CN108204309A - 用于发动机水喷射的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于发动机水喷射的方法和系统。提供用于基于根据排气氧传感器的输出确定的总水喷射误差调整在发动机的不同位置处的水喷射的方法和系统。所述方法包括基于冷却需求和稀释需求在不同位置处喷射水。另外，所述方法包括将总喷射误差分配至相应水喷射器，以及调整发动机运转参数，以提供期望的发动机冷却和稀释。

Description

用于发动机水喷射的方法和系统
技术领域
本说明书总体上涉及用于控制水喷射以提供发动机充气稀释的方法和系统。
背景技术
内燃发动机可以包括水喷射系统，其将水喷射到多个位置(包括发动机汽缸上游的进气歧管)或直接将水喷射到发动机汽缸内。将水喷射到发动机进气空气可能会提高燃料经济性和发动机性能，以及减少发动机排放。当将水喷射到发动机进气口或汽缸中时，热从进气空气和/或发动机部件转移至水。这种热转移引起蒸发，从而产生冷却。将水喷射到进气空气(例如，在进气歧管中)降低进气空气温度和发动机汽缸处的燃烧温度两者。通过冷却进气空气充气，可以降低爆震倾向而不增加燃烧空气燃料比。这也可以允许压缩比更高、点火正时提前以及排气温度降低。结果，提高燃料效率。另外，较大的体积效率可能导致增加的扭矩。另外，用水喷射降低燃烧温度可以减少NOx，而更有效的燃料混合物可以减少一氧化碳和碳氢化合物排放。
可以基于来自排气氧传感器的反馈来控制水喷射。具体来说，喷射的水可能会生成稀释效果，且氧传感器可能会由于添加的稀释物的存在而获悉排气的氧含量的变化。例如，如Leone等人在US 8,960,133中所示，基于由排气氧传感器检测的过量氧来控制针对爆震缓解而喷射的水量。
然而，本文的发明人已经认识到这种方法的潜在问题。'133的方法依赖于一次操作单个水喷射器。因此，经由排气氧传感器获悉的水喷射误差仅仅归因于水喷射，然后对所述误差进行适当的校正。在配置有多个水喷射器的发动机系统中，在任何给定时间，不同水量可以被喷射到不同的发动机位置以(例如，同时)解决充气冷却、部件冷却和充气稀释。这可能会使水喷射误差分配给不同的喷射和执行水喷射校正变得更复杂。所述系统反而可能需要依赖位于不同位置处的多个传感器，这增加了成本和复杂性。作为另一个示例，由于水喷射位置以及普遍的发动机工况，每个水喷射器可具有不同的水喷射极限。例如，歧管水喷射器的输出可能受限于歧管湿度，而歧管湿度又是歧管空气温度和压力的函数。喷射极限的差可能使水喷射误差校正复杂。水喷射的误差能够导致发动机爆震、汽缸失火事件以及燃烧不稳定。
发明内容
在一个示例中，上述问题中的一些可以通过一种用于发动机的方法来解决，所述方法包含：响应于发动机稀释需求和发动机冷却需求中的每一个，将水喷射到不同的发动机位置；以及基于来自以可变电压模式运转的排气氧传感器的反馈，校正总水喷射量。以此方式，可以更好地解决水喷射误差。
作为示例，水可以同时被喷射到发动机的多个位置以满足发动机冷却需求(例如，用于爆震缓解)和发动机稀释需求中的每一个。例如，水可以经由歧管喷射器被喷射到进气歧管中，并且经由进气道喷射器喷射到进气道中。被命令将喷射到发动机中的总水量，以及被命令到达每个位置的总水量的比率可以基于发动机冷却需求相对于发动机稀释需求。另外，可以协调排气再循环(EGR)的使用来满足发动机稀释需求。排气氧传感器可以在水喷射之前和之后以可变电压模式运转，且由传感器测量的排气中的过量氧可能归因于在发动机中接收的总水量。然后可以基于总命令量和总测量量来确定水喷射误差。然后，发动机控制器可以获悉每个水喷射器的喷射极限(包括上限和下限阈值)以及误差公差。基于初始水喷射比率、水喷射误差的大小和方向性以及每个水喷射器的喷射极限，可以更新到达不同水喷射器的水喷射命令。例如，如果误差要求增加额外水量且由于达到一个喷射器的喷射极限，两个水喷射器之间的误差不能对称地划分，那么误差可能被不对称地划分。在一个示例中，可以通过增加歧管喷射器的水喷射量直至达到歧管水饱和点来解决误差，之后可以通过经由进气道喷射器增加水喷射来补偿误差。
以此方式，水喷射可以同时用作EGR以及爆震缓解的替代方法，且排气氧传感器可用于液体EGR和爆震缓解的反馈控制。使用来自氧传感器的反馈来确定总水喷射误差以及通过基于不同水喷射器的单独喷射器极限在这些水喷射器之间分配误差量来补偿误差的技术效果是可以更好地补偿水误差。通过使用水来满足发动机稀释需求和发动机冷却需求，爆震和燃烧不稳定性问题可以通过减少对火花延迟的依赖性来解决，从而改善燃料经济性。通过以可变电压模式运转排气氧传感器，发动机中来自所有水喷射位置的过量水可能分解，且氧量的总变化可能与总水喷射相关联。通过依赖于现有的排气氧传感器对来自多个喷射器的水喷射进行反馈控制，降低了对专用传感器(包括用于每次不同水喷射的传感器)的需要。
应当理解的是，提供上述概要是为了以简易形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求书唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方案。
附图说明
图1示出了经配置用于水喷射的发动机系统的示意图。
图2示出了用于基于来自以可变电压模式运转的排气氧传感器的输出来提供闭环水喷射控制的高级流程图。
图3示出了用于获悉水喷射误差并且基于误差调整水喷射的高级流程图。
图4示出了描绘基于来自排气氧传感器的反馈对不同位置处的水喷射进行示例调整的曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及用于从连接至车辆发动机的水喷射系统进行水喷射后准确地估计水喷射误差的系统和方法，如参考图1的车辆系统所描述。发动机系统可以被配置为在各种位置处喷射水(诸如将水喷射到进气歧管中、到进气道中和直接喷射到汽缸中)，以提供各种水喷射益处，诸如充气空气冷却、发动机部件冷却以及发动机稀释。控制器可以被配置为执行诸如图2至图3的示例例程等控制例程，以基于以可变电压模式运转的排气氧传感器的输出来获悉水喷射误差。然后，控制器可以通过以不同方式调整来自不同水喷射器的水喷射量来补偿误差。图4示出了示例水喷射误差获悉和补偿。通过更准确地将更多水喷射到发动机中，水喷射益处可以在更广泛的发动机工况中不断扩展。结果，可以改善水使用以实现对车辆性能的显著燃料经济性的改善。
转至附图，图1示出了示意性说明的机动车辆102中的水喷射系统60和发动机系统100的实施例。在所描绘的实施例中，发动机10是连接至涡轮增压器13的升压发动机，所述涡轮增压器包括由涡轮16驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气经由空气净化器11沿着进气通道142引入发动机10，并且流至压缩机14。压缩机可以是合适的进气空气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的增压器压缩机。在发动机系统100中，压缩机被示为经由轴19机械地连接至涡轮16的涡轮增压器压缩机，所述涡轮16通过使发动机排气膨胀而驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以在双涡流涡轮增压器内被联接。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状根据发动机转速和其它工况而主动地变化。
如图1中所示，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)18连接至节流阀(例如，进气节气门)20。例如，CAC可以是空气-空气热交换器或空气-冷却剂热交换器。节流阀20被连接至发动机进气歧管22。经热压缩的空气充气从压缩机14进入CAC 18的入口，随着在其通过CAC时冷却，然后离开CAC以通过节流阀20而到达进气歧管22。在图1中所示的实施例中，歧管空气压力(MAP)传感器24感测进气歧管内的空气充气的压力，且升压压力传感器124感测升压压力。压缩机旁通阀(未示出)可以串联连接在压缩机14的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是常闭阀，其被配置为在选定工况下打开以缓解过量的升压压力。例如，压缩机旁通阀可以在降低发动机转速的状况下打开以避免压缩机喘振。
进气歧管22通过一系列进气门(未示出)连接至一系列燃烧室或汽缸180。如图1所示，进气歧管22被布置在发动机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23和空气充气温度传感器(ACT)125等传感器，以确定进气通道中的相应位置处的进气空气的温度。在一些示例中，MCT传感器和ACT传感器可以是热敏电阻器，且热敏电阻器的输出可以用于确定通道142中的进气空气温度。MCT传感器23可以位于节流阀20与燃烧室180的进气门之间。如图所示，ACT传感器125可以位于CAC 18的上游，然而，在替代实施例中，ACT传感器125可以位于压缩机14的上游。空气温度可以进一步与发动机冷却剂温度结合使用，以计算例如被输送至发动机的燃料量。
燃烧室还经由一系列排气门(未示出)进一步连接至排气歧管136。在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管136。然而，在其它实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管部分。具有多个排气歧管部分的配置可以使得来自不同燃烧室的流出物能够被引导至发动机系统中的不同位置。宽域排气氧(UEGO)传感器126被示为连接至涡轮16上游的排气歧管136。替代地，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部分的排气被引导至涡轮16以驱动涡轮。当需要减少涡轮扭矩时，一部分排气反而可以被引导通过废气门(未示出)，从而绕过涡轮。然后，来自涡轮和废气门的组合流流过排放控制装置70。通常，一个或多个排放控制装置70可以包括一个或多个排气后处理催化剂，其被配置为催化处理排气流，由此减少排气流中的一种或多种物质的量。在一个示例中，排放控制装置70可以包括三元催化剂(TWC)。
来自排放控制装置70的全部或一部分经处理的排气可以经由排气导管35释放至大气中。然而，取决于工况，反而可以将一些排气转向至排排气再循环(EGR)通道151，通过EGR冷却器50和EGR阀152到达压缩机14的入口。以此方式，压缩机被配置为允许从涡轮16的下游抽出(例如，取出)排气。可以打开EGR阀152以允许受控量的经冷却排气到达压缩机入口以获得期望的燃烧和排放控制性能。以此方式，发动机系统100适于提供外部低压(LP)EGR。在其它实施例中，EGR系统可以是高压EGR系统，其具有从涡轮16的上游连接至压缩机14的下游的EGR通道151。在一些实施例中，MCT传感器23可以被定位以确定歧管充气温度，并且可以包括空气和通过EGR通道151被再循环的排气。
燃烧室还经由一系列排气门(未示出)进一步连接至排气歧管136。燃烧室180由汽缸盖182加盖并且连接至燃料喷射器179(而图1中仅示出一个燃料喷射器，每个燃烧室包括与其连接的燃料喷射器)。燃料可以通过燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器179，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵以及燃料轨。另外，燃烧室180吸入水和/或水蒸气，其可以通过多个水喷射器45至48被喷射到发动机进气口或燃烧室180本身。在所描绘的实施例中，水喷射系统被配置为经由水喷射器45将水喷射到节流阀20的上游，经由喷射器46将水喷射到节流阀的下游并喷射到进气歧管22中，经由喷射器48将水喷射到一个或多个进气流道(例如，进气道)185中，以及经由喷射器47将水直接喷射到一个或多个燃烧室180。在一个实施例中，被布置在进气流道中的喷射器48可以朝汽缸的进气门形成角度和面向所述进气门，所述进气门与进气流道附接。结果，喷射器48可以将水直接喷射到进气门上(这可能使导致喷射的水快速蒸发并且增加使用水蒸汽作为EGR以减少泵送损失的稀释益处)。在另一个实施例中，喷射器48可以远离进气门而形成角度，并且被布置成通过进气流道逆着进气空气流方向喷射水。结果，更多喷射的水可能被夹带至空气流中，由此增加冷却益处。
虽然在图1中仅示出了一个代表性的喷射器47和喷射器48，但是每个燃烧室180和进气流道185可以包括其自己的喷射器。在替代实施例中，水喷射系统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(每个进气流道处有一个水喷射器)和水喷射器47(每个燃烧室处有一个水喷射器)中的每一个。如下文进一步描述的那样，水可以通过水喷射系统60被输送至水喷射器45至48。
水喷射系统60包括储水箱(或贮水池)63、水泵62以及充水通道(例如，手动充水通道)69。另外，水喷射系统60连接至集水系统172，其从空调系统中提取(例如，液体冷凝物形式的)水，如下文进一步描述的那样。存储在储水箱63中的水经由水通道61被输送至水喷射器33。在另一个实施例中，如前所述，存储在储水箱63中的水可以被输送至与进气口连接的多个水喷射器。在包括多个喷射器的实施例中，水通道61可以包括一个或多个阀和水通道(未示出)，以在不同的水喷射器或一个或多个水泵之间进行选择，每个水泵连接至用于一个或多个喷射器的水喷射器通道。水泵62可以由控制器12操作，以经由通道61向水喷射器33供水。
应当明白的是，进气氧传感器34和UEGO传感器126中的每一个可以基于发动机工况并且进一步基于由传感器正在执行的估计的本质以各种模式运转。例如，在发动机加燃料状况期间，当需要进行稀释/EGR估计时，进气氧传感器可以在被施加至传感器的(固定)参考电压下以标称模式运转，所述参考电压在感测期间得以维持。在发动机加燃料状况期间，当需要进行排气空气燃料比估计时，排气氧传感器可以在被施加至传感器的(固定)参考电压下以标称模式运转，所述参考电压在感测期间得以维持。在一个示例中，参考电压可以是450mV。在其它状况期间，诸如在发动机非加燃料状况期间(例如，在DFSO期间)，当需要(进气空气充气中的)环境湿度估计时，进气氧传感器可以可变电压模式运转，其中被施加至传感器的参考电压被调制。在又一个示例中，在实现燃料蒸气吹扫(来自燃料系统罐)或(发动机曲轴箱的)曲轴箱强制通风的同时执行EGR或稀释估计时，传感器可以可变电压模式运转。同样地，在继水喷射后需要进行排气稀释估计的状况期间，UEGO传感器可以可变电压模式运转。其中，氧传感器的参考电压在450mV的标称参考电压与800mV(或950mV)的较高参考电压之间进行调制。通过改变进气氧传感器的参考电压或能斯特电压(Nernstvoltage)，传感器经历了从碳氢化合物与传感器处的环境氧气发生反应到分解反应产物(水和二氧化碳)。通过以VVs模式运转UEGO传感器，控制器可以确定从多个喷射器位置喷射到的水的总量。基于所命令的量与总确定量之间的差，控制器可以确定水喷射误差。如下面关于图2所示的方法进一步描述的那样，然后可以基于水喷射器的单独水喷射极限，在不同的水喷射器之间分配这个误差，以提高水喷射精度。
储水箱63可以包括水位传感器65、水质传感器66以及水温传感器67，这些传感器可以将信息传达至控制器12。例如，在冷冻状况下，水温传感器67检测所述箱63中的水被冷冻还是可用于喷射。在一些实施例中，发动机冷却剂通道(未示出)可以与储水箱63热连接以将冷冻水解冻。水质传感器66可以检测储水箱63中的水是否适于喷射。作为一个示例，水质传感器66可以是电导率传感器。由水位传感器65识别的、存储在水箱63中的水位可以被传达至车辆操作者和/或用于调整发动机运转。例如，可以使用车辆仪表板(未示出)上的水位表或指示器来传达水位。在另一个示例中，如下文参考图2所述，可以使用水箱63中的水位来确定是否有足够的水可用于喷射。在所描绘的实施例中，储水箱63可以经由充水通道69手动重填和/或通过集水系统72经由水箱填充通道76自动重填。集水系统72可以连接至一个或多个部件74，其用从各种发动机或车辆系统收集的冷凝物来重填储水箱。在一个示例中，集水系统72可以与EGR系统连接以收集从通过EGR系统的排气冷凝的水。在另一个示例中，集水系统72可以与空调系统连接。手动填充通道69可以流体连接至过滤器68，所述过滤器可以去除水中所含的、可能潜在损坏发动机部件的小杂质。
图1进一步示出了控制系统28。控制系统28可以被通信地连接至发动机系统100的各种部件，以执行本文所述的控制例程和动作。例如，如图1所示，控制系统28可以包括电子数字控制器12。控制器12可以是微计算机，其包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器、保活存储器以及数据总线。如所描绘的那样，控制器12可以从多个传感器30接收输入，所述多个传感器可以包括用户输入和/或传感器(诸如用于感测变速器档位、加速器踏板输入(例如，踏板位置)、制动踏板输入、变速器选择器位置、车速、发动机转速、通过发动机的质量空气流、升压压力、环境温度、环境湿度、进气空气温度、风扇转速等)、冷却系统传感器(诸如ECT传感器，以及用于感测风扇转速、客舱温度、环境湿度等的传感器)、CAC 18传感器(诸如CAC入口空气温度传感器、ACT传感器125、CAC出口空气温度传感器、MCT传感器23等)、用于确定尾气点火和/或汽缸之间的水分布的爆震传感器183、水喷射系统传感器(诸如水位传感器65、水质传感器66以及水温传感器67)、排气压力传感器80和排气温度传感器82等。另外，控制器12可以与各种致动器32通信，这些致动器32可以包括发动机致动器(诸如燃料喷射器、电控进气空气节流板、火花塞184、各种水喷射器、废气门、EGR阀等)。在一些示例中，存储介质(例如，存储器)可以用表示可由处理器执行的指令的计算机可读数据进行编程，这些指令用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其它变型。
控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且采用图1的各种致动器，以基于所接收的信号和被存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机运转。例如，将水喷射到发动机可以包括调整喷射器45至48的致动器以喷射水，且调整水喷射可以包括经由对喷射器的占空比进行调整来调整喷射水的量或定时。在另一个示例中，调整水喷射系统60的水喷射参数可以包括从UEGO传感器126接收输出，且调整水喷射器45至48的致动器以调整在发动机处喷射的水的量，如下文参考图2进一步描述的那样。
以此方式，图1的系统使得系统能够响应于发动机稀释需求和发动机冷却需求中的每一个而将水喷射到不同的发动机位置；以及基于来自以可变电压模式运转的排气氧传感器的反馈来校正总水喷射量。
在图2中，示出了用于获悉水喷射误差并且调整来自一个或多个水喷射器的水喷射以补偿误差的示例方法200。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200的指令以及本文所包括的方法的剩余部分可由控制器(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(诸如上文参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据下文描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运转。例如，控制器可以向用于特定水喷射器的致动器发送脉冲宽度信号，以在发动机的给定位置处喷射对应于所述脉冲宽度的水量。所述方法使得能够基于来自排气氧传感器的反馈，校正响应于稀释需求和冷却需求而在一个或多个位置处喷射到发动机中的水量。
方法200通过估计和/或测量发动机工况而开始于202。发动机工况可以包括驾驶员扭矩需求、歧管压力(MAP)、空气燃料比(A/F)、火花正时、环境状况(包括环境温度、压力和湿度)、升压压力，排气再循环(EGR)率、质量空气流(MAF)、歧管充气温度(MCT)、发动机转速和/或负载、发动机爆震水平等。在204处，所述方法包括基于工况来选择EGR计划(schedule)。例如，控制器可以选择固定的或可变的EGR计划。在一个示例中，控制器可以基于发动机转速和负载状况确定EGR计划(包括EGR率、百分比、量、温度等)。在另一个示例中，EGR计划可以基于被存储在控制器12的存储器中的速度-负载表来确定。可以在固定计划范围中的发动机工况期间以固定EGR计划来提供EGR，其中进气空气流的EGR百分比在固定速度和负载范围内保持恒定。在一个示例中，固定EGR计划范围可以包括从中等负载至最小发动机负载的所有发动机负载和/或低于诸如3500RPM的阈值的发动机转速。可以在可变计划范围中的发动机工况期间以可变EGR计划提供EGR，其中进气空气流的EGR百分比基于发动机转速和负载变化而改变。可变EGR计划运转区域可以包括在固定计划范围之外的发动机转速和负载状况，且在一些示例中可以包括高于中等负载(例如，高于50％的发动机负载)的所有发动机负载和高于诸如3500RPM的阈值的所有发动机转速。另外，EGR计划可以基于水喷射参数。例如，控制器可以基于水喷射状况期间的发动机转速和负载状况来选择固定EGR计划。结果，如前所述，进气空气流的EGR百分比在固定速度和负载范围内保持恒定，且如下文进一步描述的那样，调整水喷射以提供期望的总稀释。以此方式，水喷射可以用作液体EGR并且与EGR计划协调以满足发动机的稀释需求。
接下来，在206处，所述方法包括确定是否已经满足水喷射状况。可以请求水喷射来利用与水喷射相关联的一个或多个益处。例如，可以在中低等发动机负载下请求水喷射以增加充气稀释，由此改善中低等负载发动机运转区域中的燃烧稳定性。作为另一个示例，可以在中高发动机负载下请求水喷射以增加充气冷却，由此改善中高负载发动机运转区域中的爆震缓解。另外，还可以在高负载下请求水喷射以提供部件冷却，诸如冷却排气、冷却排气催化剂等。响应于发动机负载高于阈值负载(低于所述阈值负载，可影响发动机燃烧稳定性)和火花正时被延迟(例如，从MBT)超过阈值量，可以认为满足水喷射状况。
在一个示例中，可以响应于歧管温度大于阈值水平来请求水喷射。另外，当达到阈值发动机转速或负载时，可以请求水喷射。在又一个示例中，可以基于发动机爆震水平高于阈值来请求水喷射。另外，可以响应于排气温度高于阈值温度来请求水喷射，其中阈值温度是汽缸下游的发动机部件在高于其时发生劣化的温度。另外，当所使用的燃料的所推测辛烷值低于阈值时，可以喷射水。
确认是否已经满足水喷射状况可以进一步包括通过估计和/或测量水的可利用性，确认水可用于喷射。可以基于多个传感器(诸如被设置在发动机的水喷射系统的储水箱中的水位传感器、水质传感器和/或水温传感器(诸如图1所示的水位传感器65、水质传感器66以及水温传感器67))的输出来确定用于喷射的水可利用性。例如，储水箱中的水可能在冷冻状况下(例如，当箱中的水温低于阈值水平时，其中阈值水平处于或接近冰点温度)不可用于喷射。在另一个示例中，储水箱中的水位可能低于阈值水平，其中阈值水平基于水喷射事件所需的水量或水喷射周期时间段。响应于储水箱的水位低于阈值水平，可以指示重填所述箱。
如果不满足水喷射状况，那么在208处，所述方法包括禁用水喷射。在一个示例中，当由于未请求水喷射而不满足水喷射状况时，所述方法包括继续发动机的运转但不进行水喷射。在另一个示例中，当由于水不可用于喷射到而不满足水喷射状况时，诸如当储水箱的水位低于阈值水平时，在210处控制器可以增加车载水生成。例如，所述方法在210处可以包括通过增加来自一个或多个车辆系统的水的车载收集、诸如通过从连接至发动机的水喷射系统的储水箱的集水系统(诸如图1所示的集水系统72)收集水，来重填水箱。这包括增加空调(AC)冷凝器运转以增加AC冷凝物收集、增加EGR冷凝物收集、增加CAC冷凝物收集等。另外，在210处，控制器可以指示需要(手动)重填所述箱。另外，如果不满足水喷射状况且禁用水喷射，那么所述方法在212处可以进一步包括调整发动机运转参数。在一个示例中，如果已经请求水喷射来减少爆震，那么发动机运转调整可以包括增加空气燃料比、减少节流阀打开量以减小歧管压力、延迟火花正时等。作为另一个示例，如果请求水喷射以增加充气稀释，那么发动机运转调整可以包括增加EGR流。以此方式，调整发动机运转参数以补偿水喷射缺失。
然而，如果在206处满足水喷射状况，那么所述方法在220处继续，并且包括从排气UEGO接收第一输出(UEGO_1)。控制器可以基于发动机加燃料状况从以标称模式或可变电压模式(VVs)运转的排气UEGO(诸如图1所示的UEGO 126)接收输出，如下文关于图3进一步描述的那样。UEGO的输出可以包括继施加电压后由传感器输出的泵送电流(Ip)。在一个示例中，当发动机进行加燃料运转时，UEGO传感器可以可变电压模式运转，其中被施加至传感器的参考电压被调制。在替代示例中，当发动机进行不加燃料运转时，UEGO传感器可以标称模式运转，其中单个标称参考电压被施加至传感器。
在222处，所述方法包括基于发动机工况估计发动机冷却需求和稀释需求。发动机的冷却需求可以基于爆震的指示(例如，检测到爆震或预期爆震)来确定。控制器可以基于来自一个或多个发动机爆震传感器(诸如图1所示的爆震传感器183)的、超过爆震阈值的输出来确定爆震是否正在发生。在替代示例中，当发动机转速和负载大于阈值时，可预期爆震。另外，一个或多个汽缸中爆震的可能性可以基于发动机的爆震历史(例如，爆震计数)。当发动机爆震受限时，可以请求水喷射来提供充气冷却。另外，可以喷射水以增加进气充气稀释并减少泵送损失。在一个示例中，可以响应于发动机转速/负载低于阈值来请求增加稀释，其中阈值发动机转速/负载可以指示其中更可能发生泵送损失的速度-负载区域。在另一个示例中，当发动机处于或接近燃烧稳定性极限时，可要求充气稀释。
接下来，在224处，所述方法包括基于发动机冷却需求和稀释需求来命令第一位置处的第一水喷射量和第二位置处的第二水喷射量。作为示例，控制器可以响应于冷却需求而在一个位置处从水喷射器喷射水，这些水喷射器将水喷射到歧管内并且将水喷射到远离进气门的进气道内。另外，响应于稀释需求喷射水可以包括在进气门打开期间喷射水。作为另一个示例，控制器可以响应于稀释需求而从水喷射器喷射水，这些水喷射器将水喷射到进气门和/或歧管表面上。另外，响应于稀释需求喷射水可以包括将水喷射到关闭的进气门上。控制器最初可以确定喷射到发动机中以满足冷却需求和稀释需求的总水量。然后，控制器可以基于充气冷却需求相对于稀释需求并且进一步基于喷射时的发动机状况来确定总量被分为第一位置处的第一水喷射量和第二位置处的第二水喷射量(以及第三位置处的第三水喷射量，且根据需要以此类推)的比例分配。例如，控制器可以向每个水喷射器的致动器发送信号，以改变对应于第一和第二位置的喷射器的脉冲宽度，由此命令所确定的第一和第二水量。
如在方法222处所确定的那样，控制器可以基于稀释需求相对于冷却需求确定第一和第二水喷射量以及第一和第二位置。在一个示例中，控制器可以响应于稀释需求高于冷却需求而相对于经由定向远离进气门的进气道喷射器喷射的水量来经由歧管水喷射器(诸如图1所示的水喷射器45)喷射更多的水。在另一个示例中，响应于相对于稀释需求较大的冷却需求，控制器可以命令相对于歧管水喷射器经由进气道水喷射器喷射更多的水。另外，比例分配可以基于喷射器的位置、关于单独喷射器的占空比的总命令量、喷射器约束以及歧管湿度极限。以此方式，水可以被喷射到发动机处以提供冷却和稀释两者。
在命令水喷射之后，在226处，所述方法包括从以标称或可变电压模式运转的排气UEGO传感器接收第二输出(UEGO_2)。然后，在228处，所述方法包括基于输出之间的差来确定水喷射误差为：
水喷射误差＝f[(UEGO_2)-(UEGO_1)]。
控制器可以将在水喷射之前的UEGO传感器的第一输出与在水喷射之后的第二传感器输出进行比较，以确定在发动机中接收的实际水量(即，有助于充气冷却和/或稀释效果的实际量)。如先前所讨论的那样，实际水喷射量可能由于喷射器误差、由于水喷洒冲击误差、由于喷射器附近的状况引起的蒸发问题等而与所命令的水喷射量不同。这会导致水喷射误差，如果不考虑这个误差，那么可能会降低水喷射的预期益处，且甚至使发动机性能劣化。
控制器可以参照查找表，其使用UEGO传感器的第一和第二输出之间的差作为输入，并且提供水喷射误差作为输出。总水喷射误差是每个喷射器的水喷射误差之和。通过确定总水喷射误差，可将误差分配给每个喷射器以补偿所确定的误差。以此方式，UEGO传感器的输出可以用于基于相对于在发动机中感测的总水量而被命令待喷射到的总水量来确定发动机中的总水喷射误差，且然后如下文进一步描述的那样，可以基于总水喷射误差来调整来自第一和第二喷射器中的每一个的水喷射。
所述方法在230处继续进行，并且包括确定第一和第二喷射器的喷射极限/范围。因此，对于每个水喷射器，可能存在上限和下限，在所述上限以上不能输送额外的水，所述下限对应于必须经由所述喷射器输送的最小水量。由此，上限和下限可以限定喷射器的工作范围并且反映可由所述水喷射器输送的水喷射量范围。对于每个喷射器，基于水喷射位置和局部发动机状况，上限和下限可以改变，由此缩窄或扩宽范围。上限和下限可以不同速率和不同指向性改变。作为一个示例，基于发动机工况，上限和下限两者均可以上升或下降(相对于标称设定)。作为另一个示例，基于发动机工况，上限和下限中的一个可以上升，而另一个下降(相对于标称设定)。
在一个示例中，喷射器的水喷射极限可以包括喷射器的脉冲宽度极限。在另一个示例中，当喷射器的流率达到极限时，可以达到喷射器的水喷射极限。在又一个示例中，当喷射器附近的湿度达到饱和极限时，可以达到喷射器的水喷射极限。因此，第一喷射器的极限可以不同于第二喷射器的极限。另外，随着发动机工况的改变，每个水喷射器的约束和极限可以被不同地改变。例如，随着环境湿度增加，第一水喷射器(例如，歧管喷射器)的喷射上限可降低，而第二水喷射器(例如，直接喷射器)的喷射上限增加。
接下来，所述方法在232处包括确定所确定的总水喷射误差是否在两个喷射器的极限内。如果误差在两个喷射器的极限内，那么所述方法继续进行至234，并且包括更新被命令到达两个喷射器的喷射到量。因为水喷射误差在两个喷射器的所确定极限内，所以水喷射误差可以通过调整两个喷射器的水喷射来进行补偿。调整水喷射可以包括基于所确定误差来调整由每个选定水喷射器输送的水的量和/或正时以供后续水喷射使用(例如，在其间无水喷射的、紧随其后的水喷射，或继有误差地水喷射后的多次连续水喷射)。例如，响应于在发动机处接收的、小于用于稀释和充气冷却的命令量的实际水喷射量，控制器可以增加来自第一喷射器的第一水喷射量和来自第二喷射器的第二水喷射量两者。在一个示例中，控制器可以对称地增加来自第一喷射器的第一水喷射量和来自第二喷射器的第二水喷射量，其中第一水喷射器的脉冲宽度可以增加一定量，且第二水喷射器的脉冲宽度可以增加相同量(或相同程度)。在替代示例中，控制器可以非对称地增加来自第一喷射器的第一水喷射量和来自第二喷射器的第二水喷射量，其中第一水喷射器的脉冲宽度可以基于第一喷射的充气冷却/稀释效果而增加一定量，且第二水喷射器的脉冲宽度可以基于第二喷射的充气冷却/稀释效果而增加一定量。在另一个示例中，控制器可以响应于实际水喷射量小于用于期望的冷却益处的命令量而经由进气道水喷射器增加水喷射。在又一个示例中，如果在发动机处接收的、用于稀释需求的实际水喷射量小于命令量，那么控制器可以降低歧管水喷射以补偿被喷射的水的冷凝部分。
然而，如果误差不在两个喷射器的极限内，那么所述方法在236处继续进行，其中确定误差是否在仅一个喷射器的极限内。
如果误差在一个喷射器的极限内(并且在另一个喷射器的极限之外)，那么所述方法在238处包括更新被命令到达选定喷射器的喷射量，而不经由调整另一个喷射器来补偿误差。另外，所述方法在238处包括调整发动机运转参数。在一个示例中，响应于所感测的水喷射量小于所命令的水喷射量，控制器可以(例如，通过命令更大的脉冲宽度)增加经由仅选定的水喷射器针对下一次水喷射输送的水量，同时维持用于水喷射器的水量处于极限。另外，控制器可以响应于误差位于一个水喷射器的极限之外而调整发动机运转以补偿所确定的误差。例如，当使用水喷射用于冷却时，可以使用火花正时调整来补偿被喷射的水的确定误差。作为示例，响应于稀释需求大于冷却需求，可以相对于歧管喷射器从进气道喷射器喷射更大部分的水。然后，基于总喷射到误差和处于上限的歧管喷射，控制器可以增加进气道水喷射量，直至达到上限为止，并且增加EGR流以提供总的期望稀释。作为另一个示例，响应于更大的冷却需求，可以相对于进气道喷射器从歧管喷射器喷射更大部分的水。继水喷射后，响应于总喷射误差和处于上限的歧管喷射，控制器可以维持当前水喷射参数并且增加火花延迟量以提供期望的冷却益处。
如果误差不在一个喷射器的极限内，那么所述方法继续进行至240，其中确定误差是否在两个喷射器的极限之外。如果误差不在两个喷射器的极限之外，那么所述方法返回至232处的方法。如果误差在两个喷射器的极限之外，那么在242处，所述方法包括维持被命令到达两个喷射器的喷射量。另外，在242处，所述方法包括通过调整一个或多个发动机运转参数来补偿水喷射误差，如先前关于238处的方法所讨论的那样。因为水喷射误差在两个喷射器的极限之外，所以控制器通过调整发动机运转参数来补偿总水喷射误差。基于所确定的误差来调整发动机运转参数可以包括调整火花正时、EGR流(经由调整EGR阀位置)、发动机加燃料、节流阀位置、燃烧空气燃料比等中的一个或多个。例如，当水喷射用于稀释控制时，EGR调整可以用于补偿被喷射的水的确定误差。如果响应于稀释需求高于冷却需求而请求水喷射，那么控制器可以(例如，通过增加EGR阀的打开程度)增加EGR流，同时响应于水喷射不足(实际上感测到的水比所命令的要少)而维持所命令的用于稀释的水喷射量。在另一个示例中，当使用水喷射用于充气冷却或爆震控制时，可以使用火花正时调整来补偿被喷射的水的确定误差。当水喷射用于爆震控制(和充气冷却)时，响应于水喷射误差位于两个喷射器的极限之外，控制器可以调整火花正时以补偿被喷射的水的确定误差。其中，响应于水喷射不足(实际上感测到的水比所命令的要少)，火花正时可以(例如，从MBT)被延迟，火花延迟量随着水喷射误差增加而增加。在又一示例中，可以基于所确定的水喷射误差来调整燃料喷射量。
以此方式，可以基于所确定的水喷射误差和喷射器的极限来调整来自在不同发动机位置处的一个或多个水喷射器的水喷射，以向发动机提供期望的水喷射益处。另外，当一个或两个水喷射器处于上限或下限，使得水喷射不能用于补偿水喷射误差时，可以调整发动机运转参数以补偿水喷射误差。
在图3中，示出了用于获悉水喷射误差并且确定要输送的水喷射量来补偿误差的示例方法300。如先前关于图2中的方法200所讨论的那样，可以使用排气UEGO传感器(诸如图1中所示的UEGO 126)来确定在从第一水喷射器在第一位置处和第二水喷射器在第二位置处喷射水后喷射的总水量。UEGO传感器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本质以各种模式运转。在发动机加燃料状况期间，排气UEGO可以标称模式运转，其中(固定的)参考电压被施加至传感器。相反，在其它状况期间，诸如在发动机非加燃料状况期间(例如，在DFSO期间)，UEGO传感器可以可变电压模式运转。因此，方法300示出了用于确定基于水喷射量的发动机运转参数并且用于选择能够实现水喷射误差检测的排气UEGO运转模式的示例方法。
所述方法300通过确定是否已经满足水喷射状况而开始于302。如上文关于方法200的206所述的那样，当请求在发动机处水喷射且水可用于水喷射时，可以认为满足水喷射状况。在一个示例中，可以响应于歧管温度大于阈值水平来请求水喷射。另外，当达到阈值发动机转速或负载时，可以请求水喷射。在又一个示例中，可以基于发动机爆震水平高于阈值来请求水喷射。另外，可以响应于排气温度高于阈值温度来请求水喷射，其中阈值温度是这样的温度，即在该温度之上可发生汽缸下游的发动机部件的劣化。另外，当所使用的燃料的所推测辛烷值低于阈值时，可以喷射水。另外，在方法的302处确定是否已满足水喷射状况可以包括估计和/或测量用于喷射的水的可利用性。可以基于多个传感器(诸如被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))的输出，确定用于喷射的水可利用性。例如，储水箱中的水可能在冷冻状况下(例如，当箱中的水温低于阈值水平时，其中阈值水平处于或接近冰点温度)不能用于喷射。在另一个示例中，储水箱中的水位可能低于阈值水平，其中阈值水平是基于喷射事件所需的水量或喷射周期时间段。响应于储水箱的水位低于阈值水平，可以指示重填所述箱。
如果在302处不满足水喷射状况，那么所述方法在304处继续以维持禁用水喷射。在一个示例中，不请求水喷射，且所述方法包括继续发动机运转。在另一个示例中，水喷射不可用于喷射。如果水不可用于喷射，那么所述方法在304处可以包括加速对来自一个或多个车辆系统的水的收集，诸如从连接至发动机的水喷射系统的储水箱的集水系统(诸如图1所示的集水系统72)收集水。另外或替代地，控制器可以向车辆操作者发送通知以对所述箱进行手动重填。然后例程结束，且发动机在没有水喷射的情况下运转。
如果在302处满足水喷射状况，那么所述方法继续进行至306，其中确定是否发生非加燃料(例如，DFSO)状况。非加燃料状况可以包括燃料供应中断但是发动机继续旋转且至少一个进气门和一个排气门正在运转的发动机工况；因此，空气正在流过汽缸中的一个或多个，但是燃料不被喷射到该汽缸。在非加燃料状况下，不执行燃烧，且环境空气可以通过汽缸从进气通道移动至排气通道。非加燃料状况可以包括，例如，减速燃料切断(DFSO)事件。DFSO可以响应于加速器踏板松开事件，并且可能在驱动周期期间重复发生。如上所述，发动机的加燃料状况可以用于确定排气UEGO的运转模式。例如，在发动机加燃料状况期间，当需要进行排气空气燃料比估计时，排气UEGO传感器可以在被施加至传感器的(固定)参考电压下以标称模式运转，所述参考电压在感测期间得以维持。在一个示例中，参考电压可以是450mV。在其它状况期间，诸如在发动机非加燃料状况期间(例如，在DFSO期间)，UEGO传感器可以可变电压模式运转。其中，氧传感器的参考电压在450mV的标称参考电压与800mV(或950mV)的较高参考电压之间进行调制。
如果发动机在DFSO状况下不运转，那么所述方法在308处包括从以可变电压(VVs)模式运转的排气UEGO接收第一输出(UEGO_VV_1)。具体地，在315处，所述方法包括基于来自以可变电压模式运转的排气氧传感器(或UEGO传感器，诸如图1中所示的UEGO 126)的输出来估计排气氧水平(或所推断的排气湿度)。在可变电压模式下，传感器在较低参考电压(诸如450mV)与较高参考电压(诸如950mV)之间进行调制。较高电压使排气中的任何水分解成氧气，且传感器感测到过量的氧气。控制器可以将传感器在较低电压下输出的泵送电流与传感器在较高电压下输出的泵送电流进行比较，并且获悉第一传感器输出作为水喷射之前在参考电压下的泵送电流之间的差。
在310处，所述方法包括如先前针对图2中的方法200描述的那样，根据确定的计划来喷射水。这包括基于冷却需求相对于稀释需求，确定来自第一位置的第一喷射量和来自第二位置的第二喷射量。接下来，在312处，所述方法包括从以VVs模式运转的排气UEGO传感器接收第二输出(UEGO_VV_2)。控制器可以将传感器在较低参考电压下输出的泵送电流与传感器在较高参考电压下输出的泵送电流进行比较，并且获悉第二传感器输出作为所命令的水喷射之后在参考电压下的泵送电流之间的差。
继水喷射后，控制器从UEGO传感器接收第二输出，并且基于第一和第二输出之间的差确定所感测的水喷射量，如下文关于326处的方法所描述的那样。
然而，在306处，如果发动机在DFSO状况下运转，那么所述方法在320处继续进行，并且包括从以标称模式运转的排气UEGO传感器接收第一输出(UEGO_nom_1)。在发动机加燃料状况期间，当发动机不在DFSO状况中时，排气UEGO可以在被施加至传感器的(固定)参考电压下以标称模式运转，所述参考电压在感测期间得以维持(例如，参考电压可以是450mV)。接下来，在322处，所述方法包括如先前针对图2中的方法200所描述的那样，根据确定的计划来喷射水。在324处，所述方法包括从以标称模式运转的排气UEGO传感器接收第二输出(UEGO_nom_2)。
312处的方法和324处的方法两者均继续进行至326，在326处所述方法包括基于第一和第二输出之间的差来确定氧水平的变化(ΔO2)。在命令水喷射之后，所述方法包括确定以标称或VVs模式运转的UEGO传感器的第一和第二输出之间的差。然后，所述方法继续进行至328，并且包括基于ΔO2确定水喷射误差。通过将在命令水喷射之前测量的第一传感器输出与在水喷射后测量的第二传感器输出进行比较，控制器可以确定在发动机中蒸发并有助于进行充气稀释的喷射的水量。由此，控制器可以基于第一和第二输出之间的差来确定在发动机中蒸发的所感测或实际的水量，所感测的量随着差增大而增加。在330处，所述方法包括基于所确定的水喷射器误差来校准水喷射器。在一个示例中，校准水喷射器包括基于所命令的喷射量与所确定的水喷射误差之间的差来调整在后续水喷射事件中喷射的水量。在另一个示例中，校准水喷射器可以包括在水喷射器的上限和下限处输送一系列脉冲和/或输送多个脉冲以确定平均误差，并且基于所确定的水喷射器的平均误差来调整后续水喷射量。
以此方式，以标称或可变电压模式运转的UEGO传感器可用于确定在发动机中接收的实际水量以及水喷射误差，使得可以校准水喷射器，由此改善水喷射系统的精度。
在图4中，曲线图400说明了基于发动机工况对水喷射进行示例调整。曲线图400说明了经由水喷射系统(诸如图1中所示的水喷射系统60)的一个或多个喷射器喷射水，以输送一定量的水来提供充气冷却或充气稀释益处。另外，所述曲线图说明了继水喷射后感测基于排气氧传感器输出而喷射的总水量，以及调整水喷射和发动机运转参数(诸如火花正时和EGR流)。具体地，曲线图400在曲线402处示出发动机转速的变化，在曲线404处示出经由进气道水喷射器(诸如图1中所示的水喷射器48)喷射的所命令的水量，在曲线406处示出经由歧管水喷射器(诸如图1中所示的水喷射器45)喷射的所命令的水量，在曲线410处示出排气UEGO传感器(诸如图1中所示的UEGO 126)的输出变化，在曲线412处示出EGR流的变化，且在曲线414处示出火花正时的变化。另外，在曲线403、404、407和408处示出了在选定喷射器处的水喷射的上限和下限。对于每个运转参数，沿着横轴线描绘时间，且沿着纵轴线描绘每个相应运转参数的值。
具体地，曲线图400在402至404处示出经由选定水喷射器喷射的所命令的水量，在曲线406处示出发动机爆震(例如，一个或多个爆震传感器的爆震输出)，在曲线408处示出发动机稀释需求，在曲线410处示出歧管充气温度传感器的输出的变化，在曲线412处示出排气UEGO传感器的输出的变化，以及在曲线414处示出被喷射的水的估计量(根据MCT传感器的输出进行感测)。经由歧管水喷射器的水喷射经由曲线402处的虚线示出；虚线对应于经由朝进气歧管形成角度的进气道水喷射器的水喷射(曲线404)，且实线对应于经由形成角度进入进气门的进气道水喷射器的水喷射(曲线406)。对于每个运转参数，沿着横轴线描绘时间，且沿着纵轴线描绘每个相应运转参数的值。
在时间t1之前，发动机转速/负载低于阈值(曲线402)，且由于不需要水喷射而不能确认水喷射状况。在此时间期间，禁用水喷射。
在时间t1处，由于扭矩需求的增加，发动机转速-负载增加(曲线402)。由于从低负载移动至中等负载状况，发动机稀释需求增加。另外，由于负载状况的增加，爆震倾向可能增加，且发动机冷却需求增加。由于满足水喷射状况，基于稀释需求和冷却需求，在发动机处喷射水。响应于水喷射请求，控制器分别基于发动机的稀释需求和冷却需求，命令从进气道水喷射器喷射的第一水量(曲线404)和从歧管水喷射器喷射的第二水量(曲线406)。由于水喷射，火花正时(曲线414)在时间t1和t2之间提前。另外，UEGO传感器的输出(曲线410)增加。
继在时间t1的水喷射后，控制器基于在水喷射之前和之后来自UEGO传感器的输出的变化来确定水喷射误差。控制器基于所获悉的水喷射误差来确定存在水喷射不足。这里的误差在进气道水喷射器和歧管水喷射器两者的极限内。结果，在时间t2和t3之间，控制器基于所确定的水喷射误差来分别调整来自进气道水喷射器和歧管水喷射器的第一和第二水喷射量两者。控制器基于所确定的不足，将从进气道水喷射器和歧管水喷射器喷射的水量从计划水喷射量(被描绘为虚线)增加。由于水喷射量增加，火花正时(曲线414)提前，且UEGO信号在时间t2和t3之间增加。
在时间t3处，由于扭矩需求的增加，发动机转速/负载(曲线402)再次增加。由于发动机转速/负载增加至相对较高的发动机转速/负载，发动机冷却需求增加。响应于增加的冷却需求，控制器在时间t3处增加来自进气道水喷射器的水喷射。尽管增加水喷射，UEGO传感器信号在时间t3处降低(曲线410)。控制器基于UEGO传感器的输出的变化低于预期值而确定存在水喷射不足。结果，控制器进一步增加水喷射量(曲线404)。然而，在时间t3和t4之间，进气道水喷射达到上限(曲线403)。响应于进气道喷射处于上限，控制器将所命令的歧管水喷射量(曲线406)从计划量(虚线)增加，以便补偿水喷射误差并且实现期望的冷却需求。另外，控制器将火花正时从MBT延迟(曲线414)，以在增加歧管水喷射之后提供剩余的冷却需求。
在时间t4处，由于扭矩需求的降低，发动机转速/负载(曲线402)降低。另外，在时间t4处，由于发动机转速/负载的降低，发动机稀释需求相对于冷却需求而增加。另外，歧管水喷射变化的上限(曲线407)和下限(曲线408)发生改变。响应于歧管水喷射处于下限，控制器增加EGR流以在水喷射之后向剩余稀释需求提供EGR。
在时间t5和t6之间，发动机转速/负载(曲线402)继续处于中等负载状况。另外，控制器基于根据UEGO输出的变化(曲线410)获悉的水喷射误差而确定存在水喷射不足。然而，歧管水喷射达到上限(曲线407)。结果，控制器将进气道水喷射(曲线404)从计划喷射量(虚线)增加以补偿所确定的水喷射误差。另外，控制器可以基于所确定的水喷射不足继续在时间t5和t6之间将火花从MBT延迟(曲线414)，以提供剩余的冷却需求。另外，由于因为增加水喷射而增加稀释，控制器在时间t5和t6之间降低EGR流(曲线412)。
在时间t6处，发动机的稀释需求增加。响应于进气道水喷射(曲线404)和歧管水喷射(曲线406)两者均处于上限，控制器增加EGR流(曲线412)以向剩余期望稀释需求提供EGR。另外，响应于水喷射，火花正时提前(曲线414)。
在时间t7处，发动机转速/负载(曲线402)继续处于中等负载状况。继在时间t6和时间t7之间的水喷射后，实现期望的冷却需求和期望的稀释需求。结果，控制器基于期望的冷却需求和期望的稀释需求降低来自进气道水喷射器和歧管水喷射器的水喷射。另外，控制器基于在水喷射之后降低的剩余稀释需求来减少EGR流。另外，控制器可以将火花延迟至MBT(曲线414)。
以此方式，水喷射可以用于通过同时将水喷射到发动机的不同位置中来同时提供发动机冷却和发动机稀释。另外，来自排气氧传感器的反馈可以用于基于总水喷射量来控制水喷射。被命令到达每个水喷射器的初始水喷射和所测量的总水量以及每个喷射器的极限可以用于调整每个喷射器处的水喷射。使用来自氧传感器的反馈来确定总水喷射误差的技术效果是，可以通过基于不同的水喷射器的单独喷射器极限调整不同的水喷射器之间的水喷射量来补偿水喷射误差。通过调整来自每个水喷射器的水喷射，可以更好地补偿水喷射误差。另外，通过依赖于现有的排气氧传感器对来自多个喷射器的水喷射进行反馈控制，降低对专用传感器(包括用于每次不同水喷射的传感器)的需要。另外，通过在多个发动机位置处喷射水并且针对误差进行调整，可以使用水喷射来同时提供爆震缓解和液体EGR，由此减少对火花延迟的依赖性以解决爆震和燃烧不稳定性问题，同时使用水喷射来提供发动机稀释。通过减少对火花延迟的依赖性来解决爆震倾向，可以改善燃料经济性。
作为一个实施例，一种方法包括：响应于发动机稀释需求和发动机冷却需求中的每一个，将水喷射到不同的发动机位置；以及基于来自以可变电压模式运转的排气氧传感器的反馈来校正总水喷射量。在所述方法的第一示例中，所述方法进一步包含在喷射水的同时以一定量的排气再循环(EGR)使发动机运转。所述方法的第二示例可选地包括所述第一示例，且进一步包括即使发动机负载变化(从中等负载变为最小负载)，一定量的排气再循环(EGR)以新鲜气流的固定EGR百分率提供EGR。所述方法的第三示例可选地包括所述第一和第二示例中的一个或多个，且进一步包括，将水喷射到不同的发动机位置包括将水喷射到进气节气门下游的进气歧管、进气门上游的进气道和发动机汽缸中的一个或多个。所述方法的第四示例可选地包括所述第一至第三示例中的一个或多个，且进一步包括，将水喷射到不同的发动机位置进一步包括在不同方向上将水喷射到发动机内，所述不同方向包括朝所述进气门的第一方向和远离所述进气门的第二方向。所述方法的第五示例可选地包括所述第一至第四示例，且进一步包含基于所述发动机稀释需求相对于所述发动机冷却需求选择第一水喷射器和第二水喷射器，所述第一水喷射器用于将水喷射到所述不同的发动机位置中的第一位置，所述第二水喷射器用于将水喷射到所述不同的发动机位置中的第二位置，其中当所述发动机稀释需求高于所述发动机冷却需求时，所述第一位置包括进气道且所述第二位置包括进气道，且其中当所述发动机稀释需求低于所述发动机冷却需求时，所述第一位置包括进气道且所述第二位置包括发动机汽缸。所述方法的第六示例可选地包括所述第一至第五示例，且进一步包括其中所述喷射包括喷射所述总水喷射量作为在第一位置处从第一水喷射器喷射的第一水量以及作为在第二不同位置处从第二水喷射器喷射的第二水量，且其中所述校正包括基于所述反馈估计实际水喷射量、估计所述总水喷射量与实际水喷射量之间的误差，以及基于所述误差来调整相对于所述第二量的所述第一量。所述方法的第七示例可选地包括所述第一至第六示例，且进一步包括，其中所述第一量和所述第二量中的每一个基于所述发动机稀释需求和所述发动机冷却需求，并且进一步基于发动机转速和发动机负载，且其中所述调整包括：当所述误差在所述第一喷射器的第一极限内时，基于所述误差仅调整所述第一量，同时维持所述第二量；当所述误差在所述第二喷射器的第二极限内时，基于所述误差仅调整所述第二量，同时维持所述第一量；以及当所述误差在所述第一喷射器的所述第一极限和所述第二喷射器的所述第二极限内时，基于所述误差调整所述第一量和所述第二量两者。所述方法的第八示例可选地包括所述第一至第七示例，且进一步包括，其中所述第一喷射器的所述第一极限和所述第二喷射器的所述第二极限均基于所述喷射期间的发动机温度、进气湿度以及EGR量中的一个或多个。所述方法的第九示例可选地包括所述第一至第八示例，且进一步包含，当所述误差在所述第一喷射器的所述第一极限之外并且在所述第二喷射器的所述第二极限之外时，维持所述第一量和所述第二量两者，同时基于所述误差调整所述EGR量和火花正时中的一个或多个。所述方法的第十示例可选地包括所述第一至第九示例，且进一步包括，其中排气氧传感器以可变电压模式运转包括所述氧传感器的参考电压在第一较低电压和第二较高电压中的每一个之间进行调制，且其中所述校正包括基于在喷射水之前以所述可变电压模式运转的所述传感器的第一输出和在喷射水之后以所述可变电压模式运转的所述传感器的第二输出来估计净水喷射误差。
作为另一个实施例，一种方法包含：在以一定量的排气再循环(EGR)使发动机运转时，将第一水量喷射到第一发动机位置且将第二水量喷射到第二发动机位置，所述第一和第二量前馈经选择以满足发动机冷却需求和发动机稀释需求中的每一个，所述第一和第二量反馈基于经由以可变电压模式运转的排气氧传感器估计的净水喷射误差来调整。在所述方法的第一示例中，所述方法进一步包含，基于发动机温度、进气湿度、所述第一发动机位置相对于所述第二发动机位置以及EGR量来确定所述第一喷射器的第一误差阈值和所述第二喷射器的第二误差阈值，且其中所述反馈调整包括基于相对于所述第一误差阈值和所述第二误差阈值中的每一个的所述净水喷射误差来调整所述第一量和所述第二量。所述方法的第二示例可选地包括所述第一示例，且进一步包括，其中所述反馈调整包括：基于所述净水喷射误差同等地调整所述第一和第二量直至达到所述第一误差阈值和所述第二误差阈值中的一个为止，之后在达到所述第二误差阈值之后仅调整所述第一量，且在达到所述第一误差阈值之后仅调整所述第二量。所述方法的第三示例可选地包括所述第一和第二示例中的一个或多个，且进一步包含，基于所述第一量和所述第二量的所述反馈调整来调整所述EGR量。所述方法的第四示例可选地包括所述第一至第三示例，且进一步包括，其中经由所述排气氧传感器估计所述净水喷射误差包括：在所述喷射之前和之后将所述传感器的参考电压在第一较低电压和第二较高电压之间进行调制；响应于所述喷射之前的所述调制，确定所述传感器在所述第一电压下的泵送电流与所述传感器在所述第二电压下的泵送电流之间的第一差；响应于所述喷射之后的所述调制，确定所述传感器在所述第一电压下的所述泵送电流与所述传感器在所述第二电压下的所述泵送电流之间的第二差；以及基于所述第一差相对于所述第二差确定所述净水喷射误差。所述方法的第五示例可选地包括所述第一至第四示例，且进一步包括，其中所述第一喷射器是进气道水喷射器，且当所述进气门关闭时所述第一位置包括进气门表面，且当所述进气门打开时包括进气道表面，且其中所述第二喷射器是歧管水喷射器，且第二位置包括进气节气门下游的进气歧管。
作为又一个实施例，一种系统包括：发动机；第一水喷射器，其用于将水喷射到进气道内；第二水喷射器，其用于将水喷射到进气歧管内；氧传感器，其连接至排气歧管；EGR通道，其包括EGR阀，用于将排气从所述排气歧管再循环至所述进气歧管；以及控制器，其具有计算机可读指令，用于：基于发动机转速和负载估计发动机稀释需求和发动机冷却需求中的每一个；确定满足所述发动机稀释需求和所述发动机冷却需求中的每一个的总水喷射量；命令所述总水喷射量作为来自所述第一水喷射器的第一水喷射量与来自所述第一水喷射器的第二水喷射量的初始比率，所述初始比率基于所述总水喷射量以及所述第一和第二水喷射器中的每一个的喷射极限；基于来自以可变电压模式运转的氧传感器的反馈来估计喷射到所述发动机的实际水量；以及基于命令的总水喷射量与估计的实际水量之间的误差来更新所述初始比率。在所述系统的第一示例中，所述系统进一步包括，其中所述更新包括：基于相对于所述第一水喷射器的所述喷射极限的所述误差来更新所述第一量；基于相对于所述第二水喷射器的所述喷射极限的所述误差来更新所述第二量；基于所述更新之后的发动机稀释不足来更新所述EGR阀的位置；以及基于所述更新之后的发动机冷却不足来延迟火花正时。所述系统的第二示例可选地包括所述第一示例，且进一步包括，其中所述更新包括：当所述误差在所述第一水喷射器和所述第二水喷射器中的每一个的喷射极限内时，以相等速率更新所述第一量和所述第二量；以及当所述误差在所述第一水喷射器和所述第二水喷射器中的一个的喷射极限内时，以不相等的速率更新所述第一量和所述第二量。
注意，本文所包括的示例控制和估计例程可结合各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其它发动机硬件来执行。本文所述的具体例程可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的处理策略等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以所说明的顺序执行、并行执行，或在某些情况下被省略。同样，处理次序不一定是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所需要的，而是为了便于说明和描述而提供。所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个可取决于正在使用的特定策略而被重复地执行。另外，所述动作、操作和/或功能可以图形表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读储存介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作通过执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令结合电子控制器来执行。
应当明白的是，本文公开的配置和例程在性质上是示例的，且这些具体的实施例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其它特征、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。
以下权利要求书特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”或“第一”或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这样元件的引入，从而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/或性质的其它组合和子组合可通过本权利要求书的修改或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而被要求保护。这些权利要求与原权利要求相比，无论在范围上更宽、更窄、等同或不同，均被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种方法，其包含：
响应于发动机稀释需求和发动机冷却需求中的每一个，将水喷射到不同的发动机位置；以及
基于来自以可变电压模式运转的排气氧传感器的反馈校正总水喷射量。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在喷射所述水的同时以一定量的排气再循环(EGR)运转所述发动机。
3.根据权利要求2所述的方法，其中即使发动机负载变化(从中等负载变为最小负载)，所述一定量的排气再循环(EGR)以新鲜气流的固定EGR百分率提供EGR。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将水喷射到所述不同的发动机位置包括将水喷射到进气节气门下游的进气歧管、进气门上游的进气道和发动机汽缸中的一个或多个。
5.根据权利要求4所述的方法，其中将水喷射到不同的发动机位置进一步包括在不同方向上将水喷射到所述发动机中，所述不同方向包括朝所述进气门的第一方向和远离所述进气门的第二方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包含基于所述发动机稀释需求相对于所述发动机冷却需求，选择第一水喷射器和第二水喷射器，所述第一水喷射器用于将水喷射到所述不同的发动机位置中的第一位置中，所述第二水喷射器用于将水喷射到所述不同的发动机位置中的第二位置中，其中当所述发动机稀释需求高于所述发动机冷却需求时，所述第一位置包括进气道且所述第二位置包括进气道，且其中当所述发动机稀释需求低于所述发动机冷却需求时，所述第一位置包括进气道且所述第二位置包括发动机汽缸。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述喷射包括喷射所述总水喷射量作为在第一位置处从第一水喷射器喷射的第一水量以及在不同的第二位置处从第二水喷射器喷射的第二水量，且其中所述校正包括基于反馈估计实际水喷射量、估计所述总水喷射量与所述实际水喷射量之间的误差，以及基于所述误差相对于所述第二量调整所述第一量。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一量和所述第二量中的每一个均基于所述发动机稀释需求和所述发动机冷却需求，并且进一步基于发动机转速和发动机负载，且其中所述调整包括：
当所述误差在所述第一喷射器的第一极限内时，基于所述误差仅调整所述第一量，同时维持所述第二量；
当所述误差在所述第二喷射器的第二极限内时，基于所述误差仅调整所述第二量，同时维持所述第一量；以及
当所述误差在所述第一喷射器的所述第一极限和所述第二喷射器的所述第二极限内时，基于所述误差调整所述第一量和所述第二量两者。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一喷射器的所述第一极限和所述第二喷射器的所述第二极限均基于在所述喷射期间的发动机温度、进气湿度和所述EGR量中的一个或多个。
10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包含当所述误差在所述第一喷射器的所述第一极限之外并且在所述第二喷射器的所述第二极限之外时，维持所述第一量和所述第二量两者，同时基于所述误差调整所述EGR量和火花正时中的一个或多个。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述排气氧传感器以所述可变电压模式运转包括所述氧传感器的参考电压在第一较低电压和第二较高电压中的每一个之间进行调制，且其中所述校正包括基于在喷射所述水之前以所述可变电压模式运转的所述传感器的第一输出和在喷射所述水之后以所述可变电压模式运转的所述传感器的第二输出，估计净水喷射误差。
12.一种方法，其包含：
在以一定量的排气再循环(EGR)运转发动机时，
将第一水量喷射到第一发动机位置中且将第二水量喷射到第二发动机位置中，所述第一和第二量前馈经选择以满足发动机冷却需求和发动机稀释需求中的每一个，所述第一和第二量反馈基于经由以可变电压模式运转的排气氧传感器估计的净水喷射误差调整。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含基于发动机温度、进气湿度、所述第一发动机位置相对于所述第二发动机位置以及所述EGR量，确定所述第一喷射器的第一误差阈值和所述第二喷射器的第二误差阈值，且其中所述反馈调整包括基于所述净水喷射误差相对于所述第一误差阈值和所述第二误差阈值中的每一个调整所述第一量和所述第二量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述反馈调整包括：
基于所述净水喷射误差同等地调整所述第一量和所述第二量，直至达到所述第一误差阈值和所述第二误差阈值中的一个为止，之后在达到所述第二误差阈值之后仅调整所述第一量，且在达到所述第一误差阈值之后仅调整所述第二量。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含基于所述第一量和所述第二量的所述反馈调整，调整所述EGR量。
16.根据权利要求12所述的方法，其中经由所述排气氧传感器估计所述净水喷射误差包括：
在所述喷射之前和之后，将所述传感器的参考电压在第一较低电压和第二较高电压之间进行调制；
响应于所述喷射之前的所述调制，确定所述传感器在所述第一电压下的泵送电流与在所述第二电压下的泵送电流之间的第一差；
响应于所述喷射之后的所述调制，确定所述传感器在所述第一电压下的所述泵送电流与在所述第二电压下的所述泵送电流之间的第二差；以及
基于所述第一差相对于所述第二差，确定所述净水喷射误差。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一喷射器是进气道水喷射器，且当进气门关闭时所述第一位置包括进气门表面，且当所述进气门打开时包括进气道表面，且其中所述第二喷射器是歧管水喷射器，且所述第二位置包括进气节气门下游的进气歧管。
18.一种发动机系统，其包含：
发动机；
第一水喷射器，其用于将水喷射到进气道中；
第二水喷射器，其用于将水喷射到进气歧管中；
氧传感器，其连接至排气歧管；
EGR通道，其包括EGR阀以用于将排气从所述排气歧管再循环至所述进气歧管；以及
控制器，其具有计算机可读指令，用于：
基于发动机转速和负载估计发动机稀释需求和发动机冷却需求中的每一个；
确定满足所述发动机稀释需求和所述发动机冷却需求中的每一个的总水喷射量；
命令所述总水喷射量作为来自所述第一水喷射器的第一水喷射量与来自所述第一水喷射器的第二水喷射量的初始比率，所述初始比率基于所述总水喷射量以及所述第一水喷射器和所述第二水喷射器中的每一个的喷射极限；
基于来自以可变电压模式运转的所述氧传感器的反馈估计喷射到所述发动机中的实际水量；以及
基于所述命令的总水喷射量与所述估计的实际水量之间的误差更新所述初始比率。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述更新包括：
基于所述误差相对于所述第一喷射器的所述喷射极限更新所述第一量；
基于所述误差相对于所述第二喷射器的所述喷射极限更新所述第二量；
基于所述更新之后的发动机稀释不足更新所述EGR阀的位置；以及
基于所述更新之后的发动机冷却不足延迟火花正时。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述更新进一步包括：
当所述误差在所述第一喷射器和所述第二喷射器中的每一个的所述喷射极限内时，以相等速率更新所述第一量和所述第二量；以及
当所述误差在所述第一喷射器和所述第二喷射器中的一个的所述喷射极限内时，以不相等的速率更新所述第一量和所述第二量。
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