CN104141548B - 气体燃料发动机中的稀释液或次要燃料的直接喷射 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体燃料发动机中的稀释液或次要燃料的直接喷射，并且公开了一种用于涡轮增压发动机的方法，该方法包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一量的第一气体燃料之后，在期望空燃比函数的第一正时直接喷射第二量的第二液体燃料。以此方式，可以最大化发动机功率，同时降低最大燃烧温度并减轻发动机爆震。

Description

气体燃料发动机中的稀释液或次要燃料的直接喷射
技术领域
本发明涉及用于解决气体燃料发动机中的过热和发动机爆震的系统和方法。
背景技术
为了缓解传统燃料的价格上涨并且为了减少排气排放，替代燃料已经被开发。例如，天然气已经被认为是有吸引力的代替燃料。对于汽车应用而言，天然气可以被压缩，并且作为气体在高压下被存储在汽缸中。利用适合于压缩天然气(CNG)燃料的特定物理和化学性质的各种发动机技术和喷射技术，各种发动机系统可以使用CNG燃料。例如，单一燃料发动机系统可以被配置为仅使用CNG操作，而多燃料系统可以被配置为使用CNG和一种或更多种其它燃料(诸如汽油或汽油混合液体燃料)操作。基于发动机工况，发动机控制系统可以在各种操作模式中操作这种多燃料系统。
然而，CNG发动机(特别是已经转变为以CNG运行的发动机)会经受许多操作问题。与汽油和其他传统燃料相比，CNG具有微小可燃性和狭窄的富极限。因此，当在高负荷下运行CNG发动机时，可能在完全燃烧进入燃烧汽缸的燃料或空气之前达到发动机的温度极限。由于不完全燃烧燃烧汽缸的容纳物，发动机爆震的可能性增加。另外，CNG的燃烧产生比相同的汽油发动机燃烧更少的碳烟。这会降低发动机气门的自然润滑，潜在地导致气门衰退及退化。
为了对抗过热问题，可以通过节流气流或稀运行来限制空气充气，但这些方案将会限制发动机的最大功率输出。可以通过增加发动机的尺寸来增加功率系数，但不是对所有平台或转变都是可能的。将水或其他控制流体喷射到燃烧室内可以降低温度，并且可以避免发动机爆震，而且还可以降低燃料混合物的可燃性。
发明内容
发明人在此已经认识到，例如可以通过用于涡轮增压发动机的方法至少部分地解决上述问题，该方法包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一量的第一气体燃料之后，在第一正时直接喷射第二量的第二液体燃料，该第一正时是期望空燃比的函数。以此方式，可以最大化主要由第一气体燃料供给的发动机的发动机功率，同时控制最大燃烧温度和最大燃烧压力，并减轻发动机爆震。
在另一示例中，用于涡轮增压发动机的方法可以包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一气体燃料之后，在燃烧火花点火之后但第一气体燃料燃烧期间的正时直接喷射第二液体燃料。以此方式，不管第二液体燃料的可燃性如何，在火花点火与上止点事件之间喷射的第二液体燃料可以降低燃烧温度和压力。另外，不管第二液体燃料的可燃性如何，在火花点火之后且在上止点事件之后喷射的第二液体燃料可以降低排气温度。
在另一示例中，一种用于涡轮增压发动机的方法，该方法包含：在高负荷状况下，响应于发动机爆震，在进气道喷射第一气体燃料之后，直接喷射第二液体燃料，同时维持火花正时。以此方式，可以通过与燃烧事件同时喷射第二液体燃料来缓解主要通过第一气体燃料供给的发动机中的发动机爆震，而无需响应于发动机爆震迭代地提前以及延迟火花正时。
当单独或结合附图参照以下具体实施方式时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。
应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别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仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外，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提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意地描述了内燃发动机的汽缸的示例性实施例。
图2示意地描述了多缸发动机的示例性实施例。
图3描述了根据本公开的用于操作包括进气道燃料喷射系统和次要直接喷射系统的内燃发动机的示例高水平流程图。
图4描述了根据发动机工况操作进气道燃料喷射系统和次要直接喷射系统的示例性流程图。
图5是根据本公开的用于车辆操作和进气道燃料喷射系统与次要直接喷射系统的操作的示例性时间轴的图形表示。
图6描述了用于根据储存流体的可燃性操作进气道燃料喷射系统和次要直接喷射系统的示例性流程图。
图7是根据本公开的用于车辆操作和进气道燃料喷射系统与次要直接喷射系统的操作的示例时间轴的图形表示。
图8描述了用于调整次要喷射的速率的示例性流程图。
图9示意地描述了内燃发动机的汽缸的示例性实施例。
具体实施方式
以下描述涉及用于解决气体燃料发动机(诸如在图1和2中示意地图示的发动机)中的过热和发动机爆震的系统和方法。该系统可以包括耦接至进气道燃料喷射器的气体燃料箱和耦接至直接燃料喷射器的容器的次要燃料箱。控制器可以被编程为通过控制程序(诸如在图3、图4、图6和图8中描述的程序)控制燃料喷射的速率和正时。如图5和图7中描述的，燃料喷射正时可以被设定为与发动机汽缸的燃烧循环期间的事件一致。另外，如在图9中示意地描述的，直接燃料喷射可以被控制为偏向于将燃料喷射到易于爆震的发动机汽缸的区域内。
图1描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例性实施例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置132来自车辆操作者130的输入控制。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(即燃烧室)14可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在其中。活塞138可以被耦接至曲轴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耦接至客车的至少一个驱动轮。另外，起动机马达可以经由飞轮耦接至曲轴140，以实现发动机10的起动操作。
汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146可以与除了汽缸14之外的发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了配置为具有涡轮增压器的发动机10，其中涡轮增压器包括在进气通道142和144之间布置的压缩机174和沿排气通道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，在此情况下升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在诸如发动机10装备有机械增压器的其他示例中，排气涡轮176可以可选地被消除，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可以沿发动机的进气通道提供，用于改变提供给发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如在图1中示出的，节气门162被布置在压缩机174的下游，或可以可替代地提供在压缩机174的上游。
排气通道148可以从除了汽缸14之外的发动机10的其他汽缸接收排气。排气传感器128被显示为在排放控制装置178的上游耦接至排气道148。传感器128可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(如所述)、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、各种其他排放控制系统或其组合。
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)可以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。
进气门150可以通过控制器12经由驱动器152控制。类似地，排气门156通过控制器12经由驱动器154控制。在一些情况下，控制器12可以改变提供给驱动器152和154的信号，从而控制各个进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由各自的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电气门致动型或凸轮致动型或其组合。可以同时控制进气和排气门正时，或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时中任何可能的一个。每个凸轮致动系统可以包括一个或更多个凸轮，并且可以使用凸轮廓线变换(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，其通过控制器12操作以改变气门操作。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的凸轮驱动控制的排气门。在其他实施例中，进气和排气门可以通过共同的气门致动器或致动系统，或者可变气门正时致动器或致动系统来控制。
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容积之比。通常，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，可以增加压缩比。例如，当使用更高的辛烷燃料或具有更高潜在焓的蒸发的燃料时，这种情况可以发生。如果使用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，同样可以增加压缩比。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于使燃烧开始的火花塞192。在所选操作模式下，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，诸如其中发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射使燃烧开始，这可以是一些柴油发动机的情况。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有用于向汽缸提供燃料的一个或更多个燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸14显示为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166被显示为直接耦接至汽缸14，用于经由电子驱动器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汽缸中。以此方式，燃料喷射器166将被称作燃料直接喷射(在下文中被称为“DI”)的燃料喷射提供到燃烧汽缸14内。尽管图1示出了作为侧喷射器的喷射器166，但其也可以位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞192的位置。当以醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的更低的挥发性，这种位置可以改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门，以改善混合。燃料可以从包括燃料箱、燃料泵、燃料导轨和驱动器168的高压燃料系统172输送至燃料喷射器166。可替代地，通过单级燃料泵可以在更低的压力下输送燃料，在此情况下压缩冲程期间的直接喷射燃料的正时会比使用高压燃料系统的情况更受限制。另外，尽管未示出，但燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力变换器。
燃料喷射器170被显示为以如下构造布置在进气通道146中，而不是在汽缸14中，该构造将被称作燃料进气道喷射(在下文中被称为“PFI”)的燃料喷射提供到汽缸14上游的进气道中。燃料喷射器170可以经由电子驱动器171与从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可以通过燃料系统172输送至燃料喷射器170。
在汽缸的单个循环期间，燃料可以通过两个喷射器输送至汽缸。例如，每个喷射器可以输送在汽缸14中被燃烧的总燃料喷射的一部分。另外，每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随着诸如在下文中所描述的工况而变化。喷射器166与170之间总喷射燃料的相对分配可以被称为第一喷射比。例如，经由(进气道)喷射器170为燃烧事件喷射更大量的燃料可以是进气道与直接喷射的较高第一比的示例，而经由(直接)喷射器166为燃烧事件喷射更大量的燃料可以是进气道与直接喷射的较低第一比。注意，这些仅是不同喷射比的示例，并且可以使用各种其他喷射比。另外，应当认识到，可以在打开进气门事件、关闭进气门事件期间(例如，大体在进气冲程之前，诸如在排气冲程期间)、以及在打开与关闭进气门操作期间都输送进气道喷射的燃料。类似地，例如，可以在进气冲程期间以及部分地在之前的排气冲程期间、在进气冲程期间与部分地在压缩冲程期间输送直接喷射的燃料。另外，直接喷射的燃料可以以单次喷射或多次喷射的方式进行输送。这些可以包括压缩冲程期间的多次喷射、进气冲程期间的多次喷射、或压缩冲程期间的一些直接喷射与进气冲程期间的一些直接喷射的组合。当多次直接喷射被执行时，进气冲程(直接)喷射与压缩冲程(直接)喷射之间的直接喷射的总燃料的相对分配可以被称为第二喷射比。例如，在进气冲程期间为燃烧事件喷射更大量的直接喷射的燃料可以是进气冲程直接喷射的较高第二比的示例，而在压缩冲程期间为燃烧事件喷射更大量的燃料可以是进气冲程直接喷射的较低第二比的示例。注意，这些仅是不同喷射比的示例，并且可以使用各种其他喷射比。
因此，甚至对于单个燃烧事件而言，可以从进气道和直接喷射器以不同的正时喷射所要喷射的燃料。此外，对于单个燃烧事件而言，可以在每个循环执行所输送的燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。
如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个汽缸。同样，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。
燃料喷射器166和170可以具有不同的特征。这些特征包括尺寸的差别，例如，一个喷射器可以具有比另一个更大的喷射孔。其他差别包括但不限于不同的喷雾角度、不同的操作温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷雾特性、不同的位置等。而且，取决于喷射器170与166之间的喷射燃料的分配比，可以实现不同的效果。
燃料系统172可以包括一个燃料箱或多个燃料箱。在燃料系统172包括多个燃料箱的实施例中，燃料箱可以保存具有相同燃料特性的燃料，或可以保存具有不同燃料特性的燃料，诸如不同的燃料成分。这些差别可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、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，具有不同醇含量的燃料可以包括汽油、乙醇、甲醇或诸如E85(其约为85％乙醇和15％汽油)或M85(其约为85％甲醇和15％汽油)的醇混合物。其他含醇燃料可以是醇和水的混合物，醇、水和汽油的混合物等。在一些示例中，燃料系统172可以包括保存液体燃料(诸如汽油)的燃料箱，并且还包括保存气体燃料(诸如CNG)的燃料箱。燃料喷射器166和170可以被配置为从相同的燃料箱、从不同的燃料箱、从多个相同的燃料箱、或从一组重叠的燃料箱喷射燃料。
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、在这个具体示例中作为只读存储器(ROM)芯片110示出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和数据总线。控制器12可以从耦接至发动机10的传感器接收各种信号，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(MAF)的测量值；来自耦接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接至曲轴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的绝对歧管压力信号(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。
存储介质只读存储器110(ROM)可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器106执行的指令，其用于实现以下所述方法以及可预期的但没有具体列出的其他变化。在图3处描述了可以通过控制器执行的示例程序。
图2示出了根据本公开的多缸发动机的示意图。如图1所示，内燃发动机10包括被耦接至进气通道144和排气通道148的汽缸14。进气通道144可以包括节气门162。排气通道148可以包括排放控制装置178。
汽缸14可以被配置为作为汽缸盖201的一部分。在图2中，汽缸盖201被示为具有直列构造形式的4个汽缸。在一些示例中，汽缸盖201可以具有更多或更少的汽缸，例如六个汽缸。在一些示例中，可以以V形构造或其他合适构造的形式布置汽缸。
汽缸盖201被示为耦接至燃料系统172。汽缸14被示为耦接至燃料喷射器166和170。尽管只有一个汽缸被示为耦接至燃料喷射器，但应理解，被包括在汽缸盖201中的所有汽缸14也都可以被耦接至一个或更多个燃料喷射器。在这个示例性实施例中，燃料喷射器166被描述为直接燃料喷射器，而燃料喷射器170被描述为进气道燃料喷射器。每个燃料喷射器均可以被配置为响应于来自控制器12的命令而在发动机循环中的特定时间点输送特定量的燃料。一个或两个燃料喷射器可以被用来在每个燃烧循环期间将可燃的燃料输送至汽缸14。可以根据发动机工况控制燃料喷射的正时和量。将会在下文中并且参照图3-9进一步讨论燃料喷射的正时和量的控制。
燃料喷射器170被示为耦接至燃料导轨206。燃料导轨206可以被耦接至燃料管路221。燃料管路221可以被耦接至燃料箱240。燃料泵241可以被耦接至燃料箱240和燃料管路221。燃料导轨206可以包括多个传感器，包括温度传感器和压力传感器。类似地，燃料管路221和燃料箱240可以包括多个传感器，包括温度和压力传感器。燃料箱240还可以包括燃料加注口。
在一些实施例中，燃料箱240可以容纳气体燃料，诸如CNG、甲烷、LPG、氢气等。在燃料箱240容纳气体燃料的实施例中，(燃料)箱阀可以在燃料泵241的上游耦接至燃料管路221。管路阀可以在(燃料)箱阀的上游耦接至燃料管路221。压力调节器可以在管路阀的上游耦接至燃料管路221。燃料管路221还可以被耦接至凝聚式过滤器，并且可以在燃料导轨206的上游进一步包括卸压阀。
燃料喷射器166被示为耦接至燃料导轨205。燃料导轨205可以被耦接至燃料管路220。燃料管路220可以被耦接至燃料箱250。燃料泵251可以被耦接至燃料箱250和燃料管路220。燃料导轨205可以包括多个传感器，包括温度传感器和压力传感器。类似地，燃料管路220和燃料箱250可以包括多个传感器，包括温度和压力传感器。燃料箱250还可以包括燃料加注口。在一些实施例中，燃料箱250可以容纳液体燃料，诸如汽油、柴油、乙醇、E85等。在燃料箱250容纳液体燃料而燃料箱240容纳气体燃料的实施例中，燃料导轨205可以被配置为作为高压燃料导轨，而燃料导轨206可以被配置为作为低压燃料导轨。
燃料喷射器166也被示为耦接至供应管路235。供应管路235可以被耦接至容器260。容器260可以包括泵261。在一些实施例中，可以用抽吸器替代泵261。供应管路235被示为直接耦接至喷射器166，但也可以被耦接至燃料导轨205或单独的加压室。供应管路235可以被耦接至单独的喷射器，其可以被配置为作为直接喷射器或进气道喷射器。
在一些实施例中，容器260可以是雨刮器流体箱、散热器冷却剂箱、或其他液体容纳箱。在这些示例中，容器260可以经由额外的泵或抽吸器耦接至额外的供应管路。容器260可以容纳流体，诸如乙醇、甲醇、乙醇/水或甲醇/水溶液、液体EGR、汽油等，或可以容纳气体，诸如H2、CO、气体EGR等。在容器260容纳流体的实施例中，流体可以具有多种不同的特性，包括但不限于包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的混合燃料、不同的可燃性极限、和/或其组合等。在容器260容纳气体的实施例中，(燃料)箱阀可以在燃料泵261的上游耦接至供应管路235。管路阀可以在(燃料)箱阀的上游耦接至燃料管路235。压力调节器可以在管路阀的上游耦接至燃料管路235。燃料管路235还可以被耦接至凝聚式过滤器，并且可以进一步包括泄压阀。燃料管路235可以被耦接至与控制器通信的一个或更多个压力和/或温度传感器。
次要燃料或稀释液的直接喷射的正时和流率可以被协调为与在燃烧顺序期间发生的事件相一致。另外，根据发动机工况或根据次要燃料或稀释液的成分确定次要燃料或稀释液的直接喷射的正时和流率。另外，可以根据次要燃料或稀释液的直接喷射的正时和流率调整火花正时和升压压力。
图3示出了描述根据本公开的方法300的流程图。可以通过控制器12执行方法300。方法300可以在305处通过确定发动机工况开始。发动机工况可以被测量、估计或推断，并且可以包括各种车辆状况(诸如车辆速度)以及各种发动机工况(诸如发动机转速、发动机温度、排气温度、升压水平、MAP、MAF、扭矩需求、马力需求等)。确定发动机工况可以包括确定发动机是否正在高负荷状况下操作。在本文中，与大于下限阈值的负荷相比，高负荷状况可以被定义为大于上限阈值(例如，最大负荷的75％)的负荷。
在310处，该方法可以包括确定发动机是否在气体燃料模式下操作。对于仅以CNG或另一气体燃料运行的车辆而言，车辆可以被假设为正在以气体燃料模式操作，例如以CNG和甲烷中的一种或更多种的第一气体燃料操作。对于双燃料、多燃料或混合动力发动机而言，该方法可以包括确定当前的气体燃料使用率。如果发动机未在气体燃料模式下操作，方法300可以进入到312。在312处，方法300可以包括维持当前的喷射分布图。然后，方法300可以结束。如果发动机以气体燃料模式操作，或如果气体燃料使用超过阈值，方法300可以进入到315。
在315处，方法300可以包括测量或估计燃料箱中剩余的气体燃料的特性和量。可以利用被耦接至容纳气体燃料的燃料箱或燃料管路的压力传感器测量燃料量。气体燃料的特性可以包括辛烷值、可燃性、纯度等，并且可以通过一个或更多个车载传感器测量、基于测得的发动机工况估计、在燃料加注事件时推断或确定、或通过其他手段评估。
在320处，方法300可以包括根据上述的状况、测量以及估计设定气体燃料喷射分布图。燃料喷射分布图可以包括喷射的燃料量，并且可以包括相对于发动机燃烧循环的燃料喷射的正时。在下文中参照图4-8进一步讨论示例燃料喷射分布图。相反，可以通过将信号输送至燃料喷射器并且借助于调节泵或抽吸器来调节燃料导轨或燃料管路中的气体燃料的压力的控制器来执行燃料喷射分布图。燃料喷射分布图可以是期望A/F比的函数。例如，喷射的燃料量可以增加，以便通过富运行来增加最大功率，或可以减小，以便通过稀运行来最大化燃料经济性。
在325处，方法300可以包括测量或估计次要喷射物的特性和量。如在上文中参照图2所讨论的，次要喷射物可以是燃料箱中容纳的次要燃料源。例如，在双燃料车辆中，次要喷射物可以是汽油。第二液体燃料可以是甲醇溶液和乙醇溶液中的一种或更多种。在一些实施例中，次要喷射物可以是容器中容纳的稀释液。例如，次要喷射物可以是甲醇溶液或雨刮器流体箱中容纳的雨刮器流体。在一些示例中，可以存在多种可用的次要喷射物，例如汽油和甲醇溶液。在此示例中，可以评估所有可能的次要喷射物。可替代地，如果次要喷射物具有截然不同的性质，可以依据发动机工况和次要喷射的期望作用来评估一种或更多种次要喷射物的量和特性。
在330处，方法300可以包括根据上述的状况、测量以及估计来设定次要喷射分布图。次要喷射分布图可以包括喷射的燃料和/或稀释液的量，并且可以包括相对于发动机燃烧循环以及相对于主要燃料喷射的正时的次要喷射的正时。在下文中参照图4-8进一步讨论示例次要喷射分布图。相反，可以通过将信号输送至燃料喷射器并且还借助于调节泵或抽吸器来调节燃料导轨、燃料管路或输送管路中的燃料或稀释液的压力的控制器来执行次要喷射分布图。例如，可以喷射稀释液，以增加进入燃烧室的充气的密度，或降低离开汽缸的排气的温度。可以喷射稀释液以改变燃烧室中的A/F比。例如，喷射的第一量的第一气体燃料可以产生具有大体化学计量空燃比的发动机操作，而喷射的第二量的第二液体燃料可以将空燃比降低至大体富空燃比。在另一示例中，喷射的第一量的第一气体燃料可以允许具有大体稀空燃比的发动机操作，而喷射的第二量的第二液体燃料可以将空燃比降低至大体化学计量空燃比。
在335处，方法300可以包括，根据发动机状况以及气体燃料与次要喷射物的喷射分布图调整火花正时和升压压力。这可以包括提前或延迟火花正时以及增加或降低升压压力。火花正时调整和升压压力设定可以通过控制器来执行，并且可以实施查询映射图，以便为当前的一组工况选择最佳的火花正时和升压压力。
通过期望的发动机性能特性被映射至喷射分布图和火花正时分布图的查询映射图并且根据可用的燃料和次要喷射物的特性和量，可以执行燃料喷射分布图、次要喷射分布图、火花正时和升压压力。例如，通过查询映射图，燃料喷射分布图、次要喷射分布图、火花正时和升压压力可以相继地或根据彼此确定，或可以同时确定。例如，可以根据升压压力确定次要喷射分布图。燃料喷射分布图、次要喷射分布图、火花正时和升压压力可以通过反馈循环而被迭代设定，并且还可以根据车辆速度、发动机负荷、或其他发动机工况连续地更新。
图4示出了描述根据本公开的方法400的流程图。可以通过控制器12执行方法400。方法400可以作为另一方法(例如方法300)的子程序执行。具体地，方法400可以在供给气体燃料的、供给双燃料的或供给多燃料的包含次要喷射物的容器(例如，图2所示的系统)的车辆中执行。方法400可以作为减轻发动机爆震的程序、最大化单位功率或否则控制发动机点火循环的程序的一部分执行。本文中将参照包含涡轮增压CNG发动机和水、甲醇溶液或乙醇溶液的容器的车辆来描述方法400，但应理解，在不违背本公开的范围的情况下，该方法能够在其他车辆中执行。
方法400可以在405处通过确定发动机工况开始。发动机工况可以被测量、估计或推断，并且可以包括各种车辆状况(诸如车辆速度)以及各种发动机工况(诸如发动机转速、发动机温度、排气温度、升压水平、MAP、MAF、扭矩需求、马力需求等)。在410处，方法400可以包括，如果一个或更多个发动机参数不被改变，确定当前是否检测到发动机爆震、或确定工况是否预料到发动机爆震发生。例如，可以通过爆震传感器检测发动机爆震。在一些示例中，可以根据汽缸压力、汽缸温度、发动机工况、燃料特性等预测发动机爆震。
如果未检测到或未预料到发动机爆震，方法400可以进入到415。在415处，方法400可以包括确定当前的扭矩需求或当前的马力需求是否大于阈值。阈值(多个阈值)可以是预先确定的值，或可以根据当前的发动机工况计算。在一些示例中，预测或预料到扭矩或马力需求增加是可能的，例如，车载GPS可以感测到接近的斜坡，这会要求增加扭矩或马力以维持当前的车辆速度。
如果当前的扭矩和马力需求小于阈值(多个阈值)，方法400可以进入到420，其中该方法可以包括维持当前的喷射分布图。在当前的喷射分布图已经被维持时，方法400可以结束。
如果当前的扭矩和/或马力需求大于阈值(多个阈值)，方法400可以进入到425。在425处，方法400可以包括确定期望的A/F比。例如，扭矩需求的增加可以表示A/F比应当从当前的A/F比降低，并且朝向富燃比偏移。在430处，方法400可以包括设定进气道燃料喷射分布图。进气道燃料喷射分布图可以包括将通过进气道喷射进入到进气歧管内的气体燃料的正时和量。
在435处，方法400可以包括将次要喷射分布图设定为最大化单位功率。例如，可以通过在气体燃料的进气道喷射之后且在火花点火之前直接喷射某一量的次要喷射物来最大化单位功率。在图5中描述了示例喷射分布图。
图5描述了相对于发动机燃烧循环的进气道燃料喷射和次要喷射分布图的示例性正时图。曲线510表示经历四冲程发动机循环的一个汽缸的汽缸位置，其中四冲程包括进气、压缩、做功和点火冲程。该图可以被认为是无限循环的。在这个示例中，排气门在时间点t7处打开，而在时间点t2处关闭。进气门在时间t1处打开，而在时间t3处关闭。火花点火在时间t5处发生。火花点火被示为在活塞到达上止点(TDC)之前的几度处发生，而且可以依据发动机工况被提前或延迟。
如在上文中参照图5所描述的，正时图501被示为用于将喷射分布图设定为最大化单位功率。正时图501包括喷射分布图A和喷射分布图B。喷射分布图A是用于进气道喷射CNG的进气道喷射分布图。喷射分布图B是用于直接喷射次要喷射物(诸如水或甲醇溶液)的直接喷射分布图。方框520表示CNG的进气道喷射。在这个示例中，CNG的进气道喷射在进气冲程期间的时间点(t0)处并且在进气门打开的t1处之前开始。方框525表示甲醇溶液的直接喷射。在这个示例中，甲醇溶液的直接喷射在压缩冲程期间的时间点(t4)处并且在火花点火之前发生。以此方式，可以以化学计量或富A/F比进气道喷射CNG。以此方式，火花点火之前的甲醇溶液的喷射可以降低有效的A/F比，并且允许比单独使用CNG更富的燃烧。CNG/甲醇溶液的富燃烧可以允许响应于对扭矩或马力需求的增加而最大化发动机的单位功率。
在本文中，以化学计量(或化学计量的)A/F比操作发动机可以指随着时间推移大体为化学计量的A/F比。例如，发动机可以在化学计量比的5％以内操作，并且可以被认为是化学计量比，或A/F比可以在化学计量A/F比之上与之下的5％以内振荡，并且被认为是用于本公开的目的的化学计量比。
使发动机以富A/F比操作可以指比上述化学计量A/F比更富的A/F比。发动机可以随着时间的推移在两个富A/F比之间振荡，并且只要不存在向稀A/F比的偏移就被认为是以大体富A/F比操作。
类似地，使发动机以稀A/F比操作可以指比上述化学计量A/F更稀的A/F比。发动机可以随着时间的推移在两个稀A/F比之间振荡，并且只要不存在向富A/F比的偏移就被认为是以大体稀A/F比操作。
返回至图4，如果在410处检测到或预料到发动机爆震，方法400可以进入到450。在450处，方法400可以包括确定当前的扭矩需求或当前的马力需求是否大于阈值。如上所述，阈值(多个阈值)可以是预先确定的值，或可以根据当前的发动机工况计算。在一些示例中，预测或预料到扭矩或马力需求增加是可能的。
如果确定当前的扭矩和/或马力需求大于阈值(多个阈值)，方法400可以进入到455。在455处，方法400可以包括确定期望的A/F比。例如，如果发动机正在发生爆震或将要发生爆震并且低扭矩需求被要求，稀A/F则会被期望。在460处，方法400可以包括设定进气道燃料喷射分布图。进气道燃料喷射分布图可以包括将要被进气道喷射到进气歧管内的气体燃料正时和量。
在465处，方法400可以包括将次要喷射分布图设定为实现化学计量A/F比。例如，可以在点火之后并且在做功冲程期间喷射甲醇溶液，以降低汽缸内的A/F比。
通过图5中的正时图502描述了用于上述情况的示例喷射分布图。正时图502包括喷射分布图C和喷射分布图D。喷射分布图C是用于进气道喷射CNG的进气道喷射分布图。喷射分布图D是用于直接喷射次要喷射物(诸如水或甲醇溶液)的直接喷射分布图。方框530表示CNG的进气道喷射。在这个示例中，CNG的进气道喷射在进气冲程期间的时间点(t0)处并且进气门打开的t1处之前开始。在这个示例中，方框530表示将会导致稀燃A/F比的CNG量。方框535表示甲醇溶液的直接喷射。在这个示例中，甲醇溶液的直接喷射在火花点火之后的做功冲程期间的时间点(t6)处开始。以此方式，可以以稀A/F比进气道喷射CNG，以避免发动机爆震，并且可以直接喷射甲醇溶液，以便在燃烧期间将A/F比控制为大体化学计量比。
返回至图4，在450处，如果确定当前的扭矩和/或马力需求大于阈值(多个阈值)，方法400可以进入到475。在475处，方法400可以包括确定期望的A/F比。例如，如果发动机正在发生爆震或将要发生爆震并且高扭矩需求被要求，富A/F比则会被期望。在480处，方法400可以包括设定进气道燃料喷射分布图。进气道燃料喷射分布图可以包括将要被进气道喷射到进气歧管内的气体燃料正时和量。
在485处，方法400可以包括将次要喷射分布图设定为降低燃烧温度。例如，可以在燃烧之后并且在排气冲程期间喷射甲醇溶液，以降低离开汽缸的排气的温度。
通过图5中的正时图503描述了用于上述情况的示例喷射分布图。正时图503包括喷射分布图E和喷射分布图F。喷射分布图E是用于进气道喷射CNG的进气道喷射分布图。喷射分布图F是用于直接喷射次要喷射物(诸如水或甲醇溶液)的直接喷射分布图。方框540表示CNG的进气道喷射。在这个示例中，CNG的进气道喷射在进气冲程期间的时间点(t0)处并且在进气门打开的t1处之前开始。在这个示例中，方框540表示将会导致化学计量或富燃A/F比的CNG量。方框545表示甲醇溶液的直接喷射。在这个示例中，甲醇溶液的直接喷射在排气冲程期间的时间点(t4)处并且在排气门打开之前开始。以此方式，可以以化学计量或富A/F比进气道喷射CNG，以最大化发动机功率，并且可以直接喷射甲醇溶液，以使燃烧汽缸和伴随的离开燃烧汽缸的排气的温度下降，由此减轻发动机爆震。在一些示例中，甲醇溶液的直接喷射可以与排气门的打开重叠，或可以在排气门打开之后开始。甲醇溶液的多次直接喷射可以在发动机循环期间发生。例如，第一喷射可以在时间点t4处发生，之后第二喷射在时间点t7处发生。以此方式，可以最大化发动机单位功率，同时将发动机温度维持在阈值之下，并且还同时减轻发动机爆震。
返回至图4，在进气道喷射分布图和次要喷射分布图已经被设定时，方法400可以进入到490。在490处，方法400可以包括调整火花正时和/或调整升压压力。
通过期望的发动机性能特性被映射至喷射分布图和火花正时分布图的查询映射图并且根据可用的燃料和次要喷射物的特性和量，可以执行进气道喷射分布图、次要喷射分布图、火花正时和升压压力。例如，通过查询映射图，燃料喷射分布图、次要喷射分布图、火花正时和升压压力可以相继地或根据彼此确定，或可以被同时确定。例如，可以根据升压压力确定次要喷射分布图。燃料喷射分布图、次要喷射分布图、火花正时和升压压力可以通过反馈循环而被迭代设定，并且还可以根据车辆速度、发动机负荷、期望的A/F比、发动机爆震或其他发动机工况连续地更新。
图6示出了描述根据本公开的方法600的流程图。可以通过控制器12执行方法600。方法600可以作为另一方法(例如方法300)的子程序执行。具体地，方法600可以在供给气体燃料的、供给双燃料或供给多燃料的包含次要喷射物的容器(例如，图2所示的系统)的车辆中执行。方法600可以作为减轻发动机爆震的程序、最大化单位功率或否则控制发动机点火循环的程序的一部分执行。本文将参照包含涡轮增压的CNG发动机和可以容纳具有不同特性的一种或更多种次要喷射物的容器的车辆来描述方法600，但应理解，在不违背本公开的范围的情况下，该方法能够在其他车辆中执行。
方法600可以在610处以确定发动机工况开始。发动机工况可以被测量、估计或推断，并且可以包括各种车辆状况(诸如车辆速度)以及各种发动机工况(诸如发动机转速、发动机温度、排气温度、升压水平、MAP、MAF、扭矩需求、马力需求等)
在620处，方法600可以包括确定发动机温度是否大于阈值。阈值可以是预先确定的温度，或可以根据发动机工况确定。在一些实施例中，排气温度可以与额外的或可替代发动机温度的阈值进行比较。如果发动机温度低于阈值，方法600可以移动至630。在630处，方法600可以包括维持当前的喷射分布图。在当前的喷射分布图已经被维持时，方法600可以结束。
如果发动机温度超过阈值，方法600可以进入到640。在640处，方法600可以包括测量或估计储存流体的特性。如在上文中参照图2和3所讨论的，次要喷射物可以是燃料箱中容纳的次要燃料源。例如，在双燃料车辆中，次要喷射物可以是汽油。在另一示例中，次要喷射物可以是容器中容纳的稀释液。例如，次要喷射物可以是雨刮器流体箱中容纳的甲醇溶液。在一些示例中，可以存在多种可用的次要喷射物，例如汽油和甲醇溶液。在此示例中，可以评估所有可能的次要喷射物。可替代地，如果次要喷射物具有截然不同的性质，可以依据发动机工况和次要喷射的期望作用评估一种或更多种次要喷射物的量和特性。
在650处，方法600可以包括比较储存流体的可燃性与阈值。如果储存流体具有低于阈值的可燃性，方法600可以进入到660。在660处，方法600可以包括调整喷射分布图以在10％燃烧时间喷射储存流体的量。换句话说，可以在火花点火之后的预先确定的时间喷射具有低可燃性的次要喷射物。
如果储存流体的可燃性超过阈值，方法600可以进入到670。在670处，方法600可以包括调整喷射分布图以在火花点火之前喷射储存流体的量。换句话说，可以在火花点火之前的预先确定的时间喷射具有高可燃性的次要喷射物。
在已经根据次要喷射物可燃性调整喷射分布图时，方法600可以进入到680。在680处，方法600可以包括调整火花正时和/或调整升压压力。
通过期望的发动机性能特性被映射至喷射分布图和火花正时分布图的查询映射图并且根据可用的燃料和次要喷射物的特性和量，可以执行次要喷射分布图、火花正时和升压压力。例如，通过查询映射图，次要喷射分布图、火花正时和升压压力可以相继地或根据彼此确定，或可以被同时确定。次要喷射分布图、火花正时和升压压力可以通过反馈循环而被迭代设定，并且还可以根据车辆速度、发动机负荷、期望的A/F比、发动机爆震或其他发动机工况连续地更新。
例如，可以根据升压压力调整次要喷射的正时。对于具有相对低的可燃性的次要喷射物而言，火花点火之后的次要喷射的正时可以与升压压力成反比例。换句话说，在高升压压力下，正时可以被调整为比更低的升压压力更靠近火花点火，其中喷射的正时可以进一步根据火花点火。
图7描述了相对于发动机燃烧循环的进气道燃料喷射和次要喷射分布图的示例性正时图700。曲线710表示经历四冲程发动机循环的一个汽缸的汽缸位置，其中四冲程包括进气、压缩、做功和点火冲程。该图可以被认为是无限循环的。在这个示例中，排气门在时间点t7处打开，而在时间点t2处关闭。进气门在时间t1处打开，而在时间t3处关闭。火花点火在时间t5处发生。火花点火被示为在活塞到达上止点(TDC)之前的几度处发生，而且可以依据发动机工况被提前或延迟。
如在上文中关于图7所描述的，喷射图701被示为用于为具有低可燃性的次要喷射物设定喷射分布图。正时图701包括喷射分布图A和喷射分布图B。喷射分布图A是用于进气道喷射CNG的进气道喷射分布图。喷射分布图B是用于直接喷射具有低可燃性的次要喷射物(诸如水或甲醇溶液)的直接喷射分布图。方框720表示CNG的进气道喷射。在这个示例中，CNG的进气道喷射在进气冲程期间的时间点(t0)处并且进气门打开的t1处之前开始。方框725表示甲醇溶液的直接喷射。在这个示例中，甲醇溶液的直接喷射在做功冲程期间的时间点(t6)处发生，在火花点火之后并且在10％燃烧时间之后。以此方式，火花点火之后的甲醇溶液的喷射可以降低有效的A/F比，并且允许比单独使用CNG更富的燃烧。通过在时间t6处喷射甲醇溶液，甲醇溶液的稀燃性不会影响火焰中心的建立。燃烧事件所做的膨胀功可以增加，而排气的温度可以降低。在一些示例中，当喷射时间点在火焰中心形成之后时，可以以与液体燃料或稀释液的可燃性的降低成比例地延迟喷射正时。甲醇溶液的喷射的正时可以在火花点火与TDC之间发生。以此方式，CNG/甲醇溶液的富燃烧可以允许响应于对扭矩或马力的需求的增加而最大化发动机的单位功率，同时还通过降低最大燃烧温度来减轻发动机爆震。
如在上文中关于图7所描述的，喷射图702被示为用于为具有高可燃性的次要喷射物设定喷射分布图。正时图702包括喷射分布图C和喷射分布图D。喷射分布图C是用于进气道喷射CNG的进气道喷射分布图。喷射分布图D是用于直接喷射具有高可燃性的次要喷射物(诸如H2或汽油)的直接喷射分布图。方框730表示CNG的进气道喷射。在这个示例中，CNG的进气道喷射在进气冲程期间的时间点(t0)处并且在进气门打开的t1处之前开始。方框735表示汽油的直接喷射。在这个示例中，汽油的直接喷射在压缩冲程期间的时间点(t4)处并且在火花点火之前发生。以此方式，火花点火之前的甲醇溶液的喷射可以降低有效的A/F比，并且允许比单独使用CNG更富的燃烧。CNG/汽油的富燃烧可以允许响应于对扭矩或马力的需求的增加而最大化发动机的单位功率，同时还通过降低最大燃烧温度来减轻发动机爆震。
图8示出了描述根据本公开的方法800的流程图。可以通过控制器12执行方法800。方法800可以作为另一方法(例如方法300)的子程序执行。具体地，方法800可以在供给气体燃料的、供给双燃料或供给多燃料的包含次要喷射物的容器(例如，图2所示的系统)的车辆中执行。方法800可以作为减轻发动机爆震的程序、最大化单位功率或否则控制发动机点火循环的程序的一部分执行。本文将参照包含涡轮增压的CNG发动机和可以容纳甲醇或乙醇溶液的容器的车辆描述方法800，但应理解，在不违背本公开的范围的情况下，该方法能够在其他车辆中执行。
方法800可以在805处以确定发动机工况开始。发动机工况可以被测量、估计或推断，并且可以包括各种车辆状况(诸如车辆速度)以及各种发动机工况(诸如发动机转速、发动机温度、排气温度、升压水平、MAP、MAF、扭矩需求、马力需求等)
在810处，方法800可以包括测量或估计储存箱中容纳的次要喷射物的醇量。例如，可以根据储存箱中的蒸汽压力和流体体积测量醇百分比，或可以基于商品(诸如雨刮器流体)的特性估计醇百分比。
在815处，方法800可以包括根据次要喷射物的醇百分比确定用于可通过次要喷射物的喷射实现的AFR的值。该值可以被称为AFR增加能力(AFR_add_capability)。次要喷射物可以被用来允许比单独使用CNG更富的AFR燃烧。可以根据次要喷射物的醇百分比确定用于CNG+喷射物的燃烧分布图和最大AFR。例如，100％甲醇具有非常宽的AFR窗口，而20％甲醇具有较窄的AFR窗口。
在820处，方法800可以包括测量汽缸中的气门温度。这可以包括测量气门或气门座的温度，或基于发动机状况(诸如排气温度)估计气门温度。可以为进气门、排气门或两者测量或估计气门温度。可以为多缸发动机的每个气门测量或估计气门温度，或可以大体上为发动机测量或估计气门温度。
在825处，方法800可以包括确定在820处测量或估计的气门温度是否大于阈值。阈值可以是预先确定的，或可以是根据当前的发动机工况计算的。如果气门温度不超过阈值，方法800可以进入到830。在830处，方法800可以包括维持最小储存喷射速率。最小储存喷射速率可以是储存流体的特性(例如，储存流体的醇百分比)的函数。最小储存喷射速率可以被设定为在燃烧循环期间产生最小量的碳烟以便用作排气门润滑剂所需的最小速率。
如果气门温度超过阈值，方法800可以进入到840。在840处，方法800可以包括根据气门温度确定所需的冷却温度。所需的冷却温度在本文中可以被称为所需冷却温度(cooling_temp_req)，并且可以是根据当前的发动机工况而将气门温度维持在低于阈值温度的某一值所需的温度。
在845处，方法800可以包括确定期望的AFR。期望的AFR可以在本文中被称为期望AFR(AFR_des)，并且可以是AFR增加能力(AFR_add_capabilty)、所需冷却温度(cooling_temp_req)和其他发动机工况的函数。期望AFR(AFR_des)的值可以被设定为实现富燃烧并且自当前状况降低燃烧温度所需的AFR。
在850处，方法800可以包括根据发动机工况确定实现期望AFR(AFR_des)所需的次要喷射速率。次要喷射速率在本文中可以被称为所需质量速率流量(mass_rate_fluid_req)，并且可以是储存流体的醇百分比、AFR增加能力(AFR_add_capabilty)、所需冷却温度(cooling_temp_req)、发动机转速、发动机负荷和其他发动机工况的函数。
在855处，方法800可以包括调整储存喷射速率，因此喷射速率是所需质量速率流量(mass_rate_fluid_req)的函数。喷射速率可以被无限地调整，或被命令调整直至气门温度已经降至阈值以下为止。
在喷射分布图已经根据次要喷射物可燃性被调整时，方法800可以进入到860。在860处，方法800可以包括调整火花正时和/或调整升压压力。
通过期望的发动机性能特性被映射至喷射分布图和火花正时分布图的查询映射图并且根据可用的燃料和次要喷射物的特性和量，可以执行储存喷射分布图、火花正时和升压压力。例如，通过查询映射图，储存喷射分布图、火花正时和升压压力可以相继地或根据彼此确定，或可以被同时确定。例如，可以根据升压压力确定次要喷射分布图。储存喷射分布图、火花正时和升压压力可以通过反馈回路而被迭代设定，并且还可以根据车辆速度、发动机负荷、期望的A/F比、发动机爆震或其他发动机工况连续地更新。
图9示出了根据本公开的燃烧汽缸14的示意图。如在上文中参照图1和2所描述的，汽缸14包含燃烧室壁136、冷却套筒118、布置在汽缸14与进气歧管144之间的进气门150、布置在汽缸14与排气歧管148之间的排气门156、可以被耦接至曲轴140的活塞138、和火花塞192。在这个示例中，汽缸14被示为耦接至直接燃料喷射器166和直接次要喷射器966。汽缸14也可以被耦接至进气道燃料喷射器170(未示出)。
汽缸14的燃烧室可以被划分成两个区域，端部区域901和内部区域902。端部区域901可以包括最可能成为燃烧的端部区域的燃烧室区域，并且因此包括最可能经历发动机爆震的燃烧室区域。直接次要喷射器966可以被配置以便将稀释液喷射到最可能成为燃烧的端部区域的燃烧室区域内。以此方式，次要喷射物能够有效地瞄准爆震最可能发生的汽缸部分。
直接次要喷射器966可以被配置为根据活塞位置燃烧循环喷射流体，例如，在燃烧结束的时候喷射。与由直接喷射器166喷射的微小雾化的液滴相比，喷射器966可以喷射大液滴。以此方式，离开喷射器966的喷射流可以进一步进入汽缸14的端部区域901，其中端部区域901被设置为在燃烧室中比区域902更低。在一些实施例中，喷射器966可以是径向瞄准的喷射器。直接喷射器166可以被配置为将燃料喷射到内部区域902内。直接喷射的液体燃料量可以包含，响应于预测的燃烧的端部区域的位置而以不同正时喷射液体燃料。另外，喷射液体可以包含，响应于预测的燃烧的端部区域的位置而通过径向瞄准的喷射器将液体燃料喷射至汽缸的不同位置。以此方式，可以建立分层燃料类型充气。
应当认识到，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，因为许多变化是可能的。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。本发明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。
所附权利要求具体指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括一个或更多个这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。在这个或相关申请中，通过修改本权利要求或提出新权利要求，所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种用于涡轮增压发动机的方法，其包含：
在汽缸循环期间将第一气体燃料的第一量进气道喷射到发动机汽缸上游的进气道之后，在第一正时直接喷射为期望空燃比的函数的第二液体燃料的第二量包括：
确定是否检测或预料到发动机爆震；
确定发动机功率和/或扭矩需求是否大于阈值；
响应于检测或预料到发动机爆震，并且发动机功率和/或扭矩需求不大于所述阈值，在所述汽缸循环的做功冲程期间在火花之后直接喷射所述第二液体燃料的所述第二量；
响应于没有检测或预料到发动机爆震，并且发动机功率和/或扭矩需求大于所述阈值，在所述汽缸循环的压缩冲程期间直接喷射所述第二液体燃料的所述第二量；以及
响应于检测或预料到发动机爆震，并且发动机功率和/或扭矩需求大于所述阈值，在所述汽缸循环的排气冲程的下止点之后直接喷射所述第二液体燃料的第二量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气体燃料是CNG和甲烷中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二液体燃料是甲醇溶液和乙醇溶液中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二液体燃料是雨刮器流体。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二液体燃料的所述第二量是所述溶液中醇含量的函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二量小于所述第一量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气体燃料的所述第一量产生具有大体化学计量空燃比的发动机操作，而所述第二液体燃料的所述第二量将所述空燃比降低至大体富空燃比。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气体燃料的所述第一量允许具有大体稀空燃比的发动机操作，而所述第二液体燃料的所述第二量将所述空燃比降低至大体化学计量空燃比。
9.根据权利要求1所述的方法，其中发动机温度包括排气门温度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中直接喷射所述第二液体燃料的第二量还包含，响应于预测的燃烧端部区域的位置，以不同的正时喷射所述第二液体燃料。
11.根据权利要求1所述的方法，其中喷射所述第二液体燃料还包含，响应于预测的燃烧端部区域的位置，通过径向瞄准的喷射器将所述第二液体燃料喷射至所述汽缸的不同位置。
12.一种用于涡轮增压发动机的方法，其包含：
在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在将第一气体燃料进气道喷射到发动机汽缸上游的进气道之后：
响应于第二液体燃料的可燃性低于阈值，在汽缸循环的燃烧火花点火之后但在所述第一气体燃料的燃烧期间的正时直接喷射所述第二液体燃料；和
响应于所述第二液体燃料的所述可燃性超过所述阈值，在所述汽缸循环的火花点火之前的正时将所述第二液体燃料直接喷射到所述发动机汽缸。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述正时是所述第二液体燃料的可燃性的函数，并且其中所述第一气体燃料是CNG或甲烷中的一种或两种。
14.根据权利要求12所述的方法，其中在汽缸循环的火花点火之后但在所述第一气体燃料的燃烧期间的所述正时是在10％燃烧时间之后的做功冲程期间。
15.根据权利要求13所述的方法，其中以与所述第二液体燃料的可燃性的降低成比例地延迟在汽缸循环的火花点火之后但在所述第一气体燃料的燃烧期间的所述正时，并且所述正时在火焰中心形成之后。
16.根据权利要求12所述的方法，其中根据升压水平调整在汽缸循环的火花点火之后但在所述第一气体燃料的燃烧期间的所述正时。
17.一种用于涡轮增压发动机的方法，其包含：
在汽缸循环期间将第一气体燃料进气道喷射到发动机汽缸上游的进气道之后：
确定是否检测或预料到发动机爆震；
确定发动机功率和/或扭矩需求是否大于阈值；
响应于检测或预料到发动机爆震，并且发动机功率和/或扭矩需求不大于所述阈值，在所述汽缸循环中的做功冲程期间在火花之后将第二液体燃料直接喷射到所述发动机汽缸，同时维持火花正时而不相对于所述发动机汽缸的之前的燃烧循环延迟或提前火花正时；
响应于没有检测或预料到发动机爆震，并且发动机功率和/或扭矩需求大于所述阈值，在所述汽缸循环中火花之前，直接喷射所述第二液体燃料，同时维持火花正时而不相对于所述发动机汽缸的之前的燃烧循环延迟或提前火花正时；以及
响应于检测或预料到发动机爆震，并且发动机功率和/或扭矩需求大于所述阈值，在所述汽缸循环的排气冲程的下止点之后直接喷射所述第二液体燃料，同时维持火花正时而不相对于所述发动机汽缸的之前的燃烧循环延迟或提前火花正时。
18.根据权利要求17所述的方法，其中直接喷射第二液体燃料还包含，增加进入燃烧室的气体充气的密度。
19.根据权利要求17所述的方法，其还包含降低离开燃烧室的排气的温度。
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