CN108204272B - 用于水喷射控制的方法和系统 - Google Patents

用于水喷射控制的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108204272B
CN108204272B CN201711256873.9A CN201711256873A CN108204272B CN 108204272 B CN108204272 B CN 108204272B CN 201711256873 A CN201711256873 A CN 201711256873A CN 108204272 B CN108204272 B CN 108204272B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
engine
charge air
air cooler
cooler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711256873.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108204272A (zh
Inventor
M·哈基姆
G·苏尼拉
J·N·阿勒瑞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN108204272A publication Critical patent/CN108204272A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108204272B publication Critical patent/CN108204272B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0493—Controlling the air charge temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0475—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly the intake air cooler being combined with another device, e.g. heater, valve, compressor, filter or EGR cooler, or being assembled on a special engine location
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0481—Intake air cooling by means others than heat exchangers, e.g. by rotating drum regenerators, cooling by expansion or by electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/40—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of non-positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/12—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with non-fuel substances or with anti-knock agents, e.g. with anti-knock fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0227—Control aspects; Arrangement of sensors; Diagnostics; Actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
    • F02M25/028—Adding water into the charge intakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/20—Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10222—Exhaust gas recirculation [EGR]; Positive crankcase ventilation [PCV]; Additional air admission, lubricant or fuel vapour admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373—Sensors for intake systems
    • F02M35/1038—Sensors for intake systems for temperature or pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373—Sensors for intake systems
    • F02M35/10393—Sensors for intake systems for characterising a multi-component mixture, e.g. for the composition such as humidity, density or viscosity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/104—Intake manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/22—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a condensation chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0418—Air humidity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/144—Sensor in intake manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

本发明涉及用于水喷射控制的方法和系统。提供用于在水喷射事件期间基于环境温度和湿度以及发动机工况选择水喷射的位置的方法和系统。在一个示例中，方法包括响应于在加热器模式中操作冷却器将水喷射到增压空气冷却器上游和响应于在冷却器模式中操作冷却器将水喷射到冷却器下游。此外，方法包括基于干燥、寒冷环境状况和稀释需求在加热器模式中操作冷却器以及基于发动机增压状况和发动机爆震在冷却器模式中操作冷却器。

Description

用于水喷射控制的方法和系统
技术领域
本描述大体上涉及用于将水喷射到具有增压空气冷却器的发动机中的方 法和系统。
背景技术
内燃发动机可以包括水喷射系统，所述水喷射系统将来自存储箱的水喷 射到多个位置，包括进气歧管、发动机气缸上游、进入进气道、在气缸进气 门上游或直接喷射到发动机气缸。具有多个喷射器位置的发动机系统的一个 示例由Brehob等人在US7,426,918中示出。将水喷射到发动机进气中可以提 高燃料经济性和发动机性能，并减少发动机排放。当水被喷射到发动机进气 口或气缸中时，热从进气和/或发动机组件传递到水。这种热传递导致蒸发， 从而冷却。将水喷射到进气中(例如在进气歧管中)降低进气温度和发动机气缸处的燃烧温度二者。通过冷却进气充气，可以降低爆震趋势而不富化燃 烧空燃比。这也可以允许有较高的压缩比、提前的点火正时和降低的排气温 度。结果是，燃料效率提高。另外，较大的容积效率可导致扭矩增加。
然而，水喷射的益处可以受到充气的相对湿度限制。例如，水喷射的增 压冷却效果依赖于所喷射的水的蒸发冷却。然而，当空气潮湿时，较小部分 的所喷射的水能够蒸发，从而产生较少的增压冷却。另一方面，水喷射的增 压稀释效果依赖于分散于较温热空气中的水的存在，其在潮湿状况期间得以 改善。
发明内容
本文的发明人已经进一步认识到通过增压空气冷却器(CAC)的冷却剂 流用于保持离开冷却器的充气的温度。在当增压通过上游压缩机提供时的状 况期间，进入冷却器的充气为热的，并且冷却剂流在其进入发动机之前冷却 充气。换句话说，CAC在热从充气流动到冷却剂中的冷却模式中操作。然而， 在当进入冷却器的充气为冷时的状况期间，通过增压空气冷却器的冷却剂流 可用于使充气升温。换句话说，增压空气冷却器将在热从冷却剂流动到充气 中的加热模式中操作。因此，水喷射的益处可以通过在干燥和寒冷环境状况期间将水喷射到增压空气冷却器上游而在潮湿或温热状况期间将水喷射到增 压空气冷却器下游来改善。通过利用热流在CAC的不同方向，在冷和干燥状 况期间，前CAC水喷射可用于将输送到发动机的空气加热和加湿。相比而言， 在热状况期间，后CAC水喷射可用于提供增压冷却。一种示例发动机方法包 括：在加热模式中操作冷却器时，将较大比例的水喷射到增压空气冷却器上 游；以及在冷却模式中操作冷却器时，将较大比例的水喷射到增压空气冷却 器下游。
例如，响应于在发动机通过自然吸气进行操作时接收到的发动机稀释需 求，可以确定解决发动机稀释需求所需的水喷射量。如果在发动机稀释需求 时环境状况为干燥和低温(如当车辆行驶通过沙漠区域时)，则所确定的水喷 射量的较大部分可以在CAC上游喷射到发动机中，以及所确定的水喷射量的 其余较小部分可以喷射到CAC下游。相比而言，响应于在发动机通过增压进 行操作时接收到的发动机冷却需求(如用于爆震减轻)，可以确定发动机冷却 所需的水喷射量。如果在发动机冷却需求时的环境状况为温热或热，则所确定的水喷射量的较大部分可以在CAC下游喷射到发动机中，以及所确定的水 喷射量的其余较小部分可以直接喷射到发动机气缸中或CAC上游。在每种情 况下，可以考虑在CAC的冷凝物水平调节喷射的水量，以便降低冷凝物诱发 的不点火事件的可能性。
通过这种方式，通过在寒冷干燥状况期间使用通过CAC的空气流结合在 前CAC位置的水喷射以在将充气输送到发动机之前加热和加湿充气，能够扩 展水喷射益处。通过在前CAC位置喷射水，蒸发的热被添加到水中，从而增 加可以喷射到发动机中的整体水量(相对于后CAC位置)，由此加强水喷射 的增压稀释效果。通过在冷环境状况期间从循环通过CAC的冷却剂抽吸热， 充气可以在穿过CAC时被加热而不需要专用的加热器。通过在热、增压状况 期间使用通过CAC的空气流结合在后CAC位置的水喷射以在将充气输送到 发动机之前冷却充气，水喷射的增压冷却能力得以改善。通过经由增压冷却 水喷射提供爆震减轻，减小对火花延迟使用的依赖，从而改善燃料经济性。
应当理解，提供上述的发明内容是为了以简化的形式介绍一组在具体实 施方式中进一步描述的概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或 基本特征，所述主题的范围由在随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保 护的主题不限于解决上述或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示出配置用于水喷射的发动机系统的示意图。
图2示出相对湿度随着环境温度和压力的示例变化。
图3示出用于随着环境温度和湿度的变化来改变水喷射位置的高阶流程 图。
图4示出描绘对水喷射量和正时的示例调节以补偿气缸之间的水分布不 均的曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及用于扩展来自联接到车辆发动机的水喷射系统的水喷射的 益处的系统和方法，如参考图1的车辆系统所述。发动机系统可以被配置成 在包括增压空气冷却器(CAC)的上游位置和下游位置的各种位置处喷射水， 以提供多种多样的水喷射益处如增压空气冷却、发动机部件冷却和发动机稀 释。控制器可被配置成执行控制例程，如图3的示例例程，以基于发动机冷 却和稀释需求并且进一步基于环境温度和湿度状况在喷射到前CAC位置中相 对于后CAC位置的水量之间进行选择。由于相对湿度随着温度和压力的变化(如图2所示)，水喷射的增压冷却益处可以通过在后CAC位置喷射水来加强。 相比而言，水喷射的增压稀释益处可以通过在前CAC位置喷射水来加强。示 例水喷射在图4示出。通过使得更多水能够喷射到发动机中，水喷射益处可 以在较宽范围的发动机工况内扩展。因此，可以改善用水量以使得能够实现 对车辆的性能的明显燃料经济性的改善。
图1示出了配置有水喷射系统60的发动机系统100的示例性实施例。发 动机系统100联接在机动车辆102中，这示意性地示出。发动机系统100包 括发动机10，此处描述为联接至涡轮增压器13的增压发动机，涡轮增压器 13包括由涡轮机116驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气通过空气净化器31 沿进气通道142被引入发动机10，并流至压缩机14。压缩机可以是合适的进 气压缩机，例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，压缩机被示出为经由轴19机械联接至涡轮机116的涡轮增压器压 缩机，涡轮机116通过膨胀发动机排气而被驱动。在一个实施例中，压缩机 和涡轮机可以联接在双涡流涡轮增压器内。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)，其中涡轮机几何形状根据发动机转速和 其他工况而主动变化。
如图1所示，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)118联接至节流阀 (例如，进气节气门)20。例如，CAC可以是空气对空气或空气对冷却剂(如 在本示例中)的热交换器。节流阀20联接至发动机进气歧管122。从压缩机 14，热压缩空气充气进入CAC 118的入口，在行进通过CAC时冷却，且然后 离开以通过节流阀20到进气口歧管122。在图1所示的实施例中，通过歧管 绝对压力(MAP)传感器124感测进气歧管内的空气充气的压力，并且由增 压压力传感器24感测增压压力。压缩机旁通阀(未示出)可以串联联接在压 缩机14的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是配置成在选定的工况下打开 以减轻过量的增压压力的常闭阀。例如，压缩机旁通阀可以响应于压缩机喘 振而打开。
此外，CAC 118被热联接到冷却剂系统120。冷却剂系统120可以包括用 于将来自较温冷却剂的热耗散到大气的散热器130。冷却剂系统120可另外包 括额外的冷却剂线路或回路(未示出)，其将冷却剂系统联接到发动机系统使 得冷却剂可以围绕气缸体182(以加快发动机加热)和/或通过EGR冷却器50 循环。CAC 118和冷却剂系统120之间的热传递用于保持离开CAC 118的充 气的温度(例如，在35℃或约35℃)。在增压发动机操作期间，在压缩机14 处压缩的进气在穿过CAC 118时被输送到发动机。在穿过压缩机时，空气被 加热。因此，在增压发动机操作期间，CAC在冷却模式中操作，其中，热从 空气被排到流过CAC的冷却剂中，从而将空气冷却到目标温度。较温冷却剂 (其可为水或其它可能的冷却剂流体)经由冷却剂回路131进入散热器130， 其中热被耗散到大气(或转移到气缸体以加快发动机加热)。随后，冷却的冷 却剂离开散热器130并经由冷却剂回路131流回到CAC 118。(箭头指示冷却 剂流的方向)。相比而言，在自然吸气状况期间，当进气处于环境状况时，CAC 在加热模式中操作，其中，热从冷却剂排到空气中，从而将空气升温到目标 温度。
进气歧管122通过一系列进气门(未示出)和进气流道(例如进气道) 185联接至一系列燃烧室或气缸180。如图1所示，进气歧管122设置在发动 机10的所有燃烧室180的上游。可以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)25的附加传感器，以确定在进气通道中的 相应位置处的进气温度。空气温度可以进一步与发动机冷却剂温度结合使用， 以计算例如输送到发动机的燃料量。
每个燃烧室还可以包括爆震传感器183，所述爆震传感器183用于识别和 区分异常燃烧事件，如爆震和预点火。在替代实施例中，一个或多个爆震传 感器183可以联接至气缸体的选定位置。进一步地，如下面参考图3进一步 解释，爆震传感器的输出可用于检测至单独发动机气缸的水的分布不均，其 中水被喷射到所有燃烧室180上游。
燃烧室还通过一系列排气门(未示出)进一步联接至排气歧管136。燃烧 室180由气缸盖182盖住，并联接至燃料喷射器179(而图1中仅示出一个燃 料喷射器，每个燃烧室包括与其联接的燃料喷射器)。燃料可以通过包括燃料 箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器179。燃料喷射 器179可以配置成用于将燃料直接喷射到燃烧室180中的直接喷射器，或者 配置成将燃料喷射到燃烧室180的进气门上游处的进气道的进气道喷射器。
在所描述的实施例中，示出了单个排气歧管136。然而，在其他实施例中， 排气歧管可以包括多个排气歧管段。具有多个排气歧管段的配置可以使来自 不同燃烧室的流出物被引导至发动机系统中的不同位置。通用或宽域排气氧 (UEGO)传感器126被示出为联接至涡轮机116上游的排气歧管136。或者， 双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
如图1所示，来自一个或多个排气歧管部分的排气被引导至涡轮机116， 以驱动涡轮机。当需要降低的涡轮扭矩时，可以绕过涡轮机而引导一些排气 通过废气门(未示出)。然后，来自涡轮机和废气门的组合流流过排放控制装 置170。通常，一个或多个排放控制装置170可以包括一个或多个排气后处理 催化剂，所述催化剂被配置成催化处理排气流，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170的经处理的排气的全部或部分可以经由排气管道 35释放到大气中。然而，根据工况，一些排气可以通过EGR冷却器50和EGR 阀152转向到压缩机14的入口而不是排气再循环(EGR)通道151。以这种 方式，压缩机配置成允许排气从涡轮机116的下游排出(tap)。可以打开EGR 阀152以允许受控量的冷却排气进入压缩机入口，以获得理想的燃烧和排放 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中的相对长的LP EGR流动路径之外，压缩机的旋转提供了 至进气充气中的排气的极好均匀化。此外，EGR排出(take-off)和混合点的 设置提供有效的排气冷却，以增加可用的EGR质量并提高性能。在其它实施 例中，EGR系统可以是具有从涡轮机116的上游连接到压缩机14的下游的 EGR通道151的高压EGR系统。在一些实施例中，MCT传感器33可以被定 位，以确定歧管充气温度，其中充气可以包括空气和通过EGR通道151再循 环的排气。
进气歧管122还可包括进气氧传感器34。在一个实例中，氧传感器是 UEGO传感器。进气氧传感器可以配置成提供关于进气歧管中接收的新鲜空 气的氧含量的估计。此外，当EGR流动时，可以使用传感器处的氧浓度的变 化来推断EGR量并用于精确的EGR流量控制。在所描述的实例中，氧传感 器34位于节气门20的下游和增压空气冷却器118的下游。然而，在替代实 施例中，氧传感器可以位于节气门的上游。进气氧传感器34可以用于估计进 气氧浓度，并且基于EGR阀152打开时的进气氧浓度的变化来推断通过发动 机的EGR流量。同样，进气氧传感器34可以用于估计进气氧浓度，并基于 进气歧管水喷射后的进气氧浓度的变化推断发动机稀释或进气湿度的变化。
燃烧室180也经由水喷射系统60接收水和/或水蒸气。来自水喷射系统 60的水可以通过水喷射器44-48中的一个或多个喷射到发动机进气中或直接 喷射到燃烧室180中。作为一个示例，水可以经由水喷射器44在CAC 118上 游喷射到进气歧管122中或经由水喷射器45喷射到CAC 118下游和节气门 20上游，在本文中，也称作中心水喷射。
如参考图3详述，在当CAC在加热模式中操作时的状况期间在CAC上 游的水喷射可以有利地用于改善歧管水喷射的增压稀释效果。例如，在当进 气为干燥(相对湿度低于阈值)和发动机非增压操作时的状况期间，前CAC 水喷射可用于在CAC出口处提供温热潮湿的空气。CAC的热可用于升高水的 温度(例如，至35℃)并升高充气的湿度(例如，至100％RH)。相比而言， 在CAC在冷却模式中操作时的状况期间在CAC下游的水喷射可以有利地用 于改善歧管水喷射的增压冷却效果。例如，在当进气为潮湿(相对湿度高于 阈值)和发动机增压操作时的状况期间，后CAC水喷射可用于将空气冷却降 至较低温度的露点(例如，～15℃)，即使当离开CAC的空气更温热(例如， 在35℃)以在CAC出口处提供温热潮湿的空气时。
作为另一实例，水可以经由水喷射器46在节气门下游喷射到进气歧管122 中的一个或多个位置中。作为又另一个实施例，水可以经由水喷射器48喷射 到一个或多个进气流道(例如，进气口)185(本文也称作进气道水喷射)， 和/或经由水喷射器47直接喷射到燃烧室180(本文也称作直接水喷射)。在 一个实施例中，设置在进气流道中的水喷射器48可以朝向进气流道附接到的 气缸的进气门呈角度并面对该进气门。因此，水喷射器48可以将水直接喷射 到进气门上，使得喷射的水的蒸发更快且来自水蒸气的稀释效益更高。在另 一个实施例中，水喷射器48可以远离进气门呈角度，并被设置成通过进气流 道迎着进气流动方向喷射水。因此，更多的喷射的水可能被夹带到空气流中， 从而增加了水喷射的充气冷却效益。
尽管图1中仅示出了一个代表性的喷射器47和喷射器48，燃烧室180和 进气流道185各自可以包括其自己的喷射器。在替代实施例中，水喷射系统 60可以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，发动机可以仅包括水喷射器46。在另一个实施例中，发动机可以包 括水喷射器46、水喷射器48(每个进气流道处的一个)和水喷射器47(每个 燃烧室处的一个)中的每个。
水喷射系统60可以包括水存储箱63、水提升泵62、收集系统72和水填 充通道69。储存在水存储箱63中的水通过水通道61和导管或管线161被输 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可以包含阀 162(例如，分流阀、多通阀和比例阀等)，以经由相应的导管将水引导到不 同的水喷射器。替代地，每个导管(或水管线)161可以包括在水喷射器45-48 内的相应的阀，来调节通过其的水流。除了水提升泵62之外，还可以在用于 加压引导至喷射器的水的导管161中(例如在与直接水喷射器47联接的导管 中)提供一个或多个附加的泵。
水存储箱63可以包括水位传感器65和水温传感器67，所述传感器可以 将关于水条件的信息传达至控制器12。例如，在冷冻条件下，水温传感器67 检测箱63中的水是结冰的还是可用于喷射。在一些实施例中，发动机冷却剂 通道(未示出)可以与存储箱63热联接，以解冻结冰的水。由水位传感器65 识别的储存在水箱63中水的水位可以传送到车辆操作者和/或用于调节发动 机操作。例如，可以使用水表或车辆仪表板(未示出)上的指示来传达水位。 如果水箱63中的水位高于阈值水位，则可以推测有足够的水可用于喷射，且 相应地可以由控制器实现水喷射。如果水箱63中的水位低于阈值水位，则可 以推测没有足够的水可用于喷射，且因此可以由控制器禁用水喷射。
在所描述的实施例中，水存储箱63可以经由水填充通道69手动重新填 充和/或经由水箱填充通道76由收集系统72自动重新填充。收集系统72可以 联接至一个或多个车辆部件74，使得水存储箱可以在车辆上使用从各种发动 机或车辆系统收集的冷凝物重新填充。在一个实例中，收集系统72可以与EGR 系统和/或排气系统联接，以收集从通过系统的排气冷凝的水。在另一实例中， 收集系统72可以与空调系统(未示出)联接，以收集从通过蒸发器的空气冷 凝的水。在又一个实例中，收集系统72可以与外部车辆表面联接，以收集雨 或大气冷凝物。手动填充通道69可以以流体方式联接至过滤器68，所述过滤 器可以去除水中含有的一些杂质。包括排水阀91的排水管92可以用于将水 从水存储箱63排出到车辆外部的位置(例如，在道路上)，例如当水的质量 被认为低于阈值而不适合喷射到发动机时(例如，由于高导电性、高颗粒物 含量)。在一个实例中，可以基于水管线61中联接至水喷射系统60的传感器 的输出来评估水的质量。例如，可以基于电导率传感器、电容传感器、光学 传感器、浊度传感器、密度传感器或一些其他类型的水质传感器的输出来评 估水的质量。
图1还示出了控制系统28。控制系统28可以通信地联接至发动机系统 100的各种部件，以执行本文所述的控制例程和动作。控制系统28可以包括 电子数字控制器12。控制器12可以是微型计算机，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可以接收来自多个传感器30的输入，诸如 图1的各种传感器，以便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、通过发动机的质量空气流量、增压压力、环 境条件(温度、压力和湿度)等的输入。其他传感器包括CAC 118传感器， 例如：CAC进气温度、ACT传感器125、排气压力和温度传感器80，82和压 力传感器124、CAC出口气体温度传感器和MCT传感器33、进气氧传感器 (IAO2)34、用于确定尾气点火和/或气缸之间的水分配的爆震传感器183等。 控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，并且使用图1的各种致动器， 以基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调节发动机操作。例 如，向发动机喷射水可以包括调节水喷射器44-48的脉冲宽度，以改变喷射的 水量，同时还调节水喷射的正时和喷射脉冲的数量。在一些实例中，存储介 质可以用计算机可读数据(表示可由处理器执行的指令)来编程用于执行下 面描述的方法(例如，在图3中的)和其它预期但未具体列出的变型。
通过这种方式，图1的系统使得车辆系统能够包括：发动机；用于向发 动机提供增压充气的压缩机；联接到压缩机下游的增压空气冷却器；用于循 环冷却剂通过增压空气冷却器和发动机的冷却剂系统；联接到增压空气冷却 器上游和压缩机下游的第一水喷射器；联接到增压空气冷却器下游的第二水 喷射器；包括EGR阀的EGR通道，EGR阀用于将来自排气歧管的排气在压 缩机上游再循环至进气歧管；用于估计环境湿度的在压缩机上游联接到进气 歧管的湿度传感器；用于估计环境温度的在压缩机上游联接到进气歧管的温 度传感器；以及控制器，其具有用于以下操作的计算机可读指令：响应于环 境温度低于阈值温度，相比于在增压冷却器下游，在增压空气冷却器上游将 更多的水喷射到发动机中，同时保持压缩机禁用；以及响应于环境温度高于 阈值温度，相比于比在增压空气冷却器上游，在增压空气冷却器下游将更多 的水喷射到发动机中，同时启用压缩机。
本文的发明人已经认识到湿度随着温度和压力的改变可以用于加强在干 燥和/或冷状况期间水喷射的增压稀释效果并加强在温热和/或潮湿状况期间 水喷射的增压冷却效果。例如，CAC温度(或在CAC的出口处的充气的温度) 可以保持在基本上恒定的温度，同时通过将水喷射到CAC上游(以最大化稀 释效果)或CAC下游(以最大化冷却效果)来改变出口温度和湿度。
相对湿度和温度之间的示例关系以及歧管压力在图2的映射图200示出。 在一个示例中，图2的映射图可以在发动机校正期间生成并存储在发动机控 制器的存储器中。控制器随后可在发动机操作期间参考映射图以响应于环境 温度和湿度的变化确定在发动机的哪些地方喷射水。
映射图200示出在给定的压力(例如，给定MAP)，可以夹带在空气中 的水的量(通过相对湿度指示)随着空气的温度增加而增加。此外，在给定 温度，可以夹带在空气中的水的总量随着压力增加而增加。因此，在干燥和 寒冷状况期间，除将水喷射到发动机中之外，通过加热空气来调节进气以匹 配发动机映射状况是期望的。由于水喷射的稀释效果类似于EGR有利于减少 泵送损失，所以这在部分负载状况下是特别有利的。虽然后CAC水喷射升高 进气相对湿度，但是它以降低温度为代价，这与在加热模式中使用的CAC的 效果相反。在此情况下，由于干燥和寒冷空气根据需要承载尽可能多的水并 且水可以通过在相反模式中使用CAC来加热，因此前CAC喷射是更有利的； 此过程在较宽范围的环境和工况下将进气充气调节到最期望的温度和相对湿 度状态。所得为离开CAC的温热潮湿的充气，从而提供明显的发动机稀释。
在潮湿状况期间，通过在增压空气穿过在冷却模式中操作的CAC时冷却 增压空气并在后CAC位置喷射水，提供增压冷却效果。后CAC蒸发将空气 冷却降至～15℃的露点，即使当离开CAC的空气在35℃时。由于没有蒸发热 被传递到空气，空气水混合物能够抽吸来自歧管的蒸发热，从而加强通过后 CAC喷射提供的增压冷却效果。
转向图3，其描绘了用于将水喷射到发动机中的示例方法300。喷射水可 以包括经由水喷射系统如图1中示出的水喷射系统60的一个或多个水喷射器 喷射水。用于执行方法300和本文中包括的方法的其余部分的指令可以由控 制器(如图1中示出的控制器12)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，如上述参考图1的传感器接收到的信号来执行。 根据下述方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器以调节发动机操 作。例如，控制器可向用于水喷射器的致动器发送信号以将水喷射在发动机的位置处。方法使得能够基于传感器反馈，如基于来自进气歧管氧传感器和 爆震传感器的反馈将水在CAC上游或下游的位置处喷射到发动机进气歧管 中，以提供增压稀释或增压冷却益处。
方法300通过估计和/或测量发动机工况开始于302。所估计的发动机工 况可以包括歧管压力(MAP)、环境状况(环境温度、压力、湿度)、排气空 气燃料比(A/F)、排气再循环(EGR)流速、质量空气流量(MAF)、歧管充 气温度(MCT)、发动机转速和/或负载、驾驶员扭矩需求、发动机温度、排 气催化剂温度等。
接着，在304，方法包括确定是否需要增压。在一个示例中，响应于发动 机转速和/或负载高于阈值，可能需要增压。例如，发动机转速/负载可响应于 在操作者踩加速器踏板事件之后驾驶员扭矩需求的增加而增加。
如果需要增压，则在308，方法包括操作压缩机(例如，涡轮增压器压缩 机)以提供目标增压压力。例如，控制器可以闭合排气废气门以加快涡轮机 加速，并由此增加压缩机转速。在压缩机联接到电动马达(例如，机械增压 器压缩机)的实施例中，操作压缩机可以包括将马达致动至将压缩机升高到 目标速度的马达速度。发动机随后可增压操作。
接着，在310，方法包括基于增压和发动机工况监测CAC冷凝物水平。 增压操作发动机包括使在压缩机处被压缩和加热的空气流过CAC以在空气输 送到发动机之前冷却空气。因此，在增压发动机操作期间，CAC在冷却模式 中操作，其中来自流动空气的热被传递到循环通过CAC的冷却剂。在快速局 部冷却期间，空气的温度可能降低到低于露点，从而产生冷凝出的水分。冷 凝物的至少一部分可在CAC底部聚集在捕集器处。CAC冷凝物水平可以随着 增压压力改变，冷凝物水平在增压压力增加时增加并且在利用增压的发动机 操作的持续时间增加时增加。CAC冷凝物水平也可随着环境状况改变，冷凝 物水平在环境湿度增加时增加。CAC冷凝物水平可在增压发动机操作期间持 续监测，并且与一阈值进行比较，高于该阈值，冷凝物可能无意地摄取在发 动机中，从而引起潜在的不点火。响应于CAC冷凝物水平超出阈值，聚集的 冷凝物可有机会以受控的摄取速率输送到发动机，例如，在稳态或巡航状况 期间。
在312，方法包括确定是否存在爆震的指示。爆震的指示可以包括基于发 动机工况的实际爆震事件的检测或爆震的预测。控制器可以基于来自一个或 多个爆震传感器(如图1中示出的爆震传感器183)的输出确定是否发生爆震。 在一个示例中，当爆震传感器输出高于爆震阈值时可指示发动机爆震。在另 一示例中，当发动机转速和/或负载大于阈值时或当发动机爆震历史反映高爆 震倾向(例如，高于阈值爆震计数)时，可预测发动机爆震。当发动机受爆 震限制时，可使用水喷射以便提供降低进一步爆震的倾向的增压冷却。
如果检测到爆震，则方法在314继续，其中确定水喷射是否为可能的。 在一个示例中，当水不可用于喷射时，水喷射可能是不可能的。例如，如果 水存储箱(如图1中示出的水存储箱63)中的水位低于阈值，则水可能不可 用于水喷射。在另一示例中，如果水存储中的水的水温和水质中的一个或多 个不适合用于喷射，则水可能不可用于喷射。在另一示例中，如果发动机负 载小于阈值负载或如果火花正时被延迟小于阈值量，则水喷射可能是不可能 的。在此些状况期间，水喷射可能引起不点火。如果由于低可用性导致水不 可用于喷射，则控制器可以增加车上水收集。这可以包括收集来自车辆系统 的水，如收集来自联接到发动机的水喷射系统的水存储箱的水收集系统的水。 例如，可以调节车辆空调压缩机操作以增加AC冷凝物收集。作为另一示例， 可以调节EGR流量以增加EGR冷凝物收集。作为又一示例，可以增加来自 车辆表面的冷凝物收集。所收集的水可以储存在水存储箱。在另一示例中， 控制器可以向车辆操作者发送通知以手动地重新填充水箱。
如果在314水喷射是不可能的，则在318，方法包括延迟火花正时以提供 爆震减轻。响应于爆震的指示，控制器可以调节一个或多个发动机工况以提 供爆震减轻。例如，控制器可以(进一步)从MBT延迟火花正时，施加的火 花延迟的程度基于爆震强度。在另一示例中，控制器可以另外或可替代地增 加直接喷射到受爆震影响的气缸中的燃料的脉冲宽度以富集燃烧空气燃料 比。更进一步地，控制器可以减小节气门开度的量以减小歧管压力。
然而，如果水喷射是可能的，则在316，方法包括在CAC下游的位置(后 CAC)处将水喷射到进气歧管中。喷射的水量基于爆震指示。在一个示例中， 控制器可以参考存储在控制器的存储器中的查找表，其具有作为输入的爆震 传感器输出和作为输出的待命令的水喷射量。在另一示例中，可存储查找表， 其具有作为输入的发动机转速负载和作为输出的待命令的水喷射量。控制器 可以将对应于命令量的脉冲宽度信号发送至位于CAC下游的歧管水喷射器。 如果所命令的水喷射量致使歧管水喷射超出限度，则控制器可以调节向歧管水喷射器命令的脉冲宽度，直到达到歧管喷射器的水喷射限度。其后，待命 令的总水量的剩余部分可以通过直接喷射水来输送。另外或可选地，总水量 的剩余部分可以通过进气道喷射水远离打开的进气门进行输送，使得所喷射 的水可以在到达气缸之前夹带在空气流中。在一个示例中，歧管喷射器的水 喷射限度可以包括喷射器的脉冲宽度限度。在另一示例中，当歧管喷射器的 流速达到限度时，可以达到歧管喷射器的水喷射限度。在又一示例中，当喷 射器附近的歧管湿度达到饱和度限度时，可以达到歧管喷射器的水喷射限度。
在每发动机循环单个脉冲时或在定时到喷射器下游的气缸组内的每个气 缸的进气门开度的一系列脉冲时，所确定的(例如，命令的)水量可以输送 到进气歧管中。
在又一示例中，可以基于CAC冷凝物的水平调节水喷射量。CAC经操作 将进气充气冷却达在露点温度以上的几度以避免冷凝。在空气离开CAC之后， 在其比湿度保持相同时，空气的相对湿度减小，从而允许待在后CAC位置喷 射的水多达100％相对湿度限度。
通过在增压状况期间响应于爆震将水输送到CAC下游，从歧管抽吸蒸发 的热，从而增加水喷射的增压冷却效果。
如果在312未检测到爆震，则方法在320继续并且包括确定是否存在稀 释需求。例如，当发动机转速/负载低时和/或当燃烧稳定性处于或接近限度时， 可能需要稀释。控制器可以参考查找表，其使用发动机转速和负载作为输入 并提供作为输出的待命令的稀释量。在一个示例中，可以响应于发动机转速/ 负载低于阈值请求增加稀释，其中阈值发动机转速/负载可指示更有可能发生 泵送损失的转速负载区域。在另一示例中，当发动机处于或接近燃烧稳定性 限度时，可能需要增压稀释。如果不存在稀释需求，则在322，方法包括保持 水喷射禁用。此外，方法在322包括在没有喷射水的情况下继续发动机操作。 如果存在稀释需求，则方法在324继续，其中确定水喷射是否为可能的。如 上在314关于方法所描述，当水不可用于喷射时，水喷射可以不是可能的。 如果水喷射是不可能的，则方法继续到328以调节一个或多个发动机操作参 数以提供所需要的稀释。这可以包括通过增大EGR阀的开度来增加EGR流 量(量和速率)。
然而，如果在324水喷射是可能的，则方法在326包括在CAC下游(后 CAC)将水喷射到进气歧管中，直到达到限度且随后进行进气道喷射水。控 制器可以向水喷射器的致动器发送信号以经由CAC下游、上游的歧管水喷射 器(如图1中示出的水喷射器44)喷射一定量的水。喷射的水量基于稀释需 求。在一个示例中，控制器可以参考存储在控制器的存储器中的查找表，其 具有作为输入的排气氧传感器输出和/或所请求的稀释量以及作为输出的待命 令的水喷射量。在另一示例中，可存储查找表，其具有作为输入的发动机转 速负载和作为输出的待命令的水喷射量。控制器可以将对应于命令量的脉冲 宽度信号发送至位于CAC下游的歧管水喷射器。如果命令的水喷射量致使歧 管水喷射超出限度，则控制器可以调节向歧管水喷射器命令的脉冲宽度，直 到达到歧管喷射器的水喷射限度。在一个示例中，歧管喷射器的水喷射限度 可以包括喷射器的脉冲宽度限度。在另一示例中，当喷射器的流速达到限度 时，可以达到歧管喷射器的水喷射限度。在又一示例中，当喷射器附近的歧 管湿度达到饱和度限度时，可以达到歧管喷射器的水喷射限度。其后，待命 令的总水量的剩余部分可以通过进气道喷射水来输送。例如，响应于稀释需 求，控制器可以命令来自朝向进气门成角度的进气道水喷射器的水喷射，并 使水喷射的正时与进气门正时同步，由此使得水被喷射到热闭合进气门上。 另选地，进气道水喷射器可朝向进气门成角度并且被配置成喷射到气门表面 和/或周围歧管表面上。通过响应于稀释需求将水输送到闭合进气门和/或歧管 表面上，所喷射的水在热发动机表面上蒸发，由此增加水喷射的稀释效果。返回到在304的方法，如果不需要增压，则在306方法包括通过自然吸气对 发动机进行操作。通过自然吸气进行操作包括保持涡轮增压器禁用。作为示 例，当发动机怠速时或当发动机转速/负载低于阈值时，不需要增压。
接着，在330，方法包括确定是否存在稀释需求。如果不存在稀释需求， 则方法在332继续，其中确定水喷射是否是可能的。如上在314关于方法所 描述，当水不可用于喷射时，水喷射可能是不可能的。如果水喷射是不可能 的，则方法继续到334以调节一个或多个发动机操作参数以提供所需的增压 稀释，如通过增加EGR流量。在一个示例中，调节发动机操作参数以实现所 需的稀释可以包括确定向发动机提供的EGR的量。控制器可以参考查找表， 其使用发动机转速和负载作为输入并提供作为输出的待命令的EGR量。控制 器可以通过增大EGR阀的开度来增加EGR流量(量和速率)。因此，当水喷 射不可用时，EGR可用于实现所需的稀释。
然而，如果水喷射是可能的，则方法在336包括将水喷射到进气歧管、 前CAC或后CAC中。喷射的水量基于所需的稀释和进气温度以及湿度状况。 在一个示例中，控制器可以参考存储在控制器的存储器中的查找表，其具有 作为输入的排气氧传感器输出和作为输出的待命令的水喷射量。在另一示例 中，可存储查找表，其具有作为输入的发动机转速负载和作为输出的待命令 的水喷射量。控制器可以向歧管水喷射器发送对应于命令量的脉冲宽度信号。 通过这种方式，经由位于CAC上游或下游的歧管喷射器的水喷射可用于满足在真空状况下的发动机的稀释需求。
在330，如果不存在稀释需求，则方法在340继续以确定是否检测到爆震。 如先前所论述，爆震的指示可以包括基于发动机工况的实际爆震事件的检测 或爆震的预测。控制器可以基于来自一个或多个爆震传感器(如图1中示出 的爆震传感器183)的输出确定是否发生爆震。在一个示例中，当爆震传感器 输出高于爆震阈值时，可指示发动机爆震。在另一示例中，当发动机转速和/ 或负载大于阈值时或当发动机爆震历史反映高爆震倾向(例如，高于阈值爆 震计数)时，可预测发动机爆震。当发动机受爆震限制时，可使用水喷射以 便提供降低进一步爆震的倾向的增压冷却。如果未检测到爆震，则方法在342 包括保持水喷射禁用。然而，如果检测到爆震，则方法在344包括确定水喷 射是否是可能的。在一个示例中，当水不可用于喷射时，水喷射可能是不可 能的。如上在314关于方法所描述，当水不可用于喷射时，水喷射可能是不 可能的。如果水喷射是不可能的，则方法继续到348以延迟火花正时。响应 于爆震的指示，控制器可以调节一个或多个发动机工况以提供爆震减轻。例如，控制器可以从MBT(进一步)延迟火花正时，施加的火花延迟的程度基 于爆震强度。在另一示例中，控制器可以另外或可替代地增加直接喷射到受 爆震影响的气缸中的燃料的脉冲宽度以富集燃烧空气燃料比。更进一步地， 控制器可以减小节气门开度的量以减小歧管压力。
然而，如果水喷射是可能的，则在346，方法包括在CAC下游(后CAC) 位置将水喷射到进气歧管中，直到达到限度且随后直接喷射水。如上在316 关于方法所描述，喷射的水量基于爆震指示。在一个示例中，控制器可以参 考存储在控制器的存储器中的查找表，其具有作为输入的爆震传感器输出和 作为输出的待命令的水喷射量。在另一示例中，可存储查找表，其具有作为 输入的发动机转速负载和作为输出的待命令的水喷射量。控制器可以将对应 于命令量的脉冲宽度信号发送至位于CAC下游的歧管水喷射器。如果所命令 的水喷射量致使歧管水喷射超出限度，则控制器可以调节向歧管水喷射器命 令的脉冲宽度，直到达到歧管喷射器的水喷射限度为止。其后，待命令的总 水量的剩余部分可以通过直接喷射水来输送。另外或可选地，待命令的总水 量的剩余部分可通过进气道喷射水远离打开的进气门进行输送以增加水在空 气流中的夹带，从而改善进气道喷射的增压冷却益处。在一个示例中，歧管 喷射器的水喷射限度可以包括喷射器的脉冲宽度限度。在另一示例中，当喷射器的流速达到限度时，可以达到歧管喷射器的水喷射限度。在又一示例中， 当喷射器附近的歧管湿度达到饱和度限度时，可以达到歧管喷射器的水喷射 限度。在每发动机循环单个脉冲时或在定时到喷射器下游的气缸组内的每个 气缸的进气门开度的一系列脉冲时，所确定的(例如，命令的)水量可以输 送到进气歧管中。在又一示例中，可以基于CAC冷凝物的水平调节水喷射量。 通过在增压状况期间响应于爆震将水输送到CAC下游，从歧管抽吸蒸发的热， 从而增加水喷射的增压冷却效果。
通过这种方式，在加热模式中操作冷却器时，发动机控制器可以向增压 空气冷却器上游喷射比增压空气冷却器下游更大比例的水，以及在冷却模式 中操作冷却器时，发动机控制器可以向增压空气冷却器下游喷射比增压空气 冷却器上游更大比例的水。向增压空气冷却器上游比增压空气冷却器下游喷 射更大比例包括基于发动机工况确定有待喷射到发动机中的总水量，并且随 后(如经由歧管水喷射器)向CAC位置上游输送所确定的总水量的较大比例， 同时(如经由进气道或直接水喷射器)向CAC位置下游输送所确定的总水量的剩余的较小比例。此时，CAC在加热模式中操作，其中较大比例的喷射水 经由来自循环冷却剂(到水中)的热传递加热。因此，更多的水在其到达发 动机时蒸发，从而允许更多的增压稀释。相比而言，向增压空气冷却器下游 比增压空气冷却器上游喷射较大比例包括基于发动机工况确定喷射到发动机 中的总水量，并且随后(如经由以进气道或直接水喷射器)向CAC位置下游 输送所确定的总水量的较大比例，同时(如经由歧管水喷射器)向CAC位置上游输送所确定的总水量的剩余的较小比例。此时，CAC在冷却模式中操作， 其中热从流过CAC的增压空气传递到循环冷却剂中，由此增加呈液体形式到 达发动机的水量，从而允许更多的增压冷却。在每种情况下，基于发动机工 况(如增压压力、环境温度和湿度等的存在或不存在)并进一步基于相对于 发动机增压空气冷却需求的发动机稀释需求确定总水量的配比。
在图4中，曲线图400示出基于环境空气湿度和温度对水喷射位置和发 动机操作的示例调节。例如，曲线图400示出对来自位于CAC上游或下游的 歧管水喷射器的水喷射的调节。具体地，在曲线图400中说明的操作参数示 出在曲线402的发动机转速的变化、在曲线404的歧管空气压力(MAP)的 变化、在曲线406的经由前CAC水喷射器喷射的水量、在曲线408的经由后 CAC水喷射器喷射的水量、在曲线410的环境湿度的变化、在曲线412的环 境温度的变化、在曲线414的火花正时的变化和在曲线416的EGR流量的变 化。对于每个操作参数，时间沿横轴描绘，以及每个相应操作参数的值沿纵 轴描绘。
在时刻t1之前，由于发动机转速和/或负载低于阈值，发动机在自然吸气 下操作(曲线402)。此时，不需要水喷射。
在时刻t1，由于扭矩需求增加，存在发动机转速负载的增加。然而，不 需要增压发动机操作，因此发动机继续通过自然吸气操作。由于从低负载移 动到中间负载状况，发动机稀释需求增加。由于满足水喷射状况并由于水可 用，因此基于稀释需求将水喷射到发动机中。响应于相对低的环境温度(曲 线412)和湿度(曲线410)，在时刻t1，经由前CAC水喷射器，控制器喷射 水(曲线406)。控制器可以基于发动机的稀释需求确定水喷射的水量。在此时间期间，CAC在加热模式中操作，并且热从流过CAC的冷却剂传递到充气 中。因此，空气的热和湿度增加，由此增加水喷射的增压稀释效果。
在时刻t2，存在操作者扭矩需求的进一步增加。然而，发动机保持在中 间负载区域中并且不需要增压发动机操作。存在稀释需求的进一步增加。然 而，在t2，前CAC水喷射器在上限，并且无法提供进一步稀释。响应于升高 的稀释需求，控制器调节一个或多个其它发动机操作参数以解决稀释需求。 在所描绘的示例中，控制器增加EGR流量(曲线416)，同时在时刻T2之后 将前CAC水喷射保持在限度以实现所期望的稀释需求。另选地，如在虚线区 域407所指示，控制器可以在后CAC位置喷射水，同时将前CAC水喷射保 持在限度。在本文中，在后CAC位置喷射可以包括将水进气道喷射到闭合的 热进气门上。
在时刻t3，由于扭矩需求增加，存在发动机转速/负载的进一步增加。由 于发动机负载增加，所以需要增压发动机操作并且增加涡轮增压器压缩机输 出以提供所期望的增压压力。由于增压发动机操作，MAP(曲线404)增加。 此外，控制器禁用来自前CAC水喷射器的水喷射并响应于减少的稀释需求减 小EGR流量。
在时刻t3和t4之间，由于扭矩需求增加，发动机转速和/或负载增加(曲 线402)。此外，发动机在增压状况下操作(曲线404)。在发动机未受爆震限 制时，不满足水喷射状况。因此，控制器保持水喷射禁用(曲线406和408)。 此外，环境湿度(曲线410)和环境温度(曲线412)增加。在一个示例中， 由于车辆行驶到具有较高环境温度和湿度的位置，可以增加环境温度和湿度。 在另一示例中，如果当前天气状况改变如由于发生降雨，则环境温度和湿度 可以增加。
在时刻t4，由于操作者扭矩需求上升(如由于踩加速器踏板以全开节气 门)引起的发动机转速/负载的进一步增加，发动机变为受爆震限制。例如， 检测到发动机爆震。此时，由于发动机增压操作并进一步由于环境温度和湿 度二者相对高，因此控制器如经由后CAC歧管水喷射器在后CAC位置将水 喷射到发动机中。在此时间期间，CAC在冷却模式中操作。通过在冷却模式 中操作CAC，热从进气增压空气传递到冷却剂，由此降低增压空气温度。因 此，喷射到CAC下游的水的较大部分可以局部蒸发，由此增加局部增压冷却 并降低爆震倾向。
随后，在时刻t5，来自后CAC水喷射器的水喷射达到上限(曲线408)。 然而，仍然需要爆震减轻。响应于后CAC水喷射处于上限，控制器将后CAC 歧管水喷射保持在限度并调节一个或多个其它发动机操作参数以解决发动机 爆震。在所描绘的示例中，控制器响应于爆震增加从MBT的火花延迟量(曲 线414)。因此，所施加的火花延迟的量小于如果没有喷射水则需要的火花延 迟(如通过虚线段413所示)。因此，通过使用水喷射来解决爆震，改善了燃料经济性。在发动机被配置具有直接水喷射而不是延迟火花正时的替代性示 例中，控制器可以响应于后CAC歧管水喷射器处于上限经由直接水喷射器喷 射水以提供额外的增压冷却益处。由于水喷射和火花正时调节，在时刻t6爆 震减小。在t6，由于解决了爆震和(由于驾驶员需求下降导致的)发动机转 速负载的下降，不再需要爆震减轻。因此，在时刻t6，控制器禁用水喷射(曲 线408)并且朝向MBT提前火花正时(曲线414)。
通过这种方式，在干燥或寒冷环境状况期间，通过将水喷射到增压空气 冷却器上游同时发动机未增压操作，可以加强水喷射的增压稀释益处。将来 自循环通过CAC的冷却剂的热传递到流过CAC的充气的技术效果在于水可 以更好夹带到空气中，从而允许向发动机提供温热潮湿的空气。经由热传递 到空气中生成温热潮湿的空气，CAC增加水的稀释效果，从而降低发动机泵 送功和排气NOx。在潮湿或温热环境状况期间，通过将水喷射到增压空气冷 却器下游同时发动机增压操作，可以加强水喷射的增压冷却益处。将来自流 过CAC的充气的热抽吸到循环通过CAC的冷却剂中的技术效果在于可以降 低充气的露点，从而允许在歧管处提供呈液体形式的更多的水。在歧管处， 通过抽吸来自环境空气的热，可以蒸发水，从而增加水的冷却效果并减小爆 震倾向。通过改善用水量，可以在发动机工况的较宽范围内扩展水喷射益处。 总的来说，改善了发动机性能和燃料经济性。
作为一个实施例，一种方法包括在加热模式中操作冷却器时，将较大比 例的水喷射到增压空气冷却器上游；以及在冷却模式中操作冷却器时，将较 大比例的水喷射到增压空气冷却器下游。在方法的第一示例中，方法进一步 包括其中响应于环境温度低于阈值，将水喷射到增压空气冷却器上游，以及 响应于环境温度高于阈值，将水喷射到增压空气冷却器下游。方法的第二示 例可选地包括第一示例，并且进一步包括其中响应于环境湿度低于阈值，将 水喷射到增压空气冷却器上游，以及响应于环境湿度高于阈值，将水喷射到 增压空气冷却器下游。方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的 一个或多个，并且进一步包括其中在加热模式中操作冷却器包括通过自然吸 气对发动机进行操作，并且其中在冷却模式中操作冷却器包括增压操作发动 机。方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且 进一步包括其中响应于发动机稀释需求，将水喷射到增压空气冷却器上游， 并且响应于发动机冷却需求，将水喷射到增压空气冷却器下游。方法的第五 示例可选地包括第一示例至第四示例，并且进一步包括其中喷射到增压空气 冷却器上游的水量基于发动机稀释需求、歧管压力和环境温度中的每个，并 且其中喷射到增压空气冷却器下游的水量基于发动机冷却需求、增压压力和 增压冷却器冷凝物水平中的每个。方法的第六示例可选地包括第一示例至第 五示例，并且进一步包括其中在加热模式中操作冷却器包括将来自循环通过 热交换器的冷却剂的热传递到流过热交换器的空气，并且其中在冷却模式中 操作冷却器包括将来自流过热交换器的空气的热传递到循环通过热交换器的 冷却剂。方法的第七示例可选地包括第一示例至第六示例，并且进一步包括其中当在加热模式和冷却模式中的每个中操作冷却器时，在增压空气冷却器 的出口处的空气温度处于(共同)温度设置，温度设置基于发动机的爆震限 度来选择。方法的第八示例可选地包括第一示例至第七示例，并且进一步包 括响应于将水喷射到增压空气冷却器上游调节第一组发动机操作参数，并且 响应于将水喷射到增压空气冷却器下游调节不同的第二组发动机操作参数。 方法的第九示例可选地包括第一示例至第八示例，并且进一步包括其中第一 组发动机操作参数包括EGR流速，并且其中第二组发动机操作参数包括火花正时。
作为另一实施例，一种方法包括在第一状况期间，当环境温度和环境湿 度中的每个较低时，将水喷射到增压空气冷却器上游以升高输送到发动机的 充气(charge)的温度和湿度；以及在第二状况期间，当环境温度和环境湿度中 的每个较高时，将水喷射到增压空气冷却器下游以降低输送到发动机的充气 的温度。在方法的第一示例中，方法进一步包括其中在第一状况期间，发动 机通过自然吸气进行操作，并且其中在第二状况期间，发动机通过增压进行 操作。方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括其中在第一状 况期间，发动机受稀释限制，并且喷射到增压空气冷却器上游的水量基于发 动机稀释需求和歧管压力，并且其中在第二状况期间，发动机受爆震限制， 并且喷射到增压空气冷却器下游的水量基于发动机爆震限度和增压压力。方 法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且进一步 包括其中在第一状况和第二状况二者期间，喷射的水量进一步基于在增压空 气冷却器的冷凝物水平。方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例， 并且进一步包括其中在第一状况期间，基于喷射到增压空气冷却器上游的水 量调节EGR阀的开度，以及在第二状况期间，基于喷射到增压空气冷却器下 游的水量调节火花正时。方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例， 并且进一步包括在第一状况和第二状况二者期间，使空气流过增压空气冷却 器，并且使冷却剂循环通过联接到发动机冷却剂系统的增压空气冷却器，其 中在第一状况期间，热从冷却剂传递到空气，并且其中在第二状况期间，热 从空气传递到冷却剂。方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例，并 且进一步包括在第一状况和第二状况二者期间，将离开增压空气冷却器的空 气的温度保持在目标温度，目标温度根据当通过增压进行操作时发动机的爆 震限度来选择。
作为又一实施例，一种系统包括发动机；用于向发动机提供增压充气的 压缩机；联接到压缩机下游的增压空气冷却器；用于使冷却剂循环通过增压 空气冷却器和发动机的冷却剂系统；联接到增压空气冷却器上游和压缩机下 游的第一水喷射器；联接到增压空气冷却器下游的第二水喷射器；包括EGR 阀的EGR通道，该EGR阀用于将排气从排气歧管在压缩机上游再循环至进 气歧管；用于估计环境湿度的在压缩机上游联接到进气歧管的湿度传感器； 用于估计环境温度的在压缩机上游联接到进气歧管的温度传感器；以及控制器，其具有用于以下操作的计算机可读指令：响应于环境温度低于阈值温度， 相比于增压冷却器下游，在增压空气冷却器上游将更多的水喷射到发动机中， 同时保持压缩机禁用；以及响应于环境温度高于阈值温度，相比于增压空气 冷却器上游，在增压空气冷却器下游将更多的水喷射到发动机中，同时启用 压缩机。在系统的第一示例中，系统进一步包括其中喷射到增压空气冷却器 上游的总水喷射量的比例在环境温度降低时增加，并且其中喷射到增压空气 冷却器下游的总水喷射量的比例在环境温度提高时增加。系统的第二示例可 选地包括第一示例，并且进一步包括其中控制器包括用于以下操作的进一步 指令：响应于喷射到增压空气冷却器上游的水的比例，减小EGR阀的开度； 以及响应于喷射到增压空气冷却器下游的水的比例，提前火花正时。
注意，本文包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系 统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非 暂时性存储器中，并且可以由控制系统(包括控制器)与各种传感器、致动 器和其它发动机硬件组合来执行。本文描述的特定例程可以表示任何数量的 处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。 因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序、并行地执行或在 某些情况下被省略。同样地，为了实现本文中描述的示例性实施例的特征和 优点，不一定对处理的顺序有要求，而是为了便于说明和描述而提供。可以 根据所使用的特定策略重复执行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多 个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待编程到发动机控 制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的 动作通过在系统中执行指令来执行，所述系统包括与电子控制器结合使用的 各种发动机硬件组件。
应当理解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实 施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应 用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包 括各种系统和配置的所有新颖和非显而易见的组合和子组合以及本文公开的 其它特征、功能和/或性质。
以下权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组 合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这种权 利要求应被理解为包括一个或多个这样的元件的合并，既不要求也不排除两 个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性能的其他组合和 子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利 要求来要求保护。这样的权利要求，不管是相对原始权利要求在范围上更宽、 更窄、相同或者不同，也被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，其包括：
在热从冷却剂流动到充气中的加热模式中操作冷却器时，向增压空气冷却器上游比向所述增压空气冷却器下游喷射更大比例的水；以及
在热从所述充气流动到所述冷却剂中的冷却模式中操作所述冷却器时，向所述增压空气冷却器下游比向所述增压空气冷却器上游喷射更大比例的水。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将较大比例的水喷射到所述增压空气冷却器上游响应于环境温度低于阈值，以及将较大比例的水喷射到所述增压空气冷却器下游响应于所述环境温度高于所述阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将较大比例的水喷射到所述增压空气冷却器上游响应于环境湿度低于阈值，以及将较大比例的水喷射到所述增压空气冷却器下游响应于所述环境湿度高于所述阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述加热模式中操作所述冷却器包括通过自然吸气操作所述发动机，并且其中在所述冷却模式中操作所述冷却器包括增压操作所述发动机。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，将较大比例的水喷射到所述增压空气冷却器上游响应于发动机稀释需求，并且将较大比例的水喷射到所述增压空气冷却器下游响应于发动机冷却需求。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，喷射到所述增压空气冷却器上游的水量基于所述发动机稀释需求、歧管压力和环境温度中的每个，并且其中喷射到所述增压空气冷却器下游的水量基于所述发动机冷却需求、增压压力和增压冷却器冷凝物水平中的每个。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述加热模式中操作所述冷却器包括将来自循环通过热交换器的所述冷却剂的热传递到流过所述热交换器的空气，并且其中在所述冷却模式中操作所述冷却器包括将来自流过所述热交换器的所述空气的热传递到循环通过所述热交换器的所述冷却剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，当在所述加热模式和所述冷却模式中的每个中操作所述冷却器时，在所述增压空气冷却器的出口处的空气温度处于共同的温度设置，所述温度设置基于所述发动机的爆震限度被选择。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于将水喷射到所述增压空气冷却器上游调节第一组发动机操作参数，以及响应于将水喷射到所述增压空气冷却器下游调节不同的第二组发动机操作参数。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一组发动机操作参数包括EGR流速，并且其中所述第二组发动机操作参数包括火花正时。
11.一种用于发动机的方法，其包括：
在第一状况期间，当环境温度和环境湿度中的每个低于阈值时，将水喷射到增压空气冷却器上游以升高输送到所述发动机的充气的温度和湿度；以及
在第二状况期间，当环境温度和环境湿度中的每个高于所述阈值时，将水喷射到所述增压空气冷却器下游以降低输送到所述发动机的所述充气的所述温度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述第一状况期间，所述发动机通过自然吸气进行操作，并且其中，在所述第二状况期间，所述发动机通过增压进行操作。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述第一状况期间，所述发动机受稀释限制并且喷射到所述增压空气冷却器上游的水量基于发动机稀释需求和歧管压力，并且其中，在所述第二状况期间，所述发动机受爆震限制并且喷射到所述增压空气冷却器下游的水量基于发动机爆震限度和增压压力。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述第一状况和所述第二状况二者期间，所述喷射的水量进一步基于在所述增压空气冷却器处的冷凝物水平。
15.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：在所述第一状况期间，基于喷射到所述增压空气冷却器上游的水量调节EGR阀的开度，以及在所述第二状况期间，基于喷射到所述增压空气冷却器下游的所述水量调节火花正时。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：在所述第一状况和所述第二状况二者期间，使空气流过所述增压空气冷却器并且使联接到发动机冷却剂系统的冷却剂循环通过所述增压空气冷却器，其中在所述第一状况期间，热从所述冷却剂传递到所述空气，并且其中在所述第二状况期间，热从所述空气传递到所述冷却剂。
17.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：在所述第一状况和所述第二状况二者期间，将离开所述增压空气冷却器的空气的温度保持在目标温度，所述目标温度根据当所述发动机通过增压进行操作时所述发动机的爆震限度选择。
18.一种发动机系统，其包括：
发动机；
用于向所述发动机提供增压充气的压缩机；
联接到所述压缩机下游的增压空气冷却器；
用于使冷却剂循环通过所述增压空气冷却器和所述发动机的冷却剂系统；
联接到所述增压空气冷却器上游和所述压缩机下游的第一水喷射器；
联接到所述增压空气冷却器下游的第二水喷射器；
包括EGR阀的EGR通道，用于将排气从排气歧管在所述压缩机上游再循环到进气歧管；
用于估计环境湿度的在所述压缩机上游联接到所述进气歧管的湿度传感器；
用于估计环境温度的在所述压缩机上游联接到所述进气歧管的温度传感器；以及
控制器，其具有用于以下操作的计算机可读指令：
响应于环境温度低于阈值温度，相比于在所述增压空气冷却器下游，在所述增压空气冷却器上游将更多的水喷射到所述发动机中，同时保持所述压缩机禁用；以及
响应于环境温度高于所述阈值温度，相比于在所述增压空气冷却器上游，在所述增压空气冷却器下游将更多的水喷射到所述发动机中，同时启用所述压缩机。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，被喷射到所述增压空气冷却器上游的总水喷射量的比例在所述环境温度下降时增加，并且其中，被喷射到所述增压空气冷却器下游的所述总水喷射量的比例在所述环境温度升高时增加。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述控制器包括用于以下操作的进一步的指令：
响应于喷射到所述增压空气冷却器上游的水的所述比例，减小所述EGR阀的开度；以及
响应于喷射到所述增压空气冷却器下游的水的所述比例，提前火花正时。
CN201711256873.9A 2016-12-19 2017-12-04 用于水喷射控制的方法和系统 Active CN108204272B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/384,253 2016-12-19
US15/384,253 US10054036B2 (en) 2016-12-19 2016-12-19 Methods and system for water injection control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108204272A CN108204272A (zh) 2018-06-26
CN108204272B true CN108204272B (zh) 2021-08-24

Family

ID=62251091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711256873.9A Active CN108204272B (zh) 2016-12-19 2017-12-04 用于水喷射控制的方法和系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10054036B2 (zh)
CN (1) CN108204272B (zh)
DE (1) DE102017130370A1 (zh)
RU (1) RU2684135C1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10267243B2 (en) * 2016-12-19 2019-04-23 Ford Global Technologies, Llc Method and system for pulsed engine water injection
US10167819B2 (en) 2016-12-19 2019-01-01 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine water injection
US10626840B2 (en) * 2017-06-29 2020-04-21 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for spark timing control
US10865700B2 (en) 2017-07-10 2020-12-15 Bombardier Recreational Products Inc. Air intake and exhaust systems for a snowmobile engine
JP2019190451A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
WO2019229702A2 (en) 2018-05-31 2019-12-05 Bombardier Recreational Products Inc. Exhaust system for an engine
WO2022029208A2 (en) * 2020-08-05 2022-02-10 Brp-Rotax Gmbh & Co. Kg System and method for managing piston temperature in a vehicle
CN112682189B (zh) * 2020-12-25 2023-05-23 潍柴动力股份有限公司 一种egr阀控制方法、装置及电子设备
US11434842B1 (en) * 2021-02-22 2022-09-06 Caterpillar Inc. Derating operating strategy and gaseous fuel engine control system
DE102022002602A1 (de) 2021-07-21 2023-01-26 Mercedes-Benz Group AG Ein System zum Kühlen der Ladeluft in einem Fahrzeug

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1132043A1 (ru) * 1982-05-17 1984-12-30 Подмосковный Филиал Государственного Союзного Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательского Тракторного Института Устройство дл увлажнени наддувочного воздуха двигател внутреннего сгорани
JPS62170733A (ja) * 1986-01-22 1987-07-27 Hitachi Ltd ガスタ−ビンドレン冷却装置
SE469042B (sv) * 1991-09-13 1993-05-03 Abb Carbon Ab Foerfarande och anordning foer att reglera och begraensa luftens temperatur paa en i en pfbc-anlaeggning ingaaende hoegtryckskompressors in- och utlopp
US6035834A (en) * 1997-02-10 2000-03-14 Industrial Power Generating Corporation Nitrogen oxides reducing aftercooler for turbocharged engines
US5832880A (en) 1997-07-28 1998-11-10 Southwest Research Institute Apparatus and method for controlling homogeneous charge compression ignition combustion in diesel engines
JP3861479B2 (ja) 1998-01-21 2006-12-20 三菱ふそうトラック・バス株式会社 燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置
US6026641A (en) 1998-02-02 2000-02-22 Liberty; Ross H. Method and apparatus for improved control of exhaust gas temperature from a two-stroke engine
US6301887B1 (en) * 2000-05-26 2001-10-16 Engelhard Corporation Low pressure EGR system for diesel engines
WO2003001046A2 (de) * 2001-06-21 2003-01-03 Alstom Technology Ltd Verfahren zum betrieb einer kraftmaschine
JP4134910B2 (ja) 2004-01-16 2008-08-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
US7168401B2 (en) 2005-06-02 2007-01-30 Arctic Cat, Inc. Multi-location fuel injection system
US7581528B2 (en) 2006-03-17 2009-09-01 Ford Global Technologies, Llc Control strategy for engine employng multiple injection types
US7426918B2 (en) 2006-03-20 2008-09-23 Ford Global Technologies, Llc Engine having multiple injector locations
US20100121559A1 (en) 2008-11-04 2010-05-13 Leslie Bromberg Water Based Systems for Direct Injection Knock Prevention in Spark Ignition Engines
US8522760B2 (en) 2009-12-04 2013-09-03 Ford Global Technologies, Llc Fuel alcohol content detection via an exhaust gas sensor
US8127745B2 (en) 2010-07-29 2012-03-06 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling fuel usage
US8096283B2 (en) 2010-07-29 2012-01-17 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling fuel usage
US8352162B2 (en) 2010-07-29 2013-01-08 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling fuel usage
JP5881971B2 (ja) 2011-04-22 2016-03-09 川崎重工業株式会社 ガスエンジンの制御装置及び制御方法
GB2497770A (en) 2011-12-21 2013-06-26 Nissan Motor Mfg Uk Ltd Charge-cooling an i.c. engine using captured air-conditioning condensate
DE102012202220B4 (de) 2012-02-14 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Verdünnung des Gases in einem Ansaugkrümmer durch Wassereinspritzung
US9038580B2 (en) 2012-02-21 2015-05-26 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine dilution control
US9297296B2 (en) * 2012-08-07 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc Method for discharging condensate from a turbocharger arrangement
US9188056B2 (en) * 2012-10-19 2015-11-17 Ford Global Technologies, Llc Engine control system and method
US9453465B2 (en) * 2013-05-07 2016-09-27 Ford Global Technologies, Llc Direct injection of diluents or secondary fuels in gaseous fuel engines
US9169755B2 (en) 2013-06-17 2015-10-27 Ford Global Technologies, Llc Water injection for catalyst oxygen reduction and temperature control during transient events
US9435251B2 (en) * 2013-08-15 2016-09-06 Ford Global Technologies, Llc Method for estimating charge air cooler condensation storage and/or release with an intake oxygen sensor
GB2526815A (en) * 2014-06-03 2015-12-09 Gm Global Tech Operations Inc A cooling system for an internal combustion engine
GB2529711A (en) * 2014-09-01 2016-03-02 Ford Global Tech Llc A charge air cooler condensate reservoir
US10465620B2 (en) 2014-11-24 2019-11-05 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for LP-EGR delivery in a variable displacement engine
US20160326992A1 (en) * 2015-05-06 2016-11-10 GM Global Technology Operations LLC Water condensate injection applied to dedicated egr engine

Also Published As

Publication number Publication date
US10054036B2 (en) 2018-08-21
DE102017130370A1 (de) 2018-06-21
RU2684135C1 (ru) 2019-04-04
US20180171864A1 (en) 2018-06-21
CN108204272A (zh) 2018-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108204272B (zh) 用于水喷射控制的方法和系统
CN108204310B (zh) 用于调节发动机水喷射的方法和系统
CN108204274B (zh) 用于调节发动机水喷射的方法和系统
CN107676168B (zh) 用于选择在发动机中的水喷射的位置的方法和系统
CN107676199B (zh) 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
CN108798921B (zh) 用于中心燃料喷射的方法和系统
US9617909B2 (en) Method and system for charge air cooler condensate control
CN107676169B (zh) 用于在发动机的不同组气缸处喷射水的方法和系统
US10286755B2 (en) System and methods for extracting water from a HVAC system for water injection
CN108204311B (zh) 用于发动机水喷射的方法与系统
CN108204309B (zh) 用于发动机水喷射的方法和系统
US20180051658A1 (en) Water-injection anti-freezing system
US10018155B2 (en) System and methods for extracting water from a mechanical air conditioning system for water injection
CN107642411B (zh) 用于从排气提取用于水喷射的水的系统和方法
CN108798925B (zh) 用于中心燃料喷射的方法和系统
US9970390B2 (en) Systems and methods for removing coking deposits in a fuel injection system
JP2018204519A (ja) Ｅｇｒシステム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant