CN108204308B - 用于脉冲式发动机水喷射的方法和系统 - Google Patents

用于脉冲式发动机水喷射的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108204308B
CN108204308B CN201711272647.XA CN201711272647A CN108204308B CN 108204308 B CN108204308 B CN 108204308B CN 201711272647 A CN201711272647 A CN 201711272647A CN 108204308 B CN108204308 B CN 108204308B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
cylinder
engine
timing
amount
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
CN201711272647.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108204308A (zh
Inventor
M·麦奎林
D·A·马克莱德
M·哈基姆
G·苏尼拉
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 CN108204308A publication Critical patent/CN108204308A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108204308B publication Critical patent/CN108204308B/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
    • 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
    • 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
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • 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
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • 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
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0085—Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio
    • 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
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • 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
    • 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
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • 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
    • 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
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • 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
    • F02D2200/021—Engine temperature
    • 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
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • 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
    • F02D2200/0414—Air temperature
    • 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
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • 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
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (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)

Abstract

本发明涉及用于脉冲式发动机水喷射的方法和系统。提供了用于在水喷射事件期间获悉与汽缸之间的水分布不均相关联的各个汽缸的传输延迟的方法和系统。在水喷射之后，使用各个汽缸之间的爆震强度的差异来识别水分布不均。经由进气氧传感器获悉歧管水喷射之后发动机稀释作用的量和正时的差异，并使用该差异减少水递送中的汽缸与汽缸不平衡。

Description

用于脉冲式发动机水喷射的方法和系统
技术领域
本发明总体上涉及用于将水喷射到发动机中并且基于水喷射调节发动机操作的方法和系统。
背景技术
内燃机可以包括水喷射系统，水喷射系统将水喷射到多个位置中，包括发动机汽缸上游的进气歧管，或直接喷射到发动机汽缸中。将水喷射到发动机进气中可增加燃料经济性并且提高发动机性能，以及减少发动机排放。当水被喷射到发动机进气装置或汽缸中时，热从进气和/或发动机部件传递到水。这种热传递导致蒸发作用，蒸发作用导致冷却。将水喷射到(例如，在进气歧管中的)进气中降低进气温度和发动机汽缸处的燃烧温度。通过冷却进气充气，可以降低爆震倾向而不使燃烧空燃比富化。这还可以允许较高压缩比、提前点火正时和降低排气温度。因此，燃料效率提高。另外，更大的体积效率可导致扭矩增加。此外，用水喷射降低的燃烧温度可以减少NOx，而更有效的燃料混合可以减少一氧化碳和碳氢化合物的排放。
水喷射到发动机中通常包括以恒定流分配水。然而，本文的发明人已经认识到，这样的喷射可导致喷射的水不适当地混入空气路径。特别地，歧管水喷射可导致水在耦接到歧管的汽缸中分布不均。例如，除了汽缸之间的气流分布不均之外，由于蒸发、混合和夹带问题，喷射到一组汽缸上游的水可不会均匀地分配到汽缸中的每个。进一步地，由于发动机架构的不同(例如，汽缸组内的汽缸的进气流道的位置、尺寸和布置的差异)，可发生汽缸之间的水分布不均。更进一步地，由于一组汽缸上游的歧管水喷射器的角度相对于每个流道的差异，可发生水分布不均。如果水喷射器的角度或者流道的布置使得所喷射的水的一部分喷射聚集(puddle)，则所喷射的水的该部分的水喷射益处可丧失。因此，可以向发动机汽缸提供不均匀的充气冷却。在一些情况下，这可加剧任何现有的汽缸与汽缸不平衡(例如，由于空燃比不平衡，冷却剂温度分布不均等)。总的来说，该分布不均能够导致水喷射的全部潜力无法实现(例如，由于没有实现充分的充气空气冷却)。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以至少部分通过一种用于发动机的方法来解决，该方法包括：将水作为多个脉冲从水喷射器喷射到发动机进气歧管中，基于来自进气歧管氧传感器的输出参考(with reference to)进气门正时来调节脉冲。通过这种方式，可以更好地获悉和补偿汽缸与汽缸水喷射不平衡。
作为示例，在诸如高发动机负荷下启用水喷射时的状况期间，可以将水作为多个均匀间隔的脉冲喷射到发动机进气歧管中，所述脉冲的相位与接收所喷射的水的发动机汽缸的进气门打开正时一致。基于喷射之后的爆震传感器输出，可以推断出水分布中的汽缸与汽缸变化。例如，由于在共同水喷射之后在每个汽缸中的不同的爆震强度，可以推断出不平衡。水分布中的汽缸与汽缸的变化可以是由于水喷射位置与各个汽缸之间的传输延迟的变化，这继而可基于例如各个汽缸的流道或水喷射器之间的几何形状的差异。为了获悉不平衡，可以基于发动机汽缸的进气门打开正时并且进一步基于其获悉的爆震强度以一定的相位将水脉冲到发动机进气歧管中。进一步地，基于喷射之后的预期歧管稀释相对于(如基于进气氧传感器的输出推断的)实际稀释之间的偏差，可以获悉各个汽缸的传输延迟。然后，通过调节各个水脉冲的相位的正时和量，可以在随后的水喷射期间补偿传输延迟。例如，可以增加水喷射量以补偿潜在的水聚积，同时可以提前水喷射正时以补偿水传输滞后。
通过这种方式，可以更好地量化和补偿发动机汽缸之间的水分布不均。依靠水喷射之后的进气氧传感器输出的变化来估计分布不均的技术效果是，发动机稀释的时间和变化量能够与特定汽缸的传输延迟相关。因此，能够适当地调节到对应汽缸的空气、燃料和水，以减少爆震问题并提高水喷射的冷却作用和稀释作用。总的来说，水喷射的好处可扩展到更广泛范围的发动机工况，从而提高发动机效率。
应该理解，提供上述发明内容是为以简化形式引入所选概念，所选概念将在具体实施方式中进一步描述。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或基本特征，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以上或本公开的任何部分中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示出用于发动机的水喷射器布置的第一实施例的示意图。
图3示出用于发动机的水喷射器布置的第二实施例的示意图。
图4示出用于发动机的水喷射器布置的第三实施例的示意图。
图5示出通过获悉到各个汽缸的水喷射传输延迟来解决水喷射分布不均的高级流程图。
图6示出描绘用于补偿汽缸之间的水分布不均的水喷射量和正时的示例调节的曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及用于改善来自耦接到车辆发动机的水喷射系统的水的使用的系统和方法，如参考图1的车辆系统所描述的。如参考图2至图4所示，发动机系统可以在各个位置处配置有水喷射器，以提供多样的水喷射益处，诸如增压空气冷却、发动机部件冷却和发动机稀释。控制器可以被配置为执行控制程序，诸如图5的示例程序，以获悉和补偿由于每个汽缸的气流量、压力和架构的不同而导致的汽缸间水分布不平衡。控制器可以基于脉冲式歧管水喷射之后的稀释作用的量和正时，经由进气氧传感器获悉各个汽缸的传输延迟。因此，可以调节相对于汽缸进气门正时的水喷射量和正时，以减少汽缸与汽缸不平衡，如参考图6的示例水喷射所示。通过在汽缸之间实现更均匀的水分布，可以扩展水喷射益处。因此，可以改善用水量，使对于车辆性能而言显著提高燃料经济性。
图1示出配置有水喷射系统60的发动机系统100的示例实施例。如示意性示出，发动机系统100耦接在机动车辆102中。发动机系统100包括发动机10，发动机10在本文被描绘为耦接到涡轮增压器13的升压发动机，涡轮增压器13包括由涡轮116驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气经由空气净化器31沿进气通道142被引入发动机10，并流到压缩机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机械耦接到涡轮116的涡轮增压器压缩机，涡轮116通过使发动机排气膨胀而被驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以耦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耦接到节气门(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的热交换器。节气门20耦接到发动机进气歧管122。从压缩机14开始，热压缩空气充气进入CAC 118的入口，在它行进通过CAC时冷却，并且然后离开以通过节气门20到进气口歧管122。在如图1中所示的实施例中，进气歧管内的空气充气的压力由歧管绝对压力(MAP)传感器124感测，并且升压压力由升压压力传感器24感测。压缩机旁通阀(未示出)可以串联耦接在压缩机14的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是常闭阀，其被配置为在所选的工况下打开以释放过量的升压压力。例如，压缩机旁通阀可以响应于压缩机喘振打开。
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耦接到一系列燃烧室或汽缸180。如图1所示，进气歧管122布置在发动机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，以确定进气在进气通道中的各个位置处的温度。例如，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递送到发动机的燃料量。
每个燃烧室可以进一步包括用于识别和区分诸如爆震和预点火的异常燃烧事件的爆震传感器183。在另选实施例中，一个或多个爆震传感器183可以耦接到汽缸体的选定位置。进一步地，如以下参考图5进一步解释的，爆震传感器的输出可以用于检测到各个发动机汽缸的水分布不均，其中水在所有燃烧室180的上游被喷射。
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由汽缸盖182盖住并耦接到燃料喷射器179(虽然图1中仅示出一个燃料喷射器，但每个燃烧室均包括与其耦接的燃料喷射器)。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)被递送到燃料喷射器179。燃料喷射器179可以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，或者被配置为用于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。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管节段。具有多个排气歧管节段的配置可以使来自不同燃烧室的流出物被引导到发动机系统中的不同位置。所示通用排气氧(UEGO)传感器126与涡轮116上游的排气歧管136耦接。另选地，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节段的排气被引导到涡轮116以驱动涡轮。当需要降低的涡轮扭矩时，可以通过废气门(未示出)绕过涡轮来引导一些排气。来自涡轮和废气门的组合流然后流过排放控制装置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，一个或多个排气后处理催化剂被配置为催化处理排气流，并且从而减少排气流中的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一部分可以经由排气管道35释放到大气中。然而，根据工况，一些排气可以替代地转向到排气再循环(EGR)通道151，通过EGR冷却器50和EGR阀152到达压缩机14的入口。以这种方式，压缩机被配置为接收从涡轮116的下游捕集的排气。EGR阀152可以打开以允许受控量的冷却排气到压缩机入口，以实现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中的相对长的LP EGR流动路径之外，压缩机的旋转也提供了到进气充气中的排气得极好均匀化。进一步地，EGR分支和混合点的设置提供有效的排气冷却，以实现增加的可用EGR质量和提高的性能。在其他实施例中，EGR系统可以是具有从涡轮116的上游连接到压缩机14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可以被定位成确定歧管充气温度，其中充气可以包括通过EGR通道151再循环的空气和排气。
进气歧管122可以进一步包括进气氧传感器34。在一个示例中，氧传感器是UEGO传感器。进气氧传感器可以被配置为提供关于在进气歧管中接收的新鲜空气的氧含量的估计值。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流控制。在所描绘的示例中，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，在另选实施例中，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流的量。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来推断发动机稀释或进气湿度的变化。
具体地，将在打开EGR阀时或在将水喷射到进气歧管中时传感器的输出变化与其中没有EGR或没有水喷射(零点)的情况下操作传感器的参考点进行比较。基于从没有EGR或没有水喷射的操作时的氧量的变化(例如，减少)，能够计算当前提供给发动机的EGR流量或水流量。例如，在向传感器施加参考电压(Vs)时，由传感器输出泵送电流(Ip)。氧浓度的变化可与在EGR或水存在的情况下由传感器输出的泵送电流相对于在没有EGR或水(零点)的情况下的传感器输出的变化(ΔIp)成比例。基于估计的EGR流量与预期(或目标)EGR流量的偏差，可以执行进一步的EGR控制。同样，如参考图5所详细描述的，基于估计的发动机稀释或湿度与水喷射后的预期发动机稀释或湿度的偏差，可以执行进一步的水喷射控制。另外，基于(参考汽缸的进气门打开正时估计的)水喷射正时相对于(也是参考汽缸的进气门打开正时估计的)发动机稀释或湿度的变化的正时的偏差，可以获悉在给定汽缸处的水喷射的传输延迟并且在将来的水喷射事件期间补偿该传输延迟。
应当理解，进气氧传感器34可以基于发动机工况并且进一步基于由传感器执行的估计的性质以各种模式操作。例如，在需要进行稀释/EGR估计的发动机加燃料状况期间，进气氧传感器可以在具有施加到传感器的(固定的)参考电压的标称模式中操作，在感测期间保持参考电压。在一个示例中，参考电压可以是450mV。在其他状况期间，诸如在发动机非加燃料状况期间(例如，在DFSO期间)，当需要估计(进气充气中的)环境湿度时，进气氧传感器可以在具有调制的施加到传感器的参考电压的可变电压模式中操作。在又一示例中，当在启用燃料蒸气抽取(来自燃料系统罐)或(发动机曲轴箱的)正曲轴箱通风的情况下执行EGR或稀释估计时，传感器可以以可变电压模式操作。其中，氧传感器的参考电压被调制以减小抽取对进气氧传感器的烃效应。在一个示例中，参考电压可在450mV的标称参考电压和800mV(或950mV)的较高参考电压之间调制。通过改变进气氧传感器的参考电压或能斯特(Nernst)电压，传感器使烃类与环境氧气在传感器处发生反应以解离出反应产物(水和二氧化碳)。另外，可以在存在和不存在来自抽取和PCV空气的HC的情况下，在较高电压和较低电压之间调制参考电压，以估计进气空气充气中的抽取和PCV含量。在另一个示例中，如本文所详细描述的，水喷射器脉动可以由以标称参考电压操作或者以可变电压模式操作的进气氧传感器检测。在又一示例中，燃料喷射不平衡可以由以可变电压模式操作的进气氧传感器检测。
特别地，由氧传感器测量的水的量随着操作参考电压而变化。这些变化通过在不同的工况下用不同量的水喷射表征传感器来量化。通过这种表征，能够在操作参考电压的范围内对发动机中接收的水的量进行估计。改变传感器的参考电压以测量水的浓度，然后将水的浓度与在水喷射之后的水的预期浓度进行比较以确定汽缸之间的水喷射分布不均。
燃烧室180还经由水喷射系统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45至48中的一个或多个被喷射到发动机进气装置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45被喷射到节气门20上游的进气歧管122中，在本文这也被称为中央水喷射。作为另一个示例，可以经由水喷射器46在一个或多个位置中将水喷射到节气门下游的进气歧管122中。作为又一个示例，可以经由水喷射器48(在本文也被称为进气道水喷射)将水喷射到一个或多个进气流道(例如，进气道)185，并且/或者经由水喷射器47(在本文也被称为直接水喷射器)直接喷射道燃烧室180中。在一个实施例中，布置在进气流道中的喷射器48可以朝向进气流道所附接到的汽缸的进气门成角度并面向该进气门。因此，喷射器48可以将水直接喷射到进气门上，从而导致所喷射的水的更快的蒸发以及来自水蒸气的更高的稀释益处。在另一个实施例中，喷射器48可以与进气门成角度，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，更多的喷射水可被夹带到气流中，从而增加水喷射的充气冷却益处。参考图2至图4详细描述了水喷射器的示例配置。
尽管在图1中仅示出一个代表性的喷射器47和喷射器48，但是燃烧室180和进气流道185中的每个均可以包括其自己的喷射器。在另选实施例中，水喷射系统60可以包括位于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(每个进气流道处一个)和水喷射器47(每个燃烧室处一个)中的每个。
水喷射系统60可包括储水箱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和管道或管线161递送到水喷射器45至48。在包括多个喷射器的实施例中，水通道61可以包括阀162(例如，分流阀、多路阀、比例阀等)，以经由相应的管道将水引导到不同的水喷射器。另选地，每个管道(或水管线)161可以包括在水喷射器45至48内的相应的阀，用于调节从中通过的水流量。除水提升泵62之外，还可以在管道161中提供一个或多个附加泵，用于对被引导到喷射器的诸如在耦接到直接水喷射器47的管道中的水进行加压。
储水箱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状况的信息传送到控制器12。例如，在冷冻状况下，水温传感器67检测箱63内的水是否被冻结或是否可用于喷射。在一些实施例中，发动机冷却剂通道(未示出)可以与储存箱63热耦接以使冷冻水解冻。如由水位传感器65识别的在水箱63中储存的水位可以被传送到车辆操作者和/或用于调节发动机操作。例如，可以使用车辆仪表板(未示出)上的水表或指示来传送水位。如果水箱63中的水位高于阈值水位，则可以推断有足够的喷射用水，并且因此控制器可以启用水喷射。否则，如果水箱63中的水位低于阈值水平，则可以推断没有足够的水可用于喷射，并且因此可由控制器禁用水喷射。
在所描绘的实施例中，储水箱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可以耦接到一个或多个车辆部件74，使得储水箱能够利用从各种发动机或车辆系统收集的冷凝物在车辆上被重新填充。在一个示例中，收集系统72可以与EGR系统和/或排气系统耦接以收集从通过系统的排气冷凝的水。在另一个示例中，收集系统72可以与空调系统(未示出)耦接，用于收集从通过蒸发器的空气冷凝的水。在又一个示例中，收集系统72可以与外部车辆表面耦接以收集雨水或大气冷凝物。手动填充通道69可以流体耦接到滤清器68，滤清器68可以去除包含在水中的一些杂质。包括排水阀91的排水管92可用于将来自储水箱63的水排放到车辆外部的位置(例如，道路上)，诸如当水质被认为低于阈值并且(例如，由于高电导率、高颗粒物质含量)不适合喷射到发动机中时。在一个示例中，水质可以基于在水管线61中耦接到水喷射系统60的传感器的输出来评估。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质。
图1进一步示出控制系统28。控制系统28可以通信地耦接到发动机系统100的各种部件，以执行本文所述的控制程序和动作。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，所述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可以从多个传感器30(诸如图1的各种传感器)接收输入，以接收包括变速器档位、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、升压压力、环境状况(温度、压力、湿度)等的输入。其他传感器包括CAC 118传感器诸如CAC入口空气温度、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出口空气温度传感器，以及MCT传感器33，进气氧传感器(IAO2)34，用于确定尾气的点火和/或汽缸间的水分布的爆震传感器183等。控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，并且利用图1的各种致动器以基于所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，将水喷射到发动机可以包括调节喷射器45至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。在一些示例中，存储介质可以用代表处理器可执行指令的计算机可读数据编程，用于执行下面描述的方法(例如，在图5处)以及预期但未具体列出的其他变型。
以这种方式，图1的系统使得车辆系统包括：包括进气歧管和多个汽缸的发动机；耦接到进气歧管的水喷射器；耦接到进气歧管的氧传感器；耦接到多个汽缸的爆震传感器；以及控制器，其包括具有计算机可读指令的非暂时性存储器，所述指令用于：将水作为多个脉冲喷射到进气歧管中，参考多个汽缸的进气门打开正时调节脉冲的相位，基于来自爆震传感器和氧传感器中的每个传感器的输入来调节相位。
图2至图4示出发动机的不同实施例以及发动机内水喷射器的示例性布置。图2至图4中所示的发动机200、300和400可以具有与图1所示的发动机10相似的元件，并且可以被包括在发动机系统(诸如图1所示的发动机系统100)中。由此，为了简洁起见，下面不再重述与图1的那些部件类似的图2至图4中的部件。
在图2中描绘了用于发动机200的水喷射器布置的第一实施例，其中水喷射器233和234位于进气通道221分支到不同汽缸组的位置的下游。具体地，发动机200是具有包括第一组汽缸281的第一汽缸排261和包括第二组汽缸280的第二汽缸组260的V型发动机。进气通道从共同的进气歧管222分支到耦接到第一组汽缸281的进气流道265的第一歧管245和耦接到第二组汽缸280的进气流道264的第二歧管246。因此，进气歧管222位于所有汽缸281和汽缸280的上游。此外，节气门220耦接到进气歧管222。歧管充气温度(MCT)传感器224和225可以分别被包括在第一歧管245和第二歧管246中的分支点的下游，以测量其相应歧管处的进气温度。例如，如图2所示，MCT传感器224位于第一歧管245内，靠近水喷射器233，并且MCT传感器225位于第二歧管246内，靠近水喷射器234。
汽缸281和汽缸280中的每个包括(如图2所示，耦接到一个代表性汽缸的)燃料喷射器279。汽缸281和汽缸280中的每个可以进一步包括用于识别异常燃烧事件的爆震传感器283。另外，如下面进一步描述的，比较汽缸组中的每个爆震传感器的输出可以使得能够确定该汽缸组的汽缸之间的水分布不均。例如，比较耦接到汽缸281中每个汽缸的爆震传感器283的输出可以允许发动机的控制器确定来自喷射器233的水被汽缸281中的每个汽缸接收多少。由于进气流道265以不同的长度布置到喷射器233并且由于每个进气流道的不同状况(例如，气流水平和压力)，所以在从喷射器233喷射之后，水可不均匀地分布到汽缸281中的每个汽缸。
水可以通过水喷射系统(未示出)被递送到水喷射器233和234，该水喷射系统类似于上面参考图1所述的水喷射系统60。此外，诸如图1的控制器12的控制器可以基于喷射器所耦接到的各个歧管的工况来单独地控制到喷射器233和234中的水喷射。例如，MCT传感器224还可以包括用于估计第一歧管245处的气流的气流率(或量)和第一歧管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还可以包括用于估计第二歧管246处的气流率和/或压力的压力传感器和/或气流传感器。以这种方式，可基于喷射器所耦接到的歧管和/或汽缸组的状况来致动每个喷射器233和234以喷射不同量的水。下面参考图5进一步讨论用于获悉各个汽缸的水喷射传输延迟以及使用水喷射调节来补偿水分布中的汽缸与汽缸不平衡的方法。
在图3中，示出了用于发动机300的水喷射器布置的第二实施例。发动机300是直列式发动机，其中耦接在共同进气通道的节气门320下游的共同进气歧管322分支成包括汽缸380和381的第一组汽缸的第一歧管345和包括汽缸390和391的第二组汽缸的第二歧管346。第一歧管345耦接到第一汽缸380和第三汽缸381的进气流道365。第二歧管346耦接到第二汽缸390和第四汽缸391的进气流道364。第一水喷射器333在汽缸380和381的上游耦接在第一歧管345中。第二水喷射器334在汽缸390和391的上游耦接在第二歧管346中。由此，水喷射器333和334位于进气歧管322的分支点的下游。歧管充气温度(MCT)传感器324和325可以被包括在第一歧管345和第二歧管346中，分别靠近第一水喷射器333和第二水喷射器334。
汽缸中的每个汽缸包括燃料喷射器379(图2中示出的一个代表性燃料喷射器)。每个汽缸可以进一步包括爆震传感器383，用于识别汽缸组中的汽缸之间的异常燃烧事件和/或水的分布。水喷射器333和334可以耦接到水喷射系统(未示出)，该水喷射系统类似图1中描述的水喷射系统60。
以这种方式，图2和图3示出其中使用多个水喷射器将水喷到发动机的不同汽缸组的发动机的示例。例如，第一水喷射器可以在第一组汽缸上游喷射水，而第二水喷射器可以在不同的第二组汽缸上游喷射水。如下面进一步讨论的，可以基于喷射器耦接在其上游的汽缸组的工况(诸如气流量、压力、点火顺序等)以及获悉的各个缸水传输延迟来为每个水喷射器选择不同的水喷射参数(诸如水喷射量、正时、脉冲率等)。
在图4中描绘了用于发动机400的水喷射器布置的第三实施例。如前面的实施例那样，在图4的实施例中，进气歧管422被配置成通过一系列进气门(未示出)和进气流道465将进气或空气燃料混合物供应给多个汽缸480。每个汽缸480包括与其耦接的燃料喷射器479。每个汽缸480可以进一步包括爆震传感器483，用于识别异常燃烧事件和/或确定在汽缸上游喷射的水的分布。另选地，一个或多个爆震传感器可以沿汽缸体在不同的位置处耦接，并且可以基于爆震信号相对于发动机位置的正时(例如，以曲柄角度或根据汽缸冲程)确定汽缸的爆震。
在所描绘的实施例中，水喷射器433直接耦接到汽缸480并且因此被配置成将水直接喷射到汽缸中。如图4所示，一个水喷射器433耦接到每个汽缸480。在另一个实施例中，水喷射器可以另外地或另选地在进气流道465中定位在汽缸480的上游并且不耦接到每个汽缸。水可以通过水喷射系统(未示出)(诸如图1中描述的水喷射系统60)被递送到水喷射器433。
以这种方式，图1至图4的系统呈现了可用于将水喷射到在发动机进气装置或发动机汽缸中的一个或多个位置处的示例系统。如上所述，可以使用水喷射来降低进入发动机汽缸的进气的温度，并且从而减少发动机的爆震并提高发动机的容积效率。还可以使用水喷射来增加发动机稀释(以及充气湿度)，并且从而减少发动机泵送损失。如上所述，水可以在不同的位置(包括进气歧管(所有发动机汽缸的上游)、汽缸组的歧管(在一组汽缸的上游，诸如在V型发动机中)、发动机汽缸的进气流道或进气道)处被喷射到发动机中，或直接喷射到发动机汽缸中，或其组合。尽管直接喷射和进气道喷射可以为发动机汽缸和进气道提供增加的冷却，但是进气歧管喷射可以增加充气空气的冷却而不需要高压喷射器和泵(诸如进气道或直接汽缸喷射可需要的那些)。然而，由于进气歧管温度较低(因为其进一步远离汽缸)，所以并不是在进气歧管处喷射的所有水均可以被适当地雾化(例如，蒸发)。在一些示例中，如图1所示，发动机可以在发动机进气道或发动机汽缸内的多个位置处包括喷射器。在不同的发动机负荷和/或转速状况下，在一个位置处喷射水可优于在另一个位置处喷射水以实现增加的充气空气冷却(进气歧管)或稀释(汽缸进气端口/流道)。每个喷射器的水喷射参数可以基于喷射器所耦接到的汽缸组的状况(例如，到汽缸组的气流、汽缸组上游的压力等)而单独地确定。进一步地，由于组中的各个汽缸的架构或状况(例如，压力、温度、气流等)的差异，一组汽缸(例如，两个或更多个汽缸)上游的歧管水喷射可导致该组的汽缸之间的水分布不均。因此，可向发动机汽缸提供不均匀的冷却。在一些示例中，如以下参考图5进一步解释的，响应于耦接到一组汽缸中的每个汽缸的爆震传感器和进气氧传感器的输出的比较，可以检测并补偿喷射到该组汽缸上游的水的分布不均。
转到图5，描绘了用于将水喷射到发动机的示例性方法500。喷射水可以包括经由水喷射系统(诸如图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和本文包括的其余方法的指令可以由控制器(诸如图1所示的控制器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(诸如上面参考图1、图2、图3或图4描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据下面描述的方法利用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。例如，控制器可以向水喷射器的致动器发送信号以改变水喷射的脉冲宽度和正时。该方法能够将水作为多个脉冲喷射到发动机进气歧管中，其中基于来自进气歧管氧传感器和爆震传感器的反馈，参考接收水的汽缸的进气门正时调节所述脉冲。
方法500在502处通过估计和/或测量发动机工况开始。估计的发动机工况可包括歧管压力(MAP)、空燃比(A/F)、火花正时、燃料喷射量或正时、排气再循环(EGR)率、质量空气流量(MAF)、歧管充气温度(MCT)、发动机转速和/或负荷、驾驶员扭矩需求、发动机温度、排气催化剂温度等。
接下来，在504处，该方法包括确定是否满足水喷射状况。响应于发动机负荷高于阈值负荷并且火花正时(例如，从MBT)延迟大于阈值量，可以认为满足水喷射状况。确定是否满足水喷射状况还可以包括确定是否已经请求水喷射。在一个示例中，响应于歧管温度大于阈值水平，可以请求水喷射。另外，当达到阈值发动机转速或负荷时，可以请求水喷射。在又一示例中，基于发动机爆震水平高于阈值(或者汽缸爆震倾向于高于阈值)，可以请求水喷射。进一步地，响应于排气温度高于阈值温度，可以请求水喷射，其中阈值温度是高于其可发生汽缸下游的发动机部件劣化的温度。另外，当所使用的燃料的推断辛烷值低于阈值时，可以喷射水。
除了确定是否满足有利于水喷射的发动机工况之外，控制器还可以确定水是否可用于喷射。可用于喷射的水的可用性可以基于多个传感器的输出来确定，诸如设置在发动机的水喷射系统的储水箱中的水位传感器和/或水温传感器(诸如图1中所示的水位传感器65和水温传感器67)。例如，在冷冻状况下(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)，储水箱中的水可不可用于喷射。在另一个示例中，储水箱中的水位可以低于阈值水平，其中阈值水平基于喷射事件所需的水量或喷射循环的周期。响应于储水箱的水位低于阈值水平，可禁用水喷射并指示箱的再填充。
如果水喷射状况没有得到确认，或者如果水不可用，则在506处，水喷射器保持禁用，并且发动机操作继续而不喷射水。这包括调节发动机操作参数而不喷射水。例如，如果需要水喷射来减少爆震，但是不能进行水喷射(例如，因为水不可用)，则发动机操作调节可以包括以下各项中的一个或多个：使爆震汽缸的空燃比富化，减小节气门打开的量以减小歧管压力，并且延迟爆震汽缸的火花正时以解决爆震。
如果水喷射状况被确认，并且水是可用的，则方法在508处继续以启用水喷射器。作为示例，可以启用被配置为将水喷射到进气歧管中的歧管水喷射器。然后喷射器可以将水均匀地递送到喷射器下游的所有发动机汽缸，或者基于从控制器的存储器检索的发动机映射(mapping)数据来调节水的递送。例如，水可以随着每个发动机循环的单个脉冲(对于耦接在喷射器下游的所有汽缸的所有进气门打开事件而言)被喷射。作为另一个示例，喷射器可以将水作为与耦接在喷射器下游的每个汽缸的进气门打开同步的一系列脉冲进行递送。例如，水可以作为具有来自启用的水喷射器的相等量的水的多个均匀间隔的脉冲被喷射到发动机进气歧管中。另选地，脉冲(包括每个水脉冲的正时和量)可以根据存储在控制器的存储器中的发动机映射来确定。
在一个示例配置中，歧管水喷射器可以将水喷射到第一汽缸和第二汽缸中的每个汽缸的上游的进气歧管中。脉冲化水喷射可以包括作为第一脉冲喷射的第一量的水，其具有与第一汽缸的进气门打开重叠的正时；以及作为第二脉冲喷射的第二量的水，其具有与第二汽缸的进气门打开重叠的正时。在本文，均匀定相的第一脉冲和第二脉冲可以具有相同的脉冲宽度。在其中发动机配置有第一组汽缸上游的第一歧管水喷射器和第二组汽缸上游的第二歧管水喷射器(诸如参考图2至图3的喷射器配置)的其他示例中，控制器可以将水作为具有经由第一组汽缸上游的第一喷射器喷射的第一喷射量的第一脉冲和具有经由第二组汽缸上游的第二喷射器喷射的第二喷射量的第二脉冲递送。在此，也是均匀定相的第一和第二脉冲可以具有相同的脉冲宽度。
作为示例，控制器可以计算每个汽缸在每个脉冲期间递送的水量，或者确定所有汽缸的总水喷射量并除以汽缸的数量。然后，控制器可以确定每个脉冲的正时以与每个(对应)汽缸的进气门打开正时重叠。
如之前所讨论的，可以另选地基于发动机映射来调节脉冲。这包括基于沿汽缸体的汽缸位置、点火顺序、气流、温度以及爆震历史的差异来调节脉冲(正时和/或量)。发动机映射数据可以包括在每个驾驶循环期间获悉的数据，并且在每个驾驶循环之后更新。例如，以第一和第二脉冲喷射的第一和第二量的水可以分别基于第一和第二汽缸(或汽缸组)的工况，诸如基于以下各项中的一个或多个来确定：到相应汽缸(或汽缸组)的气流水平或质量空气流量、在相应汽缸(或汽缸组)处的压力、相应汽缸(或汽缸组)的温度、相应汽缸(或汽缸组)处的爆震水平、相应汽缸(或汽缸组)的燃料喷射量等。在本文，第一量和第二量可以不相等。在一个示例中，其中发动机映射指示第一汽缸相对于第二汽缸具有较高爆震倾向，第一量可相对于第二量增加。在另一示例中，其中发动机映射指示第一汽缸相对于第二汽缸倾向于在较高的平均汽缸温度下操作，第一量可相对于第二量增加。作为又一示例，其中发动机映射指示第一汽缸相对于第二汽缸倾向于接收较小质量空气流量，第一量可相对于第二量增加。
如本文所使用的，以第一和第二脉冲喷射的第一和第二量的水以及脉冲的第一和第二正时可对应于基于汽缸的发动机映射确定的水喷射脉冲的初始量和正时。由此，每个发动机可以具有不同的汽缸架构以及用于每个汽缸的不同的进气流道架构(例如，几何形状)，这导致来自共同水喷射器的到(例如，汽缸组的)每个汽缸的水分布的差异。例如，一组汽缸的每个汽缸可以距耦接到汽缸组的水喷射器不同的距离，并且/或者每个进气流道可具有影响所喷射的水如何递送到对应汽缸的不同的形状或曲率。进一步地，喷射器相对于每个汽缸的角度在该组汽缸内可以是不同的。因此，可以基于发动机的已知架构来确定每个脉冲递送的水的初始脉冲喷射正时和量(对于组内的不同汽缸它们可不同)。由于水递送的变化，每个汽缸处的所喷射的水脉冲的充气冷却和稀释作用可变化。这可会导致爆震发生的差异。例如，接收比预期少的水的汽缸可比接收比预期多的水(或接收预定水量)的汽缸爆震多(具有更高的强度和/或更高的频率)。如下文详细描述的，基于在水喷射之后的汽缸与汽缸的(cylinder-to-cylinder)爆震变化来获悉发动机水分布不均。通过诸如基于每个水脉冲的稀释作用的变化来同时获悉不平衡汽缸中的每个脉冲的传输延迟，可以在随后的水喷射期间补偿分布不均。
在510处，在以与对应汽缸的进气门打开重叠的正时喷射初始量的水之后，可以确定是否观察到任何汽缸与汽缸不平衡(指示水分布不均)。在一个示例中，基于耦接到第一汽缸的爆震传感器的输出相对于耦接到第二汽缸的爆震传感器的输出的差异来指示汽缸与汽缸不平衡。例如，如果在第一水脉冲之后，第一汽缸爆震超过预期，则可以确定第一汽缸接收比喷射少的水。作为另一个示例，如果在第二水脉冲之后，第二汽缸爆震超过预期，则可以确定第二汽缸接收比喷射少的水。作为非限制性示例，由于在喷射源附近的水聚积导致较少的水到达汽缸，汽缸和进气流道架构的差异导致所喷射的水的较少部分在进气门打开时到达汽缸等，所以不平衡的汽缸可已经接收到比喷射的水少的水。另外，如上所述，进气歧管流道架构可固有地导致从喷射器到下游汽缸的水的不均匀分布。在另一示例中，由于汽缸上游的水喷射器相对于每个流道的角度的差异，可发生水分布不均。所观察到的各个汽缸爆震强度的差异可与水递送中的汽缸与汽缸不平衡相关。在其他示例中，可以基于在水喷射之后到每个发动机汽缸的自适应火花的差异来指示汽缸与汽缸不平衡。其中，各个汽缸火花延迟使用的差异可与汽缸与汽缸不平衡相关。例如，如果在第一水脉冲之后，第一汽缸具有比预期多的火花正时延迟，则可以确定第一汽缸接收比喷射少的水。作为另一个示例，如果在第二水脉冲之后，第二汽缸具有比预期多的火花正时延迟，则可以确定第二汽缸接收比喷射少的水。
例如，可以确定对应于不同汽缸的爆震输出的标准偏差，并且如果标准偏差大于阈值标准偏差值，则可以指示水不平衡。在又一示例中，如果对应于单个汽缸的爆震输出与对应于该组的所有汽缸的所有爆震输出的平均值相差阈值量，则该单个汽缸可被指示为接收比该组中的其他汽缸或多或少的水。在另一个示例中，可以基于各个汽缸中的火花延迟与预期量的差异来确定耦接到水喷射器的一组汽缸之间的水分布不均，其中预期量基于发动机映射。
如果未观察到爆震强度或火花延迟使用的偏差，则在512处，该方法包括指示没有水喷射分布不均。另外，发动机映射可以基于各个汽缸爆震强度和火花延迟使用的最新估计来更新。
如果检测到汽缸与汽缸不平衡，则在514处，该方法包括基于汽缸与汽缸爆震强度或火花延迟使用的偏差来获悉汽缸之间的水分布不平衡。例如，可以基于实际爆震强度与预期爆震强度之间的差异来获悉汽缸中缺水，其中实际爆震强度高于预期爆震强度。作为另一个示例，可以基于所施加的实际的火花正时的程度与预期的火花正时延迟的程度之间的差异来获悉汽缸中缺水。
在516处，在确认水分布不均之后，重复脉冲式水喷射以获悉不平衡汽缸中的每个的传输延迟。这包括使设置在进气歧管氧传感器上游的在进气歧管中的水喷射器脉冲化，以从喷射器经由多个脉冲递送一定量的水。与之前的水喷射一样，当前的水喷射可以包括递送到第一汽缸的第一脉冲和递送到第二汽缸的第二脉冲。可基于发动机映射并且还基于较早水喷射之后的爆震输出来参考汽缸的进气门正时来调节脉冲。第一脉冲的初始正时和第一量中的每个可以基于发动机映射并且进一步基于耦接到第一汽缸的爆震传感器在喷射之后的输出来调节。类似地，第二脉冲的初始正时和第二量中的每个可以基于发动机映射并且进一步基于耦接到第二汽缸的爆震传感器在喷射之后的输出来调节。
在一个示例中，控制器可以增加对应于汽缸的进气门打开的脉冲所喷射的水量，以补偿在该汽缸处检测到的比在其他汽缸处检测到的少的水。在一个汽缸处检测到的水量相对于在组中其他汽缸处检测到的水量较低可以基于来自该汽缸的爆震传感器输出高于其他汽缸，或者基于施加到该汽缸的火花延迟的程度高于施加到其他汽缸的火花延迟。在另一个示例中，控制器可以减少对应于汽缸的进气门打开的脉冲所喷射的水量，以补偿在该汽缸处检测到的比在其他汽缸处检测到的多的水。在一个汽缸处检测到的水量相对于在组中其他汽缸处检测到的水量更高可以基于来自该汽缸的爆震传感器输出低于其他汽缸。
在518处，该方法包括在脉冲式水喷射期间检测进气氧传感器的响应。进气氧传感器可以在脉冲式水喷射期间以标称模式和可变电压模式中的一个操作。在一个示例中，可以在第一脉冲水喷射状况期间选择IAO2传感器操作的标称模式。以标称模式操作包括以固定参考电压(例如，450mV)操作传感器，并且基于氧的稀释来检测水喷射量。在另一个示例中，可以在第二不同的脉冲式水喷射状况期间选择可变电压模式。以可变电压模式操作包括在第一较低参考电压(例如，450mV)与第二较高参考电压(例如，950mV)之间调制传感器的参考电压，以基于由于在较高电压下的水解离生成的过量氧来检测水喷射量。由于传感器被配置为感测进气中氧的存在，所以传感器的输出在脉冲式水喷射期间可以改变，这反映了空气的稀释或水含量的变化(特别地，由于水在传感器处解离成氧而导致被添加到空气中的氧)。由此，对应于脉冲喷射的水量的稀释量在进气氧传感器处被预期处于对应于下游汽缸的进气门打开的正时。如果感测到的稀释量与预期的稀释不匹配和/或稀释的正时与下游汽缸的进气门打开不重叠，则可以是由于水喷射中的传输延迟造成的。
因此，在520处，该方法包括在脉冲式水喷射期间基于来自进气歧管氧传感器的输出获悉(对于多个汽缸中的每个的)多个脉冲中的每个脉冲的传输延迟。作为示例，获悉包括：基于进气歧管氧传感器在第一汽缸的进气门打开时的输出来获悉到第一汽缸的第一脉冲的第一传输延迟，并且基于进气歧管氧传感器在第二汽缸的进气门打开时的输出来获悉到第二汽缸的第二脉冲的第二传输延迟。在522处，该方法包括利用获悉的传输延迟来更新存储在控制器的存储器中的发动机映射。
作为示例，如果进气歧管氧传感器的输出指示在第一汽缸的进气门打开期间没有实现预期的稀释，但是晚于进气门打开发生稀释作用，则可以基于进气门打开时的稀释程度差异(例如，基于进气门打开时实际稀释程度比预期程度低多少)获悉传输滞后。另外地或另选地，可以基于实际稀释作用的正时(在本文为延迟)相对于预期正时(在进气门打开时)的差异来获悉传输滞后。然后，可以基于获悉的传输滞后使用因子来更新存储在发动机映射中的第一汽缸的传输延迟。作为另一个示例，如果进气歧管氧传感器的输出指示在第一汽缸的进气门打开期间没有达到预期稀释，但是早于进气门打开发生了稀释作用，则可以基于进气门打开时的稀释程度的差异(例如，基于进气门打开时的实际稀释程度比预期高多少)获悉传输超前。另外地或另选地，可以基于实际稀释作用的正时相对于预期正时(在进气门打开时)的差异来获悉传输滞后。然后，可以基于获悉的传输超前使用因子来更新存储在发动机映射中的第一汽缸的传输延迟。
在又一示例中，当传感器以可变电压模式中操作时，在较低电压下的进气歧管氧传感器的输出与在较高电压下的传感器的输出之间的差异反映了空气中过量水量(由于在较高电压下的水解离)。如果气门打开时的估计的过量水量小于预期水量(由于到特定汽缸组的脉冲式水喷射)，则可以推断存在水分布不均。基于估计的水量和喷射的水量之间的差异，可以获悉传输延迟。另外地或另选地，基于估计的水量与喷射水量匹配时的正时相对于进气门打开正时，可以获悉传输延迟。
在524处，可选地，该方法包括基于获悉的传输延迟来调节发动机加燃料。例如，可以调节发动机加燃料以满足发动机稀释需求，同时考虑经由水喷射提供的稀释量和水喷射的传输延迟。在更进一步的示例中，获悉的汽缸与汽缸不平衡可以通过仅调节发动机加燃料而不调节水喷射分布来补偿。进一步地，可以基于获悉的传输延迟来调节除了水喷射之外的一个或多个发动机操作参数。例如，如果响应于爆震指示而喷射水，则基于获悉的传输延迟，可以在一组汽缸之间不同地提前火花正时、进气门正时和排气门正时中的一个或多个。
从522(或524)开始，该方法移动至526，在526中确定是否再次请求水喷射。这包括评估是否满足水喷射状况，如先前在504处所讨论的。如果不请求水喷射，则程序返回至506以保持(一个或多个)水喷射器禁用，并使用更新的发动机映射来操作发动机。如果请求水喷射，则在528处，在随后的水喷射期间，该方法包括基于获悉的(第一汽缸的)第一传输延迟，调节到第一汽缸中的第一量和第一脉冲的初始正时中的每个，以及基于获悉的(第二汽缸的)第二传输延迟调节到第二汽缸中的第二量和第二脉冲的初始正时中的每个。另外，在随后的水喷射期间，控制器可以基于(第二汽缸的)第二传输延迟进一步调节第一量和第一脉冲的初始正时中的每个，并且基于(第一汽缸的)第一传输延迟调节第二量和第二脉冲的初始正时中的每个。
以这种方式，水可以作为来自水喷射器的多个脉冲被喷射到发动机进气歧管中，其中基于来自进气歧管氧传感器和爆震传感器的输出参考进气门正时来调节脉冲。例如，发动机控制器可以脉冲化进气歧管水喷射器，以将一定量的水递送到汽缸组中，该脉冲的正时与该汽缸组中的每个汽缸的进气门打开正时同步，基于来自进气歧管氧传感器和爆震传感器中的每个的输出来调节所述量和正时。可以响应于汽缸与汽缸不平衡的指示而执行脉冲化，该指示基于爆震传感器。在本文，脉冲化可以包括：初始脉冲化进气歧管水喷射器以在与该组汽缸的每个汽缸的进气门打开正时同步的第一正时递送第一量的水；在初始脉冲化之后基于来自爆震传感器的输出来获悉汽缸与汽缸不平衡；随后脉冲化进气歧管水喷射器，以基于获悉的汽缸与汽缸不平衡以第二正时递送第二量的水；在随后的脉冲化之后，基于氧传感器的输出来获悉随后脉冲化的每个脉冲的传输延迟；并且最后脉冲化进气歧管水喷射器，以基于获悉的传输延迟以第三正时递送第三量的水，以减少获悉的汽缸与汽缸不平衡。基于来自进气歧管氧传感器的输出的脉冲的量和正时调节可以包括基于预期发动机稀释与实际的发动机稀释的偏差将所述量和正时从初始量和初始正时调节到最终量和最终正时，实际的发动机稀释基于氧传感器的输出，预期稀释基于初始量并且进一步基于相对于进气门打开正时的初始正时。
现在转到图6，映射图600示出了对脉冲式水喷射的量和正时的调节，以减少耦接到喷射器的汽缸组上所喷射的水的不均匀分布。如基于来自进气歧管氧传感器的输出获悉的，通过补偿各个汽缸水输送延迟来执行调节。
在映射图600中示出的操作参数包括在曲线602处的水喷射，在604至610处的四个汽缸中的每个汽缸的汽缸气门升程，在612至618处的四个汽缸中的每个汽缸的爆震信号(例如，爆震传感器的爆震输出)以及在620处的进气氧(或稀释水平)信号(例如，由进气氧传感器输出的泵送电流)。在所描绘的示例中，水喷射脉冲与每个汽缸的气门升程同步。另外，在该示例中，可以在所有汽缸1至4的上游(诸如经由位于所有汽缸1至4上游的进气歧管中的歧管喷射器)喷射水。对于每个操作参数，沿水平轴线描绘时间，并且沿垂直轴线描绘每个相应操作参数的值。
在t0和t1之间，响应于水喷射请求，在每个汽缸的上游(例如，在进气歧管中)均匀地喷射水，并且监测爆震信号强度。可以通过以相同的脉冲宽度脉冲化喷射器来喷射水，以分别在与汽缸1至4的进气门打开同步的时间(对应于规则间隔)产生脉冲P1至P4。以这种方式，可以通过位于汽缸1至4上游的单个喷射器来递送多个水脉冲。
在t1和t4之间监测汽缸特定的爆震信号以映射(map)发动机。在本示例中，汽缸1和3的爆震信号612(实线)和616(长虚线)分别在平均爆震强度之外，而汽缸2和4的爆震信号614(小虚线)和618(点划线)分别处于平均爆震强度(对于4个汽缸的预期平均爆震强度)处或其周围。特别地，汽缸1的爆震信号612高于平均值指示汽缸1更易于爆震，并且汽缸3的爆震信号616低于平均值指示汽缸3不易爆震。换句话说，汽缸1和3是不平衡的。
响应于来自包括爆震传感器的多个传感器的关于发动机操作的反馈，控制器可映射发动机并自适应地调节水喷射量或汽缸。特别地，在t1和t2之间，控制器可以增加针对汽缸1所喷射的水量，使得脉冲P1'具有比对应的较早脉冲P1大的脉冲宽度。同样，控制器可以减少针对汽缸3所喷射的水量，使得脉冲P3'具有比对应的早期脉冲P3小的脉冲宽度。保持针对汽缸2和4的喷射的脉冲宽度，并且因此脉冲P2'和P4'分别具有与P2和P4相同的脉冲宽度。在本示例中，脉冲P1'至P4'重复一次。由于水喷射，在时间t1和t2之间，爆震强度信号可下降。
响应于汽缸与汽缸不平衡的指示，在t1与t2之间，还基于进气氧传感器的输出来监测进气氧水平(或稀释)。在虚线图622处示出进气氧传感器的预期稀释响应。预期稀释响应包括其幅度与水脉冲P1'、P2'、P3'和P4'相关的稀释峰值。另外，预期稀释峰值具有与对应汽缸的进气门打开正时重叠的正时。然而，(在曲线620处所描绘的)实际的稀释响应与预期的稀释响应不同。具体地，与脉冲P1'对应的稀释峰值具有从预期的正时延迟的峰值强度，从而导致延迟D1a(在第一次迭代上)和延迟D1b(在第二次迭代上)。给定汽缸(1)的平均延迟D1可以作为延迟D1a和延迟D1b的统计平均值而获悉。另一方面，对应于脉冲P3'的稀释峰值具有比预期的正时早的峰值强度，从而导致超前L3a(在第一次迭代上)和超前L3b(在第二次迭代上)。给定汽缸(3)的平均超前L3可以作为超前L3a和超前L3b的统计平均值而获悉。脉冲P2和P4的稀释峰值的正时可以对应于期望的正时。然后基于获悉的爆震强度的差异、相应的汽缸与汽缸不平衡以及相应的传输滞后或超前来更新汽缸的发动机映射。每个汽缸的基本传输延迟因子可以例如以根据获悉的滞后或超前而确定的常数相应地更新。
在t2和t3之间，禁用水喷射。然而，由于t2和t3之间的发动机工况的变化，汽缸1和3可发生爆震(如其相应爆震信号的上升所指示)。
为解决爆震，在t3之后，重新开始水喷射。然而，为减少由于水分布不均引起的汽缸与汽缸不平衡，通过更新的发动机映射来调节减轻爆震的水喷射脉冲的相位和幅度。例如，汽缸1根据具有与脉冲P1'的汽缸调节的脉冲宽度对应的脉冲宽度的脉冲P1″接收水。另外，将脉冲P1″的喷射正时调节为(比脉冲P1'的喷射正时)更早，以补偿传输滞后D1。作为另一个示例，汽缸3根据具有与脉冲P3'的汽缸调节的脉冲宽度对应的脉冲宽度的脉冲P3″接收水。另外，脉冲P3″的喷射正时被调节为(比脉冲P3'的喷射正时)更晚，以补偿传输超前L3。
在另选示例中，控制器可以通过进一步增加脉冲宽度P1″来补偿传输滞后D1，并且通过进一步减小脉冲宽度P3″来补偿传输超前L3。在其他示例中，控制器可以在时间上使脉冲提前。其中时间是考虑传输延迟的偏移量。
以这种方式，响应于耦接到进气歧管的汽缸之间的不均匀的水分布，可以调节进气歧管处的水喷射。通过比较发动机工况诸如汽缸之间的爆震传感器输出，在均匀的脉冲化水喷射之后，可以识别汽缸之间的不均匀的水分布。通过将脉冲式歧管水喷射与每个汽缸的进气门打开正时同步，并经由进气氧传感器监测进气歧管中的稀释作用的变化，能够准确地获悉和补偿引起不均匀水分布的汽缸特定的传输延迟。基于获悉的传输延迟响应于不均匀的水分布来调节水喷射的技术效果是能够调节汽缸之间的水喷射量和正时以缓解不平衡。通过减少水分布不均，可以在较宽范围的发动机工况下提供所期望的水喷射益处，诸如减少爆震趋势和提高发动机效率。另外，能够提高发动机用水的效率。
一种用于发动机的示例方法包括：将水作为多个脉冲从水喷射器喷射到发动机进气歧管中，其中基于来自进气歧管氧传感器的输出参考进气门正时来调节该脉冲。在前面的示例中，另外地或任选地，喷射包括使设置在进气歧管氧传感器上游的发动机进气歧管中的水喷射器脉冲化，以通过多个脉冲递送一定量的水。在任何或所有前述实施例中，另外地或任选地，喷射包括喷射第一量的水作为第一脉冲，第一脉冲的初始正时与第一汽缸的进气门打开重叠，并喷射第二量的水作为第二脉冲，第二脉冲的初始正时与第二汽缸的进气门打开重叠。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，第一量和第二量基于第一和第二汽缸的发动机映射，发动机映射包括第一汽缸沿汽缸体相对于第二汽缸的位置、第一汽缸相对于第二汽缸的点火顺序以及第一汽缸相对于第二汽缸的爆震历史记录。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，第一量和第一脉冲的初始正时中的每个进一步基于耦接到第一汽缸的爆震传感器在喷射之后的输出，并且其中第二量和第二脉冲的初始正时中的每个进一步基于耦接到第二汽缸的爆震传感器在喷射之后的输出。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，该方法进一步包括基于来自进气歧管氧传感器的输出获悉多个脉冲中的每个脉冲的传输延迟。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，获悉包括：基于第一汽缸的进气门打开时的进气歧管氧传感器的输出来获悉到第一汽缸的第一脉冲的第一传输延迟，以及基于第二汽缸的进气门打开时的进气歧管氧传感器的输出来获悉到第二汽缸的第二脉冲的第二传输延迟。在任何或所有前述实施例中，另外地或任选地，该方法进一步包括在随后的水喷射期间，基于第一传输延迟调节第一量和第一脉冲的初始正时中的每个，以及基于第二传输延迟调节第二量和第二脉冲的初始正时中的每个。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，该方法进一步包括在随后的水喷射期间，基于第二传输延迟调节第一量和第一脉冲的初始正时中的每个，并且基于第一传输延迟调节第二量和第二脉冲的初始正时中的每个。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，脉冲化响应于发动机负荷高于阈值负荷以及点火正时被延迟大于阈值量，该方法进一步包括基于获悉的传输延迟调节发动机加燃料和可变凸轮正时(VCT)中的一个或多个。
用于发动机的另一示例方法包括：脉冲化进气歧管水喷射器以将一定量的水递送到汽缸组中，其中脉冲的正时与汽缸组中的每个汽缸的进气门打开正时同步，基于来自进气歧管氧传感器和爆震传感器中的每个的输出调节所述量和正时。在前面的示例中，另外地或任选地，脉冲响应于汽缸与汽缸不平衡的指示，该指示基于爆震传感器。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，脉冲化包括初始脉冲化进气歧管水喷射器从而以与汽缸组的每个汽缸的进气门打开正时同步的第一正时递送第一量的水；在初始脉冲化之后基于来自爆震传感器的输出来获悉汽缸与汽缸不平衡；随后脉冲化进气歧管水喷射器以基于获悉的汽缸与汽缸不平衡以第二正时递送第二量的水；在随后的脉冲化之后，基于氧传感器的输出来获悉随后脉冲化的每个脉冲的传输延迟；并且最后脉冲化进气歧管水喷射器，以基于获悉的传输延迟以第三正时递送第三量的水，从而减少获悉的汽缸与汽缸不平衡。在任何或所有前述示例中，另外地或任选地，基于来自进气歧管氧传感器的输出调节的量和正时包括基于预期发动机稀释与实际发动机稀释的偏差，将量和正时从初始量和初始正时调节到最终量和最终正时，实际发动机稀释基于氧传感器的输出，预期稀释基于初始量并且进一步基于相对于进气门打开正时的初始正时。
用于发动机的另一示例方法包括：将水喷射到发动机进气歧管中；在喷射之后基于各个汽缸爆震强度获悉汽缸与汽缸水喷射不平衡；并经由进气氧传感器补偿获悉的不平衡。在前面的示例中，另外地或任选地，喷射包括作为多个脉冲喷射的第一量的水，所述多个脉冲根据各个汽缸的发动机映射进行定相。在任何或所有前述实施例中，另外地或任选地，经由进气氧传感器的补偿包括基于在喷射之后的预期发动机稀释与经由进气氧传感器估计的实际发动机稀释之间的偏差进行补偿。在任何或所有前述实施例中，另外地或任选地，偏差包括预期的发动机稀释量和预期的发动机稀释量之间的第一偏差，以及相对于各个汽缸的进气门打开正时的预期的发动机稀释的正时和相对于各个汽缸的进气门打开正时的预期的发动机稀释正时之间的第二偏差。在任何或所有前述实施例中，另外地或任选地，补偿进一步包括作为多个脉冲喷射第二量的水，所述多个脉冲根据第一量和偏差进行定相。在任何或所有前述实例中，另外地或任选地，该方法进一步包括基于获悉的不平衡来调节发动机加燃料。
注意，本文包括的示例控制和估计程序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以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器以及其他发动机硬件来实施。本文描述的具体程序可以表示任何数目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。由此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以按所说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理的次序并非是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，可以重复执行所说明的动作、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以用图形表示将被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结合电子控制器执行在包括各种发动机硬件组件的系统中的指令来实施。
应该清楚，在此公开的配置和程序实际上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义，因为可能有许多变化。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他的发动机类型。本公开的主题包括在此公开的不同系统和配置，以及其他特征、功能、和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为是新颖的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”元素或“第一”元素或其等同物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元素的并入，既不要求也不排除两个或更多个此类元素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求被要求保护。此类权利要求，无论是宽于、窄于、等于或不同于原始权利要求的范围，也都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：
将水作为多个脉冲从水喷射器喷射到发动机进气歧管中，基于来自进气歧管氧传感器的输出参考进气门正时调节所述脉冲。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷射包括使设置在所述进气歧管氧传感器上游的所述发动机进气歧管中的水喷射器脉冲化，以通过所述多个脉冲递送一定量的水。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述喷射包括：喷射第一量的水作为第一脉冲，所述第一脉冲的初始正时与第一汽缸的进气门打开重叠；以及喷射第二量的水作为第二脉冲，所述第二脉冲的初始正时与第二汽缸的进气门打开重叠。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一量和所述第二量基于所述第一汽缸和所述第二汽缸的发动机映射，所述发动机映射包括所述第一汽缸沿汽缸体相对于所述第二汽缸的位置、所述第一汽缸相对于所述第二汽缸的点火顺序，以及所述第一汽缸相对于所述第二汽缸的爆震历史。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一脉冲的所述初始正时和所述第一量中的每个进一步基于耦接到所述第一汽缸的爆震传感器在所述喷射之后的输出，并且其中所述第二脉冲的所述初始正时和所述第二量中的每个进一步基于耦接到所述第二汽缸的爆震传感器在所述喷射之后的输出。
6.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括基于来自所述进气歧管氧传感器的输出，获悉所述多个脉冲中的每个脉冲的传输延迟。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述获悉包括：基于所述第一汽缸的进气门打开时的所述进气歧管氧传感器的输出，获悉到所述第一汽缸的所述第一脉冲的第一传输延迟，并且基于所述第二汽缸的进气门打开时的所述进气歧管氧传感器的所述输出，获悉到所述第二汽缸的所述第二脉冲的第二传输延迟。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：在随后的水喷射期间，基于所述第一传输延迟，调节所述第一脉冲的所述初始正时和所述第一量中的每个，并且基于所述第二传输延迟，调节所述第二脉冲的所述初始正时和所述第二量中的每个。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：在随后的水喷射期间，基于所述第二传输延迟，调节所述第一脉冲的所述初始正时和所述第一量中的每个，并且基于所述第一传输延迟，调节所述第二脉冲的所述初始正时和所述第二量中的每个。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述脉冲化响应于发动机负荷高于阈值负荷并且火花正时延迟多于阈值量，所述方法进一步包括基于所述获悉的传输延迟，调节发动机加燃料和可变凸轮正时(VCT)中的一个或多个。
11.一种用于发动机的方法，其包括：
脉冲化进气歧管水喷射器以将一定量的水递送到汽缸组中，所述脉冲化的正时与所述汽缸组中的每个汽缸的进气门打开正时同步，所述量和所述正时基于来自进气歧管氧传感器和爆震传感器中的每个的输出而被调节。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述脉冲化响应于汽缸与汽缸不平衡的指示，所述指示基于所述爆震传感器。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述脉冲化包括：
初始脉冲化所述进气歧管水喷射器从而以与所述汽缸组中的每个汽缸的所述进气门打开正时同步的第一正时递送第一量的水；
在所述初始脉冲化之后基于来自所述爆震传感器的输出获悉汽缸与汽缸之间的不平衡；
随后脉冲化所述进气歧管水喷射器，以基于所述获悉的汽缸与汽缸不平衡以第二正时递送第二量的水；
在所述随后的脉冲化之后，基于所述氧传感器的所述输出获悉所述随后脉冲化的每个脉冲的传输延迟；以及
最后脉冲化所述进气歧管水喷射器，以基于所述获悉的传输延迟以第三正时递送第三量的水，以减少所述获悉的汽缸与汽缸不平衡。
14.根据权利要求11所述的方法，其中基于来自所述进气歧管氧传感器的所述输出调节的所述量和所述正时包括：基于预期发动机稀释与实际发动机稀释的偏差，将所述量和所述正时从初始量和初始正时调节到最终量和最终正时，所述实际发动机稀释基于所述氧传感器的所述输出，所述预期发动机稀释基于所述初始量并且进一步基于相对于所述进气门打开正时的所述初始正时。
15.一种用于发动机的方法，其包括：
将水喷射到发动机进气歧管中；
在所述喷射之后基于各个汽缸爆震强度，获悉汽缸与汽缸水喷射不平衡；以及
经由进气氧传感器补偿所述获悉的不平衡。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述喷射包括作为多个脉冲喷射第一量的水，所述多个脉冲根据各个汽缸的发动机映射定相。
17.根据权利要求16所述的方法，其中经由所述进气氧传感器的所述补偿包括基于所述喷射之后的预期发动机稀释与经由所述进气氧传感器估计的实际发动机稀释之间的偏差进行补偿。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述偏差包括预期发动机稀释量与预期发动机稀释量之间的第一偏差，以及预期发动机稀释相对于所述各个汽缸的进气门打开正时的正时与所述预期发动机稀释相对于所述各个汽缸的所述进气门打开正时的正时之间的第二偏差。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述补偿进一步包括：
作为多个脉冲喷射第二量的水，所述多个脉冲根据所述第一量和所述偏差定相。
20.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括基于所述获悉的不平衡调节发动机加燃料。
CN201711272647.XA 2016-12-19 2017-12-06 用于脉冲式发动机水喷射的方法和系统 Active CN108204308B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/384,172 2016-12-19
US15/384,172 US10267243B2 (en) 2016-12-19 2016-12-19 Method and system for pulsed engine water injection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108204308A CN108204308A (zh) 2018-06-26
CN108204308B true CN108204308B (zh) 2022-04-08

Family

ID=62251058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711272647.XA Active CN108204308B (zh) 2016-12-19 2017-12-06 用于脉冲式发动机水喷射的方法和系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10267243B2 (zh)
CN (1) CN108204308B (zh)
DE (1) DE102017130264A1 (zh)
RU (1) RU2704368C2 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10167819B2 (en) 2016-12-19 2019-01-01 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine water injection
US10590874B2 (en) * 2017-11-06 2020-03-17 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for conducting onboard engine cleaning routines in a vehicle
JP6907973B2 (ja) * 2018-03-12 2021-07-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN113217181B (zh) * 2020-01-21 2022-06-17 长城汽车股份有限公司 一种发动机体的喷水控制方法、装置及车辆
US11434842B1 (en) * 2021-02-22 2022-09-06 Caterpillar Inc. Derating operating strategy and gaseous fuel engine control system
JP2023156147A (ja) * 2022-04-12 2023-10-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4406255A (en) * 1981-07-15 1983-09-27 The Goodman System Company, Inc. Fuel detonation-responsive fluid injection system for an internal combustion engine
JPH0510164A (ja) * 1991-06-29 1993-01-19 Mazda Motor Corp エンジンのノツキング抑制装置
JPH0949458A (ja) * 1995-08-07 1997-02-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の水噴射制御装置
KR100626403B1 (ko) * 2005-12-09 2006-09-20 송정헌 내연기관용 물 분무시스템
CN101672226A (zh) * 2009-11-03 2010-03-17 李德平 一种清洁多燃料内燃机
CN105569882A (zh) * 2014-11-04 2016-05-11 宝马股份公司 内燃机

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4790277A (en) 1987-06-03 1988-12-13 Ford Motor Company Self-adjusting fuel injection system
US5148776A (en) 1991-09-23 1992-09-22 Connor Michael J Coordinated water and fuel injection system
US5832880A (en) 1997-07-28 1998-11-10 Southwest Research Institute Apparatus and method for controlling homogeneous charge compression ignition combustion in diesel engines
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
SE524223C2 (sv) * 2001-10-04 2004-07-13 Cargine Engineering Ab Metod för styrning av internförbränningsmotor med expansionstakt samt förbränningsmotor
US7426918B2 (en) * 2006-03-20 2008-09-23 Ford Global Technologies, Llc Engine having multiple injector locations
US7802563B2 (en) 2008-03-25 2010-09-28 Fors Global Technologies, LLC Air/fuel imbalance monitor using an oxygen sensor
US7823563B2 (en) 2008-05-08 2010-11-02 Ford Global Technologies, Llc Cylinder-by-cylinder balancing of combustion timing in HCCI engines
WO2010053857A1 (en) 2008-11-04 2010-05-14 Ethanol Boosting Systems, Llc Water based systems for direct injection knock prevention in spark ignition engines
US8763594B2 (en) 2009-12-04 2014-07-01 Ford Global Technologies, Llc Humidity and fuel alcohol content estimation
US8522760B2 (en) 2009-12-04 2013-09-03 Ford Global Technologies, Llc Fuel alcohol content detection via an exhaust gas sensor
US8090521B2 (en) * 2009-12-07 2012-01-03 General Electric Company Method and kit for engine emission control
US8096283B2 (en) 2010-07-29 2012-01-17 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
JP2013024094A (ja) * 2011-07-19 2013-02-04 Mitsubishi Motors Corp エンジンのノッキング抑制方法及び同ノッキング抑制装置
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
EP2923063A4 (en) * 2012-11-20 2016-08-17 Nostrum Energy Pte Ltd INTERNAL COOLED EXHAUST GAS RECYCLING SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD THEREFOR
CA2898105C (en) * 2013-01-17 2020-08-25 Nirmal Mulye Internally cooled internal combustion engine and method thereof
US8960133B2 (en) 2013-01-23 2015-02-24 Ford Global Technologies, Llc Liquid injection for scavenging
US9127607B2 (en) 2013-05-29 2015-09-08 Ford Global Technologies, Llc Method for purging condensate from a charge air cooler
US9169755B2 (en) 2013-06-17 2015-10-27 Ford Global Technologies, Llc Water injection for catalyst oxygen reduction and temperature control during transient events
US9518529B2 (en) 2013-10-11 2016-12-13 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an intake oxygen sensor
US9840975B2 (en) * 2014-11-12 2017-12-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for secondary fluid injection control in an engine
US9879630B2 (en) 2014-11-19 2018-01-30 Fca Us Llc Intake oxygen sensor rationality diagnostics
DE102015208476A1 (de) * 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Einspritzung von Wasser für eine Brennkraftmaschine
DE102016200237B4 (de) * 2016-01-12 2022-01-20 Ford Global Technologies, Llc Direkteinspritzende aufgeladene Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
US9856799B1 (en) * 2016-07-05 2018-01-02 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an oxygen sensor
US10059325B2 (en) * 2016-07-21 2018-08-28 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling water injection
US9976502B2 (en) * 2016-08-02 2018-05-22 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for injecting water at different groups of cylinders of an engine
US9957921B2 (en) * 2016-10-04 2018-05-01 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling water injection
US10018156B1 (en) * 2016-12-19 2018-07-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine water injection
US10247140B2 (en) * 2016-12-19 2019-04-02 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for adjusting engine water injection
US10054036B2 (en) * 2016-12-19 2018-08-21 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for water injection control
US10167819B2 (en) * 2016-12-19 2019-01-01 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine water injection

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4406255A (en) * 1981-07-15 1983-09-27 The Goodman System Company, Inc. Fuel detonation-responsive fluid injection system for an internal combustion engine
JPH0510164A (ja) * 1991-06-29 1993-01-19 Mazda Motor Corp エンジンのノツキング抑制装置
JPH0949458A (ja) * 1995-08-07 1997-02-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の水噴射制御装置
KR100626403B1 (ko) * 2005-12-09 2006-09-20 송정헌 내연기관용 물 분무시스템
CN101672226A (zh) * 2009-11-03 2010-03-17 李德平 一种清洁多燃料内燃机
CN105569882A (zh) * 2014-11-04 2016-05-11 宝马股份公司 内燃机

Also Published As

Publication number Publication date
RU2704368C2 (ru) 2019-10-28
RU2017141937A (ru) 2019-06-04
US20180171891A1 (en) 2018-06-21
RU2017141937A3 (zh) 2019-08-27
US10267243B2 (en) 2019-04-23
DE102017130264A1 (de) 2018-06-21
CN108204308A (zh) 2018-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108204308B (zh) 用于脉冲式发动机水喷射的方法和系统
US10184429B2 (en) Methods and system for selecting a location for water injection in an engine
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
US10337423B2 (en) Methods and system for adjusting engine operation based on evaporated and condensed portions of water injected at an engine
US10767587B2 (en) Methods and system for injecting water at different groups of cylinders of an engine
US8156923B2 (en) Method and system for pre-ignition control
US8838365B2 (en) Method and system for pre-ignition control
CN104421012B (zh) 用于液化石油气燃料发动机的发动机控制
RU140661U1 (ru) Система двигателя
US10190541B2 (en) Method and system for engine water injection
RU154485U1 (ru) Система для двигателя
CN108204311B (zh) 用于发动机水喷射的方法与系统
CN103362669A (zh) 燃料组分识别
US10801431B2 (en) Method and system for cylinder imbalance estimation
CN106401763A (zh) 对多汽缸内燃机的系统的退化进行检测的方法
JP5691914B2 (ja) 排気再循環システムの制御装置
RU2658680C2 (ru) Способ для двигателя (варианты) и система двигателя
CN106979090B (zh) 用于运行具有双燃料喷射的尤其机动车的内燃机的方法和装置

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