CN107642437B - 用于控制水喷射的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制水喷射的方法和系统。提供了将发动机水喷射技术与CVT变速器相结合的方法和系统。响应于驾驶员需求，控制器可基于转换的效率、水可用性以及在转换之后可在发动机转速‑负载下引发的任何发动机限制中的一个，确定是否维持当前的水喷射状态或者转换到替代的水喷射状态。为了在解决发动机限制的同时提高净燃料经济效益，水喷射状态转换可与CVT经调整的发动机转速‑负载方式相结合，同时维持发动机功率输出。

Description

用于控制水喷射的方法和系统
技术领域
本说明书整体涉及用于控制与无级变速器(CVT)耦接的发动机的用水量的方法和系统。
背景技术
内燃发动机可包括水喷射系统，其将水喷射到多个位置中，诸如喷射到发动机气缸上游的进气歧管中，或者直接喷射到发动机气缸中。发动机水喷射提供了诸如增加燃料经济性和发动机性能以及减少发动机排放的各种益处。具体地，当水被喷射到发动机进气装置或气缸中时，热量从进气空气和/或发动机部件转移以蒸发水，从而导致充气冷却。将水喷射到(例如，在进气歧管中的)进气空气中降低进气空气温度和发动机气缸处的燃烧温度。通过冷却进气空气充气，可降低爆震倾向，而不会富化燃烧空燃比。这也可允许更高的压缩比、提前的点火正时、改善的大开度节气门性能和降低的排气温度。因此，燃料效率提高。另外，更大的容积效率可引起增加的扭矩。此外，具有水喷射的降低的燃烧温度可减少NOx排放，而更有效的燃料混合物(较低的富化)可减少一氧化碳和碳氢化合物的排放。
发动机控制系统可基于发动机工况(诸如发动机爆震限制)来选择何时使用水喷射。Surnilla等人在US 8,096,283中示出了一个示例方法。其中，用水量基于水可用性、爆震极限、稀释要求和火花限制。Connor在US 5,148,776中示出了另一个示例方法。其中，基于克服发动机气缸中的空气-燃料混合物的过早点火所需要的冷却的量调整用水量。
但是，本文的发明人已经认识到这种方法的潜在问题。作为一个示例，由于变速器的固定传动比，可无法实现与用水量相关联的最佳燃料经济性增益。具体地，在给定的驾驶员需求下，基于是否喷射水，可存在满足驾驶员需求的相关联的固定发动机转速和负载范围。发动机控制器可基于车辆上的水可用性来使用水喷射。然而，当在具有或不具有水喷射的操作之间转换时，可存在在相关联的发动机转速-负载下经历的可降低转换的燃料经济效益的发动机限制。例如，当没有使用水喷射时，发动机在高负载下可变得更加爆震限制的。因此，驾驶员需求的最佳发动机转速-负载可与使用水喷射时不同。另一个问题是操作者踏板需求的频繁变化可引起发动机负载来回移动，从而导致频繁切换开和关水喷射。过度的切换会由于转换期间引起的损失而降低燃料经济性，并且可降低部件的使用寿命，并且可引起移动远离理想化学计量的空气-燃料扰动。
发明内容
本文发明人已经认识到，通过与无级变速器(CVT)的集成，可更好地利用配置有水喷射的发动机的燃料经济性效益。具体地，CVT可基于用水量(和可用性)实现对发动机转速和负载的调整同时维持发动机的功率输出。在一个示例中，通过一种用于配置有水喷射的发动机的方法可改善燃料经济性，所述发动机与无级变速器(CVT)耦接，所述方法包括：对于驾驶员需求的功率水平，将在第一经调整的发动机转速-负载下没有水喷射的燃料经济性与具有水喷射的燃料经济性进行比较；并且响应于在经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，将一定量的水喷射到发动机中，并且经由无级变速器(CVT)变为第一经调整的发动机转速-负载。以这种方式，发动机能够具有水喷射地进行操作，同时通过增加能够实现而没有爆震的最大负载，或者换句话说，通过增加爆震极限，为给定的驾驶员需求提供改善的燃料经济性。
作为一个示例，发动机可配置有水喷射系统，其使水能够被喷射到进气歧管中、喷射到进气道中、或者直接喷射到发动机气缸中。基于水可用性(诸如在专用水箱中)，水喷射系统可处于活动状态(其中水喷射可启用)或不活动状态(其中水喷射被禁用)。在任何给定的驾驶员需求下，控制器可被配置为比较每个水喷射状态的燃料效率与(versus)功率的关系。与每个水喷射状态相关联的爆震极限的效应包括在效率与功率的关系的数据中，所述数据包含在控制器存储器中。如果当前的水喷射状态不是更有效的状态，则控制器可预测是否存在与对应的发动机转速-负载相关联的诸如爆震限制的限制。如果是这样，则控制器可进一步确定在维持当前的水喷射状态的同时并且在维持需求的发动机功率输出和与其相关联的任何燃料附加损耗(penalty)的同时，是否能够改变发动机转速-负载。换句话说，控制器可确定具有更高成本效益的水喷射状态的最佳发动机转速-负载是否与当前发动机转速-负载不同。随着驾驶员需求变化，如果当前的水喷射状态的效率下降(例如，超过阈值量)到另一个水喷射状态的效率之下，则切换水喷射状态。否则，维持当前的水喷射状态。具体地，如果在净燃料经济性改善的情况下维持当前水喷射状态的使用的同时能够改变发动机转速-负载，则控制器可维持当前的水喷射状态并改变到针对所选择的状态的最佳转速-负载范围。否则，发动机可切换到其他水喷射状态，并改变到针对那个状态的最佳转速-负载范围。例如，当水喷射不活动的情况下操作时，相比于水喷射活动时，发动机会在更低的负载下受到爆震限制。因此，为了解决在没有水喷射的情况下操作时预期的爆震，发动机控制器可需要致动CVT以在降低发动机负载的同时增加发动机转速，以便维持需求的发动机功率输出，这会或不会提供净成本效益。同样地，当在水喷射活动的情况下操作时，当负载增加时(与水喷射不活动时的先前的负载相比)，CVT可被致动以降低发动机转速(相对于水喷射不活动时的先前的发动机转速)，这可提供净成本效益。由于水的量在贮存器中受到限制，控制器目标在于仅在燃料效率的预定提高发生时才使用水，因此仅在“水”效率提高超过非水转速-负载效率的阈值时，才喷射水和调整转速-负载。
以这种方式，能够提高燃料经济效益。将水喷射技术整合到具有CVT变速器的车辆中的技术效果是，对于给定的驾驶员需求的功率，能够更好地利用水喷射的益处。具体地，能够调整对于给定驾驶员需求功率的发动机转速和扭矩，以减少在较高负载下的爆震限制从而增加最大负载，并且减少在较低负载下的摩擦损失，同时考虑到由于水喷射特性引起的爆震极限的变化。利用与对应于所选择的水喷射状态的发动机转速-负载曲线操作相关联的燃料附加损耗评估切换水喷射状态的燃料经济效益的技术效果是能够减少水喷射状态之间的频繁切换。在更有效和更具成本效益的水喷射状态的情况下操作发动机的同时，CVT调整能够用来在不管驾驶员或车轮扭矩需求的变化的情况下延伸具有水喷射的发动机操作，并且对于水喷射的益处小的条件，CVT调整能够用来在不管驾驶员或车轮扭矩需求的变化的情况下延伸没有水喷射的发动机操作。即使当水可用性受到限制时，通过最佳化用水量，水喷射的益处能够在较长部分的驱动周期上延伸。
应当理解，上面的发明内容被提供是为了以简化的形式介绍在详细描述进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了示例车辆动力传动系统。
图2示出了包括水喷射系统的发动机系统的示意图。
图3示出了基于经由无级变速器对发动机转速-负载曲线的同时调整来选择图1的发动机系统中使用的水喷射状态的高水平流程图。
图4示出了用于选择用水量的示例映射图。
图5示出了发动机操作期间的示例用水量和CVT调整。
具体实施方式
以下描述涉及用于改善具有无级变速器(在本文也称为CVT)，诸如图1的动力传动系统的车辆的燃料经济性的系统和方法。车辆可包括配置成用于水喷射的发动机系统，如参考图2的发动机系统所描述的。控制器可被配置成执行控制程序，诸如图3的示例程序，从而在通过对CVT的转速比的调整来调整发动机转速-负载曲线的同时，基于水可用性选择水喷射状态(活动的或不活动的)，以更好地利用水喷射的燃料经济效益。参考图4示出了示例映射图，控制器可使用该示例映射图以选择是否维持水喷射状态或在水喷射状态之间转换。在图5示出了具有用水量和CVT调整的示例发动机操作。以这种方式，水喷射技术能够与CVT技术整合和协同，以实现显著的燃料经济性改善。
参考图1，在本文具体参考图2进一步描述的内燃发动机10被示出经由曲轴40耦接到液力变矩器11。发动机10可被配置为以汽油燃料、乙醇燃料、燃料共混物、柴油燃料等进行操作。如在图2详细阐述的，发动机10可配置有水喷射能力。液力变矩器11还经由涡轮轴17耦接到变速器15。在一个实施例中，变速器15包括具有多个可选择的转速比的电子控制的变速器。变速器15还可包括各种其他挡位，诸如，例如最终传动比(未示出)。在所描绘的示例中，变速器15是无级变速器(CVT)。与提供有限数量的固定传动比(转速比)的其他机械变速器相比，CVT可以是能够通过连续范围的有效转速比无缝改变的自动变速器。CVT的转速比灵活性允许输入轴维持更优化的角速度。如参考图3所详细阐述的，通过调整CVT的转速比，发动机控制器可被配置成在维持发动机的需求的功率输出的同时改变发动机转速-负载曲线。例如，通过将CVT调整到较低的转速比，发动机转速可降低，同时发动机负载对应地增加，从而维持功率输出。作为另一个示例，通过将CVT调整到更高的转速比，发动机转速可升高，同时发动机负载对应地减小，从而维持功率输出。这允许更好地利用操作具有水喷射的发动机的燃料经济效益。
液力变矩器11具有能够接合、脱离或部分接合的旁路离合器(未示出)。当离合器脱离或正在脱离时，液力变矩器被称为处于解锁状态。涡轮轴17也称为变速器输入轴。
变速器15还可经由轮轴21耦接到轮胎19。轮胎19将车辆(未示出)接合到道路23。需注意，在一个示例实施例中，该动力传动系统耦接到在道路上行驶的乘客车辆中。虽然可使用各种车辆配置，但是在一个示例中，发动机是唯一的动力源，因此车辆不是混合动力电动的、混合动力插电的等。在其他实施例中，该方法可并入混合动力车辆中。
图2示出了配置有水喷射系统60的发动机系统100的示例实施例。发动机系统100耦接在示意性地示出的机动车辆102中。发动机系统100包括发动机10，其可包括图1的发动机10。在所描绘的实施例中，发动机10是耦接到涡轮增压器13的升压发动机，所述涡轮增压器13包括由涡轮76驱动的压缩机74。具体地，新鲜空气可经由空气净化器31沿进气通道142被引入发动机10，并且流到压缩机14。压缩机可以是合适的进气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统100中，压缩机被示为经由轴19机械地耦接到涡轮16的涡轮增压器压缩机，所述涡轮16由膨胀的发动机排气驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可耦接在双涡流式涡轮增压器内。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状根据发动机转速和其它工况主动地改变。
如图1所示，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)18耦接到节流阀(例如，进气节气门)20。CAC可以是例如空气-空气或空气-冷却剂热交换器。节流阀20耦接到发动机进气歧管22。热压缩空气充气从压缩机14进入CAC18的入口，当其行进通过CAC时冷却，然后离开以通过节流阀20到进气歧管22。在图1中所示的实施例中，进气歧管内的增压空气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器24感测，并且升压压力由升压压力传感器124感测。压缩机旁通阀(未示出)可在压缩机14的入口和出口之间串联耦接。压缩机旁通阀可以是常闭阀，其被配置成在选择的工况下打开以减轻过量的升压压力。例如，响应于压缩机喘振，可打开压缩机旁通阀。
进气歧管22通过一系列的进气门(未示出)和进气流道(例如，进气道)185耦接到一系列的燃烧室或气缸180。如图2所示，进气歧管22布置在发动机10的所有燃烧室180的上游。可包括诸如歧管充气温度(MCT)传感器33和空气充气温度传感器(ACT)125的附加传感器，以确定进气通道中相应位置处的进气空气的温度。例如，空气温度可进一步与发动机冷却剂温度结合使用以计算递送到发动机的燃料的量。每个燃烧室还可包括用于识别和区分异常的燃烧事件(诸如爆震和提前点火)的爆震传感器183。在替代实施例中，一个或多个爆震传感器183可耦接到发动机缸体的所选择的位置。
燃烧室经由一系列排气门(未示出)进一步耦接到排气歧管136。燃烧室180被气缸盖182盖住，并且耦接到燃料喷射器179(虽然图2中仅示出一个燃料喷射器，但是每个燃烧室包括耦接到其的燃料喷射器)。通过包括燃料箱、燃料泵以及燃料轨的燃料系统(未示出)，燃料可被递送到燃料喷射器179。燃料喷射器179可被配置为用于将燃料直接喷射到燃烧室180中的直接喷射器，或者被配置为将燃料喷射到燃烧室180的进气门上游的进气道中的进气道喷射器。
在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管136。但是，在其它实施例中，排气歧管可包括多个排气歧管节段。具有多个排气歧管节段的配置可使来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。通用排气氧(UEGO)传感器126被显示耦接到涡轮16上游的排气歧管136。另选地，双态排气氧传感器可代替UFEG传感器126。
如图2所示，来自一个或多个排气歧管节段的排气可被引导到涡轮16以驱动涡轮。当期望减小的涡轮扭矩时，一些排气可代替地被引导通过废气门(未示出)，从而绕过涡轮。来自涡轮和废气门的组合流然后流动通过排放控制装置70。一般来讲，一个或多个排放控制装置70可包括一个或多个排气后处理催化剂，其被配置成催化地处理排气流，并且从而减少排气流中一种或多种物质的量。
来自排放控制装置70的经处理的排气的全部或一部分可经由排气导管35被释放到大气中。然而，根据工况，一些排气可代替地被转向到排气再循环(EGR)通道151、通过EGR冷却器50和EGR阀152、到压缩机14的入口。以这种方式，压缩机被配置成允许排气从涡轮16的下游被捕集。可打开EGR阀152以允许受控量的冷却的排气到压缩机入口，用于期望的燃烧和排放控制性能。以这种方式，发动机系统100适于提供外部低压(LP)EGR。除了发动机系统100中的相对较长的LP EGR流动路径之外，压缩机的旋转提供了进入进气充气中的排气的极好的均匀化。此外，EGR起始(take-of)和混合点的设置提供有效的排气冷却，以增加可用的EGR质量和增加的性能。在其它实施例中，EGR系统可以是具有EGR通道151的高压EGR系统，EGR通道151从涡轮16的上游连接到压缩机14的下游。在一些实施例中，MCT传感器23可被定位用以确定歧管充气温度，并且可包括通过EGR通道151再循环的空气和排气。
燃烧室180还经由水喷射系统60接收水和/或水蒸汽。来自水喷射系统60的水可通过水喷射器45-48中的一个或多个被喷射到发动机进气口中，或直接喷射到燃烧室180中。作为一个示例，水可经由水喷射器45在节气门20的上游被喷射到进气歧管22中，其在本文也称为中央水喷射。作为另一个示例，水可经由水喷射器46在节气门的下游被喷射到进气歧管22中。作为另一个示例，水可经由水喷射器48被喷射到一个或多个进气流道(例如，进气道)185中(在本文也称为进气道(port)水喷射)，以及/或者经由水喷射器47被直接喷射到燃烧室180中(在本文也称为直接水喷射)。在一个实施例中，布置在进气流道中的喷射器48可成角度地朝向和面向进气流道所附接到的气缸的进气门。因此，喷射器48可将水直接喷射到进气门上，从而导致喷射的水的更快的蒸发和来自水蒸气的更高的稀释效益。在另一个实施例中，喷射器48可成角度地远离进气门，并且被布置成通过进气流道逆着进气流动方向喷射水。因此，更多的喷射的水可被夹带到空气流中，从而增加了水喷射的充气冷却效果。
尽管图1中仅示出了一个代表性的喷射器47和喷射器48，但是每个燃烧室180和进气流道185可包括其自己的喷射器。在替代实施例中，水喷射系统60可包括定位在这些位置中的一个或多个位置处的水喷射器。例如，在一个实施例中，发动机可仅包括水喷射器46。在另一个实施例中，发动机可包括水喷射器46、水喷射器48(每个进气流道一个)和水喷射器47(每个燃烧室一个)中的每一个。
水喷射系统60包括贮水箱63、水提升泵62、收集系统72和水填充通道69。储存在水箱63中的水经由水通道61和导管161被递送到水喷射器45-48。在包括多个喷射器的实施例中，水通道61可包含阀162(例如，分流阀、多通阀、配量阀等)，以经由对应的导管将水引导到不同的水喷射器。另选地，每个导管161可包括在水喷射器45-48内的相应的阀，用于调整通过其的水流。除了水提升泵62之外，还可在导管161中提供一个或多个附加的泵，用于对被引导到诸如在耦接到直接水喷射器47的导管中的喷射器的水进行加压。
贮水箱63可包括水位传感器65和水温度传感器67，其可将关于水条件的信息中继到控制器12。例如，在冷冻条件下，水温度传感器67检测箱63中的水是冷冻的还是可用于喷射。在一些实施例中，发动机冷却剂通道(未示出)可与贮存箱63热耦接以解冻冷冻的水。由水位传感器65识别的储存在水箱63中的水位可被传送到车辆操作者和/或用来调整发动机操作。例如，可使用车辆仪表板(未示出)上的水位表或指示以传送水位。如果水箱63中的水位高于阈值水位，则可推断有足够的水可用于喷射，因此控制器可启用水喷射。否则，如果水箱63中的水位低于阈值水位，则可推测出可用于喷射的水不足，因此控制器可禁用水喷射。
在所描绘的实施例中，贮水箱63可经由充水通道69手动地重新填充，以及/或者经由水箱填充通道76由收集系统72自动地重新填充。收集系统72可耦接到一个或多个车辆部件74，使得贮水箱能够用从各种发动机或车辆系统收集的冷凝物重新填充在车辆上。在一个示例中，收集系统72可与EGR系统耦接以收集从通过EGR系统的排气冷凝的水。在另一个示例中，收集系统72可针对从通过冷凝器的制冷剂冷凝的收集的水与空调系统(未示出)耦接。手动填充通道69可流体地耦接到过滤器68，其可去除包含在水中的小杂质。
图2进一步示出了控制系统28。控制系统28可通信地耦接到发动机系统100的各种部件，以进行本文所述的控制程序和动作。控制系统28可包括电子数字控制器12。控制器12可以是微型计算机，其包括微处理器单元、输入/输出端口、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、保活存储器和数据总线。控制器12可接收来自多个传感器30，诸如图1-图2的各种传感器的输入，以接收包括变速器挡位位置、加速器踏板位置、制动需求、车辆速度、发动机转速、通过发动机的质量气流、升压压力、环境条件(温度、压力、湿度等)等的输入。其他传感器包括CAC 18传感器，诸如如CAC入口空气温度、ACT传感器125和压力传感器124、CAC出口空气温度传感器和MCT传感器23、用于确定尾气的点火和/或气缸之间的水分布的爆震传感器183，以及其他的传感器。控制器12从图1-2的各种传感器接收信号，并基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令采用图1-2的各种致动器来调整发动机操作。例如，向发动机喷射水可包括调整喷射器45-48的脉冲宽度以改变喷射的水的量，同时还调整水喷射的正时和喷射脉冲的数量。在一些示例中，存储介质可用表示可由处理器执行的指令的计算机可读数据进行编程，用于执行下面描述的方法(例如，在图3处)，以及被预期但未具体列出的其他变体。
以这种方式，图1-2的系统实现了一种车辆系统，其能够包括：发动机；用于将燃料从燃料箱递送到发动机的燃料喷射器；用于将水从水贮存器递送到发动机的水喷射器；将发动机耦接到车辆车轮的无级变速器(CVT)，所述CVT具有多个转速比；以及控制器。控制器可配置有存储在非暂时存储器上的计算机可读指令，用于：估计与在水喷射器停用的情况下操作发动机相关联的第一效率，以及与在第一修改的发动机转速-负载曲线和水喷射器激活的情况下操作发动机相关联的第二效率；如果第二效率高于第一效率，并且水贮存器中的水位高于阈值，则激活水喷射器，同时选择CVT的多个转速比中的一个以提供第一修改的发动机转速-负载曲线；并且如果第二效率低于第一效率或水贮存器中的水位低于阈值，则停用水喷射器，同时选择CVT的多个转速比中的另一个以提供与第一修改的发动机转速-负载曲线不同的第二修改的发动机转速-负载曲线。另外地或任选地，在前述示例中，第一修改的发动机转速-负载曲线基于在具有水喷射的情况下操作时的发动机爆震极限和发动机摩擦，其中第二修改的发动机转速-负载曲线基于在没有水喷射的情况下操作时的发动机爆震极限和发动机摩擦，并且其中第一修改的发动机转速-负载曲线具有比第二修改的发动机转速-负载曲线低的发动机转速和高的发动机负载。
现在转到图3，描述了用于协调对发动机中的水喷射状态的选择的调整与对无级变速器(CVT)的转速比的调整的示例程序300。以这种方式，可调整发动机的动力传动系统曲线(包括发动机转速和负载)，同时维持发动机的所需功率输出，并且当利用充气冷却效果特性(诸如辛烷值和爆震减轻能力)时，燃料经济性受益于水喷射和CVT调整中的每一个。该方法能够改善燃料经济性的改善，不管驾驶员功率需求的频繁变化。基于存储在控制器的存储器上的指令，并且结合从发动机系统的传感器，诸如上面参考图1-图2所述的传感器接收的信号，通过控制器可执行用于进行方法300和包括在本文的其他方法的指令。根据下述方法，控制器可采用发动机系统的发动机执行器以调整发动机操作。
在302处，该程序包括估计和/或测量发动机工况。这些可包括例如驾驶员功率需求(诸如基于耦接到操作者踏板的踏板位置传感器的输出和测量的车辆速度)、环境温度、压力和湿度、发动机温度、燃料箱中的燃料液位、水箱中的水位、燃料辛烷值、歧管压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)、催化剂温度、进气温度、升压水平等。
在304处，对于给定的驾驶员功率需求，该方法包括比较每个水喷射状态下发动机的给定燃料的效率。不同的水喷射状态包括活动的水喷射状态和停用的水喷射状态，在活动的水喷射状态中，启用水喷射，并且将水喷射到发动机中(诸如，喷射到气缸中，喷射到进气道中，或喷射到进气歧管中)，在停用的水喷射状态中，禁用水喷射。因此，只有在水箱中有足够的水，才可实现活动的水喷射状态。作为一个示例，可将其中水喷射启用的发动机的燃料效率与其中水喷射禁用的发动机的燃料效率进行比较。
在具有多个水喷射器选项的实施例中，可比较各种水喷射选项(诸如水的直接喷射、进气道喷射和中央喷射)中的每一个的燃料效率。例如，可将没有水喷射的发动机操作的燃料效率与经由直接水喷射器将水直接喷射到发动机气缸中的效率进行比较，以及与经由进气道水喷射器将水喷射到进气门上游的进气道中的效率进行比较，以及还与经由中央水喷射器在进气节气门的上游或下游将水喷射到进气歧管中的效率进行比较。
如本文所使用的，发动机的燃料效率可被定义为对于给定量的燃料在每个水喷射状态下产生的功的量，其中本领域常用的度量是用于有效燃料消耗率(brake specificfuel consumption)的BSFC。在一个示例中，控制器可通过比较用于每个状态的发动机的有效燃料消耗率(BSFC)来比较两个水喷射状态的燃料效率。每个水喷射状态下的发动机的BSFC可根据诸如RPM、负载、扭矩、温度、湿度、燃料辛烷值等工况存储在表格、映射图和/或等式中。具体地，对于驾驶员需求，控制器可确定其中水喷射器禁用的发动机的BSFC，然后将效率确定为BSFC的倒数。然后，控制器可确定需要喷射的水的量，并且计算其中水喷射启用的燃料效率(包括经由直接喷射、进气道喷射和/或中央喷射提供的确定量的水的情况下的燃料效率)，并且将效率确定为BSFC的倒数。
在306处，该方法包括确定通过将水喷射状态从发动机处于的当前状态改变到其他状态发动机的效率是否改善超过阈值量。例如，发动机当前可在禁用水喷射并且响应于驾驶员需求的变化的情况下进行操作，可确定通过转换到水喷射启用的情况下进行操作时发动机的燃料效率是否改善超过阈值量。在另一个示例中，发动机当前可在启用水喷射并且响应于驾驶员需求的变化的情况下操作，可确定通过转换到水喷射禁用的情况下进行操作时发动机的燃料效率是否改善超过了阈值量。因此，控制器可选择提供较低的BFSC的水喷射状态作为更有效的状态。
如果发动机的效率没有改善超过阈值量，则在318处，该方法包括维持发动机的当前水喷射状态。在本文中，如果已经启用了水喷射，则将水喷射器维持为激活的。任选地，CVT调整可用来调整当前水喷射状态下的发动机转速-负载曲线，以实现附加的燃料经济性效益。例如，如果当前状态包括水喷射被启用，则可在发动机负载升高的同时降低发动机转速，以减少在当前燃料中的低负载下的摩擦损失，并且同时维持发动机的需求的功率水平。另选地，在当前状态是水时，阈值可以是负的，使得当水的燃料效益仍然存在但是非常小时，水关闭。这将为未来更高燃料效率效益事件节省水。
如果发动机的效率改善超过阈值量(基于304处的燃料效率比较)，那么在308处，该方法包括预测在转换到替代的水喷射状态之后的发动机转速和负载。具体地，为了维持响应于驾驶员需求的功率输出，水喷射状态的切换可导致不同的发动机转速-负载曲线。例如，对于给定的驾驶员需求，通过在水喷射激活的情况下以较低的发动机转速和较高的发动机负载操作，或者在水喷射停用的情况下以较高的发动机转速和较低的发动机负载操作，发动机可提供相同的功率输出。
在310处，，可确定对于更有效的水喷射状态在预测的发动机转速-负载下是否预期任何发动机操作的限制。这些可包括例如爆震限制或摩擦损失。例如，可确定在预测的发动机转速-负载下是否可能发生爆震。
如果在预测的发动机转速-负载下预期没有爆震，则在312处，该方法包括将发动机转换到替代的水喷射状态。在一个示例中，在替代的水喷射状态包括水喷射被停用的情况下，响应于预期没有爆震，控制器可向耦接到将水递送到发动机的水喷射器的致动器发送信号，以停用/禁用水喷射器。作为另一个示例，在替代的水喷射状态包括水喷射被激活的情况下，响应于预期没有爆震，控制器可向耦接到将水递送到发动机的水喷射器的致动器发送信号，以激活/启用水喷射器。
该程序然后可移动到320处，在320处，控制器调整CVT以提供对于所选择的水喷射状态是最佳的发动机转速-负载曲线。例如，响应于转换到水喷射活动状态，可将CVT调整到较低的转速比，从而降低发动机转速。作为另一个示例，响应于转换出水喷射状态，可将CVT调整到较高的转速比，从而升高发动机转速。
除了致动CVT之外，控制器还可致动发动机进气节气门、进气和/或排气凸轮、阀升程、升压压力和火花正时中的一个或多个，从而为所选择的燃料递送最佳的负载和扭矩。
返回到310处，如果在预测的发动机转速-负载下预期爆震，则在314处，该方法包括预测与爆震减轻调整相关联的燃料附加损耗。例如，可确定是否能够修改发动机转速-负载曲线(通过对CVT的转速比的调整)减少爆震。调整到经调整/修改的发动机转速-负载曲线可包括选择与经调整的发动机转速-负载曲线相匹配的CVT的转速比。这可包括当处于水停用的状态时选择升高发动机转速同时降低发动机负载的转速比，以便在减少爆震的同时维持发动机的功率输出。这是因为当没有使用水喷射时，发动机在较高的发动机负载下会变得更加爆震受限。在另一个示例中，随着在水停用状态下的发动机操作接近爆震极限，可增加发动机转速同时降低发动机负载。因此，本发明人已经认识到，通过对CVT的转速比的调整，在维持发动机功率输出的同时可改变发动机转速-负载曲线。然后，可计算发动机在新的发动机转速-负载曲线和所选择的水喷射状态下的燃料效率(在本示例中，在较高转速和较高辛烷值燃料的较低负载下的燃料效率)。
在一个示例中，控制器可参考映射图来确定发动机转速-负载的变化是否导致发动机从最佳效率的第一线(或岛)转换到最佳效率的第二不同线(或岛)，第二线相比第一线具有较低的效率。在本文中，基于效率的下降(例如，基于第一线相对于第二线的效率之间的差异)可估计燃料附加损耗。参考上述示例，可将其中水喷射停用、在默认较低发动机转速和较高发动机负载下的发动机的第一效率与其中水喷射激活、在经CVT调整的较高发动机转速和较低发动机负载下的第二效率进行比较。在替代的示例中，可确定减轻爆震所需的火花延迟的量，并且可计算对应的燃料附加损耗。
在316处，可以将与爆震相关联的预测的燃料附加损耗(Knk_fuel penalty)与转换到所选择的水喷射状态相关联的燃料经济性变化(Fuel_economy)进行比较。换句话说，将与在当前水喷射状态下操作发动机相关联的燃料经济性与在修改的发动机转速-负载曲线下的替代的水喷射状态下操作发动机相关联的燃料经济性变化进行比较。在本文中，发动机可在当前的水喷射状态下以默认的发动机转速-负载曲线或基于当前水喷射状态下的发动机限制(其可与替代的燃料下的发动机限制相同或不同)修改的经修改的发动机转速-负载曲线进行操作。因此，在当前水喷射状态下的修改的转速-负载曲线可不同于在替代的水喷射状态下的修改的转速-负载曲线。例如，针对摩擦损失可调整在当前水喷射状态下的修改的转速-负载曲线，同时针对爆震限制可调整在替代的水喷射状态下的修改的转速-负载曲线。然而，在发动机操作的每种模式(具有默认或修改的转速-负载曲线)下，维持发动机的功率水平。
如果燃料附加损耗低于由水喷射转换引起的燃料经济性变化，也就是说，即使随着发动机转速-负载曲线和水状态转换的变化，净结果是净效益，则方法移动到317处，以确定是否存在会不可能切换到替代的水喷射状态的任何原因。在一个示例中，当前的水喷射状态包括水喷射是不活动的，替代的水喷射状态包括水喷射是活动的，其中由于水喷射系统的水箱中的水位低于阈值水位(或者由于可用的水的量小于期望被喷射的水)，会不可能切换替代的水喷射状态。作为另一个示例，由于水喷射系统部件劣化(例如，劣化的水喷射器、劣化的水泵等)，会不可能转换到替代的水喷射状态。
如果有可能切换到替代的状态，那么在312处，该方法前进以通过对对应的喷射器的调整将发动机转换到具有更高的效率到水喷射状态。另外，在320处，控制器可调整CVT和发动机，以提供对于所选择的水喷射状态和对于解决给定的爆震限制是最佳的发动机转速-负载曲线。例如，在CVT被调整到降低发动机转速且发动机同时升高发动机负载的转速比的同时，发动机可转换到水喷射激活的状态，同时维持相同的动力传动系统输出功率。
如果不可能切换到替代的状态，则在318处，该方法前进以维持发动机中的当前水喷射状态。因此，即使对于给定的驾驶员需求，另一个水喷射状态是更加燃料有效的，但是鉴于由于水喷射系统的限制而没有提供所请求的水喷射的能力，控制器可将发动机维持在当前的水喷射状态下。另外，在320处，控制器可调整CVT以提供对于当前水喷射状态是最佳的发动机转速-负载曲线。这可以包括在维持当前的水喷射状态的同时维持默认的发动机转速-负载曲线，或者通过对CVT转速比的调整，调整用于当前水喷射状态的发动机转速-负载曲线。
返回到316处，如果燃料附加损耗高于由于转换而引起的燃料经济性变化，也就是说，即使随着发动机转速-负载曲线和水喷射转换的变化，净结果是燃料损失，然后方法移动到318以维持发动机中的当前水喷射状态。因此，即使对于给定的驾驶员需求，其他水喷射状态也可标称地更加燃料有效，但是鉴于在另一个水喷射状态下操作时可经历的限制，控制器可将发动机维持在当前的水喷射状态。另外，在320处，控制器可调整CVT以提供对于所选择的水喷射状态是最佳的发动机转速-负载曲线。这可包括在维持当前的水喷射状态的同时维持默认的发动机转速-负载曲线。另选地，这可包括通过对CVT转速比的调整来调整用于当前水喷射状态的发动机转速-负载曲线，同时维持当前的水喷射状态。
应当理解，虽然上述方法讨论了在310处预测在预测的发动机转速-负载下的爆震限制，以及在314处预测爆震减轻燃料附加损耗，但这并不意味是限制的。在替代的示例中，控制器可预测在预测的发动机转速-负载下的摩擦损失，且然后预测摩擦减轻燃料附加损耗。例如，在所选择的条件期间，摩擦可用爆震约束来交换。
以这种方式，对于功率水平，控制器可将在经调整的发动机转速-负载下没有水喷射的燃料经济性与具有水喷射的燃料经济性进行比较。然后，响应于在经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，控制器可转换为将一定量的水喷射到发动机中，以及改变至经调整的发动机转速-负载。另外，响应于在经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，而在水贮存器中低于阈值的水位，控制器可维持没有水喷射的发动机操作。作为示例，在转换到使用水喷射之后，发动机可改变到基于具有水喷射的发动机操作的爆震极限的第一经调整的发动机转速-负载，然而，在维持没有水喷射的发动机操作时，发动机可改变到基于没有水喷射的发动机操作的爆震极限的与第一经调整的发动机转速-负载不同的第二经调整的发动机转速-负载。在每种情况下，可选择与(第一或第二)经调整的发动机转速-负载匹配的CVT转速比。例如，第一经调整的发动机转速-负载可包括低于默认的发动机转速和高于默认的发动机负载，而第二经调整的发动机转速-负载包括高于默认的发动机转速和低于默认的发动机负载。此外，当接近具有水喷射的发动机操作的爆震极限时，第一经调整的发动机转速-负载的发动机转速可降低，并且第一经调整的发动机转速-负载的发动机负载可增加，以维持功率水平。相比之下，当接近没有水喷射的发动机操作的爆震极限时，第二经调整的发动机转速-负载的发动机转速可增加，并且第二经调整的发动机转速-负载的发动机负载可减小，以维持功率水平。应当理解，在经调整的发动机转速-负载的情况下，在没有水喷射的发动机操作和具有水喷射的发动机操作中的每一个下，维持功率水平，其中功率水平包括被确定为发动机负载和发动机转速的乘积的发动机的动力传动系统输出。
在一个示例中，如参考图4所详细阐述的，来自用于每个水喷射状态的燃料岛数据映射图的数据可被减少到控制器能够实时更快速地内插的两条最佳效率线。否则，控制器将必须在每个映射图上运行优化，且然后尝试进一步优化两个水喷射状态之间的点。在本方法中，控制器可使用燃料岛映射图来预先确定最佳效率的线。然后，对于当前的功率需求，控制器可查找当前操作功率的最佳效率的线，并且评估两条曲线以确定最佳效率。控制器可在水喷射激活状态和水喷射停用状态的最佳效率的线之间线性地内插。尽管所述线可能不是完全线性的，但是变化可足够小，使得线性近似可以是合理的实时近似。
现在转向图4，其示出了示例映射图400，用于比较针对给定驾驶员需求的功率输出的与不同水喷射状态相关联的燃料效率，以及用于比较针对给定水喷射状态的与不同的发动机转速-负载曲线相关联的燃料效率。在一个示例中，图4的映射图可在发动机校准期间产生并存储在发动机控制器的存储器中。然后，控制器可在发动机操作期间响应于驾驶员需求的变化参考映射图，以确定是否维持当前水喷射状态的使用或者转换到替代的水喷射状态。
映射图400描绘了水喷射禁用的情况下的最佳效率的第一线与功率的关系，在本文也称为第一燃料最佳效率负载极限404(被描绘为实线)。映射图400还描绘了水喷射激活的情况下的最佳效率的第二线与功率的关系，在本文也称为第二最佳效率负载极限406(被描绘为虚线)。曲线图被示出为其中发动机转速沿x轴，并且发动机负载或扭矩沿y轴。水喷射禁用的状态的最佳燃料效率的示例BSFC岛(在本文为椭圆形)覆盖(overlaid)在点划线408处，而水喷射活动状态的对应岛覆盖在点划线409处。应当理解，岛408和409表示最低燃料消耗的最内侧的岛，并且为了清楚起见，在本文未示出该岛外部的燃料岛。因此，恒定效率的椭圆形的精确位置将根据当前的爆震极限而变化，爆震极限随着燃料辛烷值、温度、湿度和压缩比而变化。在给定发动机转速下的发动机的最大扭矩由曲线402示出。分别在功率线450-490处描绘对应于10kW-50kW的恒定功率输出的线。
参考操作点410-416示出了第一调整。基于当前的驾驶员需求，发动机可处于发动机转速-负载映射图上的操作点410。具体地，基于对应于第一最佳效率负载极限404上的位置(或刚好低于的位置)的发动机负载和10kW的功率需求，发动机可在水喷射禁用的情况下且以沿着功率线450的发动机转速/负载在操作点410处操作。在该点处的发动机转速-负载可基于BSFC岛408进行选择。
如果驾驶员需求增加到20kW(诸如在发动机在水喷射停用的情况下操作时由于操作者加速器踏板被踩下而引起的)，则发动机可转换为沿着功率线460操作，并且基于燃料经济性的变化确定是否启用水喷射。作为第一选项，发动机可移动到沿着功率线460的操作点412。在这里，提供驾驶员需求，同时维持水喷射禁用。作为第二选项，发动机可沿着其中提供相同的功率输出的功率线460移动到操作点414，同时转换到在启用水喷射的情况下进行操作。因此，对于给定的驾驶员需求，由于发动机在点414处较高的燃料效率的岛上操作，通过维持水喷射禁用来提供较高的燃料效率。然而，控制器可进一步确定操作点414与限制(例如，爆震限制)相关联，该限制能够通过作为第三选项的移动到操作点416来解决，在操作点416处，发动机负载增加并且发动机转速减小，同时停留在功率线460上。通过对CVT的转速比的调整可执行发动机转速-负载调整。移动到操作点416将导致相对于停留在操作点414的燃料经济性的降低(即，引起燃料附加损耗)。然而，与从操作点414转换到操作点416相关联的燃料附加损耗小于与从操作点412转换到操作点414相关联的燃料改善。因此，响应于驾驶员需求的增加，通过在减小发动机转速和降低发动机负载的同时转换到在水喷射启用的情况下操作，从操作点410移动到操作点416是更加燃料有效的。
应当理解，作为第四选项，如果解决限制所需的发动机转速-负载调整将发动机移动到操作点418(其中发动机负载进一步增加，并且发动机转速进一步降低，同时停留在功率线460上)，该移动将引起较大的燃料附加损耗。在这种情况下，与从操作点414转换到操作点418相关联的燃料附加损耗将被预测为大于与从操作点412转换到操作点414相关联的燃料改善。因此，响应于驾驶员需求的增加，从操作点410移动到操作点414将是更加燃料有效的。
参考操作点420-424示出了第二调整。基于当前的驾驶员需求，发动机可处于发动机转速-负载映射图上的操作点420。具体地，基于对应于第一最佳效率负载极限404上的位置(或刚好低于的位置)的发动机负载和40kW的功率需求，发动机可在水喷射禁用的情况下且以沿着功率线480的发动机转速/负载在操作点420处操作。基于BSFC岛409可选择当前水喷射状态下的发动机转速-负载。
如果驾驶员需求增加到50kW(诸如由于在发动机以更高的辛烷值燃料操作时由于操作者加速踏板被踩下而引起的)，则发动机可转换以沿着功率线490操作，并且基于燃料效率的变化，确定是保持水喷射禁用还是转换以激活水喷射。作为第一选项，发动机可移动到沿着功率线490的操作点422。在本文，提供驾驶员需求，同时维持当前的水喷射状态(不活动的)。作为第二选项，发动机可沿着其中提供相同的功率输出的功率线490移动到操作点424，同时转换到另一个水喷射状态(活动的)。因此，对于给定的驾驶员要求，在当前的水喷射状态下提供更高的燃料效率，如基于其BSFC岛的比较所确定的。因此，响应于驾驶员需求的增加，通过维持其中水喷射禁用的发动机操作，从操作点420移动到操作点424是更加燃料有效的。另外，通过CVT调整能够实现进一步的燃料经济性效益。具体地，能够调整CVT的转速比，以在维持水喷射禁用的同时沿着其中提供相同的功率输出的功率线490将发动机移动到操作点426，同时降低发动机负载并提高发动机转速。
以这种方式，对于给定的驾驶员需求，发动机控制器可估计在以经爆震调整的发动机转速-负载曲线进行操作时与维持其中禁用水喷射的第一水喷射状态相关联的第一燃料经济性以及与转换到其中启用水喷射的第二水喷射状态相关联的第二燃料经济性。如果第二燃料经济性高于第一燃料经济性，则控制器可确定转换是更加燃料有效的，并且控制器可将发动机转换到第二水喷射状态。此外，控制器可通过对CVT的转速比的调整将发动机转换为经爆震调整的发动机转速-负载曲线。
现在转向图5，在映射图500处示出了与CVT调整协调的示例燃料使用调整。映射图500描绘在曲线502处的发动机转速、曲线504处的发动机负载、曲线506处的发动机功率，曲线508处的水喷射状态选择(在其中水喷射禁用的第一状态和其中水喷射启用的第二状态之间)、以及曲线510处的爆震指示的变化。所有曲线被显示随着时间的推移(沿x轴)。在t1-t4处显示车辆操作期间的重要时点。应当理解，如本文所使用的，发动机功率被确定为发动机转速和发动机负载(或扭矩)的乘积。此外，发动机转速-负载调整是通过对耦接在发动机和输出轴之间的CVT的转速比的调整来实现的。在本示例中，水喷射状态可在活动状态和不活动状态之间切换，然而在替代的示例中，可存在多个活动状态，每个活动状态表示水喷射的不同模式/位置(例如，直接喷射或进气道喷射或中央水喷射)。
在t1之前，发动机可操作以提供经由所描绘的发动机转速-负载曲线递送的功率输出，并且发动机在启用水喷射的情况下进行操作(诸如由于水箱中的水位高于阈值水位)。在t1处，响应于驾驶员需求的增加，可增加发动机的功率输出。在本文，由于不活动状态更有效，通过转换到其中水喷射停用的发动机操作来增加功率输出。此外，通过在水喷射不活动状态下操作时经由CVT的调整调整发动机转速-负载曲线来实现进一步的燃料经济性效益，使得使用高于默认的发动机转速和低于默认的发动机负载提供相同发动机功率。默认的发动机转速和负载(对于给定的燃料)在本文以虚线描绘。具体地，如果发动机在维持水喷射的情况下操作，并且以默认的发动机转速-负载操作，则发动机将是爆震限制的，如由所预测的爆震传感器输出512(虚线节段)超过爆震阈值(Knk_Thr)所指示的。在本文，通过经由CVT调整转换到水喷射停用状态和降低的发动机负载，在提高整体发动机燃料经济性的同时解决较高的负载下的爆震，并且不损害发动机功率输出。
发动机可以以较低的辛烷值燃料在高于默认的发动机转速和低于默认的发动机负载下操作一段时间，直到t2。在t2处，响应于驾驶员需求的下降，发动机可在维持水喷射不活动状态的情况下操作，同时由于发动机不再受到爆震限制，恢复默认的发动机转速和默认发动机负载。可维持该操作，直到t3。
在t3处，响应于驾驶员需求的降低，可降低发动机的功率输出。在本文中，由于水喷射活动状态是更加燃料有效的，因此通过转换到在水喷射启用的情况下操作发动机来降低功率输出。此外，通过经由CVT调整来调整发动机转速-负载曲线，实现进一步的燃料经济性效益，使得使用低于默认的发动机转速和高于默认的发动机负载提供相同的发动机功率。默认的发动机转速和负载(对于给定的燃料)在本文以虚线描绘。具体地，如果发动机转换到水喷射活动状态并且以默认的发动机转速-负载操作，则发动机可受到摩擦限制。在本文，通过在转换到使用水喷射的同时经由CVT调整转换到较低的发动机转速和较高的发动机负载，降低了在较低负载下的摩擦损失，同时提高整体发动机燃料经济性，并且不损害发动机功率输出。
应当理解，如果在t3处水可用性低(诸如由于水箱中的水位低于阈值水位)，则即使具有水喷射地进行操作更有效，这也是可能的。在这种情况下，控制器可维持其中水喷射被禁用的发动机操作。另外，在水喷射不活动状态下经由CVT调整可调整发动机转速-负载曲线。例如，使用高于默认发动机转速和低于默认发动机负载可提供相同的发动机功率。
以这种方式，通过将水喷射技术与CVT技术相结合能够提高发动机的燃料效率。通过利用对于给定发动机功率输出经由CVT调整可实现的不同发动机转速-负载组合，发动机控制器能够更准确地解决发动机限制，诸如与水喷射状态转换相关联的爆震限制。因此，这允许更准确地确定与转换相关联的成本，从而降低响应于操作者或车轮扭矩需求的频繁变化或由于水可用性的变化而产生的低效切换的频率。总体而言，能够提高发动机的燃料经济性。
用于配置有水喷射的发动机的一个示例方法，发动机与无级变速器(CVT)耦接，所述方法包括：对于功率水平，将在经调整的转速-负载下没有水喷射的燃料经济性与具有水喷射的燃料经济性进行比较；以及响应于在经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，将一定量的水喷射到发动机中，并且改变到经调整的发动机转速-负载。在前述示例中，另外地或任选地，方法还包括响应于在经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，而在水贮存器中低于阈值的水位，维持没有水喷射的发动机操作。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，经调整的发动机转速-负载是第一经调整的发动机转速-负载，所述方法还包括在维持没有水喷射的发动机操作时，转换到与第一经调整的发动机转速-负载不同的第二经调整的发动机转速转速-负载。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，方法还包括响应于燃料经济性的低于阈值的改善，维持没有水喷射的发动机操作，并且转换到第二经调整的发动机转速-负载。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，第一经调整的发动机转速-负载基于具有水喷射的发动机操作的爆震极限，并且第二经调整的发动机转速-负载基于没有水喷射的发动机操作的爆震极限。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，第一经调整的发动机转速-负载包括低于默认的发动机转速和高于默认的发动机负载。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，第二经调整的发动机转速-负载包括高于默认的发动机转速和低于默认的发动机负载。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，当接近具有水喷射的发动机操作的爆震极限时，第一经调整的发动机转速-负载的发动机转速降低，并且第一经调整的发动机转速-负载的发动机负载增加，以维持功率水平。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，当接近没有水喷射的发动机操作的爆震极限时，第二经调整的发动机转速-负载的发动机转速增加，并且第二经调整的发动机转速-负载的发动机负载降低，以维持功率水平。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，改变到经调整的发动机转速-负载包括选择与经调整的发动机转速-负载相匹配的CVT转速比。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，以经调整的发动机转速-负载、在没有水喷射的发动机操作和具有水喷射的操作中的每一个下，维持功率水平，并且其中功率水平是被确定为发动机负载和发动机转速的乘积的发动机的动力传动系统输出。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，喷射一定量的水包括水经由直接水喷射器直接进入发动机气缸、经由进气道水喷射器将水喷射到进气门上游的进气道中、以及经由中央水喷射器在进气节气门的上游或下游将水喷射到进气歧管中的一个或多个。
用于与无级变速器(CVT)耦接的发动机的另一种示例方法，其包括：对于驾驶员需求，估计在以爆震调整的和摩擦调整的发动机转速-负载曲线操作时与在水喷射禁用的情况下操作发动机相关联的第一效率以及与在水喷射启用的情况下操作发动机相关联的第二效率；以及响应于第二效率高于第一效率，并且水可用性高于阈值，启用水喷射，并且通过对CVT的转速比的调整转换到经爆震调整的和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线。在前述示例中，另外地或任选地，方法还包括响应于第二效率低于第一效率，或者水可用性低于阈值，维持水喷射禁用，并且任选地通过对CVT的转速比的调整转换到经爆震调整的和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，低于阈值的水可用性是由于以下项中的一个：水喷射系统的水贮存器中低于阈值的水位，以及水喷射系统的部件的劣化，所述部件包括水喷射器和水泵。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，转换到经爆震调整的和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线包括从其中水喷射被禁用的发动机操作的默认的发动机转速-负载曲线转换，并且其中在禁用水喷射和默认的发动机转速-负载曲线的情况下的发动机操作期间的发动机功率输出与在启用水喷射和经爆震调整和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线的情况下的发动机操作期间的发动机功率输出相同。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，经摩擦调整的发动机转速-负载曲线包括与默认的发动机转速-负载曲线相比较低的发动机转速和较高的发动机负载。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，启用水喷射包括启用耦接到发动机气缸的直接水喷射器、耦接到进气道的进气道水喷射器和耦接到进气歧管的中央水喷射器中的一个或多个。
另一种示例车辆系统包括：发动机；用于将燃料从燃料箱递送到发动机的燃料喷射器；用于将水从水贮存器递送到发动机的水喷射器；将发动机耦接到车辆车轮的无级变速器(CVT)，所述CVT具有多个转速比；以及控制器。控制器可配置有存储在非暂时存储器上的计算机可读指令，用于：估计与在水喷射器被停用的情况下操作发动机相关联的第一效率，以及与以第一修改的发动机转速-负载曲线且水喷射器激活的情况下操作发动机相关联的第二效率；如果第二效率高于第一效率，并且水贮存器中的水位高于阈值，则激活水喷射器，同时选择CVT的多个转速比中的一个以提供第一修改的发动机转速-负载曲线；并且如果第二效率低于第一效率或水贮存器中的水位低于阈值，则停用水喷射器，同时选择CVT的多个转速比中的另一个以提供与第一修改的发动机转速-负载曲线不同的第二修改的发动机转速-负载曲线。另外地或任选地，在前述示例中，第一修改的发动机转速-负载曲线基于在具有水喷射的情况下进行操作时的发动机爆震极限和发动机摩擦，其中第二修改的发动机转速-负载曲线基于在没有水喷射的情况下进行操作时的发动机爆震极限和发动机摩擦，并且其中第一修改的发动机转速-负载曲线具有比第二修改的发动机转速-负载曲线低的发动机转速和高的发动机负载。
应当注意，本文所包括的示例控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非瞬时存储器中，并且可通过包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和各种其他发动机硬件来实施。本文所描述的具体例程可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。如此，所图示说明的各种动作、操作和/或功能可以以所图示说明的顺序进行、同时进行，或在一些情况下可以省略。同样地，处理的次序不是为了实现本文所描述的示例实施例的特征和优势所必需的，而是为了便于图示说明和描述。一个或多个所图示说明的动作、操作和/或功能根据所使用的特定策略可以重复地执行。进一步地，所图示说明的动作、操作和/或功能可以图示地表示编程在发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时存储器中的代码，其中通过执行系统中的指令执行所述动作，所述系统包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件。
应当理解，本文所公开的配置和例程本质上是示例性的，并且因为很多变化是可能的，所以这些具体实施例不被认为有限制意义。例如，以上技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的全部新颖的和不明显的组合以及子组合。
以下的权利要求特别地指出被认为新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当理解成包括一个或多个这类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或在本申请或相关申请中提出新权利要求来要求保护。这类权利要求，无论比原权利要求在范围上无论更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于配置有水喷射的发动机的方法，其包括：
对于功率水平，将在经调整的发动机转速-负载下的没有水喷射的燃料经济性与具有水喷射的燃料经济性进行比较；以及
响应于在所述经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的燃料经济性的高于阈值的改善，将一定量的水喷射到发动机中，并且经由无级变速器改变到所述经调整的发动机转速-负载，无级变速器即CVT。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于在所述经调整的发动机转速-负载下具有水喷射的所述燃料经济性的所述高于阈值的改善，而在水贮存器中低于阈值的水位，维持没有水喷射的发动机操作。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述经调整的发动机转速-负载是第一经调整的发动机转速-负载，所述方法还包括在维持没有水喷射的发动机操作的同时，转换到与所述第一经调整的发动机转速-负载不同的第二经调整的发动机转速-负载。
4.根据权利要求3所述的方法，其还包括响应于所述燃料经济性的低于阈值的改善，维持没有水喷射的发动机操作，并且转换到所述第二经调整的发动机转速-负载。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一经调整的发动机转速-负载基于具有水喷射的发动机操作的爆震极限，并且所述第二经调整的发动机转速-负载基于没有水喷射的发动机操作的爆震极限。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一经调整的发动机转速-负载包括低于默认的发动机转速和高于默认的发动机负载。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二经调整的发动机转速-负载包括高于默认的发动机转速和低于默认的发动机负载。
8.根据权利要求5所述的方法，其中当接近具有水喷射的发动机操作的所述爆震极限时，所述第一经调整的发动机转速-负载的发动机转速降低，并且所述第一经调整的发动机转速-负载的发动机负载增加，以维持所述功率水平。
9.根据权利要求8所述的方法，其中当接近没有水喷射的发动机操作的所述爆震极限时，所述第二经调整的发动机转速-负载的所述发动机转速增加，并且所述第二经调整的发动机转速-负载的所述发动机负载降低，以维持所述功率水平。
10.根据权利要求1所述的方法，其中改变到所述经调整的发动机转速-负载包括选择与所述经调整的发动机转速-负载相匹配的CVT转速比。
11.根据权利要求1所述的方法，其中以所述经调整的发动机转速-负载在没有水喷射的发动机操作和具有水喷射的操作中的每一个下，维持所述功率水平，并且其中所述功率水平是被确定为发动机负载和发动机转速的乘积的所述发动机的动力传动系统输出。
12.根据权利要求1所述的方法，其中喷射一定量的水包括水经由直接水喷射器直接进入发动机气缸、经由进气道水喷射器将水喷射到进气门上游的进气道中、以及经由中央水喷射器在进气节气门的上游或下游将水喷射到进气歧管中的一个或多个。
13.一种用于与无级变速器耦接的发动机的方法，无级变速器即CVT，所述方法包括：
对于驾驶员需求，
估计在以经爆震调整和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线进行操作时与在水喷射被禁用的情况下操作所述发动机相关联的第一效率以及与在水喷射被启用的情况下操作所述发动机相关联的第二效率；以及
响应于所述第二效率高于所述第一效率，并且水可用性高于阈值，启用水喷射，并且经由对所述CVT的转速比的调整转换到所述经爆震调整和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括响应于所述第二效率低于所述第一效率，或者所述水可用性低于所述阈值，维持水喷射禁用，并且可选地经由对所述CVT的所述转速比的调整转换到所述经爆震调整和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述低于阈值的水可用性是由于以下项中的一个：水喷射系统的水贮存器中低于阈值的水位，以及所述水喷射系统的部件的劣化，所述部件包括水喷射器和水泵。
16.根据权利要求13所述的方法，其中转换到所述经爆震调整和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线包括从其中水喷射被禁用的发动机操作的默认的发动机转速-负载曲线转换，并且其中在其中禁用水喷射和所述默认的发动机转速-负载曲线的情况下的发动机操作期间的发动机功率输出与其中启用水喷射和所述经爆震调整和经摩擦调整的发动机转速-负载曲线情况下的发动机操作期间的所述发动机功率输出相同。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述经摩擦调整的发动机转速-负载曲线包括与所述默认的发动机转速-负载曲线相比较低的发动机转速和较高的发动机负载。
18.根据权利要求13所述的方法，其中启用水喷射包括启用耦接到发动机气缸的直接水喷射器、耦接到进气道的进气道水喷射器和耦接到进气歧管的中央水喷射器中的一个或多个。
19.一种车辆系统，其包括：
发动机；
燃料喷射器，其用于将燃料从燃料箱递送到所述发动机；
水喷射器，其用于将水从水贮存器递送到所述发动机；
无级变速器，即CVT，其将所述发动机耦接到车辆车轮，所述CVT具有多个转速比；以及
控制器，其具有存储在非瞬时存储器上的计算机可读指令，用于：
估计与在所述水喷射器被停用的情况下操作所述发动机相关联的第一效率，以及与以第一修改的发动机转速-负载曲线且所述水喷射器激活的情况下操作所述发动机相关联的第二效率；
如果所述第二效率高于所述第一效率，并且所述水贮存器中的水位高于阈值，则激活所述水喷射器，同时选择所述CVT的所述多个转速比中的一个以提供所述第一修改的发动机转速-负载曲线；并且
如果所述第二效率低于所述第一效率，或者所述水贮存器中的所述水位低于所述阈值，则停用所述水喷射器，同时选择所述CVT的所述多个转速比中的另一个以提供与所述第一修改的发动机转速-负载曲线不同的第二修改的发动机转速-负载曲线。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第一修改的发动机转速-负载曲线基于在具有水喷射的情况下进行操作时的发动机爆震极限和发动机摩擦，其中所述第二修改的发动机转速-负载曲线基于在没有水喷射的情况下进行操作时的发动机爆震极限和发动机摩擦，并且其中所述第一修改的发动机转速-负载曲线具有比所述第二修改的发动机转速-负载曲线低的发动机转速和高的发动机负载。
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