CN107676199B - 用于基于在发动机处喷射的水的蒸发部分和冷凝部分调节发动机操作的方法和系统 - Google Patents

用于基于在发动机处喷射的水的蒸发部分和冷凝部分调节发动机操作的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及用于基于在发动机处喷射的水的蒸发部分和冷凝部分调节发动机操作的系统和方法。提供用于基于在水喷射事件期间喷射的水的估计的蒸发部分和冷凝部分调节发动机操作的方法和系统。在一个示例中，一种方法可包括响应于发动机状况将一水量喷射到进气歧管中，以及基于喷射的量和在喷射之后歧管温度变化推断喷射的水的蒸发部分和冷凝部分。进一步地，该方法可包括响应于水的蒸发部分和/或冷凝部分调节水喷射和发动机操作参数。

Description

用于基于在发动机处喷射的水的蒸发部分和冷凝部分调节发 动机操作的方法和系统
技术领域
本申请通常涉及用于在发动机处喷射水并基于水喷射调整发动机操作的方法和系统。
背景技术
内燃发动机可包括水喷射系统，所述水喷射系统将水喷射到包括发动机气缸上游的进气歧管的多个位置中，或者将水直接喷射到发动机气缸中。喷射水到发动机进气空气可提高燃料经济性和发动机性能，以及降低发动机排放。当水被喷射到发动机进气或气缸内时，热从进气空气和/或发动机组件传递到水。该热传递导致蒸发，从而实现冷却。喷射水到发动机进气空气(如，进气歧管中)降低进气空气温度和发动机气缸处的燃烧温度二者。通过冷却进气空气充气，在不富化燃烧空燃比的情况下，可降低爆震趋势。这也可允许较高压缩比、提前的点火正时和降低的排气温度。结果，增加了燃料效率。此外，较高的体积效率可导致增加的扭矩。此外，利用水喷射的降低的燃烧温度可减少NOx，同时，较有效的燃料混合物可减少一氧化碳和碳氢化合物排放。
如上所述，水可被喷射到包括发动机气缸的进气歧管、发动机气缸的进气道的多个位置中，或者直接被喷射到发动机气缸中。在直接喷射和进气道喷射可提供对发动机气缸和进气道的增加的冷却的同时，进气歧管喷射可增加增压空气的冷却，而不需要高压喷射器和泵。然而，由于进气歧管的较低温度，不是被喷射在进气歧管处的所有水都适当分裂。来自水喷射的冷凝水可积聚在进气歧管内并且如果被发动机摄入则导致不均匀燃烧。此外，歧管水喷射可导致在耦接到歧管的气缸之间的不均匀的水分布。结果，不均匀冷却可被提供至发动机气缸。
用于在水喷射期间降低进气歧管中的冷凝物形成的其他方法包括基于歧管温度限制喷射的水量。例如，由Yacoub在美国公开No.2013/0206100中示出的方法根据测量的歧管温度确定待喷射的水量。然而，本发明人已经意识到这种方法的潜在问题。具体地，只基于歧管温度调节水喷射量不会充分降低进气歧管中的冷凝物和水积聚。进一步地，不能补偿在进气歧管内冷凝的水。结果，不稳定的燃烧可由发动机摄入的水引起。
发明内容
在一个示例中，上述问题可通过一种方法解决，该方法用于响应于发动机状况将一水量喷射到发动机的进气歧管中，以及响应于所述水量的蒸发的第一部分和所述水量的保持液态的第二部分，调节发动机操作参数。以此方式，可调节发动机操作以补偿第一部分和第二部分，从而降低由于进气歧管中的冷凝液体导致的不稳定燃烧的可能性并增加燃料经济性和水喷射的发动机性能益处。
作为一个示例，蒸发的所述水量的第一部分可基于在喷射之后歧管温度的变化进行确定，并且保持液态的所述水量的第二部分可基于喷射的水量和第一部分进行确定。进一步地，可响应于第一部分和第二部分调节诸如火花正时的发动机操作参数。以此方式，火花正时调节可补偿由于水喷射导致的冷凝水并因此降低由于摄入冷凝水导致的不稳定燃烧的可能性。在另一示例中，随后的水喷射事件的水喷射量可基于第一部分和/或第二部分进行调节。这可导致实现进气歧管中的期望的水喷射量并因此进一步增加燃料经济性，降低爆震并降低排放。
应当理解，提供上面的发明内容是为以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并非旨在识别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的权利要求唯一限定。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示出包括水喷射系统的发动机系统的示意图。
图2示出发动机的水喷射器布置的第一实施例的示意图。
图3示出发动机的水喷射器布置的第二实施例的示意图。
图4示出发动机的水喷射器布置的第三实施例的示意图。
图5示出用于将水喷射到发动机中的一个或多个位置中的方法的流程图。
图6示出用于基于发动机操作参数选择水喷射的位置的方法的流程图。
图7示出用于基于在发动机处喷射的水的估计的蒸发部分和冷凝部分调节水喷射和发动机操作参数的方法的流程图。
图8示出用于基于在一组气缸上游喷射的水的分布调节到发动机的一组气缸的水喷射并调节水喷射参数的方法的流程图。
图9示出描绘响应于在发动机处喷射的水的估计的蒸发部分和冷凝部分对各种发动机工况调节的曲线图。
图10示出描绘基于对一组气缸的指示的水分布调节水喷射量和正时的曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及用于基于发动机的发动机工况在发动机中的选定位置处喷射水并且基于在喷射后冷凝的水的估计部分、在喷射后蒸发的水的估计部分以及在一组气缸之间喷射的水的分布中检测的不平衡中的一个或多个调节水喷射参数和发动机操作参数的系统的方法。图1示出包括水喷射系统的示例车辆系统的示意图。图2-图4示出发动机的替代实施例，其中，水喷射器的示例位置用于与图1中所示的基本相同的发动机系统。水喷射器可位于多个气缸上游的歧管中、发动机气缸的进气道中和/或每个单独的气缸处。在发动机操作期间，在选定位置的水喷射可基于发动机的各种工况来请求，以增加增压空气冷却、增加对发动机组件的冷却和/或增加发动机气缸处的稀释。影响待喷射的水量的条件可包括发动机负载、火花正时、爆震强度等。图5-图8示出用于在发动机中各位置(例如，气缸的进气歧管或进气道)处喷射水以及随后基于喷射的水的蒸发部分和冷凝部分的估计调节发动机操作参数的示例方法。具体地，图5示出用于确定是否经由一个或多个水喷射器基于发动机工况喷射水的方法。在图6中，示出用于基于发动机工况选择在不同发动机位置处的水喷射的方法。例如，水可经由一个或多个喷射器被喷射和/或被直接喷射到发动机气缸中，所述一个或多个喷射器设置在多个气缸上游的歧管(例如，进气歧管)中、设置在单个气缸的进气道中。图7示出用于在选定位置喷射水并且在喷射之后估计蒸发和冷凝的水量的方法。此外，图7示出用于在随后喷射事件期间调节喷射的水量并基于这些估计的量调节发动机工况的方法。例如，火花正时经调节以补偿被冷凝的喷射水(例如，保持液体)的较大量。在一些示例中，水可被喷射在一组(例如，两个或更多个)气缸上游。然而，由于不同的空气流量、压力、每个气缸的架构，喷射的水对该组所有气缸可能不是均匀分布的。因此，如图8中所示，一种方法可包括基于来自爆震传感器的输出检测横跨一组中的气缸的水分布的不平衡并基于检测的不平衡调节水喷射参数。以此方式，较均匀的水分布可在气缸之间实现。图9图示地描绘了响应于在选定位置处喷射的水的估计的蒸发部分和冷凝部分对各种发动机操作参数的改变。最终，图10图示地描绘了响应于横跨气缸的不均匀分布来调节水喷射脉冲的量和正时。以此方式，可基于在选定位置处有多少喷射的水蒸发与冷凝、多少喷射的水流向每个气缸的估计值以及发动机工况来选择水喷射参数。结果，期望的增压空气冷却和发动机稀释可被提供至所有发动机气缸。这可增加发动机效率，减少燃料消耗，并且降低发动机排放。
图1示意性示出在机动车辆102中的水喷射系统60和发动机系统100的实施例。在所描绘的实施例中，发动机10是耦接到涡轮增压器13的增压发动机，该涡轮增压器13包括由涡轮16驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气沿着进气通道142经由空气净化器11引入发动机10，并流入压缩机14。压缩机14可以是适当的进气压缩机，如马达驱动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机械耦接至涡轮16的涡轮增压器压缩机，涡轮16通过膨胀发动机排气被驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可被耦接在双涡流涡轮增压器中。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，涡轮增压器几何结构根据发动机转速和其他工况主动变化。
如图1所示，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)18耦接到节气门阀(例如，进气节气门)20。CAC可以是例如空气对空气或空气对冷却剂热交换器。节气门阀20耦接到发动机进气歧管22。来自压缩机14的热压缩空气充气进入CAC 18的入口，随着其行进穿过CAC进行冷却，并随后离开以穿过节气门阀20到进气歧管22。在图1所示的实施例中，进气歧管内的空气增压压力由歧管空气压力(MAP)传感器24感测，并且增压压力由增压压力传感器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。压缩机旁通阀可以是常闭阀，其经配置以在选定工况下打开以释放过多增压压力。例如，压缩机旁通阀可以在降低发动机转速的状况期间打开以避免压缩机喘振。
进气歧管22通过一系列进气门(未示出)和进气流道(例如，进气道)185耦接到一系列燃烧室或气缸180。如图1所示，进气歧管22布置在发动机10的所有燃烧室上游。诸如歧管增压温度(MCT)传感器23和空气增压温度(ACT)传感器125的传感器可被包括以确定进气通道中的相应位置处的进气温度。在一些示例中，MCT和ACT传感器可以是热敏电阻，并且热敏电阻的输出可用来确定通道142中的进气空气温度。MCT传感器23可位于节气门20和燃烧室180的进气门之间。ACT传感器125可位于CAC 18上游，如图所示，然而，在替代实施例中，ACT传感器125可位于压缩机14上游。可结合发动机冷却剂温度进一步使用空气温度以计算例如递送到发动机的燃料量。例如温度电感器25的附加温度电感器可被包括以确定水喷射器附近的温度。在一些实施例中，发动机系统100可包括多个温度电感器25以确定发动机100中的每个水喷射器位置处的温度。每个燃烧室可进一步包括爆震传感器183以识别不正常的燃烧事件。进一步地，如以下参考图8进一步解释的，每个燃烧室180的爆震传感器的输出可用来确定对每个燃烧室180的水的不均匀分布，其中，水被喷射到所有燃烧室180的上游。在替代实施例中，一个或多个爆震传感器183可被耦接到气缸体的选定位置。
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由气缸盖182加盖并耦接到燃料喷射器179(虽然图1仅示出一个燃料喷射器，但是每个燃烧室均包括与其耦接的燃料喷射器)。包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)可将燃料递送到燃料喷射器179。此外，燃烧室180吸取水和/或水蒸气，水或水蒸气可通过多个水喷射器45-48被喷射到发动机进气或燃烧室180本身中。在所示实施例中，水喷射系统经配置以经由水喷射器45将节气门20上游的水喷射到节气门下游，并且经由喷射器46喷射到进气歧管22，经由喷射器48喷射到一个或多个进气流道(如，进气道)185以及经由喷射器47直接喷射到一个或多个燃烧室180中。在一个实施例中，布置在进气流道中的喷射器48可朝向并面向进气流道所附接至的气缸的进气门成角度。结果，喷射器48可将水直接喷射到进气门上(这可导致喷射的水的快速蒸发并且增加使用水蒸气作为EGR以降低泵送损失的稀释益处)。在一个实施例中，喷射器48可远离进气门成角度并且经布置通过进气流道迎着进气流方向喷射水。结果，更多喷射的水可被夹带到气流中，从而增加冷却益处。
虽然图1仅示出一个代表性喷射器47和一个代表性喷射器48，但是每个燃烧室180和进气流道185可包括其自身的喷射器。在替代实施例中，水喷射系统可包括定位在这些位置中的一个或多个处的水喷射器。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(每个进气流道处一个)、水喷射器47(每个燃烧室处一个)中的每个。水可通过水喷射系统60被递送到水喷射器45-48，如以下进一步描述的。
在所描绘的实施例中，示出单个排气歧管136。然而，在其他实施例中，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得来自不同燃烧室的污水引导至发动机系统中的不同位置。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出在涡轮16上游耦接至排气歧管136。替代地，双态排气氧传感器可替代通用排气氧(UEGO)传感器126。
如图1所示，来自一个或多个排气歧管节段的排气被引导至涡轮16以驱动涡轮。当期望降低的涡轮扭矩时，一些排气反而可被引导通过废气门(未示出)，从而绕过涡轮。来自涡轮和废气门的组合流然后流过排放控制装置70。总体来说，一个或多个排放控制装置70可包括经配置以催化处理排气流的一个或多个排气后处理催化剂，并且从而降低排气流中的一种或多种物质的量。
来自排放控制装置70的经处理的排气的所有或部分可经由排气导管35释放到大气中。然而，取决于工况，一些排气可反而转移到排气再循环(EGR)通道151，通过EGR冷却器50和EGR阀152至压缩机14的入口。以此方式，压缩机经配置允许从涡轮16下游捕集的排气。EGR阀152可打开以允许受控量的冷却的排气到压缩机入口以用于期望燃烧和排放控制性能。以此方式，发动机系统100适于提供外部低压(LP)EGR。除了发动机系统100中相对长LPEGR流动路径，压缩机的旋转提供进入进气充气中的排气的良好的均化。进一步地，处置EGR开始，并且混合点针对增加的可用EGR质量和增加的性能提供对排气的有效冷却。在其他实施例中，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上游连接到压缩机14下游。在一些实施例中，MCT传感器23可经定位以确定歧管增压温度，并且可包括通过EGR通道151再循环的空气和排气。
水喷射系统60包括水存储箱63、水泵62、收集系统72和水填充通道69。在包括多个喷射器的实施例中，水通道61可包含一个或多个阀以在不同的水喷射器之间进行选择。例如，如图1所示，存储在水存储箱63中的水经由共同的水通道61被递送到水喷射器45-48，水通道61分支成水通道90、92、94和96。在所描绘的实施例中，来自水通道61的水可通过将水递送到水喷射器45的阀91和通道90，将水递送到喷射器46的阀93和通道92，将水递送到喷射器48的阀95和通道94，和/或将水递送到喷射器47的阀97和通道96中的一个或多个转移。此外，包括多个喷射器的实施例可包括靠近每个喷射器的多个温度传感器25以确定一个或多个水喷射器处的发动机温度。水泵62可由控制器12操作以经由通道61向水喷射器45-48提供水。在替代实施例中，水喷射系统60可包括多个水泵。例如，水喷射系统60可包括第一水泵62以将水泵送到一子组喷射器(如，喷射器45和/或喷射器46)，并且可包括第二水泵(未示出)以将水泵送到另一子组喷射器(如，喷射器48和/或喷射器47)。在该示例中，第二水泵可以是较高压力水泵，且第一水泵可以是相对较低压力水泵。此外，喷射系统可包括能够执行高压泵送和喷射二者的自加压活塞泵。例如，一个或多个喷射器可包括或可被耦接到自加压活塞泵。
水存储箱63可包括可向控制器12传递信息的水位传感器65和水温传感器67。例如，在冷冻状况下，水温传感器67检测水箱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)可与存储箱63热耦接以解冻冰水。如由水位传感器65识别的水箱63中储存的水位可被通信到车辆操作者和/或用来调节发动机操作。例如，车辆仪表盘(未示出)上的水表或指示可用来显示水位。在另一示例中，水箱63中的水位可用来确定是否有充足的水可用来喷射，如以下参考图5描述的。在所描绘的实施例中，水存储箱63可经由水填充通道69手动再填充和/或由收集系统72经由水箱填充通道76自动再填充。收集系统72可耦接到一个或多个组件74，一个或多个组件74利用从各种发动机或车辆系统收集的冷凝物再填充水存储箱。在一个示例中，收集系统72可与EGR系统耦接以收集从排气穿过EGR系统的冷凝的水。在另一示例中，收集系统72可与空调系统(未示出)耦接。手动填充通道69可流体耦接到过滤器68，过滤器68可移除水中包含的可潜在损害发动机组件的小杂质。
图1还示出控制系统28。控制系统28可通信耦接到发动机系统100的各种组件以进行本文描述的控制程序和动作。例如，如图1所示，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、保活存储器以及数据总线。如图所示，控制器12可从多个传感器30接收输入，该输入可包括用户输入和/或传感器(诸如，变速器挡位位置、气体踏板输入(例如，踏板位置)、制动输入、变速器选择器位置、车速、发动机转速、通过发动机的质量空气流量、增压压力、环境温度、环境湿度、进气温度、风扇速度等)、冷却系统传感器(诸如，ECT传感器、风扇速度、车厢温度、环境湿度等)、CAC 18传感器(如，CAC入口空气温度、ACT传感器125和压力、CAC出口气体温度、MCT传感器23和压力等)、用于确定气缸之间的端部气体的点火和/或水分布的爆震传感器183等。此外，控制器12可以与各种致动器32通信，各种致动器32可包括发动机致动器(诸如，燃料喷射器、电子控制的进气空气节流板、火花塞、水喷射器等)。在一些示例中，存储介质可利用表示由处理器可执行以执行下述方法以及预期但未具体列出的其他变体的指令的计算机可读数据进行编程。
控制器12从图1的各种传感器接收信号并采用图1的各种致动器以基于接收的信号和在控制器的存储器上存储的指令来调节发动机操作。例如，将水喷射到发动机可包括调节喷射器45、喷射器46、喷射器47和/或喷射器48以喷射水，并且调节水喷射可包括调节经由喷射器喷射的水量和正时。在另一示例中，基于水喷射估计(如以下进一步描述的)调节火花正时可包括调节火花塞184的致动器。
图2-图4示出发动机和发动机内的水喷射器的示例放置的不同实施例。图2-图4示出的发动机200、300、400可具有与图1示出的发动机10类似的元件并且可被包括在发动机系统(例如图1示出的发动机系统100)中。因此，为简洁起见，图2-图4中的与图1类似的组件在以下不再描述。
发动机200的水喷射器布置的第一实施例在图2中描述，其中，水喷射器233和234位于其中进气通道221分支成不同气缸组的位置的下游。具体地，发动机200是V型发动机，其具有包括第一组气缸281的第一气缸排261和包括第二组气缸280的第二气缸排260。进气通道从共同的进气歧管222分支成耦接到第一组气缸281的进气流道265的第一歧管245和耦接到第二组气缸280的进气流道264的第二歧管246。因此，进气歧管222位于所有气缸281和280的上游。进一步地，节气门阀220耦接到进气歧管222。歧管增压温度(MCT)传感器224和225可分别被包括在第一歧管245和第二歧管246中的分支点下游以测量其相应歧管处的进气空气的温度。例如，如图2所示，MCT传感器224靠近水喷射器233定位在第一歧管245内，且MCT传感器225靠近水喷射器234定位在第二歧管246内。
气缸281和气缸280中的每个可包括燃料喷射器279(如图2中所示耦接到一个代表性气缸)。气缸281和气缸280中的每个可进一步包括爆震传感器283以识别非正常的燃烧事件。另外，如以下进一步描述的，比较气缸组中每个爆震传感器的输出可使得能够确定该气缸组的气缸之间的水分布不均。例如，比较耦接到气缸281中的每个的爆震传感器283的输出可允许发动机控制器确定来自喷射器233的多少水被气缸281的每个接收。由于进气流道265布置在到喷射器233的不同长度处以及每个进气流道的不同情况(如，气流水平和压力)下，水在从喷射器233喷射之后可不均匀分布在气缸281中的每个。
与以上参考图1描述的水喷射系统60相似，水可由水喷射系统(未示出)递送到水喷射器233和水喷射器234。此外，控制器(例如，图1的控制器12)可基于单个歧管的工况单独地控制到喷射器233和喷射器234的水的喷射，喷射器耦接至所述单个歧管。例如，在一些示例中，MCT传感器224还可包括用于估计在第一歧管245处的气流的速率(或量)以及第一歧管245中的压力的压力传感器和/或气流传感器。类似地，MCT传感器225还可包括用于估计在第二歧管246处的气流速率和/或压力的压力传感器和/或气流传感器。以此方式，喷射器233和喷射器234均可经致动以基于喷射器耦接至的歧管和/或气缸组的状况喷射不同量的水。参考图7在以下进一步讨论了确定水喷射量的方法。
发动机300的水喷射器布置的第二实施例在图3中描述。发动机300是直列式发动机，其中，耦接在共同的进气通道的节气门阀320下游的共同的进气歧管322分支成包括气缸380和气缸381的第一组气缸的第一歧管345和包括气缸390和气缸391的第二组气缸的第二歧管346。第一歧管345连接到第一气缸380和第三气缸381的进气流道365。第二歧管346连接到第二气缸390和第四气缸391的进气流道364。第一水喷射器333在气缸380和气缸381的上游耦接在第一歧管345中。第二水喷射器334在气缸390和气缸391的上游耦接在第二歧管346中。如此，水喷射器333和水喷射器334定位在自进气歧管322的分支点的下游。歧管增压温度(MCT)传感器324和歧管增压温度(MCT)传感器325可分别靠近第一水喷射器333和第二水喷射器334被包括在第一歧管345和第二歧管346中。
每个气缸包括燃料喷射器379(图2中所示的一个代表性燃料喷射器)。每个气缸可以进一步包括用以识别非正常燃烧事件和/或气缸组中的气缸之间的水分布的爆震传感器383。与参考图1描述的水喷射系统60相似，水喷射器333和水喷射器334可耦接到水喷射系统(未示出)。
以此方式，图2和图3示出了发动机的示例，其中，多个水喷射器用来将水喷射到发动机的不同组的气缸。例如，第一水喷射器可将水喷射到第一组气缸的上游，且第二水喷射器可将水喷射到不同的第二组气缸的上游。如以下进一步讨论的，基于喷射器所耦接到其上游的气缸组的工况(诸如，气流量、压力、点火次序等)可针对每个水喷射器选择不同水喷射参数(如，水喷射量、正时、脉冲速率等)。
发动机400的水喷射器布置的第三实施例在图4中描述。如在前面的实施例中，在图4的实施例中，进气歧管422经配置通过一系列进气门(未示出)和进气流道465向多个气缸480供应进气空气或空气燃料混合物。每个气缸480包括与其耦接的燃料喷射器479。每个气缸480可进一步包括爆震传感器483以识别非正常燃烧事件和/或确定气缸上游喷射的水的分布。在所描述的实施例中，水喷射器433直接耦接到气缸480且因此经配置以将水直接喷射到气缸中。如图4所示出，一种水喷射器433被耦接到每个气缸480。在另一示例中，水喷射器可另外地或可替代地在气缸480上游定位在进气流道465中并且不耦接到每个气缸。与参考图1描述的水喷射系统60相似，水可由水喷射系统(未示出)递送到水喷射器433。
以此方式，图1-图4的系统呈现可用来将水喷射到发动机的发动机进气或气缸中的一个或多个位置的示例系统。如上所述，水喷射可用来降低进入发动机气缸的进气温度并因此降低爆震并增加发动机的体积效率。喷射水也可用来增加发动机稀释并因此降低发动机泵送损耗。如上所述，水可在不同的位置处被喷射到发动机中或被直接喷射到发动机气缸中，不同的位置包括进气歧管(所有发动机气缸上游)、一组气缸的歧管(如V型发动机中的一组气缸上游)，发动机气缸的进气流道或进气道。虽然直接喷射和进气道喷射可对发动机气缸和进气道提供增加的冷却，但是进气歧管喷射可增加增压空气的冷却而不需要高压喷射器和泵(如，可针对进气道或直接气缸喷射所需的高压喷射器和泵)。然而，由于进气歧管的较低温度(由于其进一步远离气缸)，不是所有在进气歧管处喷射的水都可以适当分裂(如，蒸发)。在一些示例中，如图1所示，发动机可包括在发动机进气或发动机气缸内的多个位置处的喷射器。在不同发动机负载和/或转速条件下，有利的是，将一个位置处的水喷射到另一个上以实现增加的增压空气冷却(进气歧管)或稀释(气缸进气道/流道)。以此方式，基于发动机工况为水喷射选择位置(如图5和图6呈现的方法所示并进一步在以下描述)可增加上述水喷射益处，从而增加发动机效率、增加燃料经济性并降低排放。
在一些情况下，在喷射水之后，第一部分喷射的水可蒸发，而剩下的第二部分可冷凝(或在进气歧管或喷射器位置内保持液态)。来自水喷射的冷凝水可积聚在进气歧管内且如果被发动机摄入可导致不稳定的燃烧。此外，蒸发的和冷凝的水的比率可改变所提供的增压空气冷却的量。因此，如以下参考图7和图8进一步解释的，随后的水喷射参数(如，喷射量和/或正时)和/或发动机工况(如，到发动机的气流量/速率和火花正时)可响应于喷射的水的蒸发部分和冷凝部分的估计而进行调节。例如，发动机操作参数调节可补偿喷射的水的保持液态而非蒸发的增加的量。
此外，如上所述，发动机可包括多个水喷射器，其中，每个水喷射器将水喷射到不同组气缸的上游。在此情况下，每个喷射器的水喷射参数可基于喷射器所耦接到的气缸组的状况(例如，到气缸组的气流、气缸组上游压力等)被单独确定。进一步地，一组气缸(例如，两个或多个气缸)上游的歧管水喷射可由于该组中的单个气缸的架构或状况(例如，压力、温度、气流等)的差异而导致该组气缸之间的不均匀的水分布。结果，不均匀的冷却可提供至发动机气缸。在一些示例中，如以下参考图8进一步解释的，一组气缸上游喷射的水的分布不均可响应于耦接到该组的每个气缸的爆震传感器的输出的比较进行检测和补偿。
转向图5，示出将水喷射到发动机中的示例方法500。喷射水可包括仅由水喷射系统(例如图1所示的水喷射系统60)的一个或多个水喷射器喷射水。用于执行方法500和这里包括的方法的其余部分的指令可由控制器(例如图1示出的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(例如参考图1、图2、图3、图4描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可利用发动机系统的发动机致动器根据下述方法调节发动机操作。在一个示例中，水可经由一个或多个水喷射器利用水喷射系统(如图1的水喷射系统60)进行喷射。
方法500在502处通过估计和/或测量发动机工况开始。发动机工况可包括歧管压力(MAP)、空气燃料比(A/F)、火花正时、燃料喷射量或正时、排气再循环(EGR)速率、质量空气流量(MAF)、歧管增压温度(MCT)、发动机转速和/或负载等。接着，在504处，该方法包括确定水喷射是否已经被请求。在一个示例中，可响应于歧管温度大于阈值水平请求水喷射。此外，当达到阈值发动机转速或负载时请求水喷射。在又一示例中，基于发动机爆震水平高于阈值请求水喷射。进一步地，可响应于排气温度高于与阈值温度请求水喷射，其中，阈值温度为高于该温度气缸下游的发动机部件退化可发生的温度。此外，当使用的燃料的推测的辛烷值低于阈值时，可喷射水。
如果水喷射未被请求，则在506处在不喷射水的情况下发动机操作继续。可替代地，如果水喷射被请求，则该方法在508处继续以估计和/或测量可用于喷射的水。可用于喷射的水可基于多个传感器(诸如，设置在发动机的水喷射系统的水存储箱中的水位传感器和/或水温传感器(例如，图1所示的水位传感器65和/或水温传感器67))的输出进行确定。例如，水存储箱中的水可在冷冻情况(例如，当水箱中的水温低于阈值水平时，其中，阈值水平处于或接近冷冻温度)下不可用于喷射。在另一示例中，水存储箱中的水位可低于阈值水平，其中，阈值水平基于针对喷射事件或喷射周期的时间段所请求的水量。响应于水存储箱的水位低于阈值水平，可指示再填充该水箱。如果水不可用于喷射，则该方法在512处继续以调节发动机操作参数而不喷射水。例如，如果请求水喷射以降低爆震，则发动机操作调节可包括富化空气燃料比，从而降低节气门打开量以降低歧管压力，延迟火花正时等。然而，如果水可用于喷射，则该方法在514处继续以确定发动机是否包括多个喷射器位置。多个喷射器位置可包括水喷射器被定位在发动机中的多于一种类型的位置。例如，发动机可包括两种类型的水喷射器：在每个气缸的进气流道/进气道中的进气歧管水喷射器和进气道水喷射器。如果发动机不具有多个水喷射器位置，则该方法在518处继续以经由一个或多个水喷射器喷射水。例如，在518处该方法可包括经由发动机的单种类型的水喷射器(如，经由单个进气歧管水喷射器、每组气缸的歧管的歧管水喷射器、进气道喷射器或直接气缸水喷射器)喷射水。此外，在518处，响应于已经冷凝的喷射的水的估计量调节后续水喷射和发动机工况，如参考图7所述。然而，如果在发动机中存在多种类型的喷射器，则该方法首先在516处继续以针对水喷射选择水喷射器的类型，如以下参考图6进一步讨论的，之后继续到518以喷射水并调节发动机操作。
图6描绘了用于基于发动机工况选择水喷射的位置的方法600。如以上所解释的，发动机可包括定位在一个或多个位置中和/或在每个气缸中的水喷射器，该一个或多个位置包括：进气歧管(进气节气门上游或下游)、每个发动机气缸的进气道和/或每个气缸中。方法600可由发动机控制器执行，其包括在进气歧管、气缸进气道(例如，进气流道)和(例如在燃烧室中的)气缸本身中的每个中的水喷射器。图1示出包括这种喷射器位置的组合的示例发动机。方法600可从方法500的516处的方法继续。
方法600在602处通过确定发动机转速和/或负载是否大于阈值开始。在一个示例中，阈值可指示发动机爆震可更易发生的相对高的负载和/或发动机转速。如果发动机转速和/或负载大于相应阈值，则方法在604处继续，在604处，(一个或多个)进气歧管喷射器被选择用于水喷射。在一个示例中，发动机可包括单个进气歧管且因此包括单个进气歧管水喷射器(例如，图1示出的喷射器45或46)。在一个示例中，发动机可包括多个歧管，每个歧管在不同组气缸的上游，并因此包括多个歧管水喷射器(如，图2中示出的喷射器233、234或图3示出的喷射器333、334)。接着，在606处，方法包括评估是否已经达到歧管喷射的上阈值。在一个示例中，歧管喷射的上阈值可包括可在歧管处针对当前发动机工况(例如，当前湿度、压力、温度)喷射的水的最大量。例如，仅某些量的水可能会蒸发并夹带在进气歧管的气流中。因此，在该上阈值以上喷射的附加水可不提供任何附加益处(如，附加增压空气冷却)。如果歧管喷射处于或大于该上阈值，则直接喷射器(其适于将水直接喷射到发动机气缸中)在610处被附加选择，并在612处使用(一个或多个)歧管喷射器和气缸直接喷射器二者喷射水。如果歧管喷射不处于上阈值，则在612处仅使用(一个或多个)歧管喷射器喷射水。返回到602，如果发动机转速和/或负载小于阈值，则在608处进气道水喷射器被选择，且在612处水被喷射到气缸的进气道中。在612处方法可返回到方法500的518以喷射水并随后基于如图7中所示的喷射的水的蒸发部分和冷凝部分的估计调节发动机操作。
图7示出用于估计水喷射之后蒸发和冷凝的水量的方法700。方法700从图5的518处继续并可为其一部分。应注意，方法700可重复用于每个喷射水的喷射器(例如，每个歧管喷射器、进气道喷射器或直接喷射器)。以此方式，在每个喷射器处从水喷射蒸发和冷凝的水的估计量可针对每个单独的喷射器进行确定。
方法700在702处通过在水喷射请求之后确定在所选水喷射器处待喷射的水量开始。喷射的水量可基于来自多个传感器的反馈，其提供关于各种发动机操作参数的信息。这些参数可包括发动机转速和负载、火花正时、环境状况(例如，环境温度和湿度)，燃料喷射量和/或爆震历史(基于耦接到发动机气缸或在其附近的爆震传感器的输出)。在一个示例中，水喷射量可随着发动机负载增加而增加。此外，在702处，方法包括测量进气歧管的歧管增压温度(例如，监测MCT传感器的输出，如图1示出的MCT 23)。在另一个示例中，如果水喷射器不位于进气歧管中，则方法在702处可包括测量靠近所选水喷射器的增压空气温度(例如，靠近图3中的喷射器333的传感器324和靠近图1中的喷射器48的传感器25)。在又一个示例中，靠近水喷射器(例如，发动机气缸处的直接喷射器)的增压空气温度可基于一个或多个发动机工况(例如，测量的进气和排气空气温度、发动机负载、爆震强度信号等)进行估计。
在704处，如以上参考图6所示的方法600所述，水在所选喷射器处被喷射。在水喷射之后，在706处，方法包括在持续时间之后再次测量歧管增压温度。在另一实施例中，在706处，方法可另外地或可替代地包括在704处的水喷射事件之后测量或估计靠近所选喷射器的温度。水喷射事件和测量歧管增压温度之间的持续时间可基于蒸发和/或冷凝的所喷射的水量的时间量。因此，该持续时间可相对于喷射的水量进行调节。在一个示例中，持续时间可随在喷射器处喷射的水量增加而增加。在另一个示例中，持续时间可基于测量的或估计的歧管增压温度进行调节。基于水喷射之前在702处测量的歧管增压温度和水喷射之后在706处测量的歧管增压温度的变化，可在708处估计蒸发的喷射的水量。换句话说，喷射的水的蒸发部分可在708处基于歧管(或喷射器的其他位置)增压空气温度从水喷射事件之前到之后的变化进行确定。
接着，在710处，方法包括基于经由所选喷射器喷射的水量和在708处确定的蒸发的估计的水量估计冷凝(例如，保持液态)的喷射的水量(例如，部分)。例如，喷射的水的冷凝的水量可为从蒸发的部分中剩余的部分水。然后，在712处，方法包括确定水的蒸发部分是否大于阈值。阈值蒸发部分可为非零值并也可为小于喷射的水的100％。在一个示例中，阈值可为喷射的水量的90％。然而，在另一些示例中，阈值可为100％或60％和100％之间的某值。如果水喷射之后的蒸发部分高于阈值，则在716处，方法包括以当前操作参数继续发动机操作。例如，在716处，方法可包括继续在(一个或多个)所选喷射器处喷射先前喷射的水量，而不调节用于喷射的水量。
然而，如果蒸发部分不高于阈值，则在714处，方法可包括基于确定的蒸发和/或冷凝部分调节发动机操作参数。在一个示例中，当发动机包括多组气缸时，其中一个喷射器耦接到每组气缸并在其上游，发动机操作也可基于其他组的蒸发部分和冷凝部分以及到该组内的气缸的喷射的水的确定的分布进行调节，如参考图8进一步描述的。在一个示例中，在713处，方法可包括基于确定的喷射的水的冷凝部分调节一个或多个发动机操作参数。如一个示例，在713处调节一个或多个发动机操作参数可包括调节火花正时以补偿喷射的水的冷凝部分。例如，调节火花正时可包括增加火花提前量，其中，火花提前量随着冷凝部分减少(或蒸发部分增加)而增加。在另一个示例中，在713处，方法可包括基于确定的蒸发和/或冷凝部分调节燃料喷射量。在又一个示例中，在713处，方法可包括调节一个或多个发动机操作参数以增加到发动机气缸的气流以将喷射的水的冷凝部分从进气歧管(或如果其为所选喷射器位于的位置，则为进气流道)进行抽取。调节一个或多个发动机操作参数以增加到发动机气缸的气流可包括增加节气门阀的开度和/或调节变速器挡位以增加发动机转速。在713处气流增加量可基于确定的冷凝部分(例如，气流增加量可进一步随着冷凝部分增加而增加)。在一些示例中，以此方式抽取冷凝部分可仅在发动机能够处理水时(例如，在减速燃料切断状况期间)继续进行。在又一个示例中，在714处，方法可包括提前火花正时，同时增加气流以抽取冷凝部分。在一个示例中，在715处，方法包括基于蒸发部分调节由(一个或多个)所选水喷射器针对后续喷射递送的水量和/或正时。例如，在715处，方法包括响应于存在的冷凝增加的量(例如，当冷凝部分增加且蒸发部分减少时)减少下一次喷射的水量。在715处调节水喷射可基于在实施例中存在的喷射器以及哪个喷射器被选择用于水喷射而变化。例如，在多个喷射器存在的情况下，其中，单个水喷射器耦接到每个气缸或在每个气缸的上游，水喷射量可针对每个水喷射器被调节。在另一实施例中，其中，一个或多个喷射器位于多个气缸上游或气缸组上游，所选水喷射器的喷射正时可与该气缸的进气门打开正时同步以调节到具体气缸的水喷射，如以下参考图8进一步所述。
在图8中，示出用于在发动机的不同组气缸处喷射水并基于一组气缸上游喷射的水的分布调节水喷射参数的方法800。在一个实施例中，发动机可包括多组气缸，其中，一个喷射器耦接到每组气缸并在每组气缸的上游(如图2所示的发动机200和图3所示的发动机300)。如上述并如以下进一步讨论的，第一气缸组上游喷射的水可影响在第二气缸组处接收的水或蒸汽的量。此外，由于气缸组内的气缸的进气流道的架构差异，一组气缸之间的水的不均分布可发生。
方法800在801处通过确定每个气缸组的每个喷射器的喷射参数开始。喷射参数可包括每个喷射事件的水量和正时。例如，方法800在801处可包括确定第一喷射量以在第一组气缸上游的第一喷射器处喷射以及确定第二喷射量以在第二组气缸上游的第二喷射器处喷射。第一量和第二量可单独基于第一组气缸和第二组气缸的工况(到相应组气缸的气流水平或质量空气流量、在相应组气缸处的压力、相应组气缸的温度、相应组气缸处的爆震水平、相应组气缸处的燃料喷射量等)确定。在一个示例中，喷射器可根据每个发动机循环的单次脉冲递送水量(针对所有气缸组的所有进气门打开事件)。在另一个示例中，喷射器可按一系列脉冲递送水量，该系列脉冲被定时为气缸组内的每个气缸的进气门打开。在该示例中，方法在801处可包括确定水量以在每组内的每个气缸的每个脉冲期间递送(或确定所有气缸的总的水喷射量并除以每组内的气缸数量)并基于在每组内的每个气缸的进气门打开正时确定每个脉冲的正时。在一些实施例中，可基于气缸的发动机映射图确定水喷射脉冲的初始量和正时。例如，每个发动机可具有不同气缸和进气流道架构(例如，几何形状)，其导致从相同水喷射器到每组的每个气缸的水分布的差异。例如，气缸组的每个气缸可距耦接到气缸组的水喷射器不同距离，和/或每个进气流道可具有影响喷射的水如何被递送到相应气缸的不同形状或曲率。进一步地，喷射器相对于每个气缸的角度在气缸组中可以是不同的。因此，可基于发动机的已知架构确定针对每个脉冲递送的初始脉冲的喷射正时和水量(其对于组内的不同气缸可以是不同的)。然后可在发动机操作期间基于气缸工况调节该脉冲正时，如以下进一步讨论的。
方法800在802处通过确定针对每个气缸或气缸组由每个喷射器喷射的水的蒸发部分和冷凝部分继续。这可包括在喷射事件之前和之后测量歧管增压温度，如图7的方法700之前描述的，并使用温度变化估计喷射的水的蒸发部分和冷凝部分。然后，在804处，该方法包括基于来自其他组的估计调节每个喷射器下游的气缸的估计的蒸发部分和冷凝部分。例如，第一喷射器可在第一组气缸上游喷射第一量的水，且第二喷射器可在不同的第二组气缸上游喷射第二量的水。第一量的估计的蒸发部分和冷凝部分可基于第二量的估计的蒸发部分和冷凝部分进行调节(且反之亦然)。例如，随着第一量的冷凝部分增加，控制器可增加第二量的冷凝部分的估计。这可以由于气缸组之间的窜扰(cross-talk)或水沟(puddle)通信/共享的预定量(例如，由于气缸组之间的分支点的接近性和到每个气缸组的气流量)。因此，在某些状况下，冷凝水共享的期望量可发生在气缸组之间。
然后，在806处，该方法包括从气缸组中的每个气缸获得爆震传感器输出(例如，来自图2-图4示出的爆震传感器283、383或483)并基于该输出确定到每个气缸组内的气缸的水的分布不均。例如，如上所述，进气歧管流道架构可固有地导致从喷射器到组中气缸的水的不均匀分布。在另一示例中，水的分布不均可由于气缸组上游的水喷射器相对于每个流道的角度差异而发生。
基于在806处的评估的水的分布不均，在808处，该方法包括确定水的不平衡是否被检测用于一组气缸。作为一个示例，耦接到水喷射器的一组气缸之间的水的分布不均(例如，水的不平衡)可基于耦接到组中的每个气缸的爆震传感器的爆震输出的比较进行确定。例如，爆震输出可用来确定单个气缸相对于组中的其他气缸的爆震强度的差异。如果在水喷射之后的爆震强度的差异针对组中的一个或多个气缸相较于其他气缸不同，则这可指示水分布的差异。例如，对应于不同气缸的爆震输出的标准偏差可被确定，并且如果标准偏差大于阈值标准偏差值，则可指示水不平衡。在又一实施例中，如果对应于单个气缸的爆震输出不同于对应于该组所有气缸的所有爆震输出的平均值以阈值量，则单独的气缸可被指示为接收比组中其他气缸较多或较少的水。在另一示例中，耦接到水喷射器的一组气缸之间的水的分布不均可基于单独气缸的火花延迟与期望量的差进行确定，该期望量基于发动机映射。如果未检测到水不平衡，则方法前进到810，在810处，基于在方法的804处确定的调节后的蒸发部分和冷凝部分(不是爆震传感器输出)来调节针对气缸组的后续水喷射量。然而，如果检测到水不平衡，则方法在812处继续以基于确定的分布不均(例如，爆震传感器输出)和/或调节后的蒸发部分和冷凝部分调节由一组气缸的水喷射器喷射的水的喷射量、脉冲速率和/或正时。在方法的一个示例中，在812处，控制器可增加针对脉冲喷射的水量，该脉冲对应于气缸的进气门开度以补偿在该气缸处而不是其他气缸处检测到的较少的水。在一个气缸处检测到的相对于组中的其他气缸的水的较低量可基于来自该气缸的爆震传感器输出高于其他气缸。在方法的另一个示例中，在812处，控制器可基于确定喷射的水的蒸发部分小于阈值来减少到一组气缸的水喷射。接着，该方法在814处继续以响应于在808处检测的水不平衡和/或在804处确定的经调解的蒸发部分和冷凝部分来调节针对每组气缸的发动机操作。方法在814处可类似于如上所述的方法在714处。此外，在一个示例中，该方法在814处可包括如果延迟火花正时，则基于检测到的水不平衡不同地提前一组气缸之间的火花正时。
在图9中，图900示出基于经由水喷射器喷射的水的估计的蒸发部分和冷凝部分调节发动机操作。例如，图900示出基于歧管增压温度传感器输出来调节从水喷射系统(如图1所示的水喷射系统60)的水喷射器喷射的水量，以及调节发动机工况(例如，水喷射之后的火花正时)。具体地，图900示出的操作参数示出在902处经由水喷射器喷射的水量、在曲线904处的歧管增压温度传感器输出变化、在曲线906处蒸发的喷射的水的估计部分、在曲线908处冷凝的喷射的水的估计部分和在曲线910处火花正时变化。对于每个操作参数，沿水平轴线示出时间，并沿垂直轴线示出每个相应的操作参数的值。在一个示例中，歧管增压温度传感器可靠近水喷射器定位，例如，如果水喷射器定位在进气歧管内，则定位在进气歧管内。
在时刻t1前，歧管温度增加(曲线904)且基于发动机操作请求水喷射。例如，由于发动机负载高于阈值，可请求水喷射。在另一示例中，响应于爆震指示，可请求水喷射。在时刻t1，响应于爆震指示，控制器可从MBT初始地延迟火花正时(曲线910)。
在时刻t1，响应于喷射请求，歧管增压温度可被测量，并且控制器命令从水喷射系统喷射一定量的水(曲线902)。结果歧管增压温度从时刻t1到时刻t2下降(曲线904)。在t2时刻喷射之后的持续时间之后，再次测量歧管增压温度。水喷射和测量歧管增压温度之间的持续时间可响应于喷射的水量或其他发动机工况调节。根据歧管增压温度测量的变化和喷射的水量，喷射的水的蒸发的第一部分(曲线906)和在歧管中剩余的冷凝的第二部分(曲线908)在时刻t2被估计。例如，从MBT的火花正时(曲线910)可响应于喷射的水的蒸发部分而提前，并且然后，响应于确定水的蒸发部分大于阈值，控制器可在时刻t2维持从MBT的火花正时。
在稍后的时刻t3，请求水喷射，并且控制器基于之前的喷射命令喷射调节的水量。例如，响应于蒸发部分大于来自时刻t2的之前的喷射的阈值，在时刻t3喷射的水量可从时刻t1喷射的水量增加。在时刻t3的水喷射之后，在时刻t4，蒸发部分小于阈值(曲线906)。在时刻t4，响应于确定水的蒸发部分小于非零阈值，控制器可基于冷凝部分(曲线908)调节发动机操作参数(如来自MBT的火花正时(曲线910))。例如，响应于蒸发部分可提前火花；然而，在时刻t4的火花提前量可小于在时刻t2，以补偿来自水喷射的液态水的增加的量和增加的爆震趋势。以此方式，在水喷射事件之后的火花提前量随着蒸发部分减少以及冷凝部分增加而减少。
在时刻t5，再次请求水喷射。在时刻t5喷射的水量(曲线902)可基于来自之前的水喷射的蒸发部分和冷凝部分进行确定。在时刻t5和t6之间，喷射的水的蒸发部分大于阈值。响应于在时刻t6蒸发部分大于阈值，控制器可维持当前工况并提前火花正时。
在图10中，图1000示出响应于喷射的在耦接到喷射器的一组气缸的不均匀分布，调节水喷射器的喷射量和正时。图1000示出的操作参数包括在曲线1002处的水喷射、在曲线1004-1010处针对四个气缸中的每个的气缸气门升程、以及在1012-1015处针对四个气缸中的每个的爆震信号(例如，爆震传感器的爆震输出)。(虚线对应于耦接到气缸1的爆震传感器的爆震输出(曲线1012)；点线对应于耦接到气缸2的爆震传感器的爆震输出(曲线1013)；点划线对应于耦接到气缸3的爆震传感器的爆震输出(曲线1014)，以及实线对应于耦接到气缸4的爆震传感器的爆震输出(曲线1015))。在所示示例中，水喷射脉冲与每个气缸的气门升程同步。此外，在此示例中，水可被喷射到气缸1-4中的所有气缸的上游(例如，经由定位在气缸1-4中的所有气缸的上游的进气歧管中的歧管喷射器)。对于每个操作参数，沿水平轴线示出时间，并沿垂直轴线示出每个相应操作参数的值。
在时刻t1之前，响应于水喷射请求，水被喷射到每个气缸上游(如，在进气歧管中)，并且爆震信号强度被监测。如上所述。通过在时间上与每个气缸的进气门开度同步地脉冲调节喷射器，可以喷射水。以此方式，水的多个脉冲可由定位在气缸1-4上游的单个喷射器递送。在时刻t1之前由于发动机工况，爆震信号强度增加。响应于关于来自多个传感器的发动机操作的反馈，包括爆震传感器，控制器可增加时刻t1针对每个脉冲喷射的水量。时刻t1和t2之间，爆震信号强度可由于增加的水喷射而减少。因此，控制器可继续当前发动机操作和水喷射量和脉冲调节。在稍后的时刻t2，针对气缸3，爆震信号强度增加。由于相对于组中其他气缸(如，气缸1、2、4)从水喷射器到气缸3的不均匀的水分布，这可发生。响应于检测到气缸3具有增加的爆震信号并可以接收(相对于组中其他气缸的)较少的水，控制器在时刻t3可增加喷射到气缸3的水。通过增加针对对应于气缸3的气门升程的脉冲而喷射的水量，即使喷射器可位于一组气缸的上游，较多的水也能够被递送到特定气缸。在时刻t3后，响应于发动机工况和之前的喷射，控制器可继续水喷射脉冲。
以此方式，基于在水喷射事件期间的蒸发的水量的第一部分和保持液态的第二部分，可调节发动机操作和喷射的水量。在一个示例中，蒸发的水量可基于喷射前和后的歧管增压温度变化进行确定，并且保持液态(例如，冷凝)的水量可基于喷射的蒸发部分和水量进行确定。结果，水喷射和发动机操作可以被调节以补偿蒸发部分和冷凝部分。作为一个示例，随后的水喷射事件的水喷射量可基于蒸发部分和冷凝部分进行调节。在另一示例中，可响应于第一部分和第二部分调节如火花正时的发动机操作参数。通过响应于蒸发部分和冷凝部分调节水喷射和发动机工况，降低由于进气歧管中的冷却液体导致的不稳定燃烧的可能性。此外，可增加燃料经济性和水喷射的发动机性能益处。基于蒸发部分和冷凝部分调节喷射到发动机中的水量的技术效果在于补偿水喷射事件之后的冷却液体。
作为一个实施例，一种方法包括：响应于发动机状况将一水量喷射到发动机的进气歧管中，以及响应于所述水量的蒸发的第一部分和所述水量的保持液态的第二部分，调节发动机操作参数。在该方法的第一示例中，该方法还包括基于在所述喷射之后歧管温度的变化确定所述第一部分，以及基于喷射的水量和所述第一部分确定所述第二部分。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括其中，在所述喷射之后歧管温度的变化是从所述喷射之前到所述喷射之后的持续时间的歧管温度差，其中，所述持续时间基于喷射的水量蒸发的时间的估计量。该方法的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或多个，并且还包括其中，调节所述发动机操作参数包括，响应于确定的第一部分大于阈值，将所述水量继续喷射到所述进气歧管中，而不调节所述水量。该方法的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个，并且还包括其中，调节所述发动机操作参数包括，响应于确定的第一部分小于阈值，增加火花提前量，其中，所述火花提前量基于确定的第二部分。该方法的第五示例可选地包括第一至第四示例，并且还包括其中，调节所述发动机操作参数包括，响应于确定的第一部分小于阈值，调节喷射到所述进气歧管中的所述水量至第二量，其中，所述第二量基于确定的第一部分。该方法的第六示例可选地包括第一至第五示例，并且还包括其中，调节所述发动机操作参数包括，响应于确定的第一部分小于阈值，调节一个或多个发动机操作参数以增加到所述发动机的气流以抽取来自所述进气歧管的所述第二部分，其中，到所述发动机的气流增加量基于确定的第二部分。该方法的第七示例可选地包括第一至第六示例并且还包括其中，调节所述发动机操作参数包括，响应于所述第一部分，调节第一发动机操作参数以及响应于所述第二部分，调节不同的第二发动机操作参数。该方法的第八示例可选地包括第一至第七示例并且还包括其中，所述第一发动机操作参数包括喷射到所述进气歧管中的后续水量中的一个或多个，以及所述第二发动机操作参数包括火花正时和到所述发动机的气流以发起主动冷凝抽取程序中的一个或多个。该方法的第九示例可选地包括第一至第八示例，并且还包括基于发动机负载、发动机转速、燃料喷射量、发动机爆震指示、火花正时和环境状况中的一个或多个，确定喷射到所述进气歧管中的水量。该方法的第十示例可选地包括第一至第九示例，并且还包括其中，喷射到所述进气歧管中的所述水量包括经由控制器致动在所有发动机气缸上游以及进气节气门下游耦接到所述进气歧管的水喷射器以喷射所述水量。该方法的第十一示例可选地包括第一至第十示例，并且还包括在利用所述水喷射器喷射所述水量的同时，经由连接至所述一个或多个发动机气缸的一个或多个燃料喷射器将燃料量喷射至一个或多个发动机气缸内。
作为另一实施例，一种方法包括：在喷射第一量的水至进气歧管之后，响应于发动机状况，确定所述第一量的水的蒸发的第一部分和所述第一量的水的剩余的冷凝的第二部分；基于所述第二部分调节发动机操作参数；以及在随后的水喷射事件期间，基于所述第一部分，喷射第二量的水至所述进气歧管。在该方法的第一示例中，该方法还包括其中，确定所述第二部分包括基于喷射的第一量和从所述喷射之前至所述喷射之后歧管温度的变化确定所述第二部分。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括其中，如果确定的第一部分小于阈值，则所述第二量不同于所述第一量，并且其中，所述第二量随着确定的第一部分减小而增加。该方法的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或多个并且还包括其中，调节所述发动机操作参数包括增加进气节气门打开量以增加气流，以及响应于所述第二部分增加超过阈值和减速燃料切断事件，抽取所述第二部分至所述发动机的发动机气缸中。该方法的第四示例可选地包括第一到第三示例，并且还包括其中，调节所述发动机操作参数包括随着确定的第二部分增加而减少火花提前量。
作为又一实施例，一种系统包括：水喷射器，其在发动机气缸上游耦接至进气歧管；温度传感器，其耦接至所述进气歧管；包括具有计算机可读指令的非暂态存储器的控制器，该指令用于：经由所述水喷射器喷射第一量的水至所述进气歧管内；基于在所述喷射之后由所述温度传感器测量的歧管温度变化和所述第一量的水确定所述进气歧管内的冷凝的所述第一量的部分；以及基于确定的部分调节发动机操作。在该系统的第一示例中，该系统还包括其中，所述计算机可读指令进一步包括指令，用于：基于所述进气歧管内的所述第一量的确定的蒸发的部分在随后喷射事件期间调节喷射到所述进气歧管内的所述第一量的水，其中，确定的蒸发的部分基于歧管温度的变化。该系统的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括其中，所述水喷射器耦接在进气节气门的下游，并且其中，所述水喷射器在多个发动机气缸的进气道的上游耦接至所述进气歧管。
需注意，本文包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/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暂时存储器中，并且可由控制系统进行，所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件组合的控制器。本文描述的专用程序可表示任何数量的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。这样，示出的各种动作、操作和/或功能可以以示出的顺序、并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理的顺序不一定需要实现本文所描述的示例实施例的特征和优点，而是为了便于说明和描述而提供。根据使用的特定策略，可重复执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可用图表表示被编程进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的代码，其中通过执行系统中的指令进行所述动作，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。
应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些具体实施例不应视为具有限制意义，因为许多变化是可能的。例如，以上技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它的发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元素或“第一”元素或其等同物。应该理解，这些权利要求包括一个或更多这些元素的结合，既不要求也不排除两个或更多这些元素。所公开的特征、功能、元素和/或特性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修改或通过在这个或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。这些权利要求，无论是更宽于、更窄于、等于或不同于原始的权利要求的范围，也被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，包括：
响应于发动机状况将一水量喷射到发动机的进气歧管中，以及
响应于所述水量的蒸发的第一部分和所述水量的保持液态的第二部分，调节发动机操作参数。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于在所述喷射之后歧管温度的变化确定所述第一部分，以及基于喷射的水量和所述第一部分确定所述第二部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述喷射之后歧管温度的变化是从所述喷射之前到所述喷射之后的持续时间的歧管温度差，其中，所述持续时间基于喷射的水量蒸发的时间的估计量。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，调节所述发动机操作参数包括响应于确定的第一部分大于阈值，将所述水量继续喷射到所述进气歧管内，而不调节所述水量。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，调节所述发动机操作参数包括响应于确定的第一部分大于阈值，增加火花提前量，其中，所述火花提前量基于确定的第二部分。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，调节所述发动机操作参数包括响应于确定的第一部分小于阈值，调节喷射到所述进气歧管中的所述水量至第二量，其中，所述第二量基于确定的第一部分。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，调节所述发动机操作参数包括，响应于确定的第一部分小于阈值，调节一个或多个发动机操作参数以增加到所述发动机的气流以抽取来自所述进气歧管的所述第二部分，其中，到所述发动机的气流增加量基于确定的第二部分。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述发动机操作参数包括，响应于所述第一部分，调节第一发动机操作参数，以及响应于所述第二部分，调节不同的第二发动机操作参数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一发动机操作参数包括喷射到所述进气歧管内的后续水量中的一个或多个，以及所述第二发动机操作参数包括火花正时和到所述发动机的气流以发起主动冷凝抽取程序中的一个或多个。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括，基于发动机负载、发动机转速、燃料喷射量、发动机爆震指示、火花正时和环境状况中的一个或多个，确定喷射到所述进气歧管中的所述水量。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，喷射到所述进气歧管内的所述水量包括经由控制器致动在所有发动机气缸上游并且在进气节气门下游耦接到所述进气歧管的水喷射器以喷射所述水量。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括在利用所述水喷射器喷射所述水量的同时，经由连接至一个或多个发动机气缸的一个或多个燃料喷射器将燃料量喷射至所述一个或多个发动机气缸内。
13.一种用于发动机的方法，包括：
在响应于发动机状况喷射第一量的水至进气歧管内之后，确定所述第一量的水的蒸发的第一部分和所述第一量的水的剩余的冷凝的第二部分；
基于所述第二部分调节发动机操作参数；以及
在随后的水喷射事件期间，基于所述第一部分，喷射第二量的水至所述进气歧管内。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述确定所述第二部分包括，基于喷射的第一量和从所述喷射之前至所述喷射之后歧管温度的变化，确定所述第二部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，如果确定的第一部分小于阈值，则所述第二量不同于所示第一量，并且其中，所述第二量随着确定的第一部分减小而增加。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，调节所述发动机操作参数包括增加进气节气门打开量以增加气流，以及响应于所述第二部分增加超过阈值和减速燃料切断事件，抽取所述第二部分至所述发动机的发动机气缸内。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，调节所述发动机操作参数包括随着确定的第二部分增加而减少火花提前量。
18.一种用于发动机的系统，包括：
水喷射器，其在发动机气缸上游耦接至进气歧管；
温度传感器，其耦接至所述进气歧管；
包括具有计算机可读指令的非暂态存储器的控制器，该指令用于：
经由所述水喷射器喷射第一量的水至所述进气歧管；
基于在所述喷射之后由所述温度传感器测量的歧管温度变化和所述第一量的水确定所述进气歧管内的冷凝的所述第一量的部分；以及
基于确定的部分调节发动机操作。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述计算机可读指令进一步包括用于基于所述进气歧管内的所述第一量的确定的蒸发的部分在随后喷射事件期间调节喷射到所述进气歧管内的所述第一量的水的指令，其中，确定的蒸发的部分基于歧管温度的变化。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述水喷射器耦接在进气节气门的下游，并且其中，所述水喷射器在多个发动机气缸的进气道的上游耦接至所述进气歧管。
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