專利名稱：一種內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，尤其涉及液體噴射加壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水和/或醇類(例如水/甲醇/乙醇(WME))可單獨或組合噴射進火花點火發(fā)動機的汽缸內(nèi)以便增加運行效率、燃料經(jīng)濟性和/或發(fā)動機的使用壽命。例如，WME可噴射進汽缸內(nèi)以減小汽缸溫度/壓力峰值。通過降低汽缸溫度/壓力峰值，可減小汽缸劣化以增加發(fā)動機的使用壽命。如另一示例，WME可噴射進汽缸內(nèi)以抑制發(fā)動機爆震。通過抑制發(fā)動機爆震，發(fā)動機可運轉(zhuǎn)在更高的壓縮比下以允許更高的發(fā)動機輸出或提高的燃料經(jīng)濟性。此外，WME可噴射進火花點火發(fā)動機內(nèi)以減少尾氣排放。例如，WME可噴射進汽缸以降低排氣 /排放控制裝置溫度(例如催化劑)。通過降低排氣排放控制裝置溫度，排放控制裝置溫度可維持在所需的范圍內(nèi)以改善原料氣排放的轉(zhuǎn)化?？蓤?zhí)行多種策略和配置以噴射WME至火花點火發(fā)動機的汽缸內(nèi)以便實現(xiàn)上述所希望的好處。在一個示例方法中，雙燃料噴射系統(tǒng)中每個汽缸包括直接噴射(DI)噴射器和進氣道噴射(PI)噴射器，重新配置該雙燃料噴射系統(tǒng)以使得DI噴射器專用于噴射WME并且PI噴射器專用于噴射某類型的燃料。因此，可經(jīng)由進氣道噴射進行燃料噴射以處理發(fā)動機扭矩需求，而WME能夠經(jīng)由直接噴射進行噴射以改善發(fā)動機運轉(zhuǎn)效率、燃料經(jīng)濟性、排放控制等。DI噴射器可專用于噴射WME，因為直接噴射相對于進氣道噴射可改善噴射的液體的蒸發(fā)。這種蒸發(fā)對于處理特定狀況(例如抑制發(fā)動機爆震)是有利的。然而，發(fā)動機已經(jīng)認(rèn)識到這種方法帶來的一些潛在問題。例如，為了改善噴射的液體的蒸發(fā)/霧化，需要在起動時在高壓下將液體輸送至噴射器，雙噴射系統(tǒng)包括高壓容積泵以將由DI噴射器噴射的液體的壓力增加至合適的噴射壓力水平。高壓泵制造昂貴并且會增加發(fā)動機的量產(chǎn)成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。發(fā)明人已經(jīng)研發(fā)了一種以更低的成本提供上述優(yōu)點的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有燃燒室的內(nèi)燃發(fā)動機、提供第一噴射液體至燃燒室的第一噴射器；及將壓力容器內(nèi)的第一噴射液體加熱至指定溫度用于通過第一噴射器在指定的噴射壓力下將第一噴射液體噴射至汽缸的加熱加壓系統(tǒng)。如一個示例，第一噴射液體可為酒精和水的混合物，其可響應(yīng)高汽缸溫度/壓力、 發(fā)動機爆震等直接地噴射至汽缸。通過加熱壓力容器內(nèi)的噴射液體，壓力容器內(nèi)的壓力能夠增加至指定的噴射壓力。這樣，可以噴射壓力提供噴射液體，而無需使用昂貴的高壓容積泵，如需要可額外地使用泵。因此，在一些情況下，可從發(fā)動機省略高壓容積泵并且降低了發(fā)動機的生產(chǎn)成本。根據(jù)本實用新型另一方面，提供一種內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)包含包括燃燒室的內(nèi)燃發(fā)動機；提供由多個識別的物質(zhì)組成的第一噴射液體至燃燒室的直接噴射器；提供不同于第一噴射液體的第二噴射液體至燃燒室的進氣道噴射器；加熱加壓系統(tǒng)，加熱加壓系統(tǒng)將壓力容器內(nèi)的第一噴射液體加熱至指定溫度用于通過第一噴射器在指定的噴射壓力下將第一噴射液體噴射至燃燒室；及包括計算機可讀存儲介質(zhì)的控制器，控制器用于基于多個認(rèn)識物質(zhì)的特性、第一噴射液體的溫度和第一噴射液體的指定壓力推斷第一噴射液體的成分，并且基于推斷的成分調(diào)節(jié)將噴射至燃燒室的第一噴射液體的量。根據(jù)本實用新型又一方面，提供一種控制至發(fā)動機的燃燒室的由多種識別的物質(zhì)的液體的加壓和噴射的方法，該方法包含加熱壓力容器內(nèi)的液體至指定的溫度以提供在指定噴射壓力的液體；基于多種識別的物質(zhì)的特性、指定的噴射壓力和指定的液體溫度推斷液體的成分；及基于成分調(diào)節(jié)將噴射至燃燒室的液體量。應(yīng)理解上面的概述提供用于以簡化的形式引入將在詳細(xì)描述中進一步描述的選擇的概念。不意味著確認(rèn)所保護的本實用新型主題的關(guān)鍵的或?qū)嵸|(zhì)的特征，本實用新型的范圍將由本申請的權(quán)利要求唯一地界定。此外，所保護的主題不限于克服上文或本公開的任何部分中所述的任何缺點的實施方式。

通過閱讀下面的非限制性實施例的詳細(xì)描述參考附圖將更好地理解本實用新型的主題。圖1為發(fā)動機系統(tǒng)的實施例的示意圖。圖2為加熱的噴射液體加壓系統(tǒng)實施例的示意圖。圖3為加熱的噴射液體加壓系統(tǒng)另一實施例的示意圖。圖4為控制加壓和噴射液體至發(fā)動機的汽缸內(nèi)的方法的實施例的流程圖。
具體實施方式
下面的描述涉及用于控制噴射的液體的蒸氣壓力以在指定的噴射壓力下提供噴射的液體用于噴射進發(fā)動機的汽缸的方法和系統(tǒng)。更具體地，可在壓力容器中加熱噴射液體至受控的溫度或壓力以便在所需噴射壓力下提供噴射液體。如，圖1所描述，發(fā)動機包括配置為進氣道噴射(PI)噴射器和直接噴射(DI)噴射器的雙燃料系統(tǒng)。PI噴射器可經(jīng)由燃料泵在指定的噴射壓力下接收燃料。DI噴射器可通過加熱噴射液體的加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)接收噴射液體(例如水/甲醇/乙醇，WME)以在指定的噴射壓力下提供噴射燃料。通過經(jīng)由燃料泵提供進氣道噴射燃料并且經(jīng)由加熱加壓系統(tǒng)直接噴射WME，可幾乎根據(jù)發(fā)動機起動和暖機狀況的需要提供燃料并且WME可提供用于其它狀況(例如高汽缸溫度/壓力)，而不需要使用可用于提供直接噴射的噴射壓力的高壓容積泵。這樣，可從發(fā)動機省略高壓容積泵以減少發(fā)動機生產(chǎn)成本。換句話說，由于WME在發(fā)動機起動或暖機開始時并不是立即必需的，其相對于高壓容積泵能夠以更慢的但更成本有效的方式(其在合適的工況(例如更高的汽缸溫度/壓力)期間仍然能夠足夠快地噴射)達到噴射壓力。此外，如圖2-3所描述，加熱的加壓系統(tǒng)包括可與發(fā)動機的排氣管道熱傳導(dǎo)接觸的壓力容器。流通過排氣管道的加熱的排氣能夠用作為能量源以加熱壓力容器從而在直接噴射所需的噴射壓力下提供噴射液體。這樣，可部分恢復(fù)與排氣熱量相關(guān)的能量損失。而且，相對于加熱中間液體通過加熱噴射液體自身以累積噴射壓力，可較為簡單地制造噴射液體加壓系統(tǒng)，其可進一步地減少發(fā)動機生產(chǎn)成本。另外，發(fā)動機控制器可配置用于通過執(zhí)行例如圖4中描述的控制程序調(diào)節(jié)加熱的加壓系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)以將直接噴射液體加熱至預(yù)定噴射壓力。在識別出組成噴射液體的多種物質(zhì)(例如乙醇和水的混合物)的情況下，發(fā)動機控制器可基于物質(zhì)的特性推斷噴射液體的成分并且基于壓力容器內(nèi)的飽和噴射液體的壓力和溫度推斷噴射液體何時被加熱至噴射壓力。應(yīng)了解當(dāng)壓力容器內(nèi)的氣體和液體共存時，噴射液體變得飽和。此外，發(fā)動機控制器可基于成分調(diào)節(jié)噴射的液體的量。通過基于推斷的噴射液體的成分調(diào)節(jié)液體噴射量，可更精確地控制燃料以輔助以化學(xué)計量運轉(zhuǎn)。圖1為顯示多缸發(fā)動機10的一個汽缸的示意圖，其中發(fā)動機可包括在機動車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中。發(fā)動機10可至少部分由包括控制器12的控制系統(tǒng)和由車輛操作者132經(jīng)過輸入裝置130的輸入控制。在這個例子中，輸入裝置130包括加速踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的燃燒室(例如汽缸)30可包括帶有位于其內(nèi)的活塞36的燃燒室壁32。活塞36可連接至曲軸40以便使活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可經(jīng)由中間傳動系統(tǒng)連接至車輛的至少一個驅(qū)動輪。而且，起動馬達可經(jīng)由飛輪連接至曲軸40以開始發(fā)動機10的起動運轉(zhuǎn)。燃燒室30可經(jīng)由進氣道42從進氣歧管44接收進氣并且可經(jīng)由排氣道48排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣道48可經(jīng)由各自的進氣門52和排氣門M選擇性地與燃燒室 30連通。在一些實施例中，燃燒室30可包括兩個或更多的進氣門和/或兩個或更多的排氣門。在這個示例中，可經(jīng)由各自的凸輪驅(qū)動系統(tǒng)51和53通過凸輪驅(qū)動控制進氣門52 和排氣門54。凸輪驅(qū)動系統(tǒng)51和53均可包括一個或更多的凸輪并且可利用可由控制器12 運轉(zhuǎn)以改變氣門運轉(zhuǎn)的一個或多個凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)。進氣門52和排氣門M的位置可分別由位置傳感器55和57確定。在可替代實施例中，可通過電動氣門驅(qū)動控制進氣門52和排氣門54。 例如，汽缸30可替代地包括經(jīng)由電動氣門驅(qū)動控制的進氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪驅(qū)動控制的排氣門。發(fā)動機10包括雙噴射器系統(tǒng)以提供液體至汽缸30內(nèi)用于燃燒。每個汽缸可(單獨或組合)噴射一個或多個不同類型的液體用于燃燒。例如，第一噴射器可噴射汽油或汽油混合物(例如汽缸和乙醇)并且第二噴射器可噴射WME或它們的混合。在一些實施例中， 汽缸可噴射液體碳?xì)浠衔?、醇、?水混合物中一個的噴射液體。在一些實施例中，一個或多個噴射器可專用于噴射特定類型液體。在一些實施例中，一個或多個噴射器可基于發(fā)動機配置和/或工況提供有不同液體。例如，在一些狀況下，噴射器可噴射WME并且在不同的狀況下噴射器可噴射汽油。這里討論的示例描述了一種配置，其中第一噴射器經(jīng)由進氣道噴射汽油或汽油混合物并且第二噴射器經(jīng)由直接噴射WME或它們的組合。然而，應(yīng)了解噴射器可噴射任何合適的液體或液體組合以促進燃燒。燃料噴射器66顯示為將燃料以稱為進氣道噴射(PI)的方式提供至燃燒室30內(nèi)的配置設(shè)置于進氣歧管44內(nèi)。燃料噴射器66可與經(jīng)由電子驅(qū)動器68從控制器12接收的 FPff信號的脈沖寬度成比例地噴射燃料。噴射器70顯示為直接地連接至燃燒室30用于將 WME直接地噴射于其內(nèi)。通過這種方法，燃料噴射器70提供了已知為直接噴射的方式將燃料噴射進燃燒室30內(nèi)。燃料噴射器可安裝在例如燃燒室的側(cè)面或者燃燒室的頂部。噴射器66和噴射器70可以不同壓力水平噴射不同液體。因此，不同的加壓系統(tǒng)可用于以不同的噴射壓力將液體提供至噴射器。通過包括燃料箱、燃料泵和燃料導(dǎo)軌的燃料系統(tǒng)將燃料輸送至噴射器66。由于噴射器66經(jīng)由進氣道提供燃料，噴射壓力可低于經(jīng)由直接噴射提供的液體壓力。同樣，低壓泵或提升泵可用于提供燃料至噴射器66，并且不需要高壓容積泵。加熱加壓系統(tǒng)200可在適合用于直接噴射的噴射壓力下提供WME至噴射器70。具體地，可將WME在壓力容器中加熱至受控的溫度或壓力以提供噴射壓力。壓力容器可包括任何合適的蒸氣泵或加熱泵。例如，壓力容器可包括WME存儲箱。在這個示例中，壓力容器包含所有的車載存儲的WME(例如，滿箱加壓)。如其它示例，壓力容器可包括例如通過熱循環(huán)加熱和噴射并且再加注的指定量的WME。如另一示例，壓力容器可包括兩個可替代使用的壓力缸以使得再加注一個壓力缸時另一個壓力缸提供噴射壓力(例如真空唧筒)?？赏ㄟ^任何合適的熱源加熱壓力容器。例如，壓力容器可與排氣道48熱傳導(dǎo)接觸并且加熱的排氣可用作為能量源以加熱壓力容器。另外地或可替代地，電加熱器可用于加熱壓力容器。為了限制WME壓力，可通過排氣引導(dǎo)對排氣加熱表面溫度進行控制(類似于在老式化油器車輛中的雙金屬加熱爐)?？刂埔后wWME與加熱表面接觸也能夠限制WME壓力。將在下面參考圖2-3更詳細(xì)地論述加熱加壓系統(tǒng)的實施例。在一些實施例中，可延遲WME的加熱和/或噴射直至發(fā)動機暖機之后以便不會清掃掉可用于加熱排放控制裝置、發(fā)動機冷卻劑等的熱能。例如，當(dāng)發(fā)動機冷卻劑溫度已經(jīng)達到溫度閾值時，可確定發(fā)動機被充分暖機。又例如，當(dāng)排放控制裝置溫度已經(jīng)達到閾值溫度 (例如起燃溫度)時，能夠確定發(fā)動機充分暖機。繼續(xù)參考圖1，進氣道42可包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在這個具體例子中， 控制器12經(jīng)由提供至包括有節(jié)氣門62的電動馬達或電動驅(qū)動器的信號改變節(jié)流板64的位置(一種通常稱之為電子節(jié)氣門控制(ETC)的配置)。以這種方法，可運轉(zhuǎn)節(jié)氣門62以改變提供至其他發(fā)動機汽缸中的燃燒室30內(nèi)的進氣。通過節(jié)氣門位置信號TP可將節(jié)流板 64的位置提供至控制器12。進氣道42可包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122用于提供各自的MAF和MAP信號至控制器12。在選定運轉(zhuǎn)模式下，點火系統(tǒng)88可響應(yīng)來自控制器12的火花提前信號SA經(jīng)由火花塞92將點火火花提供至燃燒室30。盡管顯示了火花點火部件，在一些實施例中，無論有無點火火花，燃燒室30或發(fā)動機10的一個或多個其他燃燒室可以壓縮點火模式運轉(zhuǎn)。發(fā)動機10可進一步包括壓縮裝置，例如包括沿進氣歧管44設(shè)置的至少一個壓縮器162的渦輪增壓器或機械增壓器。對于，渦輪增壓器，壓縮器162可至少部分由沿排氣道 48設(shè)置的渦輪164(例如經(jīng)由軸)驅(qū)動。對于機械增壓器，壓縮器162可至少部分由發(fā)動機和/或電機驅(qū)動，并且可不包括渦輪。因此，可通過控制器12改變經(jīng)由渦輪增壓器或機械增壓器提供至發(fā)動機的一個或多個汽缸的壓縮量。在一些狀況(例如高發(fā)動機扭矩需求) 期間，可運轉(zhuǎn)壓縮裝置以增加發(fā)動機增壓至發(fā)動機的汽缸內(nèi)，其可導(dǎo)致更高的發(fā)動機壓力。 因此，噴射器70可由控制器12運轉(zhuǎn)以直接地將WME噴射進汽缸30內(nèi)以便降低汽缸壓力/ 溫度和/或抑制發(fā)動機爆震。因此，可提供發(fā)動機輸出以滿足高發(fā)動機扭矩需求同時抑制發(fā)動機爆震并且抑制發(fā)動機劣化。[0030]排氣傳感器1 顯示為連接至排放控制裝置72上游的排氣道48。傳感器1 可為用于提供排氣空燃比指示的任何適合的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO (排氣氧傳感器)、HEG0 (加熱型EGO)、氮氧化物、碳?xì)浠衔锘蛞谎趸紓鞲衅鳌Ｅ欧趴刂蒲b置72顯示為沿排氣傳感器1 下游的排氣道48設(shè)置。裝置72可為三元催化劑(TWC)、Ν0χ捕集器、多種其他排放控制裝置或其組合。在一些實施例中，在發(fā)動機10運轉(zhuǎn)期間，可通過以特定的空燃比操作發(fā)動機的至少一個汽缸周期性地重設(shè)排放控制裝置72。排氣溫度傳感器140位于排氣道48內(nèi)以提供排氣道內(nèi)的排氣的溫度。來自排氣溫度傳感器140的信號可用于確定排放控制裝置72的溫度并且進一步地在發(fā)動機暖機期間確定其在是否被加熱至可運轉(zhuǎn)或起燃溫度。圖1中控制器(或控制系統(tǒng))12顯示為微型計算機，包括微處理器單元(CPU) 102、 輸入/輸出端口(I/O) 104、用于可執(zhí)行的程序和檢定值的電子存儲介質(zhì)(在本具體例子中顯示為只讀存儲器芯片(ROM) 106)、隨機存取存儲器(RAM) 108、?；畲鎯ζ?KAM) 110和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可從連接至發(fā)動機10的傳感器接收多種信號，除了之前論述的那些信號，還包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器120的引入質(zhì)量空氣流量(MAF)測量值、來自連接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)、來自連接至曲軸40霍爾效應(yīng)傳感器118(或其他類型)的脈沖點火感測信號(PIP)、來自節(jié)氣門位置傳感器120的節(jié)氣門位置TP和來自傳感器122的絕對歧管壓力信號MAP。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號RPM可由控制器12 從脈沖點火感測PIP信號生成。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可用于提供進氣歧管內(nèi)的真空或壓力指示。注意的是可使用上述傳感器的多種組合，例如不具有MAP傳感器的MAF傳感器，反之亦然。在化學(xué)計量運轉(zhuǎn)期間，MAP傳感器可給出發(fā)動機扭矩的指示。 此外，該傳感器與檢測到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速一起可提供進入汽缸內(nèi)的充氣(包括空氣)的估算。 在一個例子中，也可用作為發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器118可在曲軸每轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)目的等距脈沖。此外，如圖2-3所示，加熱加壓系統(tǒng)200可包括向控制器12發(fā)送發(fā)動機信號的傳感器，控制器12可用于控制加熱加壓系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。具體地，溫度傳感器可發(fā)送指示壓力容器內(nèi)噴射液體的溫度的信息至控制器并且壓力傳感器可發(fā)送指示從壓力容器提供至噴射器70的噴射液體的壓力的信號至控制器12。此外，控制器12可配置用于執(zhí)行控制程序，其中控制程序基于構(gòu)成液體的物質(zhì)以及液體達到噴射壓力時的壓力和溫度信號推斷由噴射器70噴射的液體的成分，并且基于推斷的成分調(diào)節(jié)由噴射器70噴射的液體量。這樣，可更精確地噴射液體量以輔助以化學(xué)計量運轉(zhuǎn)。存儲介質(zhì)只讀存儲器106能夠以代表由處理器102可執(zhí)行的指令的計算機可讀數(shù)據(jù)編程用于執(zhí)行在下面描述的方法以及可以預(yù)測但沒有具體列出的其它變形。如上所述，圖1顯示了多汽缸發(fā)動機中僅一個汽缸，并且每個汽缸可類似地包括其自有組進氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。圖2顯示了加熱噴射液體加壓系統(tǒng)200(這里稱為“加壓系統(tǒng)”)的實施例。加壓系統(tǒng)200可用在例如圖1中所說明的發(fā)動機系統(tǒng)中以將液體的壓力增加至指定壓力用于噴射進發(fā)動機的汽缸內(nèi)。將在調(diào)節(jié)WME的壓力或它們的成分的背景下論述加壓系統(tǒng)。然而， 應(yīng)了解可實施加壓系統(tǒng)以調(diào)節(jié)任何適合用于噴射的液體的壓力。加壓系統(tǒng)200可配置用于加熱噴射液體以產(chǎn)生蒸氣壓力以便將噴射液體的壓力調(diào)節(jié)在指定的噴射壓力。加壓系統(tǒng)200包括噴射液體存儲箱202。在噴射液體為WME的實施例中，噴射液體的噴射頻率低于燃料，并且存儲箱202相對于燃料存儲箱可相對較小。例如，存儲箱可為清洗機洗滌液罐尺寸大小。存儲箱202選擇性地經(jīng)由止回閥204和減壓閥208與壓力容器206連通。更具體地，被減壓后，能夠通過止回閥204從存儲箱202提供噴射液體以填充壓力容器206?？杉訜釅毫θ萜?06以在壓力容器內(nèi)增加噴射液體的蒸氣壓力。在說明的實施例中，壓力容器 206與排氣道48熱傳導(dǎo)接觸。因此，當(dāng)加熱的排氣行進通過排氣道48時，熱能可通過排氣道的側(cè)壁傳導(dǎo)轉(zhuǎn)移至壓力容器以加熱噴射液體并且產(chǎn)生蒸氣以增加噴射液體的壓力。通過使用排氣的熱能加熱壓力容器，可減小潛在的寄生損失以增加車輛的運行效率。下面的飽和蒸氣表格顯示蒸氣內(nèi)形成的壓力。可從發(fā)動機排氣的熱能實現(xiàn)這些溫度。然而，其它的熱能源可能不提供足夠的熱能以形成合適的壓力。例如，發(fā)動機冷卻劑不具有足夠的熱能量以實現(xiàn)這些壓力水平。壓力溫度0. 50MPal52°C1. OOMPa 180 °C2. 00MPa212°C3. 00MPa234°C在發(fā)動機冷起動狀況下，由于排氣中較少的熱能行進通過排氣道48，在壓力容器 206內(nèi)蒸氣壓力以更低的速度增加。由于更低的壓力增速，在發(fā)動機起動時噴射液體不能用于在噴射壓力下噴射。另一方面，通過燃料泵提供的燃料以滿足發(fā)動機起動的燃料需求。 然而，由于在提供燃料時對于燃燒來說WME并不是必需的，特別是在冷起動下，WME可更慢地達到噴射壓力而不會抑制發(fā)動機起動。在一些實施例中，為了增加噴射液體的熱量，電加熱機212可運轉(zhuǎn)用以提供熱量至壓力容器以使得在發(fā)動機起動時可使噴射液體更快地達到噴射壓力以便用于噴射。具體地，在緊接著發(fā)動機起動之后的發(fā)動機起動下可增加熱量以處理WME噴射狀況，例如高發(fā)動機扭矩狀況。此外，在發(fā)動機暖機狀況期間電加熱器可運轉(zhuǎn)以便不會從排氣中清掃可用于加熱發(fā)動機冷卻劑、排放控制裝置等的熱能。此外，在一些實施例中，可延遲加熱和/或噴射直至發(fā)動機已經(jīng)暖機以便不會由于清掃熱能增加發(fā)動機暖機所需的時間。在一些實施例中，壓力容器可由電加熱器加熱而不需要來自排氣道的熱量。應(yīng)了解任何合適的能量源可用于加熱壓力容器。應(yīng)了解噴射液體達到所需噴射壓力的時間可取決于加熱液體蒸氣以作用于壓力容器內(nèi)更大的液體質(zhì)量。因此，可設(shè)計壓力容器的尺寸以滿足噴射壓力需求的時間并且不需要加熱全部噴射液體以使得液體被噴射至目標(biāo)蒸氣壓力(例如噴射壓力)。因此，在緊接著發(fā)動機起動之后噴射WME的應(yīng)用中，壓力容器可更小用于更快的時間到達壓力。在不需要WME可用的應(yīng)用中，壓力容器可更大。在一些實施例中，存儲箱可作用為壓力容器以便所有存儲的WME的量都被加熱至噴射壓力。繼續(xù)參考圖2，一旦壓力容器206內(nèi)的壓力被加熱至達到指定的噴射壓力，可通過止回閥214、通過壓力調(diào)節(jié)器206將噴射液體供應(yīng)至噴射軌道218，在該處噴射液體可用于 DI噴射器70噴射。DI噴射器可由控制器12運轉(zhuǎn)以在由多種發(fā)動機和/或車輛傳感器提供的運轉(zhuǎn)參數(shù)得出的特定工況下噴射WME。加壓系統(tǒng)200可包括溫度傳感器210以指示壓力容器206內(nèi)的液體溫度。來自溫度傳感器210的信息可由控制器12在控制程序中使用以調(diào)節(jié)噴射液體的壓力。例如，可加熱壓力容器206直至溫度傳感器指示噴射液體已經(jīng)達到相應(yīng)于噴射壓力的預(yù)定溫度。為了調(diào)節(jié)噴射液體的溫度和/或壓力，控制器12可運轉(zhuǎn)減壓閥208以使得噴射液體保持在噴射壓力。此外，加壓系統(tǒng)可包括壓力傳感器220以指示由壓力容器提供至噴射軌道218的液體壓力?？山Y(jié)合考慮來自溫度傳感器210和壓力傳感器220的信號以調(diào)節(jié)WME的壓力處于噴射壓力。壓力容器206可作用為與存儲箱202熱循環(huán)以用噴射液體再加注壓力容器的蒸氣 /加熱泵。換句話說，隨后壓力容器冷卻，可產(chǎn)生壓力差使得從存儲箱抽吸噴射液體以再加注壓力容器。在說明的實施例中，一旦壓力容器冷卻(例如一旦發(fā)動機關(guān)閉)則加注壓力容器。因此，冷卻狀況可偶爾地發(fā)生，同樣壓力容器可具有足夠在延長運轉(zhuǎn)期間提供液體用于噴射的噴射液體的容量。在壓力容器沒有再加注或存儲箱為空的情況下，可臨時停止直接噴射。彼此不同步循環(huán)的多種系統(tǒng)可增加高壓WME的可用性。圖3顯示了加熱噴射液體加壓系統(tǒng)300 (這里稱為“加壓系統(tǒng)”)的實施例。相對于經(jīng)由熱循環(huán)被動地再加注壓力容器的加壓系統(tǒng)200，加壓系統(tǒng)300可配置用于主動再加注壓力容器306。在以更高速度噴射WME的應(yīng)用中，避免使用被動加注加壓系統(tǒng)200以有利于說明實施例，因為主動再加注能力可以更快的方式再加注壓力容器。加壓系統(tǒng)300包括噴射液體存儲箱302。液體泵308位于存儲箱302內(nèi)。液體泵 308主動地將來自存儲箱302的液體經(jīng)由止回閥304泵送至壓力容器306以加注壓力容器。 液體泵可為任何合適的泵以通過來自存儲箱的噴射液體加注壓力容器。例如，液體泵可為擋風(fēng)玻璃清洗液類型泵。由于噴射液體被主動地泵送至壓力容器306，在壓力容器和存儲箱之間沒有減壓閥。相反，連接至壓力容器的通氣電磁閥313可運轉(zhuǎn)以減小壓力容器內(nèi)的壓力用于在壓力容器變熱時再加注。在一些實施例中，通氣電磁閥位于壓力容器與排氣道之間。在一些實施例中，通氣電磁閥位于壓力容器和進氣道之間。在一些實施例中，通氣電磁閥位于壓力容器和燃料蒸氣濾罐之間。應(yīng)了解可在壓力系統(tǒng)中實施通氣電磁閥以使得在壓力容器變熱時減小其壓力。具體地，通氣電磁閥的運轉(zhuǎn)可導(dǎo)致將噴射液體抽吸進壓力容器的壓力差。同樣，加壓系統(tǒng)200 的壓力容器可在加熱時再加注。在一些實施例中，為了增加噴射液體的熱量，電加熱器312可運轉(zhuǎn)用以提供熱量至壓力容器以使得在發(fā)動機起動時可使噴射液體更快地達到噴射壓力以便用于噴射。具體地，在緊接著發(fā)動機起動之后的發(fā)動機起動下可增加熱量以處理WME噴射狀況，例如高發(fā)動機扭矩狀況。此外，在發(fā)動機暖機狀況期間電加熱器可運轉(zhuǎn)以便不會從排氣中清掃可用于加熱發(fā)動機冷卻劑、排放控制裝置等的熱能。此外，在一些實施例中，可延遲加熱和/或噴射直至發(fā)動機已經(jīng)暖機以便不會由于清掃熱能增加發(fā)動機暖機所需的時間。在一些實施例中，壓力容器可由電加熱器加熱而不需要來自排氣道的熱量。應(yīng)了解任何合適的能量源可用于加熱壓力容器。一旦壓力容器306內(nèi)的壓力被加熱至達到指定噴射壓力，可通過止回閥314供應(yīng)噴射液體至噴射軌道318，其中噴射液體可用于由DI噴射器70噴射。DI噴射器可由控制器12運轉(zhuǎn)以在由多種發(fā)動機和/或車輛傳感器提供的運轉(zhuǎn)參數(shù)得出的特定工況下噴射WME。加壓系統(tǒng)300可包括溫度傳感器310以指示壓力容器306內(nèi)的液體溫度。來自溫度傳感器310的信息可由控制器12在控制程序中使用以調(diào)節(jié)噴射液體的壓力。例如，可加熱壓力容器306直至溫度傳感器指示噴射液體已經(jīng)達到相應(yīng)于噴射壓力的預(yù)定溫度。此外，加壓系統(tǒng)可包括壓力傳感器320以指示由壓力容器提供至噴射軌道318的液體壓力。來自溫度傳感器310和壓力傳感器320的信號可考慮結(jié)合以調(diào)節(jié)WME的壓力處于噴射壓力。上述被動加注的加壓系統(tǒng)200和主動受控的加壓系統(tǒng)300僅為可實施用于將噴射液體加熱至指定的噴射壓力的蒸氣驅(qū)動泵系統(tǒng)的示例。應(yīng)了解可實施任何使用噴射液體的蒸氣壓力提供噴射壓力的蒸氣驅(qū)動泵系統(tǒng)而不脫離本實用新型的范圍。例如，如果需要以蒸氣壓力持續(xù)泵送，可采用真空唧筒泵設(shè)計。否則，如果要求連續(xù)可用的壓力，可布置彼此不同步循環(huán)的多種系統(tǒng)。這使得一個系統(tǒng)再加注/再加壓同時其它系統(tǒng)供應(yīng)加壓的液體。上面說明的配置實現(xiàn)了用于控制進入機動車輛的發(fā)動機的汽缸內(nèi)的液體的加壓和噴射的多種方法。因此，現(xiàn)參考上面的配置通過示例描述一些這樣的方法。然而，應(yīng)該明白地是也可以經(jīng)由其它配置實現(xiàn)這些方法以及本實用新型范圍內(nèi)的其它方法。這些方法可代表任意數(shù)量處理策略(例如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等)中的一個或多個。同樣地，公開的處理步驟(運轉(zhuǎn)、功能和/或行為)可表示編程入電子控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質(zhì)的代碼?？刂破?12可配置用于執(zhí)行如圖4所示的控制程序以通過將噴射液體加熱至指定噴射壓力來控制進入發(fā)動機的汽缸內(nèi)的液體的加壓和噴射。將使用經(jīng)由如圖1所示的增壓發(fā)動機的雙噴射系統(tǒng)的DI噴射器直接地噴射由識別的多種物質(zhì)組成的噴射液體的示例來說明該方法。如一個示例，應(yīng)該識別噴射液體由乙醇和水的組合組成。然而，該方法可寬泛地適用于其它發(fā)動機配置和噴射液體。方法400可包括在402處確定工況。確定工況可包括從發(fā)動機傳感器接收信號并且確定運轉(zhuǎn)參數(shù)，例如駕駛員需求、發(fā)動機扭矩需求、汽缸壓力/溫度、發(fā)動機爆震、排放控制裝置溫度等。在404處，該方法可包括確定是否存在噴射狀況。噴射狀況可為噴射器可運轉(zhuǎn)以將噴射液體噴射至汽缸的狀況。在直接地噴射水和乙醇的組合物的情況下，可基于運轉(zhuǎn)參數(shù)(例如汽缸溫度/壓力、發(fā)動機爆震探測、排放控制裝置溫度等)確定噴射狀況。如果存在噴射狀況，方法移動至406處。否則，噴射狀況不存在并且控制程序返回至其它運轉(zhuǎn)。在一些實施例中，噴射狀況可至少部分基于發(fā)動機是否已經(jīng)暖機至合適的運轉(zhuǎn)溫度。發(fā)動機已經(jīng)暖機的指示可基于車輛的排氣道內(nèi)的排放控制裝置的溫度或發(fā)動機冷卻劑的溫度。具體地，可延遲加熱至指定噴射壓力的噴射液體的加熱和噴射以便抑制清掃可用于在發(fā)動機暖機期間加熱排放控制裝置、發(fā)動機冷卻劑等的熱能。在406處，方法可包括確定噴射液體壓力。如一個示例，噴射液體的壓力由加熱加壓系統(tǒng)的壓力傳感器220/320測量。在408處，方法可包括確定噴射液體的壓力是否等于指定的噴射壓力。指定的噴射壓力可設(shè)置為適合噴射器運轉(zhuǎn)，更具體地DI噴射運轉(zhuǎn)的任何壓力。在一些實施例中，壓力調(diào)節(jié)器可位于壓力窗口和噴射軌道之間以抑制噴射液體的壓力增加超過指定的噴射壓力。如果噴射液體的壓力等于指定的噴射壓力，方法移動至410。否則，噴射液體的壓力不等于指定的噴射壓力，方法移動至418。[0063]在410處，在可能的時候，方法可包括臨時調(diào)節(jié)發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)以退出噴射狀況。 由于噴射液體未達到噴射壓力并且因此不可用于噴射，可通過調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)參數(shù)試圖轉(zhuǎn)移噴射狀況。例如，可調(diào)節(jié)空燃比控制為富況以抵制發(fā)動機爆震。如另一示例，可減小發(fā)動機增壓水平以減小汽缸壓力。在412處，方法可包括加熱噴射液體?？杉訜釃娚湟后w以產(chǎn)生蒸氣以增加壓力至指定的噴射壓力。相對于直接地加熱液體，通過加熱噴射液體自身以增加噴射壓力，可較為簡單地制造噴射液體加壓系統(tǒng)，其可進一步減小發(fā)動機生產(chǎn)成本?？梢远喾N方式加熱噴射液體。例如，可經(jīng)由與排氣道熱傳導(dǎo)接觸加熱噴射液體以使得來自排氣的熱能加熱噴射液體以指定的噴射壓力。通過使用排氣作為能量源來加熱噴射液體，可減小與排氣熱相關(guān)的寄生損失。如另一示例，加熱可包括運轉(zhuǎn)電加熱器以加熱噴射液體以提供處于指定噴射壓力的噴射液體。在一些情況下，可結(jié)合排氣熱運轉(zhuǎn)電加熱器以更快地加熱噴射液體。一旦加熱噴射液體，方法返回至406并且控制程序繼續(xù)運轉(zhuǎn)。在414處，方法可包括確定噴射液體溫度。如一個示例，通過加熱加壓系統(tǒng)的溫度傳感器210/310測量加壓容器內(nèi)的噴射液體的溫度。在416處，方法可包括從確定的溫度和噴射液體的壓力推斷噴射液體成分。由于識別組成噴射液體的物質(zhì)并且噴射液體以固定的容積(即壓力容器)加熱至飽和點，能夠作出推斷。更具體地，在這個示例中，乙醇的分壓為組合物中的乙醇的溫度和摩爾分?jǐn)?shù)的函數(shù)。同樣，水的分壓為組合物中的水的溫度和摩爾分?jǐn)?shù)的函數(shù)。相應(yīng)地，乙醇的分壓和水的分壓之和等于總壓力并且水的摩爾分?jǐn)?shù)和乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)的之和等于1。因此，可使用乙醇和水的沸點常數(shù)求解函數(shù)以推斷噴射液體組合物中的乙醇的百分比和水的百分比。在這個示例中，噴射液體由具有特性(例如沸點和摩爾分?jǐn)?shù))的兩個識別的物質(zhì) (例如，水和乙醇)組成，該特性可與噴射液體的溫度和壓力一起使用以推斷噴射液體的成分。然而，噴射液體可由任何合適數(shù)目的識別物質(zhì)(例如WME混合物)組成。此外，可基于識別物質(zhì)的特性(例如物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)和/或沸點常數(shù)以及在加熱加壓系統(tǒng)中測量的噴射液體的溫度和壓力)使用一系列的函數(shù)推斷噴射液體的成分。在418處，方法可包括基于推斷的成分調(diào)節(jié)將要噴射的噴射液體量。也就是，可調(diào)節(jié)將要噴射的液體量以補償更多或更少的特定成分元素。例如，如果推斷噴射液體由比水更多的乙醇組成，隨后可減少噴射量以補償更大的乙醇能量密度以便維持發(fā)動機在化學(xué)計量下運轉(zhuǎn)。在420處，方法可包括噴射調(diào)節(jié)的噴射液體量至汽缸內(nèi)。通過基于噴射液體的推斷的成分調(diào)節(jié)液體噴射量，能夠更精確地控制成分以輔助化學(xué)計量運轉(zhuǎn)。上述的方法可通過加熱噴射液體并且使用相應(yīng)的噴射液體的蒸氣壓力以提供噴射壓力使得能夠直接地噴射噴射液體(例如乙醇、水、或它們的混合物)。方法可用于控制雙噴射系統(tǒng)，在雙噴射系統(tǒng)中直接地噴射WME并且進氣道噴射燃料(例如汽油)。通過在雙噴射系統(tǒng)中執(zhí)行該方法，可幾乎地按發(fā)動機起動和暖機狀況需要提供燃料并且不需要使用可用于提供直接噴射的噴射壓力的高壓容積泵而可為其它狀況(例如高汽缸溫度/壓力) 提供WME。這樣，可從發(fā)動機省略掉高壓容積泵以減少發(fā)動機量產(chǎn)成本。換句話說，由于WME 在發(fā)動機起動或暖機開始時并不是立即必需的，其相對于高壓容積泵能夠以更慢的但更成本有效的方式(其在合適的工況(例如更高的汽缸溫度/壓力)期間仍然能夠足夠快地噴射)達到噴射壓力。盡管將在噴射汽油和WME的雙噴射發(fā)動機系統(tǒng)的背景下描述了該方法，應(yīng)了解該方法可寬泛地適用于其它發(fā)動機配置和/或可應(yīng)用于其它類型的噴射液體。應(yīng)該明白地是這里描述和/或說的一些處理步驟可在一些實施例中省略而不脫離本實用新型的范圍。同樣，并不總是需要指示的處理步驟的順序以實現(xiàn)預(yù)想的結(jié)果，僅提供用于易于說明和描述的目的。取決于使用的特定的策略，可重復(fù)地執(zhí)行說明的行為、功能或運轉(zhuǎn)中一個或多個。最后，應(yīng)該明白的是，這里公開的配置和流程實際上為范例性的，并且這些具體實施例不認(rèn)為限制，因為有許多可能的變化。因此，本實用新型主題包括所有多種系統(tǒng)和配置以及本文公開的其他特征、功能和/或特性的新穎和非顯而易見的組合和次組合。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，包含包括燃燒室的內(nèi)燃發(fā)動機；提供第一噴射液體至所述燃燒室的第一噴射器；及加熱加壓系統(tǒng)，所述加熱加壓系統(tǒng)將壓力容器內(nèi)的所述第一噴射液體加熱至指定溫度用于通過所述第一噴射器在指定的噴射壓力下將所述第一噴射液體噴射至所述汽缸。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述第一噴射液體為液體碳?xì)浠衔铩⒋?、和?水混合物中一種。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，還包含第二噴射器，所述第二噴射器提供不同于所述第一噴射液體的第二噴射液體至所述燃燒室，其中所述第一噴射器為直接噴射器并且所述第二噴射器為進氣道噴射器。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，還包含排氣道，所述排氣道與所述壓力容器熱傳導(dǎo)接觸以通過來自所述排氣道內(nèi)的排氣的熱能加熱所述第一噴射液體。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱加壓系統(tǒng)包括可運轉(zhuǎn)地加熱所述第一噴射液體的電加熱器。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，還包含排氣道，所述排氣道與所述壓力容器熱傳導(dǎo)接觸以通過來自所述排氣道內(nèi)的排氣的熱能加熱所述第一噴射液體；并且所述加熱加壓系統(tǒng)包括可運轉(zhuǎn)地加熱所述第一噴射液體的電加熱器。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述第一噴射液體由多種識別的物質(zhì)組成；及所述系統(tǒng)還控制器，所述控制器用于基于多個認(rèn)識物質(zhì)的特性、所述第一噴射液體的溫度和所述第一噴射液體的壓力推斷所述第一噴射液體的成分，并且基于所述推斷的成分調(diào)節(jié)將提供至所述燃燒室的所述第一噴射液體的量。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，在直接噴射的情況下，所述控制器響應(yīng)未處于所述指定噴射壓力下的所述第一噴射液體的所述壓力調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)參數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述運轉(zhuǎn)參數(shù)為空燃比和發(fā)動機增壓水平中至少一個。
10.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器進一步用于延遲所述第一噴射液體的加熱和噴射中至少一個直至所述發(fā)動機系統(tǒng)已經(jīng)達到暖機狀況。
11.一種內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，包含包括燃燒室的內(nèi)燃發(fā)動機；提供由多個識別的物質(zhì)組成的第一噴射液體至所述燃燒室的直接噴射器；提供不同于所述第一噴射液體的第二噴射液體至所述燃燒室的進氣道噴射器；加熱加壓系統(tǒng)，所述加熱加壓系統(tǒng)將壓力容器內(nèi)的所述第一噴射液體加熱至指定溫度用于通過所述第一噴射器在指定的噴射壓力下將所述第一噴射液體噴射至所述燃燒室；及控制器，所述控制器配置為基于所述多個識別的物質(zhì)的特性、所述第一噴射液體的溫度和所述第一噴射液體的所述指定壓力推斷所述第一噴射液體的成分，并且基于所述推斷的成分調(diào)節(jié)將噴射至所述燃燒室的所述第一噴射液體的量。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，還包含排氣道，所述排氣道與所述壓力容器熱傳導(dǎo)接觸以通過來自所述排氣道內(nèi)的排氣的熱能加熱所述第一噴射液體。
13.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱加壓系統(tǒng)包括通過所述控制器可運轉(zhuǎn)地加熱所述第一噴射液體的電加熱器。
專利摘要本實用新型公開一種內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，其包括具有燃燒室的內(nèi)燃發(fā)動機、提供第一噴射液體至燃燒室的第一噴射器；及用于加熱壓力容器內(nèi)的第一噴射液體以達到足夠的噴射壓力的加熱加壓系統(tǒng)。本實用新型的系統(tǒng)可以降低發(fā)動機的生產(chǎn)成本。
文檔編號F02M31/125GK201934219SQ20102065468
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者J·N·阿勒瑞, R·D·普斯夫 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司