双燃料发动机系统的方法和系统的制作方法_3

文档序号:9520746阅读:来源:国知局
具体示例中被示出为只读存储器芯片(ROM) 110的用于可执行程序和校准值的电子储存介质、随机存取存储器(RAM) 112、保活存储器(KAM) 114和数据总线。控制器12可以接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号,除之前讨论的那些信号之夕卜,所述信号包括:来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量计(MAF)的测量值;来自耦接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT);来自耦接至曲轴140的霍尔效应传感器120 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。
[0032]存储介质只读存储器110能够使用计算机可读数据编程,其中计算机可读数据代表由处理器106可执行以用于执行以下描述的方法以及想到的但是没有具体列举的其他变体的指令。图2描述可以由控制器执行的一种示例性例程。
[0033]图2示出用于基于向发动机汽缸的燃料喷射调节发动机容积效率估计的示例例程200。具体地,容积效率估计可以基于发动机转速-负荷状况从初始估计修正以补偿不同燃料和燃料喷射类型的效果。
[0034]在202处,发动机工况可以被估计和/或测量。这些发动机工况可以包括,例如,发动机转速、发动机负荷、发动机温度、操作者扭矩需求、催化剂温度、每个燃料箱中的燃料水平、可用燃料等。在204处,可以基于估计的发动机工况确定燃料喷射量。在205处,确定燃料喷射量包括确定经由直接喷射提供作为第一燃料的总燃料的部分。此外,可以在206处确定经由进气道喷射提供作为第二燃料的总燃料的部分。第一燃料可以不同于第二燃料并可以具有不同的成分、物质状态(state of matter)、不同的辛烧值等。在一种示例中,直接喷射的第一燃料包括诸如E85的液体醇基燃料,而进气道喷射的第二燃料包括液体汽油燃料。在另一个示例中,第一燃料和第二燃料中的每者可以是不同乙醇含量的液体醇燃料,诸如E10(经由进气道喷射输送)和E85(经由直接喷射输送)。在又一个示例中,第一燃料是诸如汽油的液体燃料而第二燃料是诸如CNG的气体燃料。在再一个示例中,直接喷射的第一燃料可以具有比第二燃料低的醇含量或辛烷值。另外,在一些示例中,可以经由直接喷射器和进气道喷射器中的每者输送共同燃料。在这种情况下,确定燃料喷射量包括确定经由直接喷射输送的给定燃料的燃料部分和经由进气道喷射输送的剩余燃料部分。
[0035]除了确定经由进气道喷射和直接喷射输送的燃料量,也可以确定喷射正时。在直接喷射燃料的情况中,可以确定燃料是在单个或多个进气冲程(一次或更多次)喷射、单个或多个压缩冲程喷射,还是至少一个进气冲程喷射和至少一个压缩冲程喷射时输送。同样,在进气道喷射燃料的情况中,可以确定燃料是在关闭气门事件(例如,排气冲程期间)还是打开气门事件(例如,进气冲程期间)时输送。
[0036]在208处,可以基于估计的发动机工况确定基础容积效率估计。例如,可以基于发动机转速、可变凸轮正时设置、进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮增压器废气门设置、排气背压、充气运动(charge mot1n)控制装置设置以及进气调谐装置设置确定基础容积效率估计。
[0037]在210处,可以基于汽缸循环期间(例如,在下一个即将点火的汽缸中)至汽缸的进气道喷射的燃料和直接喷射的燃料调节基础容积效率估计。这样,由于容积效率受蒸发的燃料的局部压力的影响,如以下所解释的,基于进气道喷射的燃料的调节可以包括响应于进气道喷射的燃料的局部压力而调节。同样,基于直接喷射的燃料的调节可以包括响应于直接喷射的燃料的局部压力而调节。
[0038]例如,修正的容积效率可以按照以下等式计算:
[0039]Vol_eff = 1.0+(l-di_frac)*pfi_fuel_vol_eff_pp+di_frac*di_fuel_vol_eff_pp+di_frac*di_fuel_vol_eff_cool,
[0040]其中,di_frac是通过直接喷射系统喷射的总燃料的部分,以及其中Pfi_fuel_V0l_efT_pp是由于主要燃料(例如,汽油)的进气道喷射的“局部压力”导致的容积效率变化,假定所有燃料都是通过进气道喷射而喷射的。由于在进气道喷射中,燃料的局部压力贡献效果减小容积效率,Pfi_fuel_vol_eff的值是负的。
[0041]可以基于燃料的进气道喷射是在打开进气门事件还是关闭进气门事件上执行进一步调节进气道喷射的容积效率的效果。因此,容积效率在打开燃料的进气门进气道喷射时增加。换句话说,当燃料在打开进气门时(例如,在进气冲程中)被进气道喷射时与关闭进气门(例如,在排气冲程)相比,容积效率的降低量会较低。
[0042]Di_fuel_vol_eff_pp是由于直接喷射辅助燃料(例如,乙醇)的局部压力效果导致的容积效率变化,假定在直接进气冲程喷射(与压缩冲程喷射相比)时喷射燃料的100%。因此,局部压力效果仅在DI喷射的进气喷射部分有效。因而,响应于直接喷射的燃料的局部压力的调节包括响应于进气冲程期间以及具体地在进气门打开(IV0)期间直接喷射的燃料部分的局部压力的调节。燃料的压缩喷射部分不影响发动机的容积效率,因为在这种情况下发动机进气门是闭合的。Di_fuel_vol_eff_cool被计算为直接喷射辅助燃料的发动机的容积效率的变化,假定100 %的燃料在直接进气喷射时输送。
[0043]因此,给定燃料喷射的容积效率取决于喷射系统。使用燃料的进气道喷射,容积效率受歧管中蒸发的燃料的局部压力影响。蒸发的燃料不利于空气充气的冷却,因为用于燃料蒸发的大部分热在标称喷射时从气门抽吸。在非常大的燃料喷射(其中,一些燃料将热量从空气充气中带走)时,一些空气充气冷却效果是可能的,降低空气充气温度。然而,出于所有实践目的,进气道喷射的冷却效果假定为零。
[0044]相比之下,对于直接喷射,存在两个抵触效果确定容积效率增加或损失。第一个是当进气门打开时由于蒸发的燃料的压力导致的局部压力效果。在这种情况下,进气冲程直接喷射期间蒸发的燃料增加压力并使得状况类似于在较高歧管压力下运转。由于该增加的压力,能够积聚在汽缸中的空气充气的量将减少。这导致较低的容积效率。容积效率的减少量将取决于直接喷射的燃料的分子量、燃料的密度和经由直接喷射器喷射的燃料量。
[0045]与第一效果抵触的第二效果是由于空气充气中直接喷射的燃料的蒸发导致的冷却效果。空气充气的冷却增加空气密度,从而导致容积效率增加。容积效率的增加是充气温度降低量的函数。充气温度降低量进而是燃料的蒸发热的函数。
[0046]在一个示例中,汽油经由进气道喷射输送以及E85经由直接喷射输送。这样,当歧管或汽缸中(在进气冲程期间)的燃料蒸发时,其贡献的压力是燃料的局部压力。由于乙醇相对于汽油的分子量(MW = 105)的较低分子量(MW = 46),乙醇较汽油贡献更多的局部压力。由于E85相对于汽油的标称空燃比(标称AFR= 14.6)的较低的标称空燃比(标称AFR = 9.8),更多质量的乙醇将被喷射以用于化学计量比加注燃料。因而,乙醇将贡献更多局部压力。总的来说,局部压力对容积效率的净效果是乙醇(E85)与汽油相比将降低容积效率。同样,进气道喷射的乙醇具有比进气道喷射的汽油发动机更低的容积效率。
[0047]现在对比分析汽油和乙醇的容积效率来讨论E85燃料相对于汽油的增压中冷效果的分析。汽油的蒸发热约为150Btu/镑(Btu为英制热量单位,lBtu = lBtu/lb = 2326J/kg),而乙醇的蒸发热约为506Btu/lb。在进气门打开时的进气冲程期间,燃料的冷却效果仅对于直接喷射有效。乙醇的冷却效果远远大于汽油,如这能够从蒸发热(HoV)的值中看出。这对容积效率提高贡献显著。冷却后的空气充气的温度能够被写为如下等式:
[0048]T冷却=T空气-[(1/AFR) *HoV/Cp空气]
[0049]然后,由于冷却而容积效率提高能够被写为等式:[1 - (T冷却/T^ )];其中是增压中冷后的空气充气的温度,以及其中是增压中冷之前的空气的温度,其中AFR是燃料的空燃比,以及其中CPi^是恒定压力下的空气的比热
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