CN103925088A - 用于发动机控制的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于发动机控制的方法和系统。提供了使用挡风玻璃雨刮器流体的方法和系统，所述流体具有包括一种或多种非离子表面活性剂的新配方组成。所述流体被传输至挡风玻璃以响应于操作者对擦拭挡风玻璃的要求。相同的流体还被传输至汽缸以响应于异常的汽缸燃烧的指示。
Description
技术领域
本发明涉及使用清洗流体减轻内燃发动机中的爆燃的方法和系统。
背景技术
已开发出爆震控制流体来减轻发动机汽缸内各种异常燃烧事件。例如，汽油、乙醇、甲醇、其他醇类、水、清洗流体和其他惰性流体的各种组合可以响应于不适时的爆燃的指示而被直接喷射至发动机汽缸中。
Surnilla等人的专利申请US2012/029795中示出了用于喷射爆震控制流体以减轻汽缸异常燃烧的一个示例性方法。其中，使用火花延迟（直到阈值点）和直接喷射爆震控制流体中的一个或更多个解决了爆震。可以基于工况和各种成本函数（例如排气排放、燃料经济性、操作成本、发动机性能等）调整阈值点，超过该阈值点使用更少的火花延迟和更多的爆震流体喷射。
然而，本文的发明人已认识到可能存在与使用可用爆震控制流体有关的潜在问题。特别地，现有的爆震控制流体中存在的离子物质会降低发动机性能。例如，清洗流体（包括水-酒精混合物）可被直接喷射至燃烧室中，以响应于提供所需的发动机稀释量以解决发动机爆震。然而，通常通过添加离子表面活性剂（例如，以诸如Ca2+，Na+，K+，Li+等反离子形式）引入清洗流体中的离子物质会对燃烧室沉积物、催化后处理材料以及排气系统部件具有负面影响。另外，清洗流体组分会造成意外污染物被释放至车辆排气中。虽然离子表面活性剂以低浓度加入清洗流体，但是要求它们在流体组分中既要润滑雨刮器片也要增强异物从挡风玻璃表面的去除。此外，在将清洗流体应用至挡风玻璃期间，需要离子组分来缓冲清洗流体以及帮助尘埃颗粒的电离和凝聚。
发明内容
因此，在一个示例中，通过用于发动机的方法可至少部分解决上述问题，所述方法包括：响应于爆震，将来自连接至直接喷射器的储存器的流体直接喷射至汽缸中，所述流体包括一种或更多种非离子表面活性剂；以及响应于操作者要求，将来自储存器的（爆震控制）流体传输至车辆挡风玻璃。以这种方式，挡风玻璃雨刮器流体可满足擦拭要求，同时还控制了爆震，而不会降低发动机性能。
在一个示例中，挡风玻璃雨刮器流体可被再次形成为包括一种或更多种非离子表面活性剂。所述再次形成允许离子物质，尤其是碱性和活性物质，从挡风玻璃雨刮器流体中排除。流体可被存储在连接至汽缸直接喷射器的储存器（例如，第二储存器）内。响应于操作者擦拭挡风玻璃的要求，流体可从储存器被传输至挡风玻璃。通过使用有机缓冲剂和非离子组分替换流体的活性组分，可以保留关键的清洗流体性质，允许雨刮器流体保留其擦拭功能。响应于汽缸爆震的指示，也可将相同的流体传输至汽缸。例如，可直接喷射流体以增加发动机稀释和减少爆震。通过使用非离子组分替换流体的离子组分，减少了侵略性和顽抗的金属盐污染燃烧室和排气系统的风险。这允许改善发动机性能和延长排气部件的寿命。
在另一个示例中，用于发动机的方法包括：将包括一种或更多种非离子表面活性剂的流体存储在连接至汽缸直接喷射器的储存器内；以及将来自储存器的流体传输至受爆震影响的汽缸和车辆挡风玻璃中的每个。
在另一个示例中，将来自储存器的流体传输至受爆震影响的汽缸包括响应于爆震的指示而直接喷射流体，该指示基于爆震传感器。
在另一个示例中，将来自储存器的流体传输至受爆震影响的汽缸还包括在直接喷射之前混合流体与润滑剂。
在另一个示例中，将来自储存器的流体传输至车辆挡风玻璃包括响应于操作者要求传输。
在另一个示例中，将来自储存器的流体传输至车辆挡风玻璃还包括在传输之前混合流体与非离子表面活性剂。
在另一个示例中，提供了一种车辆系统。该车辆系统包括：车辆挡风玻璃，其包括用于擦拭挡风玻璃的雨刮器；包括汽缸的发动机；直接喷射器，其经配置将流体直接喷射至汽缸中；第一储存器，其连接至直接喷射器并且还连接至挡风玻璃，所述储存器经配置存储流体，所述流体包括一种或更多种非离子表面活性剂；以及具有计算机可读指令的控制器，所述指令用于响应于操作者挡风玻璃擦拭要求而将来自储存器的流体传输至挡风玻璃；以及响应于爆震的指示，将来自储存器的流体经由直接喷射器传输至汽缸。
在另一个示例中，所述系统还包括连接至第一储存器的第二储存器，该第二储存器存储无表面活性剂的水溶液，其中所述控制器还包括用于混合无表面活性剂的水溶液和一种或更多种非离子表面活性剂从而在第一储存器中生成所述流体的指令。
在另一个示例中，所述系统还包括连接至第一储存器的第二储存器，所述第二储存器存储离子水溶液，其中所述控制器还包括用于从离子水溶液中移除电解质从而在第一储存器中生成所述流体的指令。
在另一个示例中，所述系统还包括吸气器，其中所述控制器还包括用于将来自储存器的流体经由吸气器传输至挡风玻璃并且将在吸气器的颈口处抽吸的真空存储在真空储存器中的指令。
在另一个示例中，将来自储存器的流体经由直接喷射器传输至汽缸包括在直接喷射流体之前混合所述流体和润滑剂。
在另一个示例中，所述系统还包括连接至第一储存器的第二储存器，所述第二储存器存储润滑剂，并且其中在直接喷射流体之前混合所述流体和润滑剂包括在直接喷射所述流体之前在第一储存器中混合计量数量的润滑剂和流体，所述计量数量的润滑剂基于汽缸气门衰退的程度。
在另一个示例中，所述系统还包括连接至第一储存器的第二储存器，所述第二储存器存储离子水溶液，其中所述控制器还包括用于在第一储存器中混合计量数量的离子水溶液与流体并且响应于操作者挡风玻璃除冰要求而将混合物传输至挡风玻璃的指令。
应理解的是，提供以上发明内容以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的选择的概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述或在本发明中任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了包括储存器的车辆系统的示例性实施例，所述储存器用于存储再次形成的挡风玻璃雨刮器流体；
图2示出了高级流程图，其示出了可被实施以将挡风玻璃雨刮器流体传输至发动机燃烧室和车辆挡风玻璃中的每个的程序。
图3A-B示出了连接至图1的车辆系统的挡风玻璃雨刮器流体传输系统的示例性实施例。
具体实施方式
以下说明涉及这样的系统和方法，其用于解决爆震控制，同时还满足车辆中的挡风玻璃擦拭要求，车辆例如为图1所示的车辆系统。响应于操作者要求挡风玻璃擦拭，再次形成的包括各种非离子组分的雨刮器流体可从储存器被传输至挡风玻璃。此外，响应于汽缸爆震的指示，流体还可被直接喷射至受影响的汽缸中。发动机控制器可经配置执行控制程序，例如图2所示的程序，从而基于操作者要求和发动机工况，将雨刮器流体从存储储存器传输至一个或更多个挡风玻璃和燃烧室。图3A-B示出了示例性挡风玻璃雨刮器流体传输系统。通过使用具有非离子组分的流体，在不使发动机部件性能退化或者腐蚀发动机部件的情况下可以满足擦拭要求。
图1示出了包括内燃发动机10的示例性车辆系统100。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来自车辆操作员130的输入。在本示例中，输入装置132包括加速器踏板和踏板位置传感器134，该踏板位置传感器134用于产生比例踏板位置信号PP。发动机10的汽缸（在此还被称为“燃烧室”）14可包括其中设置了活塞138的燃烧室壁136。活塞138可被连接至曲轴140，以便活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可经由变速器系统连接至客车的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可经由飞轮连接至曲轴140，从而使发动机10能够进行起动操作。
车辆系统100包括能够清洁车辆挡风玻璃68的挡风玻璃雨刮器系统。挡风玻璃68可以是车辆的前或者后挡风玻璃。挡风玻璃雨刮器系统包括通过雨刮器马达72操作的至少一个挡风玻璃雨刮器70。响应于操作者要求，并且基于来自控制器12的输入，雨刮器马达72可被激励以使雨刮器70在挡风玻璃68上方进行被称为擦拭或者清扫的多次清扫循环。擦拭或者清扫能够让雨刮器片71除去挡风玻璃68表面上的湿气、碎屑以及杂质颗粒。当操作雨刮器马达72并且雨刮器片71清扫时，基于车辆操作者的要求，控制器12可经雨刮器喷射器74将雨刮器流体间歇性地喷射或者注射至挡风玻璃上。雨刮器流体可被存储在储存器76中，从该储存器中将雨刮器流体传输至挡风玻璃。如本文详细所述，储存器76可被包括在燃料系统内，所述燃料系统连接至汽缸的直接喷射器。这允许直接喷射雨刮器流体，从而除了用于挡风玻璃擦拭目的外，还提供爆震控制。
储存器76中所存储的雨刮器流体可包括水和酒精以及一种或更多种非离子表面活性剂的组合。这些非离子表面活性剂可包括，例如，乙氧基化物、多元醇或其组合。一般地，这些非离子表面活性剂可以是具有亲水性侧链的分子。亲水性侧链可包括聚氧化乙烯侧链或者聚乙烯和聚氧化乙烯侧链的组合。非限制性示例包括壬苯醇醚-9（Nonoxynol-9）和聚乙二醇辛基苯基醚（Triton-X-100）。结果，存储在储存器76内的雨刮器流体可以是非电解性、非腐蚀性水流体。类似地，常规的雨刮器流体可包括各种离子组分，包括一些强碱性和高活性金属。可通过添加例如Ca2+、Na+、K+、Li+等反离子形式的离子表面活性剂而将离子物质引入流体。当被包括时，离子表面活性剂以低浓度被加入到清洗流体，从而润滑挡风玻璃雨刮器片71以及增强对挡风玻璃68表面的异物的去除。另外，在将清洗流体施加至挡风玻璃68期间，离子组分缓冲清洗流体以及帮助尘埃颗粒的电离和积聚。然而，当将离子组分直接喷射至汽缸中以用于爆震控制时，离子组分会对燃烧室沉积物、催化后处理材料以及排气系统部件具有不利影响。另外，离子清洗流体组分会造成意外污染物释放至车辆排气中。本发明人已认识到通过使用有机缓冲剂和非离子组分替换雨刮器流体的活性组分，可以保留关键的清洗流体性质，允许雨刮器流体保留其润滑雨刮器片71和清洁挡风玻璃68的能力。另外，当直接喷射至汽缸中以用于爆震控制时，在雨刮器流体中使用非离子组分减少了侵略性和顽抗的金属盐污染燃烧室和排气系统的风险。
在一些实施例中，如参考图3A-图3B详细所述，挡风玻璃雨刮器系统还可包括吸气器。例如，吸气器可被连接在储存器76和喷射器74之间。在这些实施例中，当将流体从储存器传输至车辆挡风玻璃时，流体可从储存器经吸气器流动至挡风玻璃。然后可在吸气器颈口处抽吸经流体流动产生的真空，并且将该真空存储在真空储存器内以便稍后使用。
汽缸14可经由一系列进气道142、144以及146接收进气。进气道146还可与除了汽缸14之外的发动机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包括增压装置，例如涡轮增压器或者机械增压器。例如，图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括布置在进气道142和144之间的压缩机174以及沿排气道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以经由轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在发动机10具有机械增压器的示例中，可选择性省略排气涡轮176，其中压缩机174可以通过来自马达或者发动机的机械输入提供动力。可沿发动机的进气道提供包括节流板164的节气门162，以用于改变被提供至发动机汽缸的进气的流动速率和/或压力。例如，节气门162可被设置在如图1所示的压缩机174的下游，或者可替换地被设置在压缩机174的上游。
排气道148还可接收除了汽缸14之外的发动机10的其他汽缸的排气。示出的排气传感器128连接至排放控制装置178上游的排气道148。传感器128可选自用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器，例如线性氧传感器UEGO（通用或者宽域排气氧传感器）、双态氧传感器或者EGO（如上所述）、HEGO（加热的EGO）、NOx、HC或者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者其组合。
可通过位于排气道148内的一个或更多个温度传感器（未示出）测量排气温度。可替换地，可基于发动机工况来推断排气温度，所述工况例如速度、负荷、空气燃料比（AFR）、火花延迟等等。另外，可通过一个或更多个排气传感器128计算排气温度。应明白的是，可替换地通过本文所列温度估计方法的任意组合而估计排气温度。
发动机10的每个汽缸可包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，示出了汽缸14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。
通过经凸轮驱动系统151的凸轮驱动，进气门150可由控制器12控制。类似地，经凸轮驱动系统153，排气门156可由控制器12控制。凸轮驱动系统151和153中的每个可包括一个或更多个凸轮，并且可使用凸轮廓线变换系统（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，这些系统可由控制器12操作，以改变气门操作。可分别通过气门位置传感器（未示出）和/或曲轴位置传感器155和157确定进气门150和排气门156的操作。在可替换的实施例中，可以通过电动气门驱动来控制进气门和/或排气门。例如，汽缸14可以可替换地包括经电动气门驱动控制的进气门以及经包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动控制的排气门。在其他实施例中，可以通过共同的气门驱动器或者驱动系统，或者可变气门正时驱动器或者驱动系统来控制进气门和排气门。如参考图6和图12详述的，可（通过提前或者延迟VCT系统）调节凸轮正时，从而与EGR流和/或爆震控制流体的直接喷射协同地调节发动机稀释，由此减少EGR瞬态和改进发动机性能。
汽缸14可具有压缩比，该压缩比为活塞138处于下止点时与处于上止点时的容积的比。常规地，压缩比在9：1到10：1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可被增大。例如，这将在使用较高辛烷燃料或者具有较高潜在汽化焓的燃料时发生。如果使用直接喷射，则压缩比还可增加，这是由于其对发动机爆震的影响。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于启动燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下，点火系统190可以响应于来自控制器12的点火提前信号SA经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，可省略火花塞192，例如在发动机10可通过自动点火或者通过燃料喷射启动燃烧（如一些柴油发动机中的情况）的情况下。
在一些实施例中，发动机10中的每个汽缸可被配置成带有向其提供爆震控制流体的一个或更多个喷射器。在一些实施例中，爆震控制流体可以是燃料，其中喷射器还被称为燃料喷射器。作为一个非限制性示例，汽缸14被示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示为直接连接至汽缸14，以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的脉冲宽度信号FPW成比例地向该汽缸直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧室14中提供所谓的燃料的直接喷射（下文还称作“DI”）。虽然图1示出了喷射器166为侧向喷射器，但是它还可位于活塞的顶部，例如在火花塞192的位置附近。当使用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的低挥发性，这种位置可改进混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于顶部并且靠近进气门，从而改进混合。燃料可从包括一个或更多个燃料箱78、燃料泵以及燃料导轨的高压燃料系统8传输至燃料喷射器166。可替换地，燃料可以在低压下通过单级燃料泵传输，在该情况中，在压缩冲程期间的直接燃料喷射的正时可能比使用高压燃料系统的情况更加受限。另外，尽管未示出，但燃料箱78可具有将信号提供至控制器12的压力传感器。应明白的是，在可替换的实施例中，喷射器166可以是将燃料提供至汽缸14上游的进气道中的进气道喷射器。
还应明白，虽然在一个实施例中，可通过经单个直接喷射器喷射可变燃料或者爆震控制流体混合物来操作发动机，但是在可替换的实施例中，可通过使用两个喷射器（直接喷射器166和进气道喷射器）以及改变自每个喷射器的相对喷射量来操作发动机。
在汽缸的单个循环期间，燃料可通过喷射器被传输至汽缸。此外，自喷射器传输的燃料或者爆震控制流体的分布和/或相对量可随着例如空气充气温度等工况变化，如下文所述。此外，对于单次燃烧事件，每次循环可执行传输的燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或者其任何适当的组合期间执行多次喷射。
如上所述，图1仅示出了多汽缸发动机的一个汽缸。类似地，每个汽缸可类似地包括其自身的一组进气门/排气门、（多个）燃料喷射器、火花塞等等。
燃料系统8内的燃料箱78可保持具有不同品质例如不同的组分的燃料或者爆震控制流体。这些差异可包括不同的酒精含量、不同的含水量、不同的辛烷、不同的汽化热量、不同的燃料混合物、不同的含水量、不同的可燃性极限和/或其组合等。在一个示例中，具有不同酒精含量的爆震控制流体可包括是汽油的一种燃料以及是乙醇或者甲醇的另一种燃料。其他包含酒精的燃料可以是酒精和水的混合物、酒精、水等的混合物。在又一个示例中，两种燃料均可以是酒精混合物，其中第一燃料可以是这样的汽油酒精混合物，其具有比具有较大酒精比例的第二燃料的汽油酒精混合物更低的酒精比例，例如E10（其具有约10%的乙醇）为第一燃料，而E85（其具有约85%的乙醇）为第二燃料。另外，第一燃料和第二燃料在其他燃料品质方面也可以是不同的，例如温度、粘度、辛烷值、汽化潜热焓（latent enthalpy of vaporization）等差异。
此外，存储在燃料箱中的燃料或者爆震控制流体的燃料特征可频繁地变化。因此，燃料箱加油的每日变化可以导致频繁改变燃料组分，因此影响由喷射器166传输的燃料组分。
除了燃料箱之外，燃料系统8还可包括储存器76，用以存储挡风玻璃雨刮器流体。尽管储存器76被描述为不同于一个或更多个燃料箱78，但是应明白在可替换的示例中，储存器76可以是一个或更多个燃料箱78中的一个。储存器76可被连接至直接喷射器166，使得雨刮器流体可以直接喷射至汽缸14中。如参考图2的程序详述的，在一些条件期间，响应于爆震的指示，发动机控制器可将雨刮器流体直接喷射至汽缸中，从而增加发动机稀释并且因此控制不适时的和不期望的爆燃事件。如上所述，储存器76中所存储的雨刮器流体可被形成为包括水和酒精以及一种或更多种非离子表面活性剂例如40%甲醇的组合。这些非离子组分允许清洗流体保留挡风玻璃清洁性能，同时减少侵略性和顽抗的金属盐污染和腐蚀燃烧室和排气系统的风险。
可用于擦拭挡风玻璃以及爆震控制的再次形成的雨刮器流体的示例性组分包括不含脂肪酸盐的乙醇和甲醇溶液。
在一些实施例中，雨刮器流体可在车辆上由排气冷凝物、增压空气冷却器冷凝物、AC冷凝物排放或者雨水排放产生。例如，雨刮器流体组分中的水和酒精可由自排气、增压空气冷却器、AC和/或雨水排放排出的水以及从燃料箱中的燃料分离出的酒精自行产生。通过自行产生雨刮器流体组分，可以减少车辆系统上的消耗品数量。
自行产生雨刮器流体还可包括将组分添加至水性液体或者从水性液体中移除组分，从而产生所需组分的雨刮器流体。作为一个示例，储存器76可以是第一储存器，而流体可以是第一水性液体，发动机系统还可包括连接至第一储存器的第二储存器，所述第二储存器存储第二无表面活性剂的水性液体。当需要雨刮器流体时，控制器可混合来自第二储存器的第二无表面活性剂的液体和一种或更多种表面活性剂（存储在另一个储存器内），从而产生存储在第一储存器内的第一流体。在可替换的示例中，第二储存器可存储第二水性液体，其中控制器可从第二水性液体中移除（或者添加）电解质，从而产生第一水性液体。
在又一个实施例中，在雨刮器流体被传输至挡风玻璃或者汽缸之前，在原地可产生或者改变雨刮器流体。作为一个示例，当将流体从储存器传输至受爆震影响的汽缸时，控制器可在直接喷射之前混合流体与润滑剂。通过将润滑剂添加至前往发动机的流体，能够减少高负载或者高发动机转速条件下的阀衰退。在可替换的示例中，例如使用喷油计量系统（dosing system），可将阀润滑剂添加至燃料。这在使用例如CNG、LPG或者E85等可替换的燃料操作发动机时尤为有利。在另一个示例中，当将流体从储存器传输至车辆挡风玻璃时，控制器可在传输之前混合流体与非离子表面活性剂。本文中，控制器可以在将溶液传输至挡风玻璃雨刮器喷嘴之前将表面活性剂或者脂肪酸盐添加至酒精溶液，以用于清洁挡风玻璃。同样地，控制器可以在将溶液传输至直接喷射器之前将阀润滑剂（例如，计量数量的阀润滑剂）添加至气体溶液，以用于气体燃料使用。该方法减少了对分离的喷油计量系统的需求。此外，相同的缸内冷却剂也变为阀衰退阻滞剂。
例如，存储非离子水性挡风玻璃雨刮器溶液的储存器76可以是第一储存器，而存储润滑剂的第二储存器（未示出）可被连接至第一储存器。响应于阀衰退的指示，发动机控制器可以在将混合物直接喷射至汽缸中之前将来自第二储存器的计量数量的润滑剂与第一储存器中的流体混合。被添加至所述流体的计量数量的润滑剂可基于汽缸阀衰退的程度。类似地，这允许使用现有的雨刮器系统的组件提供阀衰退阻滞剂的喷油计量系统。
类似地，在进气门上将更频繁地经历阀衰退问题。实际上，这会是因为实际中相对于排气门在进气门处经历了较高的加速度和质量。因此，虽然上述示例建议直接喷射雨刮器流体和润滑剂的混合物，但是在其他示例中，当喷射润滑剂以用于解决爆震和阀衰退同时使用气体燃料（例如CNG）操作发动机时，可使用进气道燃料喷射。也就是，在将混合物进气道喷射至汽缸中之前，计量数量的润滑剂可与流体混合。虽然上述示例建议在传输之前将润滑剂或者表面活性剂添加至包括一种或更多种非离子表面活性剂的流体，但是在其他实施例中，在传输之前，可将润滑剂和/或一种或更多种非离子表面活性剂添加至无表面活性剂版本的流体，使得在原地制成适当组分的雨刮器流体，并且该雨刮器流体被适当地传输至挡风玻璃或者汽缸。
在一些实施例中，挡风玻璃雨刮器流体可与一种或更多种离子组分混合以解决挡风玻璃除冰。例如，存储非离子水性挡风玻璃雨刮器溶液的储存器76可以是第一储存器，而存储离子水性溶液的第二储存器（未示出）可被连接至第一储存器。响应于操作者关于挡风玻璃除冰的要求，发动机控制器可将一定量的离子水性溶液与第一储存器中的流体混合，以及将混合物传输至挡风玻璃。
图3A-图3B示出了车辆系统100的雨刮器系统和燃料系统的示例性实施例。特别地，示出了雨刮器系统和燃料系统的各组件的示例性配置，所述雨刮器系统和燃料系统可用于将雨刮器流体（具有添加到其中的非离子表面活性剂和/或润滑剂）传输至车辆挡风玻璃和受爆震影响的汽缸中的每个。
图3A示出了第一实施例300，其中储存器302存储（基础的）雨刮器流体溶液，其主要包括不可燃的水和酒精组合（以及可选的一种或更多种非离子表面活性剂）。储存器302可经由漏斗颈304填充雨刮器流体。响应于操作者对擦拭挡风玻璃的要求，泵306可被操作为将基础的雨刮器流体溶液从储存器302传输至挡风玻璃雨刮器喷嘴。与水-酒精溶液一起使用的一种或更多种离子表面活性剂（或者脂肪酸盐）的浓缩溶液可被存储在辅助储存器310内。响应于操作者对擦拭挡风玻璃的要求，可经由吸气器312传输来自辅助储存器310中的一定量（例如，计量数量）的表面活性剂溶液，并且将其与泵送的水-酒精雨刮器溶液混合。然后可将所述混合物传输至挡风玻璃雨刮器喷嘴。同样地，响应于汽缸爆震事件，泵308可经操作将一定量的雨刮器流体溶液传输至发动机汽缸（经由直接喷射系统），从而解决爆震。
图3B示出了可替换的实施例350，其中响应于操作者要求，泵306经操作在其中混合一定量的非离子表面活性剂后，将含雨刮器流体溶液的不可燃酒精从储存器302传输至挡风玻璃雨刮器喷嘴。非离子表面活性剂从辅助储存器310经由吸气器312传输。在混合后，在原位产生的挡风玻璃擦拭混合物被传输至挡风玻璃雨刮器喷嘴。同样地，响应于汽缸爆震事件，泵308经操作在混合一定量的阀润滑剂后，将一定量的雨刮器流体溶液传输至发动机汽缸内。特别地，响应于汽缸爆震，可经吸气器322自辅助储存器320传输一定量（例如，计量数量）的润滑剂，并且该润滑剂与泵送的水-酒精雨刮器溶液混合。然后，混合物经连接至汽缸的直接喷射器或者连接至汽缸的进气道喷射器被传输至受影响的汽缸。在一个示例中，当汽缸以液体燃料（例如汽油或者E85）操作时，混合物可经直接喷射被传输至汽缸，而当汽缸以气体燃料（例如CNG或者LPG）操作时，混合物经进气道喷射被传输至汽缸。图3B的实施例提供了各种优势。首先，减少了对分离的喷油计量系统的需求。此外，相同的缸内冷却剂也变为阀衰退阻滞剂。
返回至图1，在一些实施例中，燃料系统可包括用于存储水的储存器，其连接至直接喷射器，使得水可直接喷射至汽缸中。类似地，通过喷射水，提供了“液体EGR”，这能够实现显著的EGR利益。然而，在需要保存液体的情况下，或者在液体EGR不存在的情况下需要备份液体时，可添加额外的EGR系统。
尽管未示出，但应明白发动机还可包括一个或更多个排气再循环通道，用于将至少部分排气从发动机排气道转向至发动机进气道。类似地，通过再循环一些排气，可影响发动机稀释，其通过降低发动机爆震、峰值汽缸燃烧温度和压力、节流损失以及NOx排放，可改进发动机性能。一个或更多个EGR通道可包括LP-EGR通道，其连接于涡轮增压器压缩机上游的发动机进气道和涡轮下游的发动机排气道之间，并且经配置提供低压（LP）EGR。一个或更多个EGR通道还可包括HP-EGR通道，其连接于压缩机下游的发动机进气道和涡轮上游的发动机排气道之间，并且经配置提供高压（HP）EGR。在一个示例中，可在例如缺少由涡轮增压器提供的升压的条件下，提供HP-EGR流，而在例如呈现涡轮增压器升压和/或当排气温度高于阈值时，可提供LP-EGR流。可以经LP-EGR阀调节通过LP-EGR通道的LP-EGR流，而经HP-EGR阀（未示出）可以调节通过HP-EGR通道的HP-EGR流。
控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元（CPU）106、输入/输出端口（I/O）108、在该特定示例中被示为只读存储器芯片（ROM）110的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器（RAM）112、保活存储器（KAM）114以及数据总线。控制器12可接收来自耦合至发动机10的传感器的不同信号，除了那些先前讨论的信号之外，还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量（MAF）的测量值；来自耦合至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度（ECT）；来自耦合至曲轴140的霍尔效应传感器120（或者其他类型）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）。可以通过控制器12自信号PIP产生发动机转速信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可被用于提供对于进气歧管中的真空或者压力的指示。其他传感器可包括燃料水平传感器和燃料组分传感器，其被耦合至燃料系统的（多个）燃料箱。控制器12还可经专用传感器（未示出）接收操作者对擦拭挡风玻璃的要求。响应于从各种传感器接收的信号，控制器可操作各种发动机驱动器。示例性驱动器包括燃料喷射器166、雨刮器马达72、雨刮器喷射器74、节气门162、凸轮151和153等。
存储器介质只读存储器110可通过表示指令的计算机可读数据被编程，所述指令可由处理器106执行，以用于实施以下所述方法以及可预计但并未具体列出的其他变体。参考图2阐述了可被执行的示例性程序。
以这种方式，图1中的系统经配置将包括一种或更多种非离子表面活性剂的流体存储在储存器中，所述储存器连接至汽缸直接喷射器，以及将流体从储存器传输至汽缸和车辆挡风玻璃中的每个。例如，响应于爆震，控制器可将包括一种或更多种非离子表面活性剂的流体从储存器直接喷射至汽缸中，所述储存器连接至直接喷射器。然后，响应于操作者要求，控制器可将来自储存器的流体传输至车辆挡风玻璃。这能够实现挡风玻璃雨刮器流体在不降低发动机性能的情况下的双重用途。
现在转向图2，程序200描述了示例性方法，该方法将再次形成的雨刮器流体从专用储存器传输至挡风玻璃以满足挡风玻璃擦拭要求和/或传输至燃烧室以响应于爆震的指示。通过使用具有非离子组分的挡风玻璃雨刮器流体，能够实现降低发动机污染或者腐蚀的风险的这两种功能。
在202处，程序包括估计和/或推断车辆工况。这些工况可包括各种车辆条件，例如车辆速度以及各种发动机工况，例如发动机转速、发动机温度、升压水平、MAP、MAF、扭矩要求等等。在204处，程序包括确定是否存在对挡风玻璃雨刮器流体的任何要求。例如，可确定车辆操作者是否要求将挡风玻璃雨刮器流体喷射至挡风玻璃上。在另一个示例中，可确定车辆操作者是否要求擦拭挡风玻璃。在206处，响应于操作者要求，本程序包括将雨刮器流体从其被存储的储存器中传输至车辆挡风玻璃，并且将其施加在挡风玻璃上。本文中，包括在雨刮器流体中的一种或更多种非离子表面活性剂可润滑雨刮器片，从而允许雨刮器平稳地清扫挡风玻璃。另外，非离子组分可以通过使尘埃颗粒积聚在挡风玻璃上而加强清洁挡风玻璃。响应于操作者要求传输流体可包括将固定量的流体传输至车辆挡风玻璃。在一个示例中，固定量可基于连接至车辆挡风玻璃的雨刮器流体喷射器的脉冲宽度。
在一些实施例中，挡风玻璃雨刮器系统可包括吸气器。在那些实施例中，将流体从储存器传输至车辆挡风玻璃可包括使流体从储存器经吸气器流动至挡风玻璃。通过流体流生成的真空然后可在吸气器的颈口处被抽吸并且被存储在真空储存器中以便稍后使用。这允许挡风玻璃雨刮器流体的流动被有利地用于产生真空。
在一些实施例中，可响应于擦拭要求产生或者改变（在原地）雨刮器流体。作为一个示例，储存器76可存储无表面活性剂版本的流体。然后，响应于擦拭要求，在流体被传输至挡风玻璃之前可将一种或更多种非离子表面活性剂添加至所述流体。在可替换的示例中，储存器76可存储包括第一组非离子表面活性剂的雨刮器流体。然后，响应于擦拭要求，在流体被传输至挡风玻璃之前可将一种或更多种额外的非离子表面活性剂添加至所述流体。
如果在204处未要求擦拭挡风玻璃，或者在206处满足了挡风玻璃擦拭要求后，程序前进至208，在208处确定是否存在爆震的指示。在一个示例中，可基于连接至汽缸体的爆震传感器的输出确定爆震的指示。基于爆震的强度以及爆震的正时（例如，曲柄角度），可识别受影响的汽缸。另外，基于爆震的强度，可确定解决爆震所需的发动机稀释量。如果确定无爆震，则可结束本程序。
如果确定有爆震，则在210处，程序包括将包含一种或更多种非离子表面活性剂的雨刮器流体从储存器直接喷射至受影响的汽缸中。类似地，储存器可连接至直接喷射器。响应于爆震直接喷射流体可包括直接喷射可变数量的流体，所述数量基于爆震的指示的强度而变化。例如，随着爆震强度增加，直接喷射至受影响的汽缸中的流体的数量将增加。
在一些实施例中，响应于对爆震控制的要求可产生或者改变（在原地）雨刮器流体。作为一个示例，储存器76可存储无表面活性剂版本的流体。然后，响应于爆震的指示，在流体被直接喷射至汽缸中之前，可将一种或更多种非离子表面活性剂和/或润滑剂添加至所述流体。在可替换的示例中，储存器76可存储包括第一组非离子表面活性剂的雨刮器流体。然后，响应于爆震的指示，在流体被直接喷射至汽缸中之前，可将一种或更多种另外的非离子表面活性剂和/或润滑剂添加至所述流体。本文中，润滑剂可以是发动机阀润滑剂。通过将润滑剂添加至前往发动机的流体，能够减少尤其是在高发动机转速/负荷条件下的阀衰退。
在一些实施例中，如果确定有爆震，则可进一步确定是否可能存在阀衰退。如果情况是阀可能衰退，则可将阀衰退阻滞剂添加到直接喷射系统。也就是，所述程序可包括将包含阀衰退阻滞剂的雨刮器流体从储存器直接喷射至受影响的汽缸中。类似地，由于爆震和潜在阀衰退的情况可极大地重叠，因此通过基于爆震问题和阀衰退问题而调整直接喷射至汽缸的雨刮器流体的组分，能够附随地解决爆震和阀衰退中的每个。
在212处，可基于汽缸直接喷射调整一个或更多个发动机操作参数。这些可包括例如基于爆震控制流体喷射而调整VCT、节气门开口以及EGR量，从而提供所需的发动机稀释。特别地，至少基于喷射的清洗流体的稀释效应，可确定由喷射所提供的发动机稀释量，可执行相应的EGR和VCT调整。作为一个示例，当喷射的流体具有较高的稀释效应时，可增加EGR量。经比较，当喷射的燃料具有较高的稀释效应时，可维持或者增加EGR量。
按这种方式，包括一种或更多种非离子表面活性剂的流体可被存储在连接至汽缸直接喷射器的储存器内，并且从储存器传输至受爆震影响的汽缸和车辆挡风玻璃中的每个。通过响应于爆震的指示将包括非离子表面活性剂的相同流体传输至受爆震影响的汽缸，并且为了满足如由车辆操作者要求的擦拭要求，可以在不衰退发动机同时还清洁挡风玻璃的情况下解决爆震。
在一个示例中，车辆系统包含：车辆挡风玻璃，其包括用于擦拭挡风玻璃的雨刮器；包括汽缸的发动机；直接喷射器，其经配置将流体直接喷射至汽缸中；以及第一储存器，其连接至直接喷射器并且还连接至挡风玻璃，所述储存器经配置存储流体，所述流体包括一种或更多种非离子表面活性剂。本文中，大量的液体是酒精溶液，其按照其以下具体用途的要求而改变：挡风玻璃冲洗、挡风玻璃除冰、喷射系统内部调节以及阀衰退预防。控制器可经配置具有计算机可读指令，以便响应于操作者挡风玻璃擦拭要求，将流体从储存器传输至挡风玻璃。此外，响应于爆震的指示，控制器可将流体从储存器经由直接喷射器传输至汽缸。所述系统还可包括连接至第一储存器的第二储存器，该第二储存器存储无表面活性剂的水溶液。控制器可混合无表面活性剂的水溶液和一种或更多种非离子表面活性剂，从而在第一储存器中产生流体。可替换地，第二储存器可存储离子水溶液，而控制器可从离子水溶液中移除电解质，从而在第一储存器中产生所述流体。此外，当将流体从储存器经由直接喷射器传输至汽缸时，所述流体可以在直接喷射之前与润滑剂混合，尤其是在高发动机转速-负荷条件下。所述系统还可包括吸气器，以便流体从储存器经由吸气器传输至挡风玻璃。然后，将在吸气器的颈口处抽吸的真空存储在真空储存器中。
以这种方式，挡风玻璃雨刮器流体可经再次形成以包括一种或更多种非离子表面活性剂，同时排除离子和活性物质。通过用有机缓冲剂和非离子组分替换流体的活性组分，清洗流体可用于清洁挡风玻璃。同时，通过将燃料传输至发动机汽缸以响应于汽缸爆震的指示，可直接喷射相同的流体以增加发动机稀释和减少爆震，同时减少发动机污染和腐蚀的风险。提高了整体发动机性能并且延长了排气组件的寿命。
应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可用于各种系统配置。在此描述的特定程序可表示一个或者更多个任意数目的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。类似地，所示的各种动作、操作或功能可按照所示次序执行、并行执行或在一些情况下被省略。类似地，该处理的顺序并不是实现在此所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，只是被提供以便于描述和说明。基于所使用的特定策略，可重复执行一个或更多个所说明的动作、功能或操作。此外，所述操作、功能和/或动作可用图形表示将被编程到控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
应明白，因为各种变体均是可行的，所以本文公开的配置和程序实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不应被视作具有限制意义。例如，上述技术可以应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括多种系统和配置以及在此公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。
随附的权利要求特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该被理解为包括一个或更多个这种元件的结合，既不必需也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可通过当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原始权利要求的范围更宽、更窄、等同或者不同，这些权利要求均被视为包括在本公开的主题内。
Claims (10)
1.一种用于发动机的方法，该方法包括：
响应于爆震，将包括一种或多种非离子表面活性剂的流体从储存器直接喷射至汽缸中；以及
响应于操作者要求，将所述流体从所述储存器传输至车辆挡风玻璃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流体是非电解的非腐蚀性的水性流体，其中所述储存器被连接至汽缸直接喷射器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种非离子表面活性剂包括聚乙二醇辛基苯基醚和壬苯醇醚-9。
4.根据权利要求1所述的方法，其中响应于爆震直接喷射所述流体包括直接喷射可变数量的所述流体，所述数量基于所述爆震指示的强度而变化。
5.根据权利要求4所述的方法，其中响应于操作者要求而传输所述流体包括将固定量的所述流体传输至所述车辆挡风玻璃，其中所述固定量基于连接至所述车辆挡风玻璃的喷射器的脉冲宽度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述流体从所述储存器传输至所述车辆挡风玻璃包括使所述流体从所述储存器经过吸气器流动至所述挡风玻璃，所述方法还包括从所述吸气器的颈部抽吸真空，所述真空经由所述流体的流动产生。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述储存器是第一储存器，而所述流体是第一水性液体，所述发动机还包括连接至所述第一储存器的第二储存器，所述第二储存器存储第二无表面活性剂的水性液体，所述方法还包括将来自所述第二储存器的所述第二液体与一种或多种表面活性剂混合，从而产生存储在所述第一储存器中的所述第一流体。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括在将所述第一流体直接喷射至所述汽缸中之前，混合所述第一流体和润滑剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述储存器是第一储存器，而所述流体是第一水性液体，所述发动机还包括连接至所述第一储存器的第二储存器，所述第二储存器存储第二水性液体，所述方法还包括从所述第二水性液体中移除电解质，从而产生所述第一水性液体。
10.一种用于发动机的方法，该方法包括：
将包括一种或多种非离子表面活性剂的流体存储在连接至汽缸直接喷射器的储存器中；以及
将所述流体从所述储存器传输至受爆震影响的汽缸和车辆挡风玻璃中的每个。
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