[发明专利]发动机系统及其运转方法

说明书

本发明提供一种通过基于发动机工况和喷射的液体的成分调节使用火花延迟和直接喷射液体来改善燃料使用同时解决爆震的发动机系统及其运转方法。一个或多个发动机参数，例如EGR、VCT、增压、节气门位置，与直接喷射协调以减少扭矩和EGR瞬变。本发明的优点在于通过直接喷射爆震控制液进发动机汽缸内，可解决爆震。通过基于直接喷射的正时、量和成分调节节气门位置，并且因此可更好地解决所喷射水的蒸发和空气‑燃料充气置换效应、由液体喷射引起的扭矩变化，从而改善发动机性能。

本申请是申请日为2011年07月28日、发明名称为“发动机系统及其运转方法”的中国专利申请201110220012.1的分案申请。

【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】

已经研究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斥冷却效应，特别是解决发动机爆震。例如，发动机控制方法可包括根据醇类燃料和多种其它发动机工况调节增压或火花正时。

发动机可配置用于直接喷射爆震控制液(例如水)至发动机汽缸内。所喷射的水的冷却效应和稀释效应可用于解决汽缸爆震，以及减少发动机NOx排放。

美国专利US 6,415,745显示了这种系统的一个示例。其中，基本上在进气冲程期间将一定量的水直接喷射进汽缸内。基于需要减少的NOx和发动机工况调节喷射的开始以及喷射量。

然而，本发明人已经认识到这种系统的潜在问题。如一个示例，基于水喷射正时和喷射量会出现不希望的扭矩变化。具体地，基于喷射开始和结束的时间，在喷射水的时间汽缸温度会改变，从而导致水蒸发效应的变化。例如，如果喷射正时在汽缸较热时，所喷射的水会蒸发越多，导致取代更多的空气-燃料充气且对发动机扭矩影响更大。相比较，如果喷射正时在汽缸较冷时，则所喷射的水会蒸发更少，导致取代更少的空气-燃料充气且对发动机扭矩影响较小。此外，如果喷射正时为在进气门关闭之前几乎不发生蒸发时，则基本上不取代捕集的空气-燃料混合物并且对发动机扭矩几乎不产生影响。因此，尽管充分地解决了发动机NOx，然而该方法可能不能够提供所需的扭矩。

【发明内容】

本发明提供一种运转发动机的方法和发动机的系统来至少部分地解决上面的问题。本发明的优点在于通过直接喷射爆震控制液进发动机汽缸内，可解决爆震。通过基于直接喷射的正时、量和成分调节节气门位置，并且因此可更好地解决所喷射水的蒸发和空气-燃料充气置换效应、由液体喷射引起的扭矩变化，从而改善发动机性能。

根据本发明一方面，提供一种运转发动机的方法，包括调节直接喷射液体 (例如水)至所述发动机。该方法还包括在第一液体喷射正时期间，基于液体喷射量调节发动机节气门第一量；及在第二、后液体喷射正时期间，基于液体喷射量调节发动机节气门第二、较小量。

根据本发明另一方面，提供一种运转发动机的方法，包括：基于发动机工况直接喷射一定量爆震控制液至发动机内；及基于喷射量、喷射正时和液体成分调节发动机节气门位置。

根据本发明再一方面，提供一种发动机系统，包括：带有进气和排气的发动机；配置用于直接喷射爆震控制液进发动机汽缸内的直接喷射器；包括压缩器和涡轮的涡轮增压器；连接在涡轮下游的发动机排气和压缩器上游的发动机进气之间的EGR管道；用于调节一个或多个凸轮的正时的可变凸轮正时机构 (VCT)；及控制系统，配置用于：响应发动机爆震；直接喷射一定量爆震控制液至发动机汽缸内；响应直接喷射的正时调节节气门；及响应直接喷射的量调节一个或多个VCT和EGR的量。