加低压EGR流量。然而，从驱动低压EGR阀门开始的时间和实现增加的EGR流量并且在汽缸处接收的时间之间存在延迟。具体地，在混合EGR气体与进气以实现所需EGR量/流量和混合的EGR流量达到汽缸处上的延迟会导致EGR瞬变，其可瞬间劣化发动机效率。在这里，为了补偿EGR瞬变，在t1处，在增加低压EGR流量(例如，从第一量EGR至第二较高量的EGR)期间，水喷射可增加至第一水喷射量。在这里，基本上立即汽化的直接喷射的水可在汽缸内提供基本上立即稀释效应，其补偿了EGR瞬变并且允许基本上立即提供所需的稀释。直接喷射的量可基于EGR流中的EGR量。随后，可减少水喷射至低于第一量的第二水喷射量。如在曲线1202中所示，增加水喷射的速度可大于减少水喷射的速度。通过调节和协调水喷射和EGR流量，可立即提供所需稀释。
在t2处，响应所需求稀释的减小，可减小EGR流量(即，低压EGR流量)。在一个示例中，在释放加速踏板期间可请求减小低压EGR流量。在这里，在减小低压EGR流量期间，也可以立即减少水喷射(以允许在稀释上立即下降)，在其之后可逐渐地增加水喷射量。
在一个示例中，由于爆震问题，需要将直接喷射的水量保持在上阈值1201和下阈值1203内。因此，在低压EGR流量上增加或减少期间，可基于水喷射量并且进一步基于EGR流量调节VCT。例如，在t2处开始减少低压EGR流量期间，在需要的水喷射量小于下阈值1203时，水喷射量可仅减小至下阈值并且在t2和t3之间的时间段保持在该位置(如用虚线1207所描绘)，同时对于相同的时间段(在t2和t3之间)延迟VCT正时(曲线1208)。在这里，通过基于直接喷射量调节VCT，水喷射可保持在维持爆震所需的阈值处同时至少部 分地由VCT提供所需发动机稀释。在替代示例(未显示)中，在低压EGR流量增加期间，当需求的水喷射量大于上阈值时可提前VCT。在这里，水喷射可保持在上阈值下一定时间段(例如瞬间)同时对于相同的时间段提前VCT。应了解VCT调节的使用(例如VCT延迟或提前)可基于VCT类型。因此，当VCT为第一类型时，可使用VCT提前，并且当VCT为第二类型时，可使用VCT延迟以实现所需稀释效应。
可基于EGR流量和发动机扭矩调节响应EGR流量增加关于增加水喷射的发动机负荷的正时。例如，该调节可包括在EGR流量低于阈值时并且发动机扭矩较低时在发动机低负荷下增加水喷射，并且在EGR流量超过阈值时减少水直接喷射。例如，在t4处所示，响应于发动机负荷低于阈值，并且EGR流量低于阈值，可逐渐地增加直接喷射的水量。在这里，在低发动机负荷下，预测到发动机负荷增加(例如，由于突然踩加速踏板)，并且预测到由于增加EGR流量上的延迟引起的EGR瞬变，可增加水的直接喷射(虽然只有较少量)以至少部分提供一些发动机稀释，其可在预测到发动机负荷增加期间请求。在替代示例(未显示)中，在高发动机负荷下(即，当发动机负荷高于阈值，并且EGR流量高于阈值时)，可预测发动机负荷减小(例如，由于突然释放加速踏板)。此外，预测到由减少EGR流量的延迟引起的EGR瞬变，可减少水的直接喷射(虽然较小量)以至少部分减小发动机稀释减小中的一些，其可在预测到发动机负荷下降期间请求。在任一种情况下，水喷射的增加速度可快于水喷射的减少速度以更好地补偿EGR瞬变。因此，实际上，在预测到负荷变化下可执行负荷调节。
在这里，直接喷射水可包括直接喷射的水量以及直接喷射的速度。因此，直接喷射量可基于EGR流量中的量。也可基于出现高压EGR流量调节直接喷射水。应了解尽管描绘的示例在直接喷射水的背景下描述，这不意味着限制，并且在替代示例中，直接喷射的液体可为爆震控制液，例如乙醇、甲醇、其它醇、水、汽油、清洗液和它们的组合。在这里，可至少基于所喷射液体的稀释效应调节直接喷射的量和正时。
这样，通过基于发动机负荷状况预测发动机稀释上的变化，并且通过调节 直接喷射进发动机汽缸内的水量与EGR流量的协调，可更好地预测和解决EGR瞬变控制问题。此外，基于喷射水的量通过调节运转参数，例如VCT、火花提前或增压，可解决爆震同时提供所需的发动机稀释。
现参考图13，说明了相关于进气门闭合正时(IVC，intake valve closingtiming)对直接喷射正时的示例调节以及节气门调节以补偿扭矩瞬变。具体地，基于发动机工况可直接喷射爆震控制液(例如燃料、水、乙醇等)的量同时基于爆震控制液喷射量和喷射正时调节发动机节气门位置。在一个非限制性示例中，爆震控制液包括水，尽管在替代实施例中，可使用不同的爆震控制液。映射图1300描绘了曲线1301的直接喷射水的正时。具体地，在1302和1303处描绘了两个示例喷射。因此，在其相关于IVC的背景下说明了每个喷射正时。在曲线1304处描绘了相应的节气门调节。
在1302处，显示了水的第一直接喷射。可基于爆震、所需发动机稀释和EGR瞬变中一个或多个调节直接水喷射。因此，直接水喷射可包括对正时和/或喷射量的调节。在描绘的示例中，第一喷射正时可为使得在IVC之前喷射基本所有的水的正时。因此，基本上所有喷射的水会汽化并且占据汽缸内的空气充气的空间。在这里，为了补偿由所喷射水的汽缸填充效应引起的容积效率的下降，发动机节气门门开口可调节为第一、较大量(其基于喷射水的量和正时)以便获得所需扭矩。尽管所描绘的示例显示了在IVC之前的整个第一喷射正时，在替代示例中，至少部分第一喷射正时可在IVC之前。
相比较，在1303处，显示了水的第二直接喷射。在所描绘的示例中，第二喷射正时(迟于第一喷射正时)可为使得在IVC之后喷射基本所有的水的正时。即，第二喷射正时比第一喷射正时从IVC更为延迟。因此，在空气捕集在汽缸内时，较少量喷射的水可占据汽缸空的空气充气空间，对容积效率产生较少的影响。在这里，为了获得具有高容积效率的所需扭矩，发动机节气门可调节为第二、较低开启量(其基于水喷射的量和正时)。
可基于发动机工况相对于IVC调节爆震控制液(这里为水)的正时和量。发动机工况或包括爆震、所需发动机稀释和EGR瞬变中一个或多个。因此，在一个示例中，当容积效率不受约束并且需要最大化水蒸发和混合时，喷射正时 可从IVC提前。在另一示例中，当容积效率成为水喷射量的约束时，喷射正时可从IVC延迟。在又一示例中，当爆震增加或所需发动机稀释增加时，喷射正时可从IVC延迟。应了解当喷射正时相关于IVC改变时，可改变IVC之前的水蒸发可用的时间，从而改变在IVC之前蒸发并且占据捕集在汽缸内的空气充气的空间的水量。因此，仅在摩尔基础上该关系可为线性。在任意情况下，基于所期望的汽缸填充量，可作出节气门调节。
尽管在水直接喷射的背景下描述了所描绘的示例，这不意味着限制，并且在替代示例中，直接喷射的液体可为爆震控制液，例如乙醇、甲醇、其它醇、水、汽油和它们的组合。在这里，可基于固有辛烷、稀释效应和所喷射燃料的蒸发效应调节所喷射的爆震控制液的量。例如，当所喷射液体的蒸发效应增加时，可减少所喷射的爆震控制液的量。在另一示例中，可基于所喷射液体的摩尔成分、醇含量调节所喷射液体的量。另外地，可基于所喷射液体的稀释效应进一步调节发动机节气门位置。
尽管未在图13中描绘，可响应于直接喷射量调节额外的调节(例如VCT和EGR的量中一个或多个)以提供所需发动机稀释。在一个示例中，当所喷射的爆震控制液的量增加可减少VCT和/或EGR的量。这样，可更好地预测和解决扭矩和EGR瞬变。
这样，通过调节使用火花延迟和爆震控制液的直接喷射之间的阈值点，液体使用可更明智并且可实现燃料经济性的好处。通过基于替代成本函数(例如低运转成本或低排气排放)调节阈值点，可维持发动机性能同时提供所选择的成本函数的好处。通过基于所喷射爆震控制液的正时、量和特性协调EGR、节气门、VCT和增压调节，可减少EGR瞬变和扭矩瞬变同时解决爆震。
注意的是包括在这里的多种程序可一起使用或单独使用，如需要可与多种发动机和/或车辆系统配置一起使用。例如，在发动机冷起动期间使用进气道喷射的气体燃料而不用液体燃料喷射，另使用气体燃料和液体燃料的协调以控制发动机扭矩和/或解决涡轮增压器延迟仍然落入本发明的范围内。这里描述的具体程序可代表任意数量处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。同样，可以以所说明的顺序执行、并行执行所说明 的各种步骤或功能，或在一些情况下有所省略。同样，处理的顺序也并非实现此处所描述的实施例所必需的，而只是为了说明和描述的方便。尽管没有明确说明，可根据使用的具体策略，可重复实现一个或多个说明的步骤或功能。此外，这些附图图像化表示了编程入控制器12中的计算机可读存储介质的编码。
应进一步了解，此处公开的配置与例程实际上为示例性，且这些具体实施例不应设定为是限制性，因为可能存在多种变形。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸、和其他发动机类型。本发明的主题包括多种系统与配置以及其它特征、功能和/或此处公开的性质的所有新颖和非显而易见的组合与子组合。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和次组合。这些权利要求可引用“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这些权利要求应该理解为包括一个或多个这种元素的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和次组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，也被认为包括在本发明主题内。

Claims (22)

1.一种运转发动机的方法，包含：
调节至所述发动机的直接液体喷射；
在第一液体喷射正时期间，基于液体喷射量调节发动机节气门开口第一量；及
在第二、后液体喷射正时期间，基于所述液体喷射量调节发动机节气门开口第二、较小量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，调节所述直接液体喷射包括调节所述直接液体喷射的正时和/或量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，调节所述直接液体喷射是基于爆震、所需发动机稀释和EGR瞬变中一个或多个，其中所述发动机稀释包括添加惰性成分至喷射的液体。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，相对于进气门关闭(IVC)调节所述正时。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调节包括当爆震增加时从进气门关闭延迟所述喷射正时。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调节包括当所需稀释增加时从进气门关闭延迟所述喷射正时。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一喷射正时比所述第二喷射正时从进气门关闭延迟得更多。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二喷射正时在进气门关闭之前。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，至少部分所述第二喷射正时在进气门关闭之前。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体为水、其它惰性液体、挡风玻璃清洗液、乙醇、甲醇、其它醇类、汽油或它们的组合中的至少一个。
11.一种运转发动机的方法，包含：
基于发动机工况，直接喷射一定量爆震控制液至所述发动机；及
基于喷射量、喷射正时和液体成分，调节发动机节气门开口，其中所述调节包括在第一喷射正时期间，基于所述喷射量调节所述发动机节气门开口第一量；并且在第二、后喷射正时期间，基于所述喷射量调节所述发动机节气门开口第二、较小量。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，基于喷射的液体的固有辛烷效应、稀释效应和蒸发效应的组合，调节液体喷射量。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述调节包括当所述喷射的液体的所述稀释效应增加时，增加喷射液体量。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，基于所述喷射的液体的所述稀释效应和所述直接喷射的正时进一步调节所述发动机节气门位置。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述喷射的液体包括水。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述喷射的液体包括挡风玻璃清洗液、乙醇、甲醇、其它醇类、汽油、其它惰性液体或它们的组合。
17.一种发动机系统，包含：
带有进气和排气的发动机；
配置用于直接喷射爆震控制液至发动机汽缸内的直接喷射器；
包括压缩器和涡轮的涡轮增压器；
连接在所述涡轮下游的所述发动机排气和所述压缩器上游的所述发动机进气之间的EGR管道；
用于调节一个或多个凸轮的正时的可变凸轮正时机构(VCT)；及
带有计算机可读指令的控制系统，其用于：
响应于发动机爆震，直接喷射一定量的爆震控制液至所述发动机汽缸内；
响应于所述一定量的爆震控制液和所述直接喷射的正时，调节节气门开口，其中所述调节包括在第一喷射正时期间，基于所述喷射量调节所述发动机节气门开口第一量；并且在第二、后喷射正时期间，基于所述喷射量调节所述发动机节气门开口第二、较小量；及
响应于所述直接喷射的量，调节可变凸轮正时的量和EGR的量中的一个或多个。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，爆震控制液喷射的量基于爆震强度，并且进一步基于所述喷射的液体的摩尔成分。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述调节节气门包括当所述直接喷射的正时进一步从进气门关闭延迟时，减小节气门开口。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述调节可变凸轮正时的量和EGR的量中的一个或多个包括：当直接喷射的量增加时，减小可变凸轮正时的量和/或EGR的量。
21.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述爆震控制液为水。
22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，基于水的稀释效应进一步调节所述可变凸轮正时的量和/或EGR的量。
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