CN109563793A - 燃料加热 - Google Patents

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Abstract

一种车辆，包括：内燃发动机，其构造成使用高汽油含量燃料产生发动机扭矩；至少一个燃料喷射器，其构造成将所述高汽油含量燃料输送到所述发动机的汽缸；至少一个加热元件，其构造成在所述高汽油含量燃料被所述燃料喷射器输送到所述汽缸之前加热所述高汽油含量燃料；燃料泵，其连接到所述加热元件以向所述加热元件供应高汽油含量燃料，所述燃料泵构造成对所述高汽油含量燃料加压；以及发动机控制器，其构造成控制由所述发动机产生的所述发动机扭矩并控制由所述燃料泵产生的燃料压力，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型以：(i)控制由所述燃料喷射器输送的燃料的量，相对于未加热的高汽油含量燃料，所述加热燃料行为模型对于给定发动机扭矩使燃料喷射量减少；(ii)相对于未加热的高汽油含量燃料，使所述燃料泵产生更高的燃料压力。

Description

燃料加热
本发明涉及一种由于高汽油含量燃料的加热而具有减少的燃料喷射量的车辆。
典型的公路车辆包括内燃发动机，该内燃发动机使用火花点燃活塞室内的燃料以产生发动机扭矩。越来越希望内燃发动机以减少的二氧化碳和污染物排放的方式运行，例如氮氧化物(NOxs)、一氧化碳(CO)、总烃(THC)和非甲烷烃(NMHC)。这部分是由于政府立法要求减少车辆的这些产物的排放。
减少排放的一种方法是减少内燃发动机燃烧的燃料量，例如通过使活塞室的内部容积更小，使得在发动机的每个燃烧循环期间能够燃烧更少的燃料。然而，由内燃发动机燃烧的燃料的这种减少会具有意味着内燃发动机产生较少功率的效果。虽然这在车辆的某些应用中是可接受的，但在其它应用中，例如高性能车辆或需要移动重负荷的车辆，车辆产生的功率的减少以换取较低的排放是不可接受的。
因此，希望有一种更有效的燃烧燃料同时维持发动机的功率输出的方式。
根据本发明的第一方面，提供了一种车辆，包括：内燃发动机，其构造成使用高汽油含量燃料产生发动机扭矩；至少一个燃料喷射器，其构造成将所述高汽油含量燃料输送到所述发动机的汽缸；至少一个加热元件，其构造成在所述高汽油含量燃料借助所述燃料喷射器输送到所述汽缸之前加热所述高汽油含量燃料；燃料泵，其连接到所述加热元件以向所述加热元件供应高汽油含量燃料，所述燃料泵构造成对所述高汽油含量燃料加压；以及发动机控制器，其构造成控制所述发动机产生的所述发动机扭矩并控制所述燃料泵产生的燃料压力，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型以：(i)控制由所述燃料喷射器输送的燃料的量，相对于未加热的高汽油含量燃料，所述加热燃料行为模型对于给定发动机扭矩使燃料喷射量减少；(ii)相对于未加热的高汽油含量燃料，使所述燃料泵产生更高的燃料压力。
相对于未加热的高汽油含量燃料，所述加热燃料行为模型可以使所述内燃发动机的二氧化碳排放减少。相对于未加热的高汽油含量燃料，所述加热燃料行为模型可以使所述内燃发动机的污染物排放减少。
当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器可以使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型对于给定的发动机扭矩可以使燃料喷射量减少。所述内燃发动机可以包括用于所述汽缸的至少一个进气口和用于控制进到所述汽缸中的空气混合物的流量的进气阀，其中，所述至少一个燃料喷射器可以构造成将所述高汽油含量燃料喷射到所述汽缸外部的所述进气阀附近的区域中。所述车辆可以包括发动机温度传感器，并且其中所述发动机控制器可以构造成在发动机温度低于预定阈值温度时使所述高汽油含量燃料被所述至少一个加热元件加热。所述预定阈值温度可以是正常的发动机操作温度。所述预定阈值温度可以低于正常的发动机操作温度。
所述加热燃料行为模型可以基于所述加热燃料的蒸汽含量值来调节给定发动机扭矩的燃料喷射量。所述内燃发动机可以构造成产生用于驱动所述车辆的所述发动机扭矩。所述发动机控制器可以构造成使所述至少一个加热元件加热所述高汽油含量燃料。所述发动机控制器可以构造成响应于目标驱动需求输入来控制由所述发动机产生的所述发动机扭矩。
当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器可以使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型可以使所述发动机控制器引起所述燃料泵产生更高的燃料压力。所述内燃发动机可以构造成在所述汽缸内产生火花以点燃所述高汽油燃料；并且所述发动机控制器可以构造成控制所述火花的所述产生，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器可以使用所述发动机的加热燃料行为模型，以控制所述汽缸内所述火花的产生使得相对于未加热的高汽油含量燃料，在所述汽缸的发动机循环中延迟出现所述火花。当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器可以使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型使所述发动机控制器引起在所述汽缸的发动机循环中延迟出现火花产生。
所述车辆可以包括：排气装置，该排气装置连接到所述内燃发动机以接收来自所述发动机的排气；以及用于将空气喷射到所述排气装置中的二次空气喷射装置，其中，所述发动机控制器可以构造成控制所述二次空气喷射装置喷射到所述排气装置中的空气的量，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型以相对于未加热的高汽油含量燃料使由所述二次空气喷射装置喷射的空气的量降低。当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器可以使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型可以使所述发动机控制器引起由所述二次空气喷射装置喷射的空气量降低。
所述内燃发动机可以包括用于所述发动机的相应汽缸的至少一个入口以及与每个入口相关联的入口阀，所述入口阀可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述阀密封所述入口，在所述第二位置处，所述阀允许流体穿过所述入口流到相应的汽缸；其中，所述燃料喷射器可以将燃料输送到各个入口阀附近的区域，并且所述发动机控制器可以构造成控制所述燃料喷射器何时喷射燃料，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的所述加热燃料行为模型，以相对于未加热的高汽油含量燃料在更接近从所述第一位置移动到所述第二位置时使发动机循环的燃料喷射开始。当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器可以使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型可以使所述发动机控制器在更接近从所述第一位置移动到所述第二位置时使发动机循环的燃料喷射开始。所述喷射器可以将燃料输送到相应的入口阀。
根据本发明的第二方面，提供一种车辆，包括：内燃发动机，其构造成使用高汽油含量燃料产生发动机扭矩；至少一个燃料喷射器，其构造成将所述高汽油含量燃料输送到所述发动机的汽缸；至少一个加热元件，其构造成在所述高汽油含量燃料借助所述燃料喷射器输送到所述汽缸之前加热所述高汽油含量燃料；燃料泵，其连接到所述加热元件以向所述加热元件供应高汽油含量燃料，所述燃料泵构造成对所述高汽油含量燃料加压；以及发动机控制器，其构造成控制所述燃料泵产生的燃料压力，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型，以相对于未加热的高汽油含量燃料引起由所述燃料泵产生更高的燃料压力。
当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器可以使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型可以使所述发动机控制器引起所述燃料泵产生更高的燃料压力。
所述车辆可以包括发动机温度传感器，并且其中，所述发动机控制器可以构造成在发动机温度低于预定阈值温度时使所述高汽油含量燃料被所述至少一个加热元件加热。所述预定阈值温度可以是正常的发动机操作温度。所述预定阈值温度可以低于正常的发动机操作温度。所述内燃发动机可以构造成产生用于驱动所述车辆的发动机扭矩。所述发动机控制器可以构造成使所述至少一个加热元件加热所述高汽油含量燃料。
根据本发明的第三方面，提供一种车辆，包括：内燃发动机，其构造成使用高汽油含量燃料产生发动机扭矩；至少一个燃料喷射器，其构造成将所述高汽油含量燃料输送到所述发动机的汽缸；至少一个加热元件，其构造成在所述高汽油含量燃料借助所述燃料喷射器输送到所述汽缸之前加热所述高汽油含量燃料；以及发动机控制器，其构造成控制由所述发动机产生的所述发动机扭矩，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型以控制由所述燃料喷射器输送的燃料的量，相对于未加热的高汽油含量燃料，所述加热燃料行为模型对于给定发动机扭矩使燃料喷射量减少。
相对于未加热的高汽油含量燃料，加热燃料行为模型可以导致内燃发动机的二氧化碳排放减少。相对于未加热的高汽油含量燃料，加热燃料行为模型可以导致内燃发动机的污染物排放减少。
当燃料未被加热元件加热时，发动机控制器可以使用发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于发动机的未加热燃料行为模型，加热燃料行为模型对于给定发动机扭矩使燃料喷射量减少。所述内燃发动机可以包括用于所述汽缸的至少一个进气口和用于控制进到所述汽缸中的空气混合物的流量的进气阀，其中，所述至少一个燃料喷射器可以构造成将所述高汽油含量燃料喷射到所述汽缸外部的所述进气阀附近的区域中。所述车辆可以包括发动机温度传感器，并且其中所述发动机控制器可以构造成在发动机温度低于预定阈值温度时使所述高汽油含量燃料被所述至少一个加热元件加热。所述预定阈值温度可以是正常的发动机操作温度。所述预定阈值温度可以低于正常的发动机操作温度。
所述加热燃料行为模型可以基于所述加热燃料的蒸汽含量值来调节对于给定发动机扭矩的燃料喷射量。所述内燃发动机可以构造成产生用于驱动所述车辆的所述发动机扭矩。所述发动机控制器可以构造成使所述至少一个加热元件加热所述高汽油含量燃料。所述发动机控制器可以构造成响应于目标驱动需求输入来控制由所述发动机产生的所述发动机扭矩。
现在将参考附图以实施例的方式描述本发明。在图中：
图1示出了包括内燃发动机的车辆的示意图，该内燃发动机包括燃料加热系统；
图2示出了用于内燃发动机的燃料供应系统的元件的示意图。
呈现以下描述以使得本领域技术人员能够作出和使用本发明，并且在特定应用的背景下提供以下描述。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施方式的各种修改会是显而易见的。
在不脱离本发明的实质和范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其他实施方式和应用。因此，本发明不限于所示的实施方式，而是与符合本文中公开的原理和特征的最宽范围相一致。
本发明涉及一种包括内燃发动机的车辆，该内燃发动机构造成使用高汽油含量燃料产生发动机扭矩。该发动机扭矩可以用于通过发动机联接到车辆的车轮而直接驱动车辆，或者通过发动机提供能量，然后该能量能例如通过发动机联接到至少一个发电机而驱动车辆从而间接地驱动车辆，发电机构造成向一个或多个电动马达提供动力，所述电动马达构造成驱动车辆的车轮。该车辆还包括至少一个燃料喷射器，该燃料喷射器构造成将高汽油含量的燃料输送到发动机的汽缸中。该车辆包括加热元件，该加热元件构造成在高汽油含量燃料被燃料喷射器输送到汽缸之前加热高汽油含量燃料。该车辆包括发动机控制器，该发动机控制器构造成控制由发动机产生的发动机扭矩，并且发动机控制器使用发动机的加热燃料行为模型来控制由燃料喷射器输送的燃料量。发动机控制器可以构造成响应于动力系驱动需求输入来控制由发动机产生的发动机扭矩。动力系驱动需求输入可以是节气门输入。相对于未加热的高汽油含量燃料，加热燃料行为模型可以导致针对给定发动机扭矩的燃料喷射量减少。车辆可以包括连接到加热元件的燃料泵，以将高汽油含量的燃料供应到加热元件，燃料泵构造成对高汽油含量燃料加压。发动机控制器可以构造成控制由燃料泵产生的燃料压力。相对于未加热的高汽油含量燃料，加热燃料行为模型可以使燃料泵产生更高的燃料压力。
应用本文中描述的原理的内燃发动机不限于其构造，并且可以是具有任意数量的汽缸的直的、扁平的或V型发动机。内燃发动机可以是用于车辆的混合驱动系统的一部分，在车辆的混合驱动系统中，车辆包括能单独地和/或组合地驱动车辆的一个或多个电机以及内燃发动机。例如，内燃发动机可以是并联混合驱动系统的一部分，由此一个或多个电机和内燃发动机均产生扭矩，该扭矩可以单独地和/或组合地输送到车辆的车轮以用于驱动车辆。另选地，内燃发动机可以是串联混合驱动系统的一部分，由此内燃发动机联接到一个或多个第一电机，第一电机根据内燃发动机产生的发动机扭矩产生动力。由一个或多个第一电机产生的动力可以传递到一个或多个第二电机以产生用于驱动车辆的马达扭矩。
图1示出了车辆1。车辆1包括内燃发动机2。内燃发动机2可以联接到驱动系统3，用于将由内燃发动机2产生的发动机扭矩从内燃发动机2传递到车辆1的驱动车轮4。另选地，如上所论述的，内燃发动机2可以联接到驱动系统3，用于将发动机扭矩传递到一个或多个第一电机以产生驱动动力。一个或多个第一电机可以联接到一个或多个第二电机以接收驱动动力并产生马达扭矩以驱动车辆1的车轮4。这些电机与内燃发动机2一起可以形成车辆1的动力系。
车辆可以包括多个车轮4、5，用于将车辆1支撑在表面上。这些车轮中的一些可以是驱动车轮4，并且这些车轮中的一些可以是非驱动车轮5。应当理解，可以使用任何构造的驱动车轮4和非驱动车轮5，这取决于车辆1所需的特定驱动特征。
驱动系统3可以包括齿轮箱、离合器、差速器和驱动轴中的至少一者。
车辆2可以包括用于内燃发动机2的进气系统6。进气系统6可以包括进气歧管7，进气歧管7通过至少一个进气口(未示出)供给空气混合物。可以由至少一个节气阀调节经由至少一个进气口进入进气歧管7中的空气混合物的流动。进气歧管允许空气混合物从进气口流到发动机2的汽缸8。每个汽缸8均容纳活塞，相应汽缸中存在的燃料的点火引起活塞移动。每个活塞均联接到发动机2的驱动轴，以通过活塞的移动产生发动机扭矩。
进气歧管7包括气室9，气室9构造成允许均匀的空气流到每个汽缸8。进气歧管包括多个流道10，这些流道允许空气混合物从气室9流到内燃发动机2的汽缸8。通常，进气歧管7包括发动机的每个汽缸8的流道10，并且每个流道10允许存在于进气歧管7中的空气混合物流到不同的相应的汽缸8。在这种构造中，每个流道10可以在一端连接到进气歧管7的气室9，并且在另一端构造成成允许空气混合物流到发动机2的汽缸8中。
一个或多个进气阀11可以借助也总体在11处示出的进气口限制空气混合物流动到相应的汽缸8中。一个或多个排气阀12可以借助也总体在12处示出的排气口限制排出气体从相应的汽缸8流动到车辆的一个或多个排气装置。
在上面更一般的情况下，两个或更多个流道10可以具有来自进气歧管7的共同供应点，该供应可以分支，从而为每个汽缸8产生单独的流道10或分配通道。
车辆2还可以包括燃料供应系统13。燃料供应系统13可以包括至少一个燃料箱14。燃料供应系统13连接到至少一个燃料箱14，该燃料箱14构造成存储供内燃发动机2产生发动机扭矩使用的燃料。燃料供应系统13可以包括总体在15处示出的一个或多个燃料过滤器和燃料泵。燃料过滤器15构造成从燃料去除任何异物，例如从燃料箱内部去除锈。燃料泵15构造成对燃料供应系统13中存在的燃料加压。燃料泵15可以构造成对燃料供应系统13中存在的燃料可变地加压。燃料泵15可以构造成接收燃料泵15用于设定燃料供应系统13中并且特别是燃料轨16中存在的燃料的压力的输入。
燃料供应系统13还可以包括燃料轨16，燃料轨16经由可存在于系统中的各种燃料泵15和燃料过滤器15连接到燃料箱14。燃料轨16构造成将燃料输送到发动机2的每个汽缸8。燃料可以通过一个或多个燃料喷射器输送到每个汽缸8。这些燃料喷射器可以将燃料直接喷射到发动机2的相应汽缸8中。另选地，燃料喷射器可以将燃料喷射到进气歧管7的靠近发动机2的进气阀的区域中。燃料喷射器可将燃料喷射到发动机2的进气阀上。该区域可以是进气歧管7的用于特定汽缸8的相应流道10的一部分。
将参照下面的图2更详细地论述示例燃料轨16的构造。
车身内是用于驾驶员的座椅20。当驾驶员坐在座椅20中时，他能用脚触及节气门踏板21。节气门踏板可相对于车辆的车身的绕其最后端枢转。它的前端被弹簧22向上偏压到最高位置，在该最高位置处它撞到止挡件，并且能被驾驶员的脚下压到最低位置，在该最低位置处它撞到另一个止挡件。因此，踏板被约束成仅在最高位置(“0％”)和最低位置(“100％”)之间可移动。位置检测器23附接到踏板并感测踏板的偏转角度。应当理解，可以使用其他节气门控制装置代替节气门踏板21，以从驾驶员请求的车辆的动力系收集目标确定需求。如上所论述的，内燃发动机可以形成动力系的一部分或者可以是车辆的动力系。例如，车辆可以包括手动操作控制装置作为节气门控制装置。车辆还可以(例如，借助自适应巡航控制系统)自主地计算目标确定需求。
发动机2的操作由ECU24调节。ECU24包括处理器18和非易失性存储器19。ECU24可以包括不只一个处理器18和不只一个存储器19。存储器19存储可由处理器执行的程序指令集以及可由处理器响应那些指令而参考的诸如查找表之类的参考数据。处理器18可以构造成根据以非暂时形式存储在机器可读存储介质上的计算机程序进行操作。计算机程序可以存储用于使处理器以本文中描述的方式进行ECU的操作的指令。
ECU联接到位置检测器23，以从该位置检测器接收检测到的节气门踏板的位置。ECU联接到发动机以从发动机接收与发动机的操作有关的数据(例如当前RPM、发动机温度和吸入空气的温度)，并且传输将调节发动机的操作的发动机控制信息。该控制信息可以例如包括在每个吸入冲程中要加入的燃料和/或空气量、阀门和点火正时以及涡轮增压水平。
由存储器存储的程序指令定义了一种机制，由此ECU能响应于它已经接收和/或计算的一组输入参数来确定用于控制发动机的一组输出参数。在本实施例中，ECU可以遵循两阶段过程来确定输出参数。首先，响应于至少一些输入参数(包括例如节气门方向的表示和节气门位置)，ECU确定来自发动机的目标驱动需求。该目标驱动需求可以是发动机直接驱动车辆所需的驱动，或者是给一个或多个电机供以动力以产生用于驱动车辆的动力所需的驱动。驱动需求可以方便地是扭矩需求，但是可以以其他方式表达，例如功率需求或每单位时间燃烧的燃料。其次，使用预先存储的发动机行为模型，ECU确定使发动机满足该驱动需求所需的输出。然后，它将这些输出传输到发动机，以使发动机根据计算的驱动需求运行。这些阶段频繁重复，通常每秒20次或更多次，以生成反映最新输入值的一系列输出值。
上述发动机2构造成接受包括汽油的燃料的供应。因此，燃料箱14、燃料泵15、燃料过滤器15、燃料供应系统13、燃料轨16和燃料喷射器都构造成能够供应包括汽油的燃料。特别地，上述发动机2和相关的燃料供应部件构造成接受高汽油含量燃料的供应。含汽油的燃料可以包括诸如燃料稳定剂、抗爆添加剂和去垢剂之类的其他添加剂。因此，高汽油含量的燃料很可能由低于100％的汽油组成。含汽油的燃料也可以包含乙醇。乙醇与汽油掺混，部分原因是能从可再生资源生产乙醇，并且在世界上的某些地方也可以更便宜地供应乙醇(例如，汽油供应有限的地方)。在该情况下，乙醇掺混到含汽油的燃料中，高汽油含量燃料是指包括(i)多半汽油，和(ii)不超过按体积计25％的乙醇，优选不超过按体积计20％的乙醇，优选不超过按体积计15％的乙醇，更优选不超过按体积计10％的乙醇，甚至更优选不超过按体积计5％的乙醇。应当理解，在不是乙醇的高汽油燃料的体积百分比中，除了如上所述添加到发动机燃料中的其他添加剂之外，几乎所有其余的都是汽油。换句话说，高汽油含量燃料是指包括至少按体积计75％的汽油，至少按体积计80％的汽油，优选至少按体积计85％的汽油，更优选至少按体积计90％的汽油，甚至更优选至少按体积计95％的汽油。
发动机2构造成使用含汽油的燃料并且优选高汽油含量燃料来产生发动机扭矩。ECU24还可以具体地构造成控制使用含汽油的燃料并且优选高汽油含量燃料的发动机2来产生发动机扭矩。汽油发动机2和/或ECU24可以通过以下中的一者或多者来构造：
-发动机活塞的尺寸；
-活塞头的形状；
-用于在发动机的汽缸8的压缩和点火冲程期间点燃相应汽缸8中存在的燃料的火花塞的类型；
-预先存储的发动机2的行为模型，ECU用于确定使发动机满足驱动需求所需的输出；
-作为燃料供应系统13的一部分的燃料泵15和燃料过滤器15的类型；
-每个汽缸的进气口和/或排气口的尺寸和/或形状；
-每个汽缸的进气阀和/或排气阀的尺寸和/或形状。
图2示出了用于内燃发动机2的燃料供应系统13的元件的示意图。如上论述的，燃料供应系统13可以包括燃料轨16，燃料轨16经由可存在于系统中的各个燃料泵15和燃料过滤器15连接到燃料箱14。燃料轨16构造成将燃料输送到发动机2的每个汽缸8。燃料轨16可以借助燃料进气口30经由各个燃料泵和燃料过滤器从燃料箱14接收燃料。因此，燃料轨16可以包括燃料进气口30，燃料进气口30构造成从燃料箱14接收燃料。由燃料进气口30接收的燃料由至少一个燃料泵15加压。
燃料轨16包括至少一个燃料分配通道31，燃料分配通道31构造成允许燃料从燃料进气口30流到燃料喷射器32。燃料借助一个或多个燃料喷射器32输送到每个汽缸8。燃料喷射器32的数量取决于发动机2的具体构造：
-如上所论述的，这些燃料喷射器32可以将燃料直接喷射到发动机2的相应汽缸8中。在这种情况下，每个汽缸8通常有一个喷射器，但是在特定发动机构造中可以存在更多喷射器。喷射器的这种构造可以称为汽油直接喷射；
-另选地，燃料喷射器可以将燃料喷射到进气歧管7的靠近发动机2的进气阀的区域中。该区域可以是进气歧管7的相应流道10的用于特定汽缸8的一部分。至少一个喷射器可以将燃料喷射到进气阀头附近。每个进气阀可能有一个喷射器。喷射器的这种构造可以称为端口燃料喷射。
基于上文，因此会理解，尽管图2示出了图1中所示的发动机2的每个汽缸8有一个喷射器，但是可以使用喷射器的其他构造。
已经确定，如果汽油燃料在被燃料喷射器输送到发动机2的汽缸8之前被加热，则能提高构造成使用含汽油的燃料(特别是高汽油含量燃料)产生发动机扭矩的发动机的燃料效率。因此，已经确定，燃料效率的提高导致针对给定功率输出发动机2产生的排气中的二氧化碳排放降低，由于在发动机2的汽缸8中汽油燃料的更有效燃烧，还导致发动机2产生的排气中的污染物排放降低。
基于上文，燃料供应系统13还可以包括一个或多个燃料加热元件33，燃料加热元件33构造成在燃料被喷射器32喷射之前加热燃料。如图所示，加热元件33可以连接到燃料轨31以在将包含在燃料轨道31中的燃料供应到喷射器32之前加热这些燃料。加热元件33可以连接到喷射器32以在燃料传递到喷射器32时加热燃料，或者加热喷射器32内的燃料。通常，由于发动机汽缸盖附近的紧密封装要求，喷射器32周围的空间小，因此如图所示，加热元件33可以布置在喷射器32的燃料供应管线上，那里存在更多空间。
如图2中所示，每个汽缸可以有一个加热元件33。如图2，示出了每个汽缸仅有一个喷射器，这也对应于每个汽缸有一个加热元件33。然而，在每个汽缸有不只一个喷射器32的另选构造中，这可能意味着多个喷射器32共用一个加热元件33。
加热元件33可以连接到燃料加热控制器35。燃料加热控制器35可以构造成向加热元件33提供输入和/或功率，以控制加热元件33加热燃料供应系统16中包含的燃料的温度。燃料加热控制器35可以以与ECU24类似的方式构造，因为它包括按照以上参考ECU所描述而构造的处理器和存储器。燃料加热控制器35可以是ECU 24的一部分，和/或可以一起是车辆管理系统的一部分。
因此，加热元件33在含汽油的燃料被喷射器32喷射之前升高这些含汽油的燃料的温度。这是有利的，因为当燃料处于蒸汽形式时，汽缸内的燃料在空气存在下燃烧。燃料直接或经由进气口喷射到发动机中，这由于燃料在压力下离开喷射器时膨胀而降低了燃料的温度。另外，在发动机处于冷态的情况下(例如当发动机首次启动时)，发动机本身从燃料吸收热量，从而降低燃料的温度。蒸汽形式的燃料的量取决于燃料的温度。燃料的温度越低，蒸汽形式的燃料的量越少。因此，在较低的燃料温度下，需要更多的燃料来产生所需量的燃料蒸汽，以在发动机的压缩冲程期间与汽缸中的空气中的氧气反应，从而燃烧并在任何给定时间产生需求的所需扭矩。这通常被称为在富含混合物(富含空气-燃料混合物)的情况下运行发动机。存在的过量燃料可以在发动机循环的动力部分之后燃烧，或者甚至在排气冲程中从汽缸排出时燃烧。这引起二氧化碳的排放，其不用于在发动机内产生发动机扭矩，因此不必要地提高发动机的二氧化碳排放水平。此外，这种燃料将在次优条件下燃烧，从而更容易产生诸如烟尘、氮氧化物(NOxs)、一氧化碳(CO)、总烃(THC)和非甲烷碳氢化合物(NMHC)之类的污染物。
已经确定，尽管现代发动机中的汽油燃烧已经非常有效，但是通过加热含汽油的燃料能获得减少CO2和污染物排放的增益。如上所论述的，ECU 17能响应于已经接收和/或计算的一组输入参数来确定用于控制发动机2的一组输出参数。ECU 17可以使用预先存储的发动机2的行为模型来确定使发动机满足给定的驱动需求所需的输出。在燃料于喷射之前由燃料加热元件33加热的情况下，ECU可以使用预先存储的发动机2的行为模型，发动机2的行为模型考虑了被喷射的燃料的较高温度。当燃料被加热元件加热时，ECU可以使用预先存储的加热燃料模型，并且当燃料没被加热元件加热时，ECU可以使用预先存储的未加热燃料模型。预先存储的加热燃料模型和预先存储的未加热燃料模型可以是发动机2的整体行为模型的一部分。预先存储的模型可以是输出图，对于给定的扭矩需求，该输出图告知ECU使发动机产生期望的发动机扭矩所需的输出。相对于发动机行为的非加热燃料模型，这种发动机行为的加热燃料模型可以包括：
-针对给定的驱动需求降低燃料喷射量；
-不同的燃料压力。该燃料的压力由燃料泵15产生。当燃料被加热时，燃料轨16内可借助燃料泵15产生比燃料没被加热时更高的燃料压力。因此，加热燃料模型可以使燃料泵在燃料轨内产生比由非加热燃料模型产生的燃料压力更高的燃料压力。燃料压力的增加意味着燃料具有增高的沸点。这减少了在燃料内形成气泡的机会和/或减少了在燃料内形成的气泡的数量。燃料也能被加热到更高的温度(相对于未加压到这样的水平的燃料)，从而提高燃料喷射期间燃料汽化的机会；
-不同的点火正时。由给定汽缸的火花塞相对于相应活塞在其压缩和燃烧冲程期间的位置引起的相对点火正时。发动机行为的加热燃料模型可以包括这样的点火正时，该点火正时相对于包括在发动机行为的非加热燃料模型内的那些点火正时延迟。在燃料已经被加热的情况下，燃料可以花费更少的时间在汽缸内完全点燃，因此点火可以发生在更接近活塞冲程的上死点位置，同时仍然从该点火循环提供所期望的功率；
-从针对给定燃料供应量的最佳点火正时改变点火正时导致不同量的扭矩储备，从而相对于最佳点火正时变更由发动机产生的针对给定燃料供应量的扭矩。发动机的加热燃料模型相对于发动机的非加热燃料模型可以允许具有更高量的扭矩储备。这是因为当燃料被加热时的最佳点火点可以更接近活塞冲程的上死点位置，这意味着点火正时能从最佳点火点提前稍微更多的正时宽度；
-向排气装置中喷射不同量的二次空气以产生排气中存在的碳氢化合物的燃烧。与发动机的非加热燃料模型相比，发动机的加热燃料模型可以使较少的二次空气喷射到排气装置中。因此，与在燃料未加热时相比，在燃料被加热期间，更少的空气被喷射到排气装置中以燃烧排气装置中的碳氢化合物。二次空气用于增强由于冷发动机启动和预热而发生的催化剂加热期间排气装置中存在的气体的后燃烧。二次空气喷射到排气装置中减少了排气装置中存在的CO和THC的量，但增加了NOx的量。在燃料被加热的情况下，需要较少的二次空气喷射，因为排气装置中的CO和THC的量减少，这因此降低了由排气装置中的后燃烧产生的NOx的量。二次空气可以由一个或多个空气泵喷射到排气装置中。二次空气可以由排气装置中的一个或多个襟翼喷射到排气装置中，襟翼允许空气流到排气装置中；
-不同的喷射电弧正时。对于给定的发动机循环，燃料开始喷射到给定汽缸的喷射阶段正时。对于发动机的加热燃料模型而言，相对于发动机的非加热燃料模型，对于给定发动机循环的给定汽缸的燃料喷射起始点可以更接近入口阀开启点。对于发动机的加热燃料模型而言，对于给定发动机循环的给定汽缸的燃料喷射起始点可以在入口阀开启点处。在端口燃料喷射系统中，燃料通常被喷射到关闭的入口阀上以引起燃料的汽化(因为入口阀是热的)。当燃料被加热时，需要在燃料和入口阀之间较少的接触时间或可能没有接触时间来使燃料汽化，因此可以相对于未加热的燃料情况延迟喷射点。
-不同的入口阀开启时间。相对于发动机的非加热燃料模型，针对发动机的加热燃料模型，入口阀门开启时间可以更短。这可能是因为燃料更容易汽化并且更容易被允许流到发动机中。相对于发动机的非加热燃料模型，针对发动机的加热燃料模型，入口阀开启时间可以更长。这可能是因为燃料汽化，因此能允许更多的空气流到给定的汽缸中。
-不同的排气阀开启时间。相对于发动机的非加热燃料模型，针对发动机的加热燃料模型，排气阀开启时间可以更短。可能是因为燃料加热导致燃料燃烧得更彻底。相对于发动机的非加热燃料模型，针对发动机的加热燃料模型，排气阀打开时间可以更长。这可能是由于燃料加热导致排气混合不同。
-对于给定的发动机循环，给定汽缸的不同喷射次数。这可以在喷射到发动机的给定汽缸中的情况下实施。
-不同长度的火花持续时间。给定火花塞产生电弧的时间长度。
-不同的喷射电弧持续时间。燃料喷射到给定发动机汽缸中的时间长度。
如上所论述的，ECU24可以具有作为其输入之一的发动机的当前温度。这可以是发动机的邻近汽缸的区域(即发动机缸体)的当前温度。ECU24可以构造成使燃料被加热直到发动机达到正常操作温度。该温度可以是预定的操作温度。ECU24可以构造成使燃料被加热直到发动机达到预定阈值温度。该预定阈值温度可以是正常操作温度。另选地，预定阈值温度可以是比正常操作温度低的温度，但是燃料在该温度下以发动机中所需效率水平燃烧。因此，阈值温度可以是这样的发动机温度，在该发动机温度下，没燃料加热的发动机产生的二氧化碳排放与由燃料加热的发动机产生的二氧化碳排放接近或相同。ECU24可以构造成使燃料被加热，直到来自发动机的排气质量流量达到阈值水平。ECU24可以构造成盛装待加热的燃料，直到联接到发动机的排气装置的催化转化器达到阈值温度水平。ECU可以通过向燃料加热控制器35发送指令以使加热元件33加热燃料来使燃料被加热。
申请人据此独立地公开了本文中所述的每个单独的特征以及两个或更多个这样的特征的任何组合，只要根据本领域技术人员的共同的一般性知识能够总体上基于本说明书来实施这些特征或组合即可，不管这些特征或特征的组合是否解决了本文中公开的任何问题，并且不限制权利要求的范围。申请人指出，本发明的方面可以由任何这样的单独特征或特征组合构成。鉴于前面的描述，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本发明的范围内进行各种修改。

Claims (28)

1.一种车辆，包括：
内燃发动机，其构造成使用高汽油含量燃料产生发动机扭矩；
至少一个燃料喷射器，其构造成将所述高汽油含量燃料输送到所述发动机的汽缸；
至少一个加热元件，其构造成在所述高汽油含量燃料由所述燃料喷射器输送到所述汽缸之前加热所述高汽油含量燃料；
燃料泵，其连接到所述加热元件以向所述加热元件供应高汽油含量燃料，所述燃料泵构造成对所述高汽油含量燃料加压；以及
发动机控制器，其构造成控制由所述发动机产生的所述发动机扭矩并控制由所述燃料泵产生的燃料压力，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型以：(i)控制由所述燃料喷射器输送的燃料的量，相对于未加热的高汽油含量燃料，所述加热燃料行为模型对于给定发动机扭矩使燃料喷射量减少；以及(ii)相对于未加热的高汽油含量燃料，使所述燃料泵产生更高的燃料压力。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，相对于未加热的高汽油含量燃料，所述加热燃料行为模型使所述内燃发动机的二氧化碳排放减少。
3.根据权利要求1或2所述的车辆，其中，相对于未加热的高汽油含量燃料，所述加热燃料行为模型使所述内燃发动机的污染物排放减少。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型对于给定的发动机扭矩使燃料喷射量减少。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，所述内燃发动机包括用于所述汽缸的至少一个进气口和用于控制进到所述汽缸中的空气混合物的流量的进气阀，其中，所述至少一个燃料喷射器构造成将所述高汽油含量燃料喷射到位于所述汽缸外部的所述进气阀附近的区域中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，所述车辆包括发动机温度传感器，并且其中所述发动机控制器构造成在发动机温度低于预定阈值温度时使所述高汽油含量燃料被所述至少一个加热元件加热。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述预定阈值温度是正常的发动机操作温度。
8.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述预定阈值温度低于正常的发动机操作温度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述加热燃料行为模型基于所述加热燃料的蒸汽含量值来调节对于给定发动机扭矩的燃料喷射量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述内燃发动机构造成产生用于驱动所述车辆的所述发动机扭矩。
11.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述发动机控制器构造成使所述至少一个加热元件加热所述高汽油含量燃料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述发动机控制器构造成响应于目标驱动需求输入来控制由所述发动机产生的所述发动机扭矩。
13.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型使所述发动机控制器引起所述燃料泵产生更高的燃料压力。
14.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述内燃发动机构造成在所述汽缸内产生火花以点燃所述高汽油燃料；并且所述发动机控制器构造成控制所述火花的产生，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型，以控制所述汽缸内所述火花的产生，从而相对于未加热的高汽油含量燃料，在所述汽缸的发动机循环中延迟出现火花。
15.根据权利要求14所述的车辆，其中，当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型使所述发动机控制器引起在所述汽缸的发动机循环中延迟出现火花产生。
16.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，所述车辆包括：排气装置，该排气装置连接到所述内燃发动机以接收来自所述发动机的排气；以及用于将空气喷射到所述排气装置中的二次空气喷射装置，其中，所述发动机控制器构造成控制由所述二次空气喷射装置喷射到所述排气装置中的空气的量，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型以相对于未加热的高汽油含量燃料使由所述二次空气喷射装置喷射的空气的量降低。
17.根据权利要求16所述的车辆，其中，当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型引起所述发动机控制器使由所述二次空气喷射装置喷射的空气的量降低。
18.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，所述内燃发动机包括用于所述发动机的相应汽缸的至少一个入口以及与每个入口相关联的入口阀，所述入口阀能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述阀密封所述入口，在所述第二位置处，所述阀允许流体穿过所述入口流到相应的汽缸；其中，所述燃料喷射器将燃料输送到各个入口阀附近的区域，并且所述发动机控制器构造成控制所述燃料喷射器何时喷射燃料，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的所述加热燃料行为模型，以相对于未加热的高汽油含量燃料在更接近所述入口阀从所述第一位置移动到所述第二位置时引起发动机循环的燃料喷射开始。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中，当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型使所述发动机控制器在更接近所述入口阀从所述第一位置移动到所述第二位置时引起发动机循环的燃料喷射开始。
20.根据权利要求18或19所述的车辆，其中，所述喷射器将燃料输送到相应的入口阀。
21.一种车辆，包括：
内燃发动机，其构造成使用高汽油含量燃料产生发动机扭矩；
至少一个燃料喷射器，其构造成将所述高汽油含量燃料输送到所述发动机的汽缸；
至少一个加热元件，其构造成在所述高汽油含量燃料被所述燃料喷射器输送到所述汽缸之前加热所述高汽油含量燃料；
燃料泵，其连接到所述加热元件以向所述加热元件供应高汽油含量燃料，所述燃料泵构造成对所述高汽油含量燃料加压；以及
发动机控制器，其构造成控制由所述燃料泵产生的燃料压力，当所述燃料被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的加热燃料行为模型，以相对于未加热的高汽油含量燃料引起由所述燃料泵产生更高的燃料压力。
22.根据权利要求21所述的车辆，其中，当所述燃料未被所述加热元件加热时，所述发动机控制器使用所述发动机的未加热燃料行为模型，并且相对于所述发动机的所述未加热燃料行为模型，所述加热燃料行为模型使所述发动机控制器引起所述燃料泵产生更高的燃料压力。
23.根据权利要求21或22所述的车辆，所述车辆包括发动机温度传感器，并且其中，所述发动机控制器构造成在发动机温度低于预定阈值温度时使所述高汽油含量燃料被所述至少一个加热元件加热。
24.根据权利要求23所述的车辆，其中，所述预定阈值温度是正常的发动机操作温度。
25.根据权利要求23所述的车辆，其中，所述预定阈值温度低于正常的发动机操作温度。
26.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述内燃发动机构造成产生用于驱动所述车辆的发动机扭矩。
27.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述发动机控制器构造成使所述至少一个加热元件加热所述高汽油含量燃料。
28.一种基本上如本文中参考附图描述的车辆。
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