[发明专利]发动机系统及其运转方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及用于控制在内燃发动机中使用不同燃料的方法和系统。 

【背景技术】

已经开发替代燃料以减轻常规燃料的价格上涨以及减少排放。例如，醇和含有醇的混合燃料已经被认为具有吸引力的替代燃料，特别是对于机动车辆应用。利用多种发动机技术和喷射技术，多种发动机系统可使用醇类燃料。此外，多种方法可用于控制这种醇类燃料发动机以利用高辛烷值醇类燃料的充气冷却效应，特别是解决发动机爆震。也可通过其它爆震控制液(例如水或多种水-醇类混合物)控制发动机爆震。例如，发动机控制方法可包括根据爆震控制液和多种其它发动机工况调节增压或火花正时。 

发动机可配置有在空气进气内用于调节发动机燃烧速度的充气运动控制阀(CMCV，charge motion control valve)或进气歧管通路控制(IMRC，intake manifold runner control)阀。可选择性地限制或不限制通过调节阀门位置，穿过阀门流至下游汽缸的空气流。发动机控制系统可配置用于基于发动机工况协调CMCV的位置和燃料喷射。 

美国专利中显示了CMCV控制的一个示例方法。其中，CMCV位于两个进气道喷射器的上游，两个喷射器喷射不同成分的燃料进发动机汽缸内。在所选择的发动机工况下，调节CMCV的位置这样较大程度地限制流至喷射汽油燃料的进气道喷射器的空气流量以便进气道喷射器喷射汽油燃料。具体地，在高发动机负荷下，调节阀门以增加空气流量并且开始进气道喷射醇类燃料，而在低发动机负荷下，调节阀门以减少空气流量并且停止进气道喷射醇类燃料。因此，这有助于减少高发动机负荷下使用火花延迟，同时改善发动机性能和燃料经济性。 

然而，本发明人已经认识到这种系统的一个潜在问题。在高发动机负载下，调节CMCV以增加空气流量导致较高的发动机燃烧速度。这会与在较高发动机负 载下减少使用火花延迟一起导致非常高的汽缸压力和压力上升速度增加。这种增加的压力效应会导致发动机中的结构和NVH问题。在一个示例中，这会导致发动机过早劣化。 

【发明内容】

根据本发明一方面，提供一种运转包括充气运动控制阀的发动机的方法。该方法包括：在高发动机负荷下，调节所述充气运动控制阀以减小发动机燃烧速度同时增加喷射爆震控制液以解决爆震。 

根据本发明另一方面，提供一种运转包括充气运动控制阀的发动机的方法。该方法包括：基于爆震控制液的可用性调节是否在高发动机负荷下开启充气运动控制阀。 

根据本发明又一方面，提供一种发动机系统。该系统包括：发动机；配置用于提供增压的空气充气至发动机的涡轮增压器；配置用于调节发动机燃烧速度的充气运动控制阀；配置用于直接地喷射爆震控制液至发动机汽缸内的直接喷射器；及控制系统，配置用于：基于爆震控制液液面调节是否在高发动机负荷下开启充气运动控制液；及基于充气运动控制阀开启调节发动机增压。 

在一个示例中，发动机可配置有在发动机空气进气中的直接喷射器上游的CMCV，直接喷射器配置用于喷射爆震控制液进发动机汽缸内。因此，通过开启CMCV，可减小发动机的燃烧速度，从而减小汽缸峰值压力和压力上升的速度，并且允许发动机运转在高扭矩下。然而，减小的发动机燃烧速度也会增加发动机爆震的倾向，特别是在高发动机负荷下。因此，基于发动机工况，可开启CMCV以减小发动机燃烧速度，同时伴随增加喷射的爆震控制液的量以解决爆震。这样，可改善发动机性能。 

发动机控制器可配置用于基于爆震控制液的可用性调节是否开启CMCV。具体地，如果爆震控制液不可用，随后可关闭CMCV以增加燃烧速度并且避免爆震，但是可限制发动机最大扭矩以避免高峰值汽缸压力和/或高的压力上升的速度。相反地，如果爆震控制液可用，当爆震控制液的可用性增加时，随后可开启CMCV并且增加发动机的扭矩极限。例如，基于发动机工况，可确定爆震的前馈可能性以及解决爆震所需的爆震控制液的量。其可进一步确定所需的爆震控 制液的量是否可用，例如根据液面传感器推断。 

在一个示例中，当可用的爆震控制液的量大于阈值(阈值基于解决爆震的前馈可能性所需的液体的量)时，可开启CMCV，同时增加喷射爆震控制液。在这里，通过开启CMCV，可减小燃烧速度以改善发动机的NVH并且减小发动机结构负荷。同时，可通过直接喷射爆震控制液有利地解决由低燃烧速度导致的高爆震可能性。