CN104685185B - 用于控制发动机爆震的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制发动机爆震的方法，包括操作火花点火发动机和使低压废气再循环(EGR)从排气口流动至火花点火发动机的入口。该方法包括解释影响火花点火发动机的操作的参数，以及响应于参数确定爆震指数值。该方法还包括响应于爆震指数值超过爆震阈值而减小发动机爆震的可能性。

Description

用于控制发动机爆震的系统和方法
相关申请
本申请关于并且要求于2012年7月31日提交的题为SYSTEM AND METHOD FORREDUCING ENGINE KNOCK(用于减少发动机爆震的系统和方法)的第61/677,671号美国临时专利申请的优先权，该申请出于所有目的通过引用整体地并入本文。
背景技术
本申请涉及发动机控制系统，更具体但非排他性地，涉及用于对火花点火汽油发动机内的爆震进行控制的发动机控制系统。
内燃发动机大致分为以下两类：火花点火和压缩点火发动机。火花点火发动机通常通过将气体和燃料的化学计量混合物引入发动机的汽缸来进行操作。活塞随后压缩该混合物，并且在预定的机轴角混合物与火花塞无关地点火时，并且可以导致发动机受损。因此，火花点火发动机通常具有8至11的压缩比。
另一方面，压缩点火发动机操作在较高压缩比下，该压缩比通常为15至22。该高压缩比增加了压缩点火发动机的机械效率。压缩点火发动机通过将未节流的空气引入汽缸来进行操作，以通过减少泵送损失来使效率增加超过被节流的火花点火发动机的效率。在传统压缩点火发动机中，点火时机通过当燃烧室内的滞留空气的温度足以点燃燃料时约在压缩冲程结束时向汽缸注入柴油燃料来进行控制。在燃烧过程中释放的热量导致汽缸内压力的增加，该压力的增加随后以与火花点火发动机相同的方式迫使活塞向下运动。
虽然比火花点火发动机更加有效，但压缩点火发动机产生更多的某些类型的排放物，这常常需要昂贵的后期处理。因此，需要对火花点火发动机进行改进以控制、最小化或以其他方式防止发动机内爆震的发生。
发明内容
本发明的一个实施方式是用于控制发动机的操作的独特系统。其他实施方式包括控制、最小化或以其他方式防止火花点火发动机内爆震的发生的独特方法、系统、设备和装置。通过附图和结合附图提供的描述，本发明的其他实施方式、形式、目的、方面、益处、特征和优点将变得更明显。
附图说明
图1是交通工具内所包含的系统的示意图。
图2是根据一个实施方式的发动机控制系统的示意图。
图3是根据一个实施方式的发动机的部分示意图。
图4是根据一个实施方式的图1中所示的进气系统的示意图。
图5是根据另一实施方式的发动机控制系统的部分示意图。
图6是图2的实施方式中使用的排气系统的实施方式的示意图。
图7是图2的实施方式中可用的废气再循环系统的实施方式的示意图。
图8至图11是图2的实施方式中可用的燃料输送系统的某些实施方式的示意图。
图12是图2的实施方式中可用的废气再循环系统的替代性实施方式的示意图。
图13是图2的实施方式中可用的废气再循环系统的另一替代性实施方式的示意图。
图14是可控CAC系统的另一实施方式的示意图。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解，下面将参照图中示出的实施方式，具体语言将被用于描述这些实施方式。然而，应理解，不打算对本发明的范围进行限制。对本发明相关的领域技术人员来说，所述实施方式中的任何替换和进一步的修改，以及文中所述的本发明原理的任何其他应用都被认为是通常能够想到的。
图1是设置在具有燃料罐12的交通工具11内的发动机10的视图。虽然交通工具11示出为中型卡车，但交通工具11可替代性地可以是任何其他交通工具类型，诸如轻型或重型卡车、半牵引车、公共汽车、轿车、SUV、大客车或不同类型的陆上行驶交通工具。在其他实施方式中，交通工具11可以是潜水艇或飞行器类型的。在某些实施方式中，发动机10被用于非交通工具应用的应用中。如将更加详细地描述，发动机控制系统可设置为控制、最小化或以其他方式防止发动机10内的爆震的产生。
参照图2，示例性发动机控制系统100包括发动机10，发动机10具有进气歧管10a和排气歧管10b。在所示实施方式中，发动机控制系统100包括流体地联接至进气歧管10a的进气系统102，该进气系统从压缩机104接收压缩的进气。示例性系统100包括EGR系统108，EGR系统108通过第一气门109a和/或通过第二气门109b接收排气，并使废气返回至压缩机104上游的位置。任何压缩机104或每个压缩机都可以使直接驱动压缩机104(例如，增压器)、和/或涡轮增压器的压缩机侧(例如，见参照图5的描述)。
本领域技术人员应认识到，系统100可布置为低压EGR系统108。相对于高压EGR系统(未示出)，低压EGR系统108提供较低的泵送损失，并且进一步在发动机排气侧提供较低的反压，从而减少汽缸中的剩余气体并因此减少发动机经历爆震的倾向。在某些实施方式中，EGR系统108输送压缩机104(高压EGR系统)的下游处的返回的废气，使该废气返回至位于第一压缩机上游且位于第二压缩机(未示出)下游的位置，或使该废气返回至这两个压缩机(未示出)上游的位置。在某些实施方式中，EGR系统108的返回位置可通过ECU 116选择，并且EGR系统108的返回位置是能够由ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
EGR系统108的入口位置可处于排气系统106上游的位置，可处于排气系统106下游的位置，和/或可处于排气节流器114上游的位置。在某些实施方式中，排气节流器114是可控的(但不限于)以为EGR系统108提供反压和流控制。在某些实施方式中，系统100不包括排气节流器114。示例性系统100示出第一气门109a作为设置在EGR系统108上游的EGR气门。在某些实施方式中，第一气门109a设置在EGR系统108的下游但处在EGR流返回至发动机10的入口侧之前。在某些实施方式中，省略了第二气门109b。在某些实施方式中，EGR系统108的入口位置能够通过ECU 116选择，并且EGR系统108的入口位置是能够由ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
在某些实施方式中，控制器构造为功能地执行控制器的操作。本文中包括ECU 116的描述强调ECU 116的多个方面的结构独立性，并示出ECU 116的操作和职责的一个分组。执行类似整体操作的其他分组应理解为落入本申请的范围内。ECU 116元件可被实施为硬件和/或非瞬态计算机可读存储媒介上的计算机指令，并且ECU 116元件可分布在各种硬件或基于计算机的部件上。
示例性和非限制性ECU 116实施元件包括提供本文中确定的任何值的传感器、提供为本文中确定的值的先导(precursor)的任何值的传感器、数据链路和/或网络硬件，网络硬件包括通信芯片、振荡晶体、通信链路、线缆、双绞线、同轴线、屏蔽线、发射器、接收器、和/或收发器、逻辑电路、硬接线逻辑电路、根据ECU 116规格配置的处于具体非瞬态的可重新配置逻辑电路、至少包括电致动器、液压致动器或其他致动器的任何致动器、螺线管、运算放大器、模拟控制元件(弹簧、滤波器、积分器、加法器、除法器、增益元件)、和/或数字控制元件。
系统100还包括燃料输送系统110，燃料输送系统110可操作地联接至发动机10。燃料输送系统110包括任何本领域已知的燃料输送系统110以输送发动机10可用的燃料类型。示例性燃料输送系统110包括具有端口燃料喷射和/或直接喷射的汽油系统、汽油可通过端口燃料喷射和/或直接喷射进行输送的汽油和柴油系统、通过端口燃料喷射和/或直接喷射输送化学计量的燃料的燃料输送系统110、以及输送化学计量的燃料和压缩点火燃料的燃料输送系统110、其中化学计量的燃料能够通过端口燃料喷射和/或直接喷射进行输送。如本文中所使用，化学计量的燃料是在正常操作中用于与化学计量量的氧气充分结合的燃料，虽然非化学计量方程也可用于瞬时或甚至扩展的操作。对于某些应用，化学计量的80％、90％和95％的下限的示例性氧气量，以及化学计量的105％、110％和120％的上限的示例性氧气量基本是化学计量的，本发明对此并没有限制。
示例性系统100还包括可变气门正时(VVT)系统112。系统100中示出的部件是示例性且非限制性的，并且各种部件在某些实施方式中可以存在或可被省去。
系统100还包括ECU 116。通常，ECU 116与发动机控制系统100的部件可通信地联接。示例性连接在图2中示出，然而，在任何给定实施方式中，可以不存在所示连接，和/或可以存在额外的连接。ECU 116形成处理子系统的一部分，该处理子系统包括一个或多个计算设备，该一个或多个计算设备包括存储、处理以及通信硬件。ECU 116可以是单个设备或分布式设备，并且控制器的功能可以通过硬件或软件来实现。
图2中示出的示例性、非限制性的连接通过虚线表示。虚线上的背离ECU 116的箭头表示ECU 116构造为将控制信号发送至各种部件以控制部件的操作。虚线上朝向ECU 116的箭头表示ECU 116构造为从各部件接收表示与部件的操作相关的参数的操作信号。任何示出的连接都可附加地或可替代性地可通过数据链路或网络被ECU 116利用，或者可被提供至为可由ECU 116读取的存储位置。
示例性ECU 116包括处理器(未示出)，处理器构造为执行定义各控制、管理和/或调节功能的操作逻辑。这种操作逻辑可具有专用硬件的形式，诸如硬接线状态机、编程指令、和/或本领域技术人员将会想到的不同形式。处理器可被设置为单个部件、或一组可操作地联接的部件；并且可包括数字电路、模拟电路、或这些类型的混合。当具有多部件形式时，该处理器可具有相对于彼此远程定位的一个或多个部件。该处理器可包括多个处理单元，这些处理单元布置为独立地、以流水线处理布置、以并行处理布置、和/或以本领域技术人员将会想到的不同布置进行操作。
在某些实施方式中，该处理器是固态、集成电路型可编程微处理设备，该设备包括一个或多个处理单元和存储器。该处理器可包括一个或多个信号调节器、调制器、解调器、运算逻辑单元(ALU)、中央处理单元(CPU)、限幅器、振荡器、控制时钟、放大器、信号调节器、滤波器、格式转换器、通信端口、钳位器、延时设备、存储设备、和/或本领域技术人员可以想到的不同电路或功能部件以执行期望的控制、管理、和/或调节功能。存储设备可包括一个或多个部件并且可以是任何易失性或非易失性类型，包括固态型、光学媒介型、磁性型、这些类型的任何组合、或本领域技术人员可想到的不同布置。在一种形式中，处理器包括计算机网络接口以根据需要便于发动机控制系统100的各部件和/或未包含在所示出系统中的部件之间使用控制器局域网(CAN)标准的通信。
在某些实施方式中，发动机10设置为火花点火内燃发动机，其配置为从燃料和引入气体的化学计量混合的内部燃烧产生机械能。如本文中所使用的，短语“引入气体”可包括新鲜空气、再循环废气、类似物、或它们的任何组合。进气歧管10a从进气系统102接收引入气体并将引入气体分配至发动机10的燃烧室。因此，进气歧管10a的入口设置在进气系统102的出口的下游，并且进气歧管10a的出口设置在发动机10的各燃烧室的入口的上游。排气歧管10b收集来自发动机10的燃烧室的废气并将废气输送至排气系统106。因此，排气歧管10b的入口设置在发动机10的各燃烧室的出口的下游，以及排气系统106的入口。
参照图3，发动机10可以例如包括汽缸14位于其中的缸壳、以及设置在汽缸14内的活塞16。汽缸14、活塞16和汽缸盖限定燃烧室18，燃烧室18用于引入气体和燃料的混合物的内部燃烧。虽然图3仅示出一个汽缸14、活塞16和燃烧室18，但应理解，发动机10可包括任何数量的汽缸、活塞和燃烧室，这些汽缸、活塞和燃烧室均可具有任何尺寸，并且可根据任何合适的速度和负荷进行操作。发动机10还可包括与每个汽缸14关联的进气气门20a和排气气门20b。
在一个实施方式中，进气气门20a可以在打开和关闭位置之间可控地移动(例如，在VVT系统112的控制下)以控制引入气体从进气歧管10a向燃烧室18的流动。在另一实施方式中，排气气门20b可以在打开和关闭位置之间可控地移动(例如，在VVT系统112的控制下)以控制排体从燃烧室18向排气歧管10b的流动。图3示出在VVT系统112的控制下的气门20a、20b，然而，在某些实施方式中，不可变气门正时系统(未示出)也是可预期的。虽然图3仅示出了与燃烧室18关联的一个进气气门20a和一个排气气门20b，但应理解，任何燃烧室18都可与任何数量的进气气门20a和排气气门20b相关联。示例性发动机10还包括点火源，诸如一个或多个火花塞22。虽未示出，但喷射器也可布置在发动机10内以将燃料直接输送至燃烧室18内。再次参照图2，发动机爆震管理能力的改善允许发动机10操作在更高的汽缸压力下，从而提供更高的BMEP并允许更多量的废气再循环。
进气系统102构造为调整输送至发动机10的引入气体的温度。在一个实施方式中，进气系统102可构造为降低或升高输送至进气歧管10a的引入气体的温度。如示例性地示出，进气系统102的入口设置在压缩机104的出口的下游，进气系统102的出口设置在进气歧管10a的上游。
参照图4，图2所示的示例性进气系统102包括增压空气冷却器旁路气门202、增压空气冷却器204、增压空气冷却器旁路回路206、以及进气节流器208。增压空气冷却器204可设置为空气至空气冷却器、液体至空气冷却器等，并且可以任何合适方式配置。进气节流器208配置为控制流动至发动机10的引入气体的量。进气节流器208的所示位置是非限制性示例。
如示例性所示，增压空气冷却器旁路气门202构造为接收从压缩机104输出的引入气体并将该引入气体重新引导至增压空气冷却器204，重新引导至增压空气冷却器旁路回路206，或其组合。通过如上所述重新引导引入气体，可调整输送至发动机10的引入气体的温度。在一个实施方式中，增压空气冷却器旁路气门202设置为具有旋转装置的三端口气门，该旋转装置可被致动(例如，在ECU 116的控制下)以选择性地将增压空气冷却器旁路回路206或增压空气冷却器204的入口放置为与压缩机104的出口流体连通。在另一实施方式中，增压空气冷却器旁路气门202可被致动以调节流入增压空气冷却器204的引入气体与流入增压空气冷却器旁路回路206的引入气体的比例。虽然增压空气冷却器旁路气门202已描述为三端口气门，但应理解，增压空气冷却器旁路气门202可设置为任何其他合适的气门，或气门的系统，使得能够在增压空气冷却器204与增压空气冷却器旁路回路206之中的选择性地重新引导引入气体。
在可替代性实施方式中，增压空气冷却器旁路气门202可通过输送来自压缩机104的引入气体的管道内的孔或其他限制装置来替换。在又一实施方式中，增压空气冷却器旁路气门202可被移除，从而在将引入气体传输至增压空气冷却器204的入口的管道与增压空气冷却器旁路回路206之间提供基本无障碍的支路。
如示例性所示，增压空气冷却器旁路气门202设置在增压空气冷却器204的入口的上游，以及增压空气冷却器旁路回路206的上游。然而，在另一实施方式中，增压空气冷却器旁路气门202可设置在增压空气冷却器204的出口的下游，以及增压空气冷却器旁路回路206的下游以及进气节流器208的入口的上游。
增压空气冷却器204和增压空气冷却器旁路气门202示出为位于单个压缩机104的下游。在某些实施方式中，系统100包括多个压缩机，并且增压空气冷却器204和增压空气冷却器旁路气门202可置于压缩机之间和/或所有压缩机的下游。附加地或可替代地，一个或多个压缩机每个可包括增压空气冷却器和增压空气冷却器旁路气门。任何增压空气冷却器旁路气门202的位置都是能够通过ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
再次参照图2，压缩机104配置为压缩引入气体，诸如来自发动机控制系统100外部的新鲜空气，来自EGR系统108的再循环废气或来自其他源(未示出)的任何其他合适氧化剂。在一个实施方式中，压缩机104可设置为离心式压缩机。在另一实施方式中，压缩机104可设置为增压器，增压器由与发动机10的机轴(未示出)连接的带、齿轮、轴、链、或类似物或它们任何组合驱动。如示例性地示出，压缩机104的入口设置在新鲜空气进气口(未示出)的出口的下游和EGR系统108的出口的下游。
参照图5，在另一实施方式中，压缩机104可被设置为涡轮增压器的部件。例如，系统100还可包括涡轮机118，涡轮机118设置在排气歧管10b的出口处并通过轴、杆、或类似物机械地联接至压缩机104，从而形成涡轮增压器。在一个实施方式中，涡轮增压器可设置为可变几何涡轮增压器，这种涡轮增压器能够改善整个发动机图(engine map)上的涡轮增压器效率，从而改善泵送效率。然而，应理解，涡轮增压器可通过任何其他合适方式(例如，作为多级涡轮增压器或类似物)设置，并且可设置有或没有废气门和/或旁路。图5中示出了低压EGR配置中的位于涡轮118下游的第一气门109a。
再次参照图2，示例性排气系统106构造为减少由发动机10产生的废气的排放。排气系统106包括本领域已知的任何后处理部件。示例性后处理部件处理一氧化碳(CO)、未燃烧氢碳化合物(HC)、氮氧化物(NOX)、挥发性有机化合物(VOC)、和/或颗粒物(PM)。如示例性示出，排气系统106的入口设置在排气歧管10b的出口的下游。
参照图6，排气系统106的一个实施方式包括颗粒过滤器(PF)302，该颗粒过滤器302设置在催化转换器304诸如三向催化转换器(TWC)的上游。颗粒过滤器302构造为去除颗粒物，诸如来自发动机10所生成的废气的、基于碳的颗粒物，例如包括煤烟。示例性催化转换器304构造为将氮氧化物还原为氮和氧，将一氧化碳氧化为二氧化碳，和/或将未燃烧的碳氢化合物氧化为二氧化碳和水。颗粒过滤器302和催化转换器304可组合在单个壳体(如图所示)内或可设置在通过管道流体地联接的分开的壳体中。
在某些实施方式中，颗粒过滤器302需要周期性或间歇性的更新，例如，以氧化颗粒过滤器302中所捕获的颗粒。示例性颗粒过滤器302的更新需要升高的温度，这在某些操作条件下可因正常发动机操作而可容易地得到，并且在某些操作条件下在不对正常发动机操作进行调整的情况下无法得到。在某些实施方式中，催化转换器304需要某些废气条件来正常操作和/或更新。示例性催化转换器304在发动机废气中需要连续的、周期性的、和/或间歇性化学计量的或丰富的条件。本文中所述的颗粒过滤器302和催化转换器304的更新和操作条件是非限制性示例。
参照图7，图2所示的EGR系统108的一个实施方式包括EGR冷却器旁路气门402、EGR冷却器404、EGR冷却器旁路回路406、以及EGR气门408。EGR冷却器404可设置为空气至空气冷却器、液体至空气冷却器等，并且可以任何合适方式配置。EGR冷却器404构造为在冷却剂(空气、发动机冷却剂等)与流过EGR冷却器404的EGR气体之间进行热交换。EGR旁路气门402的位置是能够通过ECU116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
在图7的EGR系统108的某些附加或可替代性实施方式中，通过EGR冷却器404的冷却剂流速能够通过ECU 116控制。因此，EGR冷却器404内的传热速率能够通过冷却剂流速来进行控制。通过EGR冷却器404的冷却剂流速是能够通过ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
包括增压空气冷却器旁路回路206和EGR冷却器旁路回路406的系统100允许ECU116以灵活的方式减少进气歧管10a处的引入气体的温度。EGR冷却器旁路回路406在冷凝将有害或者将减少EGR冷却器的寿命的应用中允许ECU 116连续地使EGR以低于EGR冷凝限制的温度流动。增压空气冷却器旁路回路206和EGR冷却器旁路回路406还允许ECU 116有利地利用例如由于发动机预热条件和/或后处理热管理操作所产生的非标称的高温或低温。在存在EGR气门408的情况下，EGR气门408构造为控制再循环的废气的量。
如示例性所示，EGR冷却器旁路气门402配置为接收从排气歧管10b、排气系统106或其组合输出的废气，并将废气重新引导至EGR冷却器404、重新引导至EGR冷却器旁路回路406、或其组合。通过如上所述对废气进行重新引导，可调整输送至压缩机104的入口的再循环废气的温度。在一个实施方式中，EGR冷却器旁路气门402设置为具有旋转装置的三端口气门，该旋转装置可被致动(例如，在ECU116的控制下)以选择性地将EGR冷却器旁路回路406或EGR冷却器404的入口放置为与排气歧管10b的出口、排气系统106的出口、或其组合流体连通。
在某些实施方式中，EGR冷却器旁路气门402可被致动以调整流入EGR冷却器404的废气与流入EGR冷却器旁路回路406的废气的比例。虽然EGR冷却器旁路气门402已被描述为三端口气门，但应理解，EGR冷却器旁路气门402可设置为任何其他合适的气门，或气门的系统，使得能够在EGR冷却器404与EGR冷却器旁路回路406之中的选择性地重新引导废气。在可替代性实施方式中，EGR冷却器旁路气门402可通过输送来自排气歧管10b、排气系统106、或其组合的废气的一个或多个管道内的孔或其他限制装置来替换。在又一实施方式中，EGR冷却器旁路气门402可被移除，从而在将废气传输至EGR冷却器404的入口的管道与EGR冷却器旁路回路406之间提供基本无障碍的支路。
如示例性所示，EGR冷却器旁路气门402设置在EGR冷却器404的入口的上游，以及EGR冷却器旁路回路406的上游。然而，在另一实施方式中，EGR冷却器旁路气门402可设置在EGR冷却器404的出口的下游，以及EGR冷却器旁路回路406的下游。
在一个实施方式中，EGR气门408设置为双端口气门，该双端口气门可被致动(例如，在ECU 116的控制下)以控制被再循环至压缩机104的入口的废气的量。如示意性地示出，EGR气门408设置在EGR冷却器404的出口的下游、以及EGR冷却器旁路回路406的下游。然而，在另一实施方式中，EGR气门408可设置在EGR冷却器404的入口的上游、以及EGR冷却器旁路回路406的上游。
参照图12，示出了示例性EGR系统108。EGR系统108包括第一EGR冷却剂提供器1202和第二EGR冷却剂提供器1204。第一EGR冷却剂提供器是向EGR冷却器404提供高温冷却剂的高温冷却环路1206，第二EGR冷却剂提供器是向EGR冷却器404提供低温冷却剂的低温冷却环路1208。提供高温和低温冷却剂的步骤包括本领域理解的提供高温或低温冷却剂的任何手段。
示例性第一EGR冷却剂提供器1202包括发动机冷却剂、系统100中可用的加热气体流(例如，来自压缩机104级的压缩空气)、或系统中可用的任何其他冷却剂，本发明对此没有限制。示例性第二EGR冷却剂提供器1204包括任何冷却剂源，这些冷却器源至少在某些发动机操作条件下比由第一EGR冷却剂提供器1202所提供的冷却剂倾向于更低的温度，本发明对此没有限制。示例性和非限制性低温冷却剂源包括发动机冷却剂，该冷却剂具有比高温冷却剂(例如，在低温冷却环路1208比高温冷却环路1206更长的情况下)、环境空气、和/或为第二EGR冷却剂提供器1204提供的专用低温冷却剂更长的流体运动。
冷却剂温度作为高冷却剂温度和低冷却剂温度仅仅是相对的，并且不需要限定高冷却剂温度和低冷却剂温度的绝对温度范围。示例性系统100包括约90℃的高冷却剂温度和约60℃的低冷却剂温度，然而，系统100中可用的冷却剂的任何温度在本文中都是可预期的。不考虑高冷却剂温度和低冷却剂温度之间的温差，在某些实施方式中，ECU 116构造为向EGR冷却器404提供高温冷却剂、低温冷却剂、或其可选的混合物，以控制EGR气体的出口温度。高温冷却剂和低温冷却剂之间的任何温差(即使在该温差仅存在于某些发动机操作条件下时)提供用于ECU 116的控制元件以调节EGR气体的温度。示例性EGR系统108包括高温冷却剂气门1210和/或低温冷却剂气门1212。任何高温冷却剂气门1210和/或低温冷却剂气门1212的位置都是能够由ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
参照图13，示出了示例性EGR系统108。该示例性EGR系统108包括第一EGR冷却器404和第二EGR冷却器。EGR冷却器404、1302，至少在某些发动机操作条件下提供离散EGR冷却能力。离散EGR冷却能力可通过本领域理解的任何手段提供，包括至少与各个EGR冷却器404、1302相对应的冷却剂的差别冷却剂温度、各个EGR冷却器404、1302内的差别有效热接触面积、和/或各个EGR冷却器404、1302内的差别冷却剂流速。离散EGR冷却能力之间的任何差别的大小不是重要考虑因素，只要至少在某些发动机操作条件期间，EGR冷却器404、1302之间存在显著冷却能力差别。显著冷却能力的最小值是超过修正或测量误差或可变性的差别。在某些实施方式中，在发动机的某些操作条件下，显著冷却能力差别大于25％的差别，和/或大于50％的差别。第一EGR冷却器404和第二EGR冷却器1302之间的任何冷却能力差别(即使在该差别仅存在于某些发动机操作条件下时)提供用于ECU 116的控制元件以调节EGR气体的温度。示例性EGR系统108包括一个或多个EGR冷却器旁路气门402，EGR冷却器旁路气门402能够向EGR冷却器路回路406、第一EGR冷却器404、和/或第二EGR冷却器1302提供连续或离散地可选的流分数。任意EGR冷却器旁路气门402的位置、和/或通过EGR旁路回路406的流分数和/或冷却器404、1302均是能够由ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
在某些实施方式中，EGR系统108包括EGR温度调节设备。示例性和非限制性EGR温度调节设备包括EGR冷却器旁路气门402、高温冷却剂气门1210和/或低温冷却剂气门1212。在本文中还可预期本领域已知的、提供调节EGR温度的能力的任何其他设备，例如与单个EGR冷却器(未示出)上的单个冷却剂流关联的EGR冷却剂流致动器。
再次参照图2，燃料输送系统110构造为将燃料输送至发动机10。虽未示出，但燃料输送系统110包括图1中示出的燃料罐12。在一个实施方式中，燃料输送系统110可配置为向发动机10输送汽油。在另一实施方式中，燃料输送系统110可配置为向发动机10输送除汽油之外的另一类型的燃料。其他燃料的示例包括柴油(其他高软脂酸十六酯燃料)、天然气、乙醇和类似物。在一个实施方式中，燃料输送系统可包括一个或多个喷射器，上述喷射器配置为将燃料喷射至发动机10内，使得燃料可以在燃烧室内燃烧。示例性喷射器包括直接喷射器和端口喷射器。燃烧输送系统110的示例性实施方式将参照图8至11进行描述。
参照图8，图2中示出的燃烧输送系统110的一个实施方式包括第一罐502、第二罐504、第一喷射器506以及第二喷射器508。第一罐502和第二罐504一起构成可描述为上文提到的燃料罐12的系统。第一罐502和第二罐504可配置为保持燃料如汽油、柴油、天然气、乙醇等。在一个实施方式中，第一罐502和第二罐504配置为保持不同燃料。例如，第一罐502可保持第一燃料如汽油，第二罐可保持第二燃料如柴油。如示例性地示出，第一罐502的出口设置在第一喷射器506的入口的上游，以及第二罐504的出口设置在第二喷射器508的入口的上游。
第一喷射器506和第二喷射器508可设置为适于将燃料喷射至发动机10内(例如，在ECU 116的控制下)以使燃料可在燃烧室内燃烧的任何类型的喷射器。第一喷射器506和第二喷射器508可设置为类型相同但相对于燃烧室布置在不同位置的喷射器，或者它们可设置为不同喷射器。例如，第一喷射器506可设置为直接喷射器，而第二喷射器508可设置为端口喷射器。在另一示例中，第一喷射器506和第二喷射器508均可设置为直接喷射器或端口喷射器。在一个实施方式中，直接喷射器的使用可改善汽缸内的着火温度以使爆震的发生最小化。直接喷射器还可改善发动机和后处理预热以在最优效率允许快的发动机操作。在一个实施方式中，多个喷射器(例如，直接喷射器和端口喷射器)的使用可形成多个燃料点火源，从而允许快燃烧速率。多个喷射器的使用还形成大量点火能量，这能够在高汽缸压力对稀薄混合物进行点火。如示例性地示出，第一喷射器506配置为喷射第一罐502内保持的燃料，第二喷射器508配置为喷射第二罐504内保持的燃料。
参照图9，根据另一实施方式的燃料输送系统110包括上文提到的第一罐502和第二罐504，并还包括燃料输送气门510和喷射器512。第一罐502和第二罐504可如上面参照图8示例性描述的那样设置。喷射器512可设置为直接喷射器或端口喷射器。
在示意性示例中，燃料输送气门510配置为接收来自第一罐502、第二罐504或其组合的燃料，以及将燃料传递至喷射器512。在一个实施方式中，燃料输送气门510设置为具有旋转装置的三端口气门，该旋转装置可被致动(例如，在ECU 116的控制下)以选择性地将喷射器512的入口放置为与第一罐502的出口或第二罐504的出口流体连通。在另一实施方式中，燃料输送气门510可被致动以调节从第一罐502输送的燃料与从第二罐504输送的燃料的比例。
参照图10，根据又一实施方式的燃料输送系统110包括上文提到的第一罐502、第二罐504、第一喷射器506、第二喷射器508和燃料输送气门510，并还包括附加的燃料输送气门514。第一罐502、第二罐504、第一喷射器506和第二喷射器508可如上面参照图8示例性地描述的那样设置。类似地，燃料输送气门510可如上面参照图9示例性地描述的那样设置。
附加的燃料输送气门514可以与燃料输送气门510类似的方式设置。例如，附加的燃料输送气门514配置为接收来自第一罐502、第二罐504或其组合的燃料，以及将燃料传递至第二喷射器508。在一个实施方式中，附加的燃料输送气门514设置为具有旋转装置的三端口气门，该旋转装置可被致动(例如，在ECU 116的控制下)以选择性地将第二喷射器508的入口放置为与第一罐502的出口或第二罐504的出口流体连通。在另一实施方式中，附加的燃料输送气门514可被致动以调节从第一罐502输送的燃料与从第二罐504输送的燃料的比例。
参照图11，根据又一实施方式的燃烧输送系统110包括上文提到的第一喷射器506和第二喷射器508，并且还包括单个罐(诸如罐12)和燃料输送气门516。第一喷射器506和第二喷射器508可如上面参照图8示例性地描述的那样设置。燃料输送气门516可配置为从罐12接收燃料并将该燃料传递至第一喷射器506、第二喷射器508或其组合。在一个实施方式中，燃料输送气门516设置为具有旋转装置的三端口气门，该旋转装置可被致动(例如，在ECU 116的控制下)以选择性地将第一喷射器506或第二喷射器508的入口放置为与罐12的出口流体连通。在另一实施方式中，燃料输送气门516可被致动以调节输送至第一喷射器506的燃料与输送至第二喷射器508的燃料的比例。
燃料源和/或燃料输送气门516的位置的选择是能够由ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。例如且在没有限制的情况下，示例性ECU 116构造为在某些发动机操作条件下调节燃料类型、燃料类型的比例、喷射类型(例如同质混合物对直接喷射)和/或喷射类型的比例，以减少发动机爆震的可能性。
再次参照图2，VVT系统112构造为调节(例如，在ECU 116的控制下)与发动机10的一个或多个汽缸14相关联的一个或多个进气气门20a和一个或多个排气气门20b的打开或关闭。如本文中所述，VVT系统112涉及能够在发动机10操作期间改变进气气门20a和排气气门20b的正时、持续时间和/或提升的任何机构。VVT系统112可设置为任何合适的机械设备(无凸轮的或其他的)、电动液压设备、或类似物、或其组合。在一个实施方式中，VVT系统112设置为双独立凸轮相控系统。在一个实施方式中，VVT系统112可被控制以通过改善气门重叠来改善爆震余量，以减少剩余汽缸气体和/或增加泵送效率。如本文中所使用的，术语“气门重叠”指的是发动机循环中的、具体汽缸14的进气气门20a和排气气门20b同时打开的时间段。因此，气门重叠的“量”指的是具体汽缸14的进气气门20a和排气气门20b同时打开的时间的量。通过控制VVT系统112对发动机气门正时进行的调节是能够由ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
如上所述，在一个实施方式中，排气系统106可包括颗粒过滤器302，颗粒过滤器302设置在催化转换器304的上游。在发动机操作期间，随着时间流逝，颗粒物在颗粒过滤器302中可积累至进一步聚集就可能引发劣化过滤和/或不期望地限制排气通过排气系统106的流动的程度。因此，有利的是通过被称为更新的处理通过氧化作用移除颗粒。
在一个实施方式中，VVT系统112可配置为更新(例如，在ECU116的控制下)和/或促进颗粒过滤器302的更新。例如，颗粒过滤器302可通过控制VVT系统112而更新，以将气门重叠量从第一气门重叠量增加到第二气门重叠量。第一气门重叠量可以是在发动机10内没有爆震事件发生时所采用的气门重叠量。一旦增加了气门重叠量，可以增加从进气歧管10a流动至排气歧管10b(即，除气)的引入气体的量和/或速率。输送至排气系统106的引入气体中的过量氧气与颗粒过滤器302中的颗粒物反应，从而允许催化转换器304在没有过量氧气的情况下操作以有效地还原NOX。
在某些实施方式中，设备被致动以限制、减少、或以其他方式防止废气再循环至压缩机104的入口，例如，可以致动EGR系统108的部件(例如，EGR气门408)、第一气门109a、和/或第二气门109b。限制、降低、或防止废气再循环的任何设备都可处于ECU 116的控制之下。当EGR被减少、限制、或防止时，可调整或增加输送至进气歧管10a的引入气体的氧含量。
在一个实施方式中，颗粒过滤器302可基于颗粒过滤器302中的颗粒负荷、颗粒过滤器302的温度、或类似物或其组合周期性地更新。颗粒过滤器302通过提供足够高的废气温度、和/或通过利用已经提供的足够高的废气温度、以及进一步通过在废气中提供足够的氧气或氧化成分(例如，NO2)以支持颗粒过滤器302的更新来周期性地更新。在某些实施方式中，以足够低的水平提供过量氧气或氧化成分，使得颗粒过滤器302更新，而催化转换器304持续正常操作。在某些实施方式中，催化转换器304能够高效地操作，和/或并不是一直需要催化转换器304的操作并且颗粒过滤器302的更新在某些时间和操作条件优先。
排气节流器114配置为调节(例如，在ECU 116的控制下)从发动机控制系统100中排出废气的速率。排气节流器114是发动机控制系统100内的可选部件，并且可以被省略。在某些实施方式中，排气节流器114被设置且可控(例如通过ECU 116)以促进EGR的流动和/或减小通过系统100的总的气体流速。在某些实施方式中，排气节流器114的位置是能够由ECU116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
对于图2的所描绘的实施方式附加地或可替代性地，可在压缩机104的上游设置进气节流器(未示出)。在某些实施方式中，可在系统100中所存在的两个压缩机之一或两者全部的上游设置进气节流器(未示出)。进气节流器是发动机控制系统100内的可选部件并且可被省略。在某些实施方式中，进气节流器被设置且可控(例如通过ECU116)以促进EGR的流动和/或减小通过系统100的总的气体流速。在某些实施方式中，进气节流器的位置是能够由ECU 116控制以减少发动机爆震的可能性的示例性发动机操作参数。
在某些实施方式中，ECU 116构造为检测和/或解释与发动机10的操作有关的一个或多个参数，以响应于该一个或多个检测到的参数确定爆震指数值，并比较该爆震指数值与爆震阈值。爆震指数值是燃烧事件中爆震风险的增量指示器，并且可与建模或测量的爆震可能性、爆震测量设备、声音阈值、安装在测试发动机中的汽缸内测量装置、和/或本领域所理解的任何其他爆震指示器有关。爆震阈值是根据选定的指示方法为爆震风险指示器选择的阈值。爆震指数值的单位选择、或无量纲爆震指数值的量级选择对从本文中的公开获益的本领域技术人员来说是机械性步骤。在某些实施方式中，针对测试发动机开发了定量或定性爆震描述，爆震指数值的值被校正至与发动机有关的选定参数，并且根据期望的爆震阈值和/或具有余量的期望的爆震阈值来设定爆震阈值。
在某些实施方式中，爆震阈值随时间、随发动机操作条件、根据操作者的输入、或根据其他选定标准而改变。调节爆震阈值的示例性且非限制性操作包括随着发动机使用年限的增加升高或降低爆震阈值，随着发动机负荷的增加而增大爆震阈值、和/或响应于操作者对更大响应或功率输出的请求而增大爆震阈值。
ECU 116构造为解释与发动机的操作有关的一个或多个参数。本文中描述的某些操作包括解释一个或多个参数的操作。如本文中所使用的，解释包括通过本领域已知的任何方法接收值，包括至少接收来自数据链路或网络通信的值，接收指示该值的电信号(例如，电压、频率、电流、或PWM信号)、接收指示该值的软件参数、读取来自计算机可读媒介上的存储位置的值、通过本领域已知的任何手段接收作为运行时间参数的值、和/或通过接收可用于计算被解释参数的值、和/或通过引用被解释为参数值的默认值。对于给定实施方式，ECU 116根据选定参数与系统100中的任何传感器、致动器、数据链路、网络、或其他设备通信。
与发动机10的操作有关的示例性参数包括影响爆震的发生或可与爆震发生有关的任何参数。与发动机10的操作有关的示例性且非限制性参数包括进气系统102处的引入气体温度、进气歧管10a处的引入气体温度、进气歧管10a处的引入气体压力、排气歧管10b处的废气温度、排气歧管10b处的废气压力、排气系统106的入口和/或出口处的废气温度、排气系统106的入口和/或出口处的废气压力、EGR系统108的入口和/或出口处的废气温度、EGR系统108的入口和/或出口处的废气压力、进气气门20a和/或排气气门20b的提升、持续时间和/或正时、燃料喷射速率、喷射的燃料的类型、压缩机104的速度、涡轮机118的几何形状或位置、引入气体和/或EGR气体的成分、发动机速度值、发动机负荷、发动机扭矩、发动机功率输出值、和/或其组合。附加地或可替代性地，示例性参数包括任何上述参数的改变或其他变换的速率。示意性参数是示例性且非限制性的。
响应于ECU 116对爆震指数值超过爆震阈值的确定，ECU 116构造为控制图2至图11中所示的发动机控制系统100的一个或多个部件的操作以减少发生爆震的可能性。在某些实施方式中，ECU 116提供发动机控制命令，发动机控制系统100的一个或多个部件对发动机控制命令有响应。在某些实施方式中，发动机控制命令包括一个或多个消息、和/或包括一个或多个参数，该一个或多个参数构造为对发动机控制命令响应的各发动机部件提供指令。对发动机控制命令做出响应的发动机部件可遵照该命令，接收该命令作为与其他命令输入相竞争的指令，利用该命令作为目标值或限制值，和/或以可控的方式朝着与发动机控制命令相一致的响应进行。
减小发生爆震的可能性的操作可减少或可不减少爆震指数值。例如，示例性爆震指数值基于发动机扭矩输出值，并且ECU 116响应于爆震指数值超过爆震阈值而降低EGR气体流的温度。EGR气体流温度的降低不直接减少爆震指数值的相关参数(发动机扭矩输出值)，因此，虽然发动机爆震的可能性被降低，但所确定的爆震指数值依然高。
在某些实施方式中，ECU 116构造为检测和/或解释影响颗粒过滤器302的操作或可与颗粒过滤器302的操作相关的一个或多个参数，以及确定颗粒过滤器更新是否响应于影响颗粒过滤器302的操作或可与颗粒过滤器302的操作相关的一个或多个参数而被指示。影响颗粒过滤器302的操作或可与颗粒过滤器302的相关的示例性且非限制性参数包括通过颗粒过滤器302的流速、颗粒过滤器302两端的压降、颗粒过滤器302上游位置处的压力、流过颗粒过滤器302的废气的温度、流过颗粒过滤器302的废气的粘度、颗粒过滤器302的衬底的温度、发动机10的估算或测量的颗粒排放、和/或穿过颗粒过滤器302的废气的成分。颗粒过滤器302加载和/或颗粒过滤器更新的指示的确定对本领域技术人员来说是机械性步骤。
响应于ECU 116确定颗粒过滤器更新被指示，示例性ECU 116控制VVT系统112的操作以使颗粒过滤器302更新和/或支持颗粒过滤器302的更新。VVT系统112的示例性操作包括升高来自发动机10的废气的温度的操作(例如，更早打开排气气门)、和/或增强来自发动机10的废气的氧含量的操作(例如，通过使压缩的进入空气离开延时关闭的排气气门)。本文中预期了VVT系统112的任何使颗粒过滤器302更新和/或支持颗粒过滤器302的更新的操作。示例性ECU 116构造为控制燃料输送系统110，以使一个或多个汽缸工作在高效条件来增加温度和/或可用氧气，从而更新颗粒过滤器302和/或支持颗粒过滤器302的更新。
示例性系统示出为用于控制EGR流速、EGR温度和/或进气歧管温度。该系统包括在示例中被描绘为三向催化剂304(TWC)的后处理部件、以及多个控制气门。第一控制气门在TWC 304的上游提供EGR再循环。第二控制气门在TWC 304内的中间位置处提供EGR再循环。第三控制气门在TWC 304下游的位置处提供EGR再循环。本领域技术人员应认识到，通常，更多的下游EGR再循环位置处于更低的压强(由于TWC 304中所产生的压降)并且处于更低的温度(由于增加的传热损失(由于后处理系统中的停留时间所导致))。
因此，在典型实施方式中，朝着下游位置(例如，从第二控制气门至第三控制气门)改变EGR再循环位置导致降低的EGR流速、降低的EGR温度、和/或降低的进气歧管温度。相反，朝着上游位置改变EGR再循环位置导致增加的EGR流速、增加的EGR温度、和/或增加的进气歧管温度。然而，在某些实施方式中，后处理部件的动作和/或废气的成分可使典型实施方式的一个或多个行为进行逆转。例如，且没有限制，在后处理部件包括氧化催化剂的情况下，经过后处理部件温度升高，从而在EGR再循环位置移动至更靠上游的位置时提供降低的EGR温度。
提供的控制气门是非限制性示例。在某些实施方式中，可以省略一个或多个控制气门，并且可以存在一个或多个未示出的气门。在某些实施方式中，可在后处理部件内的多于一个中间位置处提供多于一个气门。来自发动机的排气流可以位于一个或多个涡轮机下游的位置处、和/或未示出的一个或多个后处理部件下游的位置处。EGR流可返回系统中的任何位置，包括一个或多个压缩机、增压冷却器、或其他系统部件的上游或下游位置。排气流可离开系统、和/或移动至涡轮机、排气气门、后处理部件、或任何其他部件。例如在组合第一至第三控制气门的流出物的情况下的EGR流的路由是非限制性描绘。第一至第三控制气门的流出物可不组合，并且可路由至发动机进气系统中的相同或不同位置。此外，其他EGR流也可以存在于该系统(未示出)中。
ECU 116可操作第一至第三控制气门。在一个示例中，ECU 116控制EGR温度、EGR流速和/或进气歧管温度中的一个或多个，其中控制操作包括操作第一至第三控制气门。
描绘了第一示例性可控增压空气冷却器系统。第一示例性可控增压空气冷却器系统包括增压空气冷却器(CAC)，其可以是空气到空气或基于冷却剂的系统。基于冷却剂的系统(在存在的情况下)可与发动机冷却剂共享冷却剂，和/或可以是单独或专用的冷却剂系统。附加地或可替代地，基于冷却剂的系统中冷却剂的温度可通过可控机构、使用辅助散热器、或通过其他手段与发动机冷却剂温度分开。如本领域已知，空气到空气冷却剂系统通常使用环境空气。第一示例性可控增压空气冷却器系统描绘了未冷却的进入空气、冷却的进入空气、以及下游冷却剂流。
第一示例性可控增压空气冷却器系统示意性地描绘了第四控制气门，第四控制气门可包括一个或多个任何类型的物理气门，这些物理气门沿着CAC在不同位置处提供冷却剂流。第一示例性可控增压空气冷却器系统示出用于第四控制气门的三个设定，但任何数量的包括冷却剂的全旁路的设定都是可能的。第一示例性可控增压空气冷却器系统被描绘为通过改变冷却剂入口流位置来提供冷却剂流变化。可替代地或附加地，第一示例性可控增压空气冷却器系统可改变冷却剂出口流位置、和/或可内部地在CAC内绕过冷却剂流的一部分，使得标称的冷却剂流区域的一部分不可用于传热，或可以减小的效力用于传热。
第四控制气门示意性描绘了CAC在冷却剂侧的有效流区域的操纵，并且可通过与气门不同的其他机构来实现。例如并且没有限制，可利用一个或多个气窗、排气口、或遮盖设备来使不同量的CAC暴露于冲压空气。在一半CAC被防止暴露于冲压空气的情况下，CAC在冷却剂侧的有效流区域减小并且发生在CAC中的总的传热减少。第四控制气门可在离散位置操作中和/或在可连续变化的控制操作中操作。此外，第四控制气门的操作范围的区域可以是离散或连续的。
在某些实施方式中，第四控制气门能够通过ECU 116控制，并且可被操纵为控制冷却的进入空气的温度和/或进气歧管的温度。第四控制气门的操作可与EGR温度和/或流速的控制相协调。在某些实施方式中，ECU 116可控制该冷却的进入空气的温度以确保CAC内不会达到该冷却的进入空气的冷凝温度(例如，饱和温度)。将该未冷却的进入空气控制在冷凝/饱和温度之上可通过以下方式实现：使用湿度传感器、通过数据链路或网络通信提供至系统的湿度数据、和/或通过保守估计湿度(例如，假设100％相对湿度，基于可用数据和位置数据等使用保守湿度值)以确保不会达到该冷却的进入空气的冷凝/饱和温度。
可利用当前已知的CAC旁路设备来操纵进气歧管温度。然而，当前已知的CAC旁路设备使部分或所有进入空气流在CAC周围绕过。因此，虽然该设备中的进入空气的最终温度可以达到选定值，但进入空气的某些部分的温度可能处于冷凝温度之下，从而导致不期望的液态水出现在进入空气系统中。第一示例性可控增压空气冷却器系统是用于将该冷却的进入空气的温度控制至可选值而不需要提供部分进入空气的过冷却的示例性系统。
描绘了第二示例性可控增压空气冷却器系统。第二示例性可控增压空气冷却器系统与第一示例性可控增压空气冷却器系统的不同之处在于，CAC的进入空气侧是可控的。各控制气门(第五控制气门，第六控制气门，第七控制气门以及第八控制气门)描绘了绕过部分或全部该CAC的未冷却的进入空气。与当前已知的系统相比，进入空气以不提供部分未冷却的进入空气的过冷却的方式绕过CAC，从而保持未冷却的进入空气处于冷凝/饱和温度之上。第一和第二示例性可控增压空气冷却器系统不是排他性的，并且第四至第八控制气门可设置在同一系统上，虽然这种实施方式未被描绘。
第二示例性可控增压空气冷却器系统被描绘为通过改变进入空气入口流位置来提供进入空气流变化。可替代地或附加地，第二示例性可控增压空气冷却器系统可改变进入空气入口流位置，和/或可内部地在CAC内绕过进入空气流的一部分，使得标称的进入空气流区域的一部分不可用于传热，或可以减小效力用于传热。
参照图14，描绘了可控增压空气冷却器系统1700的另一实施方式。系统1700与第一示例性可控增压空气冷却器系统的不同之处在于，可变控制气门1702改变通过CAC 1512的冷却剂侧流速。对于发动机或基于液态冷却剂的系统1700，控制气门1702可使液态冷却剂流的一部分绕行和/或减小液态冷却剂流的流速。对于空气至空气CAC1512，控制气门1702可以是排气口、气窗、或遮盖件、或减小穿过CAC 1512的环境空气的流速的其他设备。与第一示例性可控增压空气冷却器系统相比，系统1700减小流速，而不是使CAC 1512的一部分免受环境空气影响。然而，系统(未示出)可混合第一示例性可控增压空气冷却器系统和系统1700的特征，例如，减小冷却剂流速和/或减少冷却剂有效流区域。系统1700描绘了冷却剂流1502、未冷却的进入空气1506、冷却的进入空气1508、以及下游冷却剂流1504。
通过上面的图和文字明显的是，根据本公开的各种实施方式都是可预期的。
一组示例性实施方式是一种系统，该系统包括内燃发动机，内燃发动机具有将引入气体输送至发动机的进气歧管的进气系统、以及向发动机的燃烧室提供混合的燃料和空气装填的燃料系统。该系统还包括与进气系统的入口相联接的压缩机、以及将废气再循环至进气系统的废气再循环(EGR)系统。EGR系统包括EGR温度调节设备。该系统还包括电子控制单元(ECU)，该电子控制单元解释影响发动机的操作的参数、响应于该参数确定爆震指数值、以及响应于该爆震指数值超过爆震阈值而提供发动机控制命令。EGR温度调节设备对发动机控制命令作出响应。
在某些其他实施方式中，EGR系统在压缩机的上游的位置处与进气系统流体联接。在另一些实施方式中，EGR系统在涡轮机的下游的位置处与发动机排气流流体联接，其中示例性系统包括涡轮增压器，该涡轮增压器包括压缩机和涡轮机。在某些实施方式中，EGR系统在颗粒过滤器的下游的位置处与发动机排气流流体联接，其中该颗粒过滤器位于发动机排气流中，并且该系统还包括排气节流器，该排气节流器在EGR系统的下游的位置处与排气流可操作地联接。
在某些实施方式中，影响发动机的操作的参数包括发送机速度值、发动机扭矩值、进气歧管温度、EGR温度和/或进气歧管压力。在某些实施方式中，EGR温度调节设备包括EGR冷却器旁路气门、低温冷却剂气门、高温冷却剂气门和/或EGR路由气门。示例性EGR路由气门包括但不限于用于绕过至少一个EGR路由部件(例如，EGR冷却器)的气门、用于调节EGR出口位置的气门和/或用于调节EGR入口位置的气门。
示例性系统包括增压空气冷却器，增压空气冷却器在压缩机与进气系统之间的位置处冷却引入气体，其中增压空气冷却器旁路气门使引入气体在增压空气冷却器周围选择性地绕过。选择性地绕过包括以可连续或离散选择的数量部分地或完全地绕过。示例性系统包括对发动机控制命令做出响应的增压空气冷却器旁路气门。
另一示例性实施方式包括高温冷却剂和低温冷却剂，其中EGR温度调节设备将高温冷却剂和低温冷却剂中的每个选择性地联接至再循环的废气。EGR温度调节设备以可连续或离散选择的流量选择性地高温冷却剂和低温冷却剂中的每个，顺序地或同时地联接高温冷却剂和低温冷却剂中的一个或两个。示例性系统还包括EGR温度调节设备，该设备将高温冷却剂和低温冷却剂中的每个的可选量提供至通向EGR冷却器的再循环的废气。
在某些实施方式中，该系统包括可变气门正时(VVT)系统，其中VVT系统对发动机控制命令做出响应。VVT系统可以是二态的(即，两种气门正时模式)、连续或离散可变的，和/或用于每个气门的气门正时能够被完全独立地控制。在某些实施方式中，燃料系统还直接向燃烧室提供燃料。直接添加至燃烧室的燃料可以是与作为混合的燃料的一部分而被提供的燃料类型相同的燃料，和/或直接添加至燃烧室的燃料可以是与作为混合的燃料的一部分而被提供的燃料类型不同的燃料。
另一组示例性实施方式是一种方法，该方法包括解释影响发动机的操作的参数；响应于该参数确定爆震指数值；以及响应于该爆震指数值超过爆震阈值而提供发动机控制命令。在某些实施方式中，降低进气歧管温度包括减小废气再循环(EGR)气体温度。在某些实施方式中，降低EGR气体温度的操作包括操作低温EGR冷却器。操作低温EGR冷却器包括利用温度减小的冷却剂、利用冷却剂流速增大的冷却剂操作EGR冷却器，和/或操作在EGR气体与冷却剂之间的具有增加的有效热接触区域的EGR冷却器。
在某些实施方式中，该方法包括响应于爆震指数值超过爆震阈值而降低发动机排气反压。在某些实施方式中，降低发动机排气反压的操作减少了燃烧室中的剩余气体。在某些实施方式中，降低发动机排气反压的操作包括降低EGR流动压力、调节EGR流路由、调节可变几何形状的涡轮机位置和/或调节排气节流器位置。
示例性方法包括响应于爆震指数值超过爆震阈值而调节可变气门正时系统。在某些实施方式中，该方法包括响应于爆震指数值超过爆震阈值而至少部分地通过直接喷射向发动机供应燃料。又一示例性方法包括通过操作增压空气冷却器旁路来降低进气歧管温度。
又一组示例性实施方式是一种系统，该系统包括内燃发动机，内燃发动机具有将引入气体输送至发动机的进气歧管的进气系统、以及向发动机的燃烧室提供混合的燃料和空气装填的燃料系统。该系统还包括与进气系统的入口相联接的压缩机、以及将废气再循环至进气系统的低压废气再循环系统(EGR)。该示例性系统包括用于确定爆震指数值的装置和用于响应于爆震指数值超过爆震阈值而减小发动机爆震的可能性的装置。该示例性系统还包括用于响应于爆震指数值超过爆震阈值而减小发动机爆震的可能性的装置。
在某些实施方式中，该系统还包括用于更新颗粒过滤器的装置，其中该颗粒过滤器可操作地联接至包括三向催化剂的发动机排气系统。示例性系统包括用于在EGR的温度低于EGR的冷凝极限温度时使EGR流动的装置。在某些实施方式中，EGR的冷凝极限温度包括具有当前成分(包括含水率)和传热环境的EGR气体在EGR流动路径内和/或EGR冷却器内将下降至EGR气体的露点温度。
又一组示例性实施方式是一种方法，该方法包括操作火花点火发动机；使低压废气再循环(EGR)从排气口流动至火花点火发动机的入口；解释影响火花点火发动机的操作的参数；响应于该参数确定爆震指数值；以及响应于爆震指数值超过爆震阈值而减小发动机爆震的可能性。在某些实施方式中，该方法包括通过降低火花点火发动机的进气歧管温度来减小发动机爆震的可能性。某些实施方式中，该方法包括通过使至少一部分压缩机出口气体绕行和/或通过至少部分绕过EGR冷却器来降低进气歧管温度。示例性方法还包括通过减小用于EGR冷却器的冷却剂温度、通过减小火花点火发动机反压、通过调节火花点火发动机的气门正时、和/或通过直接喷射至少部分地向火花点火发动机提供燃料来减小发动机爆震的可能性。
本文中陈述的任何理论、操作机制、论证、或发现旨在用于进一步增强对本发明的实施方式的理解并且不打算以任何方式使本发明依赖于这些理论、操作机制、论证、或发现。在阅读权利要求时，当词语诸如“一个”、“至少一个”、“至少一部分”被使用时，不打算将权利要求限制为仅有一个项目，除非权利要求中另有相反的陈述。此外，当语言“至少一部分”和/或“一部分”被使用时，该项目可包括一部分和/或整个项目，除非另有明确地陈述。虽然已经在附图和以上描述中详细示出和描述本发明的实施方式，但这些实施方式的特性应被认为是解释性而非限制性的，应理解，仅示出和描述了所选的实施方式，并且落入在本文中限定的或通过所附权利要求书限定的本发明的精神内的所有变化、修改和等同都期望得到保护。

Claims (43)

1.一种用于控制发动机爆震的系统，包括：
内燃发动机，所述内燃发动机具有进气系统和燃料系统，所述进气系统构造为将引入气体输送至所述发动机的进气歧管，以及所述燃料系统构造为向所述发动机的燃烧室提供混合的燃料和空气装填；
压缩机，与所述进气系统的入口相联接；
废气再循环(EGR)系统，构造为将废气再循环至所述进气系统，所述EGR系统包括EGR温度调节设备；以及
电子控制单元(ECU)，构造为：
解释影响所述发动机的操作的参数；
响应于所述参数确定爆震指数值，其中，所述爆震指数值是燃烧事件期间爆震风险的增量指示器；以及
响应于所述爆震指数值超过爆震阈值而提供发动机控制命令，以及
其中所述EGR温度调节设备对所述发动机控制命令作出响应。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述EGR系统在所述压缩机的上游的位置处与所述进气系统流体联接。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述EGR系统在涡轮机的下游的位置处与发动机排气流流体联接，所述系统还包括涡轮增压器，所述涡轮增压器限定所述压缩机和所述涡轮机。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述EGR系统在颗粒过滤器的下游的位置处与所述发动机排气流流体联接，其中所述颗粒过滤器设置于所述发动机排气流中，以及所述系统还包括排气节流器，所述排气节流器在所述EGR系统的下游的位置处与所述发动机排气流可操作地联接。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述EGR系统在可选的位置处与所述发动机排气流流体联接，所述可选的位置包括选自后处理系统部件的上游的位置、所述后处理系统部件的下游的位置以及所述后处理系统部件内的位置中的至少一个位置。
6.如权利要求5所述的系统，还包括至少一个后处理EGR控制气门，其中所述ECU还构造为操作所述至少一个后处理EGR控制气门，以控制EGR温度、EGR流速以及进气歧管温度之一。
7.如权利要求1所述的系统，其中影响所述发动机的操作的所述参数包括选自发动机速度、发动机扭矩值、进气歧管温度、EGR温度以及进气歧管压力中的至少一个参数。
8.如权利要求1所述的系统，所述EGR温度调节设备包括选自EGR冷却器旁路气门、低温冷却剂气门、高温冷却剂气门以及EGR路由气门中的至少一个设备。
9.如权利要求1所述的系统，还包括增压空气冷却器和增压空气冷却器旁路气门，所述增压空气冷却器构造为在所述压缩机与所述进气系统之间的位置处冷却引入气体，所述增压空气冷却器旁路气门构造为使引入气体在所述增压空气冷却器周围选择性地绕过，其中所述增压空气冷却器旁路气门对所述发动机控制命令作出响应。
10.如权利要求1所述的系统，还包括高温冷却剂和低温冷却剂，其中所述EGR温度调节设备构造为将所述高温冷却剂和所述低温冷却剂中的每个选择性地联接至再循环的所述废气。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述EGR系统还包括单个EGR冷却器，其中所述EGR温度调节设备还构造为将所述高温冷却剂和所述低温冷却剂中每个的可选量提供至通向所述EGR冷却器的再循环的所述废气。
12.如权利要求1所述的系统，还包括可变气门正时(VVT)系统，其中所述VVT系统对所述发动机控制命令作出响应。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述燃料系统还构造为直接向所述燃烧室提供燃料。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述混合的燃料与直接提供至所述燃烧室的所述燃料具有不同的燃料类型。
15.一种用于控制发动机爆震的方法，包括：
解释影响内燃发动机的操作的参数；
响应于所述参数确定爆震指数值，其中，所述爆震指数值是燃烧事件期间爆震风险的增量指示器；以及
响应于所述爆震指数值超过爆震阈值而降低进气歧管温度。
16.如权利要求15所述的方法，其中降低进气歧管温度的步骤包括降低废气再循环(EGR)气体温度。
17.如权利要求16所述的方法，其中降低EGR气体温度的步骤包括操作低温EGR冷却器。
18.如权利要求15所述的方法，还包括响应于所述爆震指数值超过所述爆震阈值而降低发动机排气反压。
19.如权利要求18所述的方法，其中降低发动机排气反压的步骤包括以下操作中的至少一个操作：降低EGR流动压力、调节EGR流路由、调节可变几何形状的涡轮机位置以及调节排气节流器位置。
20.如权利要求15所述的方法，还包括响应于所述爆震指数值超过所述爆震阈值而调节可变气门正时系统。
21.如权利要求15所述的方法，还包括响应于所述爆震指数值超过所述爆震阈值而至少部分地通过直接喷射向发动机供应燃料。
22.如权利要求15所述的方法，其中降低进气歧管温度的步骤包括操作增压空气冷却器旁路。
23.一种用于控制发动机爆震的系统，包括：
内燃发动机，所述内燃发动机具有进气系统和燃料系统，所述进气系统构造为将引入气体输送至所述发动机的进气歧管，以及所述燃料系统构造为向所述发动机的燃烧室提供混合的燃料和空气装填；
压缩机，与所述进气系统的入口相联接；
低压废气再循环(EGR)系统，构造为将废气再循环至所述进气系统；
用于确定爆震指数值的装置，其中，所述爆震指数值是燃烧事件期间爆震风险的增量指示器；以及
用于响应于所述爆震指数值超过爆震阈值而减小发动机爆震的可能性的装置。
24.如权利要求23所述的系统，还包括用于更新颗粒过滤器的装置，所述颗粒过滤器与包括三向催化剂的发动机排气系统可操作地联接。
25.如权利要求23所述的系统，还包括用于在EGR的温度低于所述EGR的冷凝极限温度时使所述EGR流动的装置。
26.一种用于控制发动机爆震的方法，包括：
操作火花点火发动机；
使低压废气再循环(EGR)从排气口流动至所述火花点火发动机的入口；
解释影响所述火花点火发动机的操作的参数；
响应于所述参数确定爆震指数值，其中，所述爆震指数值是燃烧事件期间爆震风险的增量指示器；以及
响应于所述爆震指数值超过爆震阈值而减小发动机爆震的可能性。
27.如权利要求26所述的方法，其中减小发动机爆震的可能性的步骤包括降低所述火花点火发动机的进气歧管温度。
28.如权利要求27所述的方法，其中降低所述火花点火发动机的进气歧管温度的步骤包括以下之一：使至少一部分压缩机出口气体绕行，以及至少部分地绕过EGR冷却器。
29.如权利要求26所述的方法，其中减小发动机爆震的可能性的步骤包括减小用于EGR冷却器的冷却剂温度。
30.如权利要求26所述的方法，其中减小发动机爆震的可能性的步骤包括减小火花点火发动机反压。
31.如权利要求26所述的方法，其中减小发动机爆震的可能性的步骤包括调节所述火花点火发动机的气门正时。
32.如权利要求26所述的方法，其中减小发动机爆震的可能性的步骤包括通过直接喷射至少部分地向所述火花点火发动机提供燃料。
33.一种用于控制发动机爆震的系统，包括：
内燃发动机，所述内燃发动机具有进气系统和燃料系统，所述进气系统构造为将引入气体输送至所述发动机的进气歧管，以及所述燃料系统构造为向所述发动机的燃烧室提供混合的燃料和空气装填；
压缩机，与所述进气系统的入口相联接并提供压缩空气流；
增压空气冷却器(CAC)，构造为冷却至少一部分所述压缩空气流，所述CAC包括可变冷却性能设备；以及
电子控制单元(ECU)，构造为：
解释影响所述发动机的操作的参数；
响应于所述参数确定爆震指数值，其中，所述爆震指数值是燃烧事件期间爆震风险的增量指示器；以及
响应于所述爆震指数值超过爆震阈值而提供发动机控制命令，以及
其中所述可变冷却性能设备对所述发动机控制命令作出响应。
34.如权利要求33所述的系统，其中所述可变冷却性能设备包括构造为调节经过所述CAC的环境空气流的排气口、气窗、遮盖件中至少之一。
35.如权利要求33所述的系统，其中所述可变冷却性能设备包括用于所述CAC的可变冷却剂侧有效流区域设备。
36.如权利要求35所述的系统，其中所述可变冷却剂侧有效流区域设备包括冷却剂入口位置控制设备。
37.如权利要求35所述的系统，其中所述可变冷却剂侧有效流区域设备包括冷却剂出口位置控制设备。
38.如权利要求33所述的系统，其中所述可变冷却性能设备包括可变冷却剂侧流速设备。
39.如权利要求33所述的系统，其中所述可变冷却性能设备包括压缩空气流入口位置控制设备。
40.如权利要求33所述的系统，其中所述可变冷却性能设备包括压缩空气流出口位置设备。
41.如权利要求33所述的系统，其中所述可变冷却性能设备包括用于在所述CAC中提供降低的冷却效力的装置，在所述CAC中提供降低的冷却效力的所述装置包括冷却整个压缩空气流。
42.如权利要求41所述的系统，其中所述ECU还构造为响应于所述压缩空气流的冷凝温度而提供降低的冷却效力。
43.如权利要求33所述的系统，其中所述ECU还构造为解释所述压缩空气流的冷凝温度，以及所述ECU还构造为响应于所述冷凝温度提供所述发动机控制命令。
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