CN103711591A - 用于爆震控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于通过在更高的温度下导致爆震控制流体的增压中冷效率的下降而改善发动机爆震控制的方法和系统。响应于爆震控制流体从直接喷射器释放时的升高温度的预测，调整喷射的脉冲宽度。利用替代的发动机调整，诸如升压或花火正时调整，对任何爆震消除不足进行补偿。

Description

用于爆震控制的方法和系统

技术领域

本申请涉及使用爆震控制流体对内燃发动机中的爆震进行控制的方法和系统。

背景技术

为了减缓传统燃料的上升价格，以及为了减少排气排放物，已经研发了替代燃料。例如，醇和醇基燃料混合物已被认为是有吸引力的可替代燃料，特别是对于汽车应用。多种发动机系统可以使用醇燃料，从而利用了多种发动机技术和喷射技术。另外，多种方法可以被用来控制此类醇燃料的发动机，从而利用高辛烷醇燃料的增压中冷效果，尤其是解决发动机的爆震。

例如，在配置具有用于将燃料或替代的爆震控制流体输送至发动机汽缸的直接喷射器的发动机中，为满足爆震控制目标，可以调整直接喷射的脉冲宽度。由Surnilla等人在US8,127,745中示出了一种示例方法。在其中，基于所需的爆震消除量、可用的爆震控制流体量、喷射器的流速以及正被喷射的爆震控制流体的增压中冷和辛烷值，确定将要被喷射的爆震控制流体量。于是基于被确定的量，调整直接喷射的脉冲宽度。

发明内容

然而，发明人在此已经意识到这种方法的潜在问题。作为一个示例，基于通常在标称状况下确定的值（例如，通过喷射器的流速、爆震控制流体的增压中冷和辛烷值等）调整喷射器设定。然而，直接喷射器处的实际状况可能截然不同。例如，喷射器第一次被启动时的直接喷射器处的温度状况会与喷射器已经被启动一段时间时的状况截然不同。具体地，喷射器的温度会在直接喷射器不执行喷射的阶段期间增加，因为物质的喷射能够冷却喷射器。因此，当在中等发动机负荷下运转时，其中一般不使用爆震控制流体，可以利用进气道喷射器向汽缸供给燃料，同时汽缸直接喷射器的喷射器喷嘴温度可以变得明显更高（例如，大约260℃）。如果此后不久喷射燃料（例如，在更高的发动机负荷下）用于爆震消除，燃料将会处于升高的温度下。相比之下，在普通的喷射器运转期间，直接喷射器温度可以明显更低（例如，大约100℃）。因此，当在或接近室温时，爆震控制流体（诸如乙醇）具有更高的汽化热。于是汽化热和因此的增压中冷潜能随着温度的增加而降低。因此，当爆震控制流体的使用被恢复时（在不使用喷射器的阶段之后），由于潜在减少的质量流量和降低的增压中冷，基于标称值计算的脉冲宽度可能不能提供充分的爆震消除。

在一个示例中，通过用于发动机的方法可以至少部分地解决一些上述问题，该方法包含，将爆震控制流体直接喷射到发动机汽缸内，以及基于爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度，调整直接喷射的喷射参数。被调整的喷射参数可包括喷射的脉冲宽度、喷射量、直接喷射系统的压力或其组合。以此方式，基于所喷射的爆震控制流体的增压中冷潜能的实时估计，可以调整用于爆震消除的直接喷射的设定。

作为一个示例，响应于爆震（或预期爆震），发动机控制系统可以基于标称工况确定用于爆震控制流体的直接喷射的初始喷射设定。这可以包括将要喷射的初始流体量、喷射脉冲宽度、喷射正时等。于是基于估计的或推测的爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度，控制系统可以调整初始设定。例如，基于喷射器自最后喷射后的空闲阶段、自最后喷射后喷射的爆震控制流体量、在空闲阶段期间的发动机状况、喷射器的热质量、从燃烧到喷射器热传递、从喷射器到冷却液的热传递、从喷射器到爆震控制流体的热传递、估计的喷射器上游的共同燃料轨道中的爆震控制流体的温度等，可以估计或推测预期的流体温度。

随着自从直接喷射器的最后喷射后的持续时间增加时，尽管进气道喷射器继续将燃料喷射到发动机汽缸内，但直接喷射器的温度可能增加。这可以引起爆震控制流体在从直接喷射器释放时的温度也增加，并引起爆震控制流体的增压中冷效果降低。因此，基于估计的温度的增加（和/或随之发生的增压中冷效果的降低），控制系统可以以校正因子调整爆震控制流体喷射的初始设定。在升高的温度下，基于估计的爆震控制流体的蒸汽压力，校正还可以应用于预期的通过热喷射器的爆震控制流体的质量流速。基于所述校正，可以调整爆震控制流体的直接喷射的脉冲宽度。例如，当估计的流体在释放时的温度增加时，可以增加喷射的脉冲宽度。另外或可选地，可以增加爆震控制流体的喷射量和/或直接喷射系统的压力。此外，通过调整一个或更多个其他发动机运转参数，可以对预测的爆震消除的不足进行补偿。例如，经由花火正时调整、升压调整、凸轮相位调整、EGR调整等可以提供剩余的爆震消除。

以此方式，通过预期由于爆震控制流体从喷射器释放时的加热而导致的爆震消除效率的变化而调整爆震控制流体的喷射设定，能够调整爆震控制流体质量。通过基于喷射器状况（诸如基于喷射器是否已经被启动或空闲）估计预期的流体释放时的温度，能够预测爆震控制流体的增压中冷效果的下降，并且可以适当地进行爆震消除补偿的调整。通过在升高的喷射器温度下增加爆震控制流体的直接喷射的脉冲宽度，能够提高流体释放时的爆震消除效率。此外，能够减少喷射器积污以及热退化。通过更好地解决发动机爆震，能够提高发动机性能。

在另一实施例中，一种用于发动机汽缸的方法包含：在第一情况下，当爆震发生并且直接喷射器已经被启动时，以第一脉冲宽度直接喷射爆震控制流体；以及在第二情况下，当爆震发生并且直接喷射器之前被停用时，以比第一脉冲宽度更长的第二脉冲宽度直接喷射爆震控制流体。

在另一实施例中，在第一情况下，当通过进气道和直接喷射器的每一个向发动机汽缸供给燃料时，爆震发生，并且其中在第二情况下，当仅通过进气道喷射器向发动机供给燃料时，爆震发生。

在另一实施例中，在第一情况下，直接喷射器处于第一、更低的温度，并且其中在第二情况下，直接喷射器处于第二、更高的温度。

在另一实施例中，在第一情况下，预测的爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度是第一、更低的温度，并且其中在第二情况下，预测的爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度是第二、更高的温度。

在另一实施例中，该方法还包含，在第一情况下，将火花点火正时维持在MBT，而在第二情况下，从MBT延迟花火正时，基于期望的发动机稀释与由爆震控制流体在第二脉冲宽度的直接喷射提供的发动机稀释之间的差值，调整火花延迟。

在另一实施例中，一种用于发动机的方法包含，基于喷射器之前被停用，暂时增加从直接喷射器到发动机汽缸内的爆震控制流体的喷射的脉冲宽度。

在另一实施例中，喷射的脉冲宽度的增加量基于喷射器之前被停用的发动机循环的第一次数，并且其中爆震控制流体从直接喷射器的喷射飞第二次数之后增加终止，喷射的第二次数基于发动机循环的第一次数。

在另一实施例中，增加量进一步基于爆震控制流体的乙醇含量，并且其中如果直接喷射器之前已经运转，所述增加多于将要喷射以减轻爆震的量。

在另一实施例中，该方法还包含，基于期望的发动机稀释与由爆震控制流体提供的发动机稀释之间的差值，在喷射期间调整升压水平、花火正时和EGR中的一个或更多个。

在另一实施例中，爆震控制流体的喷射响应于爆震的前馈指示，该方法还包含，响应于爆震的反馈指示，更新爆震控制流体的成分，并进一步调整升压、花火正时和EGR中的一个或更多个。

应该理解提供上述发明内容以简化形式介绍了选择性概念，其在紧随其后的具体实施方式中将被进一步描述。这不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由紧随具体实施方式之后的权利要求限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

参照附图，通过阅读非限制性实施例的具体实施方式，将会更好地理解本公开的主题，其中：

图1示出了发动机的燃烧室的部分视图。

图2示出了描述爆震控制流体的增压中冷潜能与流体温度之间的示例关系的绘图。

图3示出了图示说明如下程序的高级流程图，该程序可以被实施为，基于流体释放时的温度调整用于爆震控制流体的直接喷射的喷射设定。

图4示出了图示说明如下程序的高级流程图，该程序可以被实施为，在喷射器空闲的情况下使直接喷射器周期性地运转，以减少爆震控制流体的加热。

图5示出了对爆震控制流体喷射的示例调整。

具体实施方式

提供了用于改善发动机（诸如图1的发动机）中的爆震控制的方法和系统。可以基于估计的释放时的流体温度调整用于爆震控制流体的直接喷射的喷射设定，以便在温度升高时对流体的增压中冷效率的变化进行补偿（图2）。控制器可以被配置为执行控制程序（诸如图3的示例程序），以便基于爆震的可能性和流体的标称状况确定爆震控制流体的直接喷射的初始设定。然后基于喷射器状况（诸如喷射器已经被启动或被停用、喷射器的温度、从喷射器到流体的热传递等），控制器可以预测爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度。响应于预测的释放时升高的爆震控制流体温度，可以调整喷射设定（诸如直接喷射的脉冲宽度）。此外，为对由被加热的爆震控制流体导致的任何爆震不足进行补偿，可以调整一个或更多个其他发动机运转参数。在图5处示出了示例喷射调整。在不需要爆震流体喷射将喷射器温度以及爆震控制流体温度维持在各自的阈值之下时的情况下，控制器还可以执行间歇地使直接喷射器运行的程序（诸如图4的程序）。以此方式，能够更好地补偿由于来自被加热的直接喷射器的热传递而导致的爆震控制流体的增压中冷效率的变化。

图1描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制参数和经由输入装置132来自车辆操作者130的输入。在这个示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸（在本文中也被称为“燃烧室”）14可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在其中。活塞138可以被联接至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统联接至客车的至少一个驱动轮。此外，启动马达可以经由飞轮联接至曲轴140，以实现发动机10的启动运转。

汽缸14可以经由一系列进气道142、144和146接收进气。除了汽缸14外，进气道146还可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气道可以包括升压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置为具有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括在进气道142与144之间布置的压缩机174和沿排气道148布置的涡轮176。压缩机174可以通过轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在示例中发动机10装备有机械增压器，排气涡轮176可以被选择性地省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门162沿发动机的进气道设置，以便改变提供给发动机汽缸的进气流速和/或进气压力。例如，节气门162可以被布置在压缩机174的下游，如在图1中所示的，或可替代地，可以被设置在压缩机174的上游。

除了汽缸14外，排气道148还可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128被显示为联接至排放控制装置178上游的排气道148。传感器128可以在用于提供排气空燃比指示的各种合适的传感器中选择，传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，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（如所描述的）、HEGO（加热型EGO）、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂（TWC）、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。

排气温度可以由位于排气道148中的一个或更多个温度传感器（未示出）测量。可替代地，排气温度可以基于发动机工况推断，发动机工况例如为转速、负荷、空燃比（AFR）、花火延迟等。另外，排气温度可以通过一个或更多个排气氧传感器128计算。可以认识到，排气温度可以可替代地通过在本文中所列出的温度估算方法中的任意组合估算。

发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸14被显示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸（包括汽缸14）可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。

进气门150可以由控制器12通过凸轮驱动系统151控制。类似地，排气门156可以由控制器12通过凸轮驱动系统153控制。凸轮驱动系统151和153均可以包括一个或更多个凸轮，并且可以使用可以由控制器12运转的凸轮轮廓线变换（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程（VVL）系统中的一个或更多个，以改变气门运转。进气门150和排气门156的运转可以分别由气门位置传感器（未示出）和/或凸轮轴位置传感器155和157确定。在可替代的实施例中，进气和/或排气门可以由电气门驱动控制。例如，汽缸14可以可替代地包括通过电气门驱动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动控制的排气门。在另一实施例中，进气和排气门可以由共同的气门驱动器或者驱动系统或可变气门驱动或者驱动系统控制。

汽缸14可以具有压缩比，其为活塞138在下止点时与在上止点时的体积之比。通常，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在一些使用不同燃料的示例中，可以增大压缩比。例如，当使用更高的辛烷燃料或具有更高的潜在蒸发焓的燃料时，这种情况可以发生。如果只用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，也可以增大压缩比。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于开始燃烧的火花塞192。在选择的运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190可以经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，例如在所述示例中，发动机10可以像一些柴油发动机的情况一样通过自动点火或燃料喷射开始燃烧。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个喷射器，其用于将爆震控制流体提供至汽缸内。在一些实施例中，爆震控制流体可以是燃料，其中喷射器也被称为燃料喷射器。作为非限制性的示例，汽缸14被示出为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出为直接联接至汽缸14，以便经由电子驱动器168与从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进的汽缸14中。以此方式，燃料喷射器166提供了到汽缸14的燃烧室内的所谓的燃料直接喷射（在下文中也被称为“DI”）。尽管图1将喷射器166示为侧喷射器，但其也可以位于活塞的上面，例如靠近火花塞192的位置。当使发动机以醇基燃料运转时，由于一些醇基燃料的更低的挥发性，这样的位置可以改善混合以及燃烧。可替代地，为改善混合，可以在顶部并靠近进气门布置喷射器。燃料可以从高压燃料系统8输送至燃料喷射器166，高压燃料系统8包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道。可替代地，燃料在较低压力下通过一级燃料泵输送，燃料直接喷射的正时在这种情况下在压缩行程期间会比使用高压燃料系统的情况下更受限制。另外，尽管未示出，燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。应认识到，在替代的实施例中，喷射器166可以是进气道喷射器，其提供到汽缸14上游的进气道内的燃料。

还应认识到，尽管在一个实施例中，可以通过经由单个直接喷射器喷射可变燃料或爆震控制流体混合物使发动机运转；但在替代的实施例中，可以通过使用两个喷射器（直接喷射器166和进气道喷射器）并改变来自每个喷射器的相对喷射量使发动机运转。

在汽缸的单个循环期间，燃料可以由喷射器输送至汽缸。另外，自喷射器输送的燃料或爆震控制流体的分配和/或相对量可以随着诸如空气充气温度的工况而变化，如下文中所描述的。此外，对于单个燃烧事件，可以在每个循环执行所输送的燃料的多次喷射。可以在压缩行程、进气行程或其任何合适的组合期间执行多次喷射。

如上面所描述的，图1仅示出了多缸发动机的一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器（多个燃料喷射器）、火花塞等。

燃料系统8中的燃料箱可以容纳具有不同性质（诸如不同成分）的燃料或爆震控制流体。这些差别可以包括不同的醇含量、不同的含水量、不同的辛烷、不同的汽化热、不同的混合燃料和/或其组合等。在一个示例中，不同醇含量的燃料可以包括是汽油的一种燃料和是乙醇或甲醇的另一种燃料。在另一个示例中，发动机可以使用汽油作为第一物质和包含诸如E85（其约为85%乙醇和15%汽油）或M85（其约为85%甲醇和15%汽油）的混合燃料的醇作为第二物质。其它包含燃料的醇可以是醇和水的混合物，醇、水和汽油等的混合物。在又一个示例中，两种燃料可以是醇混合物，其中第一燃料可以是具有较低醇比例的汽油醇混合物，第二燃料可以是具有较大醇比率的汽油醇混合物，第一燃料的醇比率小于第二燃料的醇比率，诸如E10（其大约为10%乙醇）作为第一燃料，而E85（其大约为15%乙醇）作为第二燃料。另外，第一和第二燃料也可以在其它燃料性质方面不同，诸如温度、粘性、辛烷数量、潜在汽化焓等的差值。

而且，存储在燃料箱中的燃料或爆震控制流体的燃料特性可能频繁地改变。在一个示例中，驾驶员有一天可能用E85填充燃料箱，而下次用E10，而下次用E50。燃料箱新再填充物每天的变化可能因此导致频繁地改变燃料成分，由此影响喷射器166所输送的燃料成分。

尽管未示出，但应认识到，发动机10还可以包含一个或更多个排气再循环通道，以便使至少一部分排气从发动机排气转向到发动机进气。因此，通过再循环一些排气，可以影响发动机稀释，其可以通过减少发动机爆震、汽缸峰值燃烧温度和压力、节流损失和NOx排放来改善发动机性能。一个或更多个EGR通道可以包括LP-EGR通道，其被联接在涡轮增压器压缩机上游的发动机进气口与涡轮下游的发动机排气口之间，并被配置提供低压（LP）EGR。一个或更多个EGR通道还可以包括HP-EGR通道，其被联接在压缩机下游的发动机进气口与涡轮上游的发动机排气口之间，并被配置为提供高压（HP）EGR。在一个示例中，可以在诸如不存在涡轮增压器升压的情况下提供HP-EGR流，而在诸如存在涡轮增压器升压的情况下和/或当排气温度超过阈值时提供LP-EGR流。可以通过LP-EGR阀调整通过LP-EGR通道的LP-EGR流，而可以通过HP-EGR阀（未示出）调整通过HP-EGR通道的HP-EGR流。

控制器12在图1被示为微型计算机，包括微处理单元（CPU）106、输入/输出端口（I/O）108、在这个具体示例中作为只读存储片（ROM）110示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器（RAM）112、保活存取器（KAM）114和数据总线。控制器12可以接收来自联接至发动机10的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量计（MAF）的测量；来自耦接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度（ECT）；来自联接至曲轴140的霍尔效应传感器120（或其他类型）的表面点火感测信号（PIP）；来自节气门位置传感器的节气门位置（TP）；以及来自传感器124的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管内的真空或压力的指示。其他传感器可以包括联接至燃料系统的燃料箱（多个燃料箱）的燃料水平传感器和燃料成分传感器。

存储介质只读存储器110可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据代表可由处理器106执行的指令，用于实现以下所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。示例程序在本文图3-4处进行详述。

在所选发动机工况下，诸如在低发动机转速时以及在高负荷的情况下，发动机爆震可以发生。在一个示例中，通过延迟点火火花正时可以解决发动机爆震，延迟点火火花正时在本文中也被称为火花延迟。通过根据MBT延迟点火火花正时，可以降低汽缸峰值压力以及温度，由此减少爆震的发生。作为另一示例，通过将爆震控制流体喷射（例如，经由直接喷射器直接喷射）到汽缸内，可以解决发动机爆震。爆震控制流体可以具有高有效辛烷含量的燃料，诸如乙醇燃料。因此，所喷射的燃料的有效辛烷含量可以包括代表燃料的各种爆震减轻特性的各种成分，诸如流体的固有辛烷、流体的稀释效果和流体的汽化效果的组合。因此，例如，为利用燃料的固有高辛烷数以及乙醇燃料的增压中冷效果，可以将乙醇混合燃料（诸如E85）直接喷到到汽缸内。

其他示例爆震控制流体包括汽油、乙醇、甲醇、风挡刮水器流体、其他醇、水和其组合。因此，为了增加所喷射的爆震控制流体的增压中冷效果，可以响应于爆震，或响应于爆震的前馈（feed-forward）指示（或可能性）而执行流体的直接喷射。在本文中，通过经由直接喷射器将爆震控制流体直接喷射到汽缸内，提高了流体的蒸发冷却，并且更快速地增加了喷射到汽缸内的流体的有效辛烷数，由此降低爆震极限。基于直接喷射到汽缸内的爆震控制流体量，进气道喷射的燃料量可以被调整为使得经由燃料喷射器输送的总燃料量满足化学计量比要求。

因此，响应于气缸爆震的指示或基于爆震的前馈可能性，可以直接喷射爆震控制流体。其中，基于当时的发动机工况，可以确定减少爆震所需的发动机稀释量。基于期望的发动机稀释（即，所需的爆震消除量），并且进一步基于直接喷射器的流速以及爆震控制流体的增压中冷和辛烷值，确定爆震控制流体的直接喷射的脉冲宽度。尽管在标称工况下估计了所述数值，但发明人在此已经认识到喷射器处的实际状况可能明显不同。具体地，与喷射器已经被启动并且运行（例如，为了向发动机汽缸提供燃料）时的喷射器喷嘴温度相比，直接喷射器第一次被启动（例如，在怠速阶段之后或在被启动的阶段之后）时的喷射器喷嘴温度会明显更高。例如，当发动机在中等至高负荷下运转时，其中爆震可能性低并且爆震控制流体的喷射很少发生，可以仅经由进气道喷射器向汽缸供给燃料，并且汽缸燃烧能够引起喷射器喷嘴温度上升至高达260℃。一旦爆震消除被再次需要就会喷射的第一燃料或爆震控制流体将处于相似的（升高的）温度，其明显大于在普通的喷射器运转期间的直接喷射器温度（例如，大约100℃）。因此，爆震控制流体的汽化热可以随着温度增加而减少。因此，基于爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度，所喷射的流体（例如，乙醇）的爆震效率可以改变。

此外，乙醇的蒸汽压力在240℃附近时接近63巴（bar），这意味着当被喷射时，其可以强烈地迅速沸腾（flash boil）。这种迅速沸腾可以改变燃料喷雾的形状，并降低燃料喷射器的质量流速。

图2示出了描述爆震控制流体（在流体以及蒸汽状态时）的内能与温度之间的示例关系的映射图200。映射图200在曲线204描述了爆震控制流体处于蒸汽状态（在0.1巴）时内能随温度的变化，并且在曲线202描述了爆震控制流体处于液体状态（在100巴）时内能随温度的变化。

如图所示，在更低的温度下，诸如在T1处（例如，40℃），流体的蒸汽状态（高较大量ΔE1）比流体的液体状态具有更高的内能。这意味着，在更低的温度下T1，爆震控制流体的液体状态需要从其周围环境吸收能量以汽化。这种能量吸收导致增压中冷，从而在更低的温度下增加了流体的爆震消除效率。相比之下，在更高的温度下，诸如在T2处（例如，170℃），流体的蒸汽状态具有接近液体状态内能的内能（高较小量ΔE2）。这意味着，在更高的温度T2下，爆震控制流体的液体状态具有与期望冷蒸汽基本相同的内能，并且因此不需要从其周围环境吸收大量能量以汽化。能量吸收的减少导致增压中冷的减少，并且在更高的温度下降低流体的爆震消除效率。

发明人在此已经认识到，在升高的温度下，爆震控制流体的降低的增压中冷效率以及质量直接喷射器的降低的流速（由于流体的迅速沸腾）的组合效果能够导致爆震控制流体的直接喷射之后的不充分的爆震消除。具体地，对于爆震控制流体的使用被恢复时（直接喷射器停用或空闲的阶段之后）的直接喷射的第一次数，其中喷射的脉冲宽度基于标称状况，可以不提供充分的爆震消除，并且爆震干扰可以继续存在。如在此参照图3所详述的，如果直接喷射器温度升高（或如果爆震流体温度在释放时被期望升高），发动机控制器可以加长爆震控制流体的直接喷射的脉冲宽度。例如，基于喷射器空闲多久（其决定了喷射器处的温度上升），控制器可以加长脉冲宽度。如参照图4进一步所详述的，控制器还可以在爆震不发生或不需要爆震控制流体喷射时的情况下间歇地运行直接喷射器，以便降低直接喷射器的温度以及喷射器上游的燃料轨道中的爆震控制流体的温度，以便改善流体在释放时的增压中冷效率。

现在转向图3，示例程序300被示出用于基于爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度调整爆震流体喷射的脉冲宽度。如之前所详述的，可以基于喷射器是否在之前被启动或被停用，推测流体温度（以及喷射器温度）的预期上升。通过调整脉冲宽度，利用爆震控制流体可以更好地解决爆震消除。

在302处，可以估计和/或测量发动机工况。这些可以包括，例如，发动机转速、期望的扭矩、MAP、BP、ECT、催化剂温度、进气温度、花火正时、升压等。在304处，基于估计的发动机工况，可以确定发动机爆震的前馈可能性。在306处，基于估计的发动机工况以及被确定的爆震的前馈可能性，可以确定期望的发动机稀释。在308处，可以确定用于可用爆震控制流体的直接喷射的初始喷射设定。被确定的初始设定可以包括喷射量、喷射的脉冲宽度、喷射正时等。基于期望的发动机稀释以及爆震控制流体和喷射器的标称设定，可以确定初始设定。即，基于直接喷射器的标称温度值和爆震控制流体的标称增压中冷值，确定脉冲宽度。

在310处，可以确定直接喷射器是否已经被启动。因此，如果喷射器在之前被停用，喷射器的温度（例如，喷射器喷嘴温度）可以从标称状况改变。具体地，自喷射的爆震控制流体（诸如乙醇）冷却直接喷射器之后，喷射器温度可以上升，同时喷射器被停用。喷射器温度的上升不仅能够导致爆震控制流体从喷射器时的温度相应地增加，而且能够导致在喷射器上游的燃料共轨处的温度相应地增加。因此，如果确定直接喷射器在之前被启动，那么在311处，该程序包括，直接喷射被确定的（即，以初始设定）爆震控制流体量，以提供爆震消除。

替代地，如果直接喷射器之前被停用，那么在312处，该程序包括，确定喷射器自之前的喷射后的空闲阶段。例如，该程序可以确定喷射器之前被停用的发动机循环次数。在一个示例中，由于不需要爆震控制流体的直接喷射的发动机状况，用于发动机循环的直接喷射器可能已经空闲或被停用。可替代地，由于仅需要燃料的进气道喷射的发动机状况，用于发动机循环的直接喷射器可能已经空闲或被停用。在此，该程序可以确定直接喷射器不使用的的持续时间（发动机循环的时间、次数等），或仅进气道喷射器使用的持续时间。

在314处，该程序包括，确定在直接喷射器的空闲阶段期间的发动机工况。在316处，直接喷射器未在使用但进气道喷射器使用时，基于空闲阶段的持续时间（即，喷射器被停用的持续时间）以及在空闲阶段期间的发动机工况（例如，汽缸燃烧状况），可以估计直接喷射器温度。如在上面所详述的，直接喷射器温度可以上升，同时喷射器被停用。基于空闲阶段的持续时间以及在空闲阶段期间的发动机状况，该程序可以确定喷射器温度的增加（从标称状况）。

在318处，该程序包括，估计或预测爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度。估计可以基于直接喷射器的热质量、发动机转速与负荷、从直接喷射器到爆震控制流体的热传递、从直接喷射器到发动机冷却液的热传递和直接喷射器上游的燃料轨道中的爆震控制流体的温度中的每一个。估计可以进一步基于爆震控制流体的性质（即，爆震控制流体的类型、流体的成分等）。作为一个示例，基于爆震控制流体的辛烷值可以估计温度。作为另一示例，基于爆震控制流体的醇含量（例如，乙醇含量）可以估计温度。

在320处，该程序包括，基于预测的爆震控制流体温度的温度调整爆震流体喷射的初始设定。即，可以调整一个或更多个喷射参数。被调整的参数可以包括，例如，喷射的脉冲宽度、喷射压力和喷射量。在一个具体的示例中，基于估计的爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度，可以直接喷射的脉冲宽度。调整可以包括，当爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度增加时，从而增加直接喷射的脉冲宽度。脉冲宽度的增加量可以进一步基于爆震控制流体的成分。例如，所述增加可以基于爆震控制流体的醇含量（例如，乙醇含量）。当直接喷射的脉冲宽度增加时，燃料的进气道喷射可以相应地减少。以此方式，基于直接喷射器是否在之前被启动或被停用调整直接喷射的脉冲宽度，如果直接喷射器在之前被停用，则增加直接喷射的脉冲宽度。

应认识到，尽管图3讨论了调整直接喷射的脉冲宽度，但在替代的实施例中，基于估计的爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度，可以直接喷射的一个或更多个其他喷射参数，以改变爆震控制流体质量。具体地，在一个示例中，通过增加脉冲宽度并维持直接喷射系统的压力，可以增加喷射量或爆震控制流体质量，而在替代示例中，通过增加直接喷射系统的压力并维持脉冲宽度，可以实现爆震控制流体质量的增加。在另外的示例中，通过增加脉冲宽度和DI系统压力中的每个，可以实现爆震控制流体质量的增加。

在322处，可以确定是否存在爆震的不足（deficit）。具体地，可以确定是否存在由被调整的爆震流体喷射的脉冲宽度导致的爆震消除的不足。例如，即使在更高的温度下增加导致爆震控制流体的增压中冷效率下降的喷射的脉冲宽度，也不能提供充分的爆震消除。因此，如果爆震不足被确定，在324处，该程序包括，通过调整一个或更多个替代的发动机运转参数，对爆震消除不足（在升高的温度下由被调整的爆震控制流体的脉冲宽度导致的）进行补偿。一个或更多个替代的发动机运转参数可以包括升压水平、可变凸轮正时、凸轮相位、火花点火正时和EGR。例如，可以降低升压水平，可以延迟花火正时，和/或可以增加EGR量。

因此，用于爆震的设定可以基于爆震的前馈可能性。如果在322处没有爆震不足被确定，或在324处对爆震不足进行补偿之后，或在311处以初始确定的设定喷射爆震控制流体之后，该程序进入到326，以确定是否有爆震的任何反馈指示。如果没有反馈爆震，该程序可结束。否则，在328处，该程序包括，更新关于爆震控制流体的信息。例如，响应于反馈爆震，可以更新爆震控制流体的成分，并重新校准一个或更多个替代的发动机运转参数。作为另一示例，反馈爆震可以被用来调整爆震流体温度模型。将认识到，尽管上述示例示出了响应于爆震的前馈可能性（即，预期爆震并在爆震发生之前）而为爆震控制流体的直接喷射确定初始的以及更新的喷射设定，但在替代示例中，可以响应于爆震的（实际的）指示而确定初始设定，并且可以响应于直接喷射器的温度在喷射时超过阈值温度而更新初始设定。

在一个示例中，基于喷射器在之前被停用，发动机控制器可以增加从直接喷射器到发动机汽缸内的爆震控制流体的喷射的脉冲宽度。直接喷射的脉冲宽度的增加量可以基于喷射器之前被停用的发动机循环次数，并且进一步基于爆震控制流体的乙醇含量。为了将排气维持在化学计量比，可以相应地调整伴随的燃料进气道喷射的脉冲宽度。基于期望的发动机稀释与由爆震控制流体提供的发动机稀释之间的差值，控制器于是可以在喷射期间调整升压水平、花火正时和EGR中的一个或更多个。在当前的示例中，爆震控制流体的喷射可以响应于爆震的前馈指示。响应于爆震的进一步反馈指示，可以调整爆震控制流体的成分，并且可以进一步调整升压水平、花火正时和EGR中的一个或更多个。

将进一步认识到，在一些示例中，除了响应于喷射器温度而调整爆震控制流体的直接喷射的脉冲宽度外，在要不然不需要爆震控制流体喷射时（例如，无爆震的情况）的情况下发动机控制器可以间歇地启动并运行直接喷射器，以便降低喷射器处的温度。这样一来，降低爆震控制流体从直接喷射器释放后的温度，并且还降低了爆震控制流体的增压中冷效率的与温度有关的损失。现在参照图4的程序400详述用于执行这种运转的示例程序。

在402处，该程序包括，估计发动机工况，其包括，例如，发动机转速、期望的扭矩、MAP、BP、ECT、催化剂温度、进气温度、花火正时、升压等。在404处，该程序包括，确定直接喷射器是否空闲。因此，喷射器空闲包括喷射器被停用并不将燃料或爆震控制流体喷射到汽缸内，而相同汽缸的进气道喷射器继续将燃料喷射到汽缸内。如果直接喷射器未空闲，该程序可以结束。否则，如果直接喷射器空闲，那么在406处，可以确定直接喷射器的空闲阶段并与阈值进行比较，以确定空闲阶段是否高于阈值阶段。阈值阶段可以包括自直接喷射器的最后喷射后的阈值持续时间，或自直接喷射器的最后喷射后的发动机循环的阈值次数。

如果直接喷射器已经空闲长于阈值阶段，那么在408处，该程序包括，基于空闲阶段以及基于在空闲阶段期间的发动机工况估计直接喷射器的温度。如之前所详述的，由于爆震控制流体的喷射（或燃料）引起在直接喷射器处的冷却，喷射器温度可以增加，同时直接喷射器被停用，但同时进气道喷射器仍将燃料喷射到燃烧的汽缸内。因此，当空闲阶段增加时，直接喷射器的温度可以增加。

在410处，该程序包括，预测爆震控制流体在喷射器处的温度。例如，可以预测爆震控制流体从（热）喷射器释放时的温度。可替代地，可以估计（热）喷射器上游的共轨中的爆震控制流体的温度。

在412处，基于预测的爆震控制流体温度，可以确定用于“温度控制喷射”的喷射设定。因此，这包括这样的喷射设定，即爆震控制流体的喷射响应于升高的喷射器的温度而不响应于爆震。被确定的喷射设定可以包括，例如，将要喷射的流体量、喷射的正时以及喷射的脉冲宽度。在本文中，当直接喷射器的温度增加，并且预测的爆震控制流体的温度增加时，可以增加直接喷射的脉冲宽度。基于爆震控制流体的成分、热容量和/或辛烷值（例如，爆震控制的流体乙醇或其他醇含量），可以进一步调整所述增加，以便将直接喷射器的温度维持在阈值温度之下。这样一来，还可以将爆震控制流体的温度维持在降低流体的增压中冷效率之外的范围内。可以相应地调整进气道喷射器的喷射设定，以便将排气空燃比维持在化学计量比或在化学计量比附近。在414处，该程序包括，基于被确定的设定直接喷射爆震控制流体。

作为一个示例，当联接至发动机汽缸的直接喷射器被停用时，并且当联接至发动机汽缸的进气道喷射器被启动并将燃料喷射至汽缸时，控制器响应于直接喷射器的温度可以选择性地启动被联接至汽缸的直接喷射器并将爆震控制流体直接喷射到汽缸内。在本文中，在未接收气缸爆震的指示的情况下（以及在未接收爆震的前馈或反馈指示的情况下），执行某一量的爆震控制流体的直接喷射。响应于直接喷射器的温度的直接喷射可以包括，当直接喷射器的温度超过阈值温度时，增加爆震控制流体的直接喷射的脉冲宽度。直接喷射的脉冲宽度可以进一步基于爆震控制流体的辛烷值和估计的直接喷射器上游的燃料轨道中的爆震控制流体的温度。于是，在发动机以直接喷射器和进气道喷射器向汽缸供给燃料的方式运行期间，控制器响应于气缸爆震的发生可以将爆震控制流体喷射到汽缸内。那时，直接喷射的脉冲宽度可以基于直接喷射器空闲的持续时间（以便降低喷射器温度）。

现在转向图5，映射图500示出了基于根据直接喷射器空闲的持续时间推测的爆震控制流体释放时的温度对爆震控制流体的直接喷射的示例调整。映射图500在曲线502处描述了经由进气道喷射向汽缸供给燃料，而在曲线504处描述了经由直接喷射向相同的汽缸供给燃料。在曲线508处示出了火花点火正时相对于MBT的变化。

在所描述的示例中，在t1之前，基于发动机工况，发动机汽缸可以经由直接和进气道喷射中的每个以基于发动机状况调整的喷射的比例接收燃料（曲线502、504），从而将排气维持在化学计量比。即，进气道和直接喷射器都可以被启动。此外，可以将花火正时基本维持在MBT附近（曲线508）。

在t1处，响应于爆震的指示，增加经由直接喷射器直接喷射到汽缸内的燃料或爆震控制流体量（例如，乙醇燃料），以解决爆震。相应地降低经由进气道喷射器进气道喷射到的燃料量（例如，汽油燃料）。响应于在直接喷射器被启动时接收的爆震的指示，可以以第一、更短的脉冲宽度将爆震控制流体直接喷射到爆震的汽缸内。在本文中，喷射器处更低的温度和更低的爆震控制流体的温度可以使爆震控制流体的增压中冷效率能更高，因此需要更小的爆震控制流体喷射的脉冲宽度。

在t2处，由于发动机工况的变化（例如，发动机转速与负荷状况的变化），不需要燃料或爆震控制流体到发动机汽缸的直接喷射。例如，发动机可以以中等负荷运转，在此情况下爆震很少发生。可替代地，发动机可以在进气道喷射提供更多发动机性能效益的情况下运转。即，进气道喷射器可以维持启动，而直接喷射器空闲或停用。直接喷射器可以在t2与t3之间的持续时间内维持停用或空闲。

在t3处，接收了爆震的指示。当直接喷射器在t2与t3之间被停用时，直接喷射器的温度可以明显上升至标称的运转温度之上。由于直接喷射器温度的上升，可以增加喷射器上游的燃料轨道处的爆震控制流体的温度，同时还增加预期的流体从喷射器释放时的温度。因此，这可以引起流体的增压中冷效率下降。因此，在t3处，响应于爆震的指示，可以将爆震控制流体直接喷射到爆震的汽缸内。然而，由于直接喷射器在之前被停用，以及预期的爆震控制流体在从喷射器释放后的温度升高（具有更低的增压中冷效率），可以以第二、更长的脉冲宽度直接喷射爆震控制流体。该更长的脉冲宽度（由实线曲线504示出）可以比爆震控制流体喷射的脉冲宽度（由虚线曲线506示出）更长，如果喷射器已经被启动，爆震控制流体喷射的脉冲宽度（由虚线曲线506示出）被应用于减轻爆震。在本文中，喷射器处更高的温度和更高的爆震控制流体的温度可以降低爆震控制流体的增压中冷效率，因此需要更长的流体喷射的脉冲宽度。此外，为对由被调整的脉冲宽度导致的爆震不足进行补偿，可以延迟花火正时（曲线508）。在一个示例中，通过将更多的爆震控制流体与延迟的火花组合，可以对爆震不足进行补偿。可替代地，在已经到达爆震流体量的限制（诸如100%供给燃料）之后，通过仅延迟火花，可以对爆震不足进行补偿。

基于直接喷射器之前被停用，可以暂时增加从直接喷射器到发动机汽缸内的爆震控制流体的直接喷射的脉冲宽度。例如，在增加的脉冲宽度处的直接喷射可以在持续10个发动机循环，在这之后可以终止所述增加。在一个示例中，喷射的脉冲宽度的增加量可以基于喷射器在之前被停用的发动机循环的第一次数，并且爆震控制流体从直接喷射器的喷射的第二次数之后可以增加直接喷射的脉冲宽度，其中喷射的第二次数基于发动机循环的第一次数。

以此方式，在第一情况下，当爆震发生并且直接喷射器已经被启动（爆震在t1处发生）时，控制器以第一脉冲宽度直接喷射爆震控制流体，而在第二情况下，当爆震发生并且直接喷射器在之前被停用（爆震在t3处发生）时，控制器以比第一脉冲宽度更长的第二脉冲宽度直接喷射爆震控制流体。在本文中，在第一情况下，当通过进气道和直接喷射器中的每一个向发动机汽缸供给燃料时，爆震发生，而在第二情况下，当仅通过进气道喷射器向发动机供给燃料时，爆震发生。此外，在第一情况下，直接喷射器处于第一、更低的温度，而在第二情况下，直接喷射器处于第二、更高的温度。同样，在第一情况下，预测的爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度是第一、更低的温度，而在第二情况下，预测的爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度是第二、更高的温度。在第一情况下，控制器可将火花点火正时维持在MBT，而在第二情况下，控制器可以根据MBT延迟花火正时。基于期望的发动机稀释与由爆震控制流体在第二脉冲宽度的直接喷射提供的发动机稀释之间的差值，可以调整使用的火花延迟。

以此方式，能够更好地说明爆震控制流体的增压中冷效率的与温度有关的降低。通过基于估计的或预期的直接喷射器温度的增加调整爆震控制流体的直接喷射的设定，能够预测并补偿流体的温度变化和爆震消除效率。通过基于喷射器是否之前被启动或被停用调整流体喷射的脉冲宽度，能够更准确地预测流体释放时的爆震消除效率，并且能改善由流体提供的爆震消除。此外，能够减少喷射器积污以及热退化。通过更好地解决发动机爆震，能够提高发动机性能。

注意，在本文中包括的示例控制和估算程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，所描述的各种动作、操作或功能可以以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样地，实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作或功能中的一个或更多个可以被重复执行。另外，所描述的动作可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的代码。

应理解，本文中所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。另外，一个或更多个各种系统配置可以与一个或更多个所描述的诊断程序结合使用。本公开的主题包括本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

Claims (10)

1.一种用于发动机的方法，其包含：

将爆震控制流体直接喷射到发动机汽缸内；以及

基于所述爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度，调整所述直接喷射的喷射参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷射参数是脉冲宽度，并且其中所述调整包括，当所述爆震控制流体从直接喷射器释放时的温度增加时，增加所述直接喷射的所述脉冲宽度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述脉冲宽度的增加量基于所述爆震控制流体的成分，所述成分包括所述爆震控制流体的醇含量。

4.根据权利要求2所述的方法，其中基于所述直接喷射器在之前是否被启动或被停用，进一步调整所述直接喷射的所述脉冲宽度，如果所述直接喷射器在之前被停用，进一步增加所述直接喷射的所述脉冲宽度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述直接喷射器的热质量、发动机转速与负荷、从所述直接喷射器到所述爆震控制流体的热传递、从所述直接喷射器到发动机冷却剂的热传递和所述直接喷射器上游的燃料轨道中的爆震控制流体的温度中的每一个，估计所述爆震控制流体从所述直接喷射器释放时的温度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷射参数包括脉冲宽度、直接喷射系统的压力和喷射量中的一个或多个；以及其中所述爆震控制流体的直接喷射响应于发动机爆震。

7.根据权利要求6所述的方法，其还包含，通过调整一个或多个替代的发动机运转参数，对由被调整的脉冲宽度导致的爆震消除不足进行补偿，其中所述一个或多个替代的发动机运转参数包括升压水平、可变凸轮正时、凸轮相位、火花点火正时和EGR。

8.根据权利要求7所述的方法，其还包含，响应于反馈爆震，更新所述爆震控制流体的成分，重新校准所述一个或多个替代的发动机运转参数，并且更新爆震控制流体温度模型的参数。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述爆震控制流体的直接喷射响应于所述直接喷射器的温度超过阈值温度。

10.一种用于发动机汽缸的方法，其包含：

在第一情况下，当爆震发生并且直接喷射器已经被启动时，以第一脉冲宽度直接喷射爆震控制流体；以及

在第二情况下，当爆震发生并且直接喷射器在之前被停用时，以比所述第一脉冲宽度更长的第二脉冲宽度直接喷射所述爆震控制流体。

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