СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ВОДЫ В РАЗНЫЕ ГРУППЫ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F02B47/02 F02D41/00 F02M25/25 

Область техники, к которой относится изобретение:

Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам для впрыска воды в двигатель и регулировки работы двигателя на основе впрыска воды.

Уровень техники/Раскрытие изобретения:

Двигатели внутреннего сгорания могут включать в себя системы впрыска воды, которые впрыскивают воду из резервуара для хранения во множество мест, включая впускной коллектор, выше по потоку от цилиндров двигателя, или непосредственно в цилиндры двигателя. Впрыск воды во впускную систему двигателя может увеличить экономию топлива и производительность двигателя, а также снизить вредные выбросы двигателя. Когда воду впрыскивают во впускную систему двигателя или в цилиндры, тепло передается от всасываемого воздуха и/или компонентов двигателя к воде. Эта передача тепла приводит к испарению, что приводит к охлаждению. При впрыске воды во всасываемый воздух (например, во впускном коллекторе) снижается температура всасываемого воздуха и температура горения в цилиндрах двигателя. При охлаждении заряда воздуха может быть уменьшена тенденция к детонации без обогащения воздушно-топливного отношения горения. Это также может привести к увеличению коэффициента сжатия, улучшению времени зажигания и снижению температуры отработавших газов. В результате повышается эффективность использования топлива. Кроме того, повышение объемного коэффициента полезного действия может привести к увеличению крутящего момента. Кроме того, снижение температуры горения при впрыске воды может привести к сокращению выбросов оксидов азота, а более эффективная топливная смесь может привести к сокращению выбросов моноксида углерода и углеводородов.

Как было раскрыто выше, воду могут впрыскивать в различные места, включая впускной коллектор, впускные порты цилиндров двигателя или непосредственно в цилиндры двигателя. В то время как непосредственный впрыск и впрыск в порты могут обеспечить увеличенное охлаждение для цилиндров двигателя и портов, впрыск во впускной коллектор может увеличить охлаждение заряда воздуха без необходимости в инжекторах и помпах высокого давления. Однако, в связи с низкой температурой во впускном коллекторе, не вся вода, впрыскиваемая во впускной коллектор, распыляется должным образом. Конденсированная вода от впрыска воды может накапливаться во впускном коллекторе, что в результате приводит к неустойчивому горению, если ее всасывает двигатель. Дополнительно, авторы настоящего изобретения выявили, что впрыск воды в коллектор может привести к неравномерному распределению воды между цилиндрами, соединенными с коллектором. Например, вода, впрыскиваемая выше по потоку от группы цилиндров, может не распределяться равномерно к каждому цилиндру в связи с испарением, смешиванием и проблемами с отводом, в дополнение к неравномерному распределению среди цилиндров. В результате к цилиндрам двигателя могут обеспечивать неравномерное охлаждение.

В одном примере, проблемы, раскрытые выше, могут разрешать способом для впрыска первого количества воды выше по потоку от первой группы цилиндров и другого, второго количества воды выше по потоку от второй группы цилиндров, причем первое количество определяют на основе условий работы первой группы, и второе количество определяют на основе условий работы второй группы. Дополнительно, в одном примере впрыск первого количества воды может включать в себя подачу импульса на первый водяной инжектор, расположенный выше по потоку от группы цилиндров, для подачи первого количества воды. Подача импульса может быть синхронизирована с фазами открытия впускных клапанов каждого цилиндра первой группы цилиндров. Кроме того, первое количество воды и/или время импульса могут регулировать на основе выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром первой группы цилиндров, следующим за впрыском воды. Таким образом, могут идентифицировать неравномерное распределение воды между цилиндрами группы цилиндров и могут регулировать импульсы впрыска воды для сокращения разности в количествах впрыска воды между цилиндрами. В результате, требуемый заряд воздух могут обеспечивать к каждому цилиндру двигателя, а к.п.д двигателя может быть увеличен.

Следует понимать, что приведенное выше раскрытие изобретение приводится в упрощенном виде в виде набора концепций, которые подробно раскрыты в осуществлении изобретения. Оно не предназначено для обозначения ключевых или существенных особенностей заявленного объекта изобретения, объем и содержание которого однозначно определяется формулой изобретения, которая следует после осуществления изобретения. Кроме того, заявленный объект не ограничивается осуществлениями, которые устраняют любые недостатки, указанные выше или в какой-либо части настоящего раскрытия.

Краткое описание графических материалов:

На ФИГ. 1 показан схематический чертеж системы двигателя, включающей в себя систему впрыска воды.

На ФИГ. 2 показан схематический чертеж первого варианта осуществления расположения водяного инжектора для двигателя.

На ФИГ. 3 показан схематический чертеж второго варианта осуществления расположения водяного инжектора для двигателя.

На ФИГ. 4 показан схематический чертеж третьего варианта осуществления расположения водяного инжектора для двигателя.

На ФИГ. 5 показана блок-схема способа для впрыска воды в одно или более из мест в двигателе.

На ФИГ. 6 показана блок-схема способа для выбора места для впрыска воды на основе параметров работы двигателя.

На ФИГ. 7 показана блок-схема способа регулировки впрыска воды и параметров работы двигателя на основе оцениваемых испаренных и конденсированных порций воды, впрыскиваемых в двигатель.

На ФИГ. 8 показана блок-схема способа регулировки впрыска воды в группу цилиндров двигателя и регулировки параметров впрыска воды на основе размещения воды, впрыскиваемой выше по потоку в группу цилиндров.

На ФИГ. 9 показан график, изображающий регулировки для различных условий работы в ответ на оцениваемое испарение и конденсацию порций воды, впрыскиваемых в двигатель.

На ФИГ. 10 показан график, изображающий регулировки для количества впрыска воды и времени на основе обозначенного распределения воды к группе цилиндров.

Осуществление изобретения:

Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для впрыска воды в выбранное место в двигателе на основе условий работы двигателя и параметров регулировки впрыска воды, а также параметров работы двигателя, на основе одного или более из оцениваемой порции воды, которая конденсируется после впрыска, оцениваемой порции воды, которая испаряется после впрыска, и обнаруженных дисбалансов в распределении воды из впрыска среди группы цилиндров. На ФИГ. 1 показано схематическое изображение примера системы транспортного средства, включающей в себя систему впрыска воды. На ФИГ. 2-4 показаны альтернативные варианты осуществления двигателя с примерами мест водяных инжекторов для той же системы двигателя, как показанная на ФИГ. 1. Водяные инжекторы могут быть расположены в коллекторе выше по потоку от множества цилиндров во впускных портах цилиндров двигателя и/или в каждом индивидуальном цилиндре. Во время работы двигателя, впрыск воды в выбранные места могут запрашивать в зависимости от различных условий работы двигателя для того, чтобы увеличить охлаждение заряда воздуха, увеличить охлаждение к компонентам двигателям и/или увеличить обеднение в цилиндрах двигателя. Условия, влияющие на количество воды для впрыска, могут включать в себя нагрузку двигателя, момент зажигания и интенсивность детонаций, и т.д. На ФИГ. 5-8 показаны примеры способов для впрыска воды в различные места в двигателе (например, такие, как впускной коллектор или впускные порты цилиндров) и регулирования параметров работы двигателя на основе оценок испарений и конденсации порций впрыскиваемой воды. В частности, на ФИГ. 5 показан способ определения того, следует ли впрыскивать воду в двигатель, на основе условий работы двигателя. На ФИГ. 6 показан способ для выбора впрыска воды в различные места двигателя на основе условий работы двигателя. Например, воду могут впрыскивать посредством одного или более из инжекторов, расположенных в коллекторе (таком, как впускной коллектор) выше по потоку от множества цилиндров во впускной порт индивидуального цилиндра и/или непосредственно в цилиндры двигателя. На ФИГ. 7 показан способ для впрыска воды в выбранное место и оценивание количества воды, которая испаряется и конденсируется после впрыска. Дополнительно, на ФИГ. 7 показан способ регулировки количества воды, впрыскиваемой во время последующих событий впрыска и регулировки условий работы двигателя на основе этих оцениваемых количеств. Например, момент зажигания могут регулировать для компенсации больших количеств впрыскиваемой воды, которая конденсируется (например, остается жидкой). В некоторых примерах, воду могут впрыскивать выше по потоку от группы (например, двух или больше) цилиндров. Однако, вследствие различных величин потока воздуха, давления и архитектур каждого цилиндра, впрыскиваемая вода могут не распределяться равномерно ко всем цилиндрам группы. Таким образом, как показано на ФИГ. 8, способ может включать в себя определение дисбаланса в распределении воды среди цилиндров в группе на основе выходных данных от датчиков детонации и регулировку параметров впрыска воды на основе обнаруженного дисбаланса. Таким образом, могут обеспечивать более равномерное распределение воды между цилиндрами. На ФИГ. 9 графически изображены изменения для различных параметров работы двигателя в ответ на оцениваемые испаряемые и конденсируемые порции воды, впрыскиваемой в выбранные места. В результате, на ФИГ. 10 графически изображена регулировка количества и времени импульсов впрыска воды в ответ на неравномерное распределение среди цилиндров. Таким образом, параметры впрыска воды могут выбирать на основе оценок того, как много воды испарено по сравнению с конденсацией в выбранном месте, как много впрыскиваемой воды попадает в каждый цилиндр, и условий работы двигателя. В результате, могут обеспечивать требуемое охлаждение заряда воздуха и обеднение двигателя для всех цилиндров двигателя. Это может улучшить эффективность двигателя, уменьшить потребление топлива и сократить вредные выбросы двигателя.

На ФИГ. 1 показано схематичное изображение варианта осуществления системы 60 впрыска и системы 100 двигателя в автомобильном транспортном средстве 102. В изображенном варианте осуществления, двигатель 10 является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, включающим в себя компрессор 14, приводимый в действие турбиной 16. В частности, свежий воздух поступает по впускному каналу 142 в двигатель 10 через воздухоочиститель 11 и протекает к компрессору 14. Компрессор может быть подходящим компрессором всасываемого воздуха, таким, как компрессор нагнетателя с механическим приводом или с приводом от ведущего вала. В системе 100 двигателя компрессор показан в качестве компрессора турбонагнетателя, механически соединенного с турбиной 16 посредством вала 19, причем турбина 16 приводится в действие расширением отработавших газов двигателя. В одном варианте осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в рамках турбонагнетателя с двойной улиткой. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может являться турбонагнетателем с изменяемой геометрией (ТИГ), в котором геометрия турбины активно изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя и других условий работы.

Как показано на ФИГ. 1, компрессор 14 соединен через охладитель 18 наддувочного воздуха (ОНВ) с дроссельным клапаном 20 (например, впускным дросселем). Например, ОНВ может являться теплообменником типа воздух-воздух или воздух-хладагент. Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 20 двигателя. Из компрессора 14 горячий сжатый заряд воздух попадает на вход ОНВ 18, охлаждается по мере прохождения через ОНВ и затем выходит через дроссельный клапан 20 к впускному коллектору 22. В варианте осуществления, изображенном на ФИГ. 1, давление заряда воздуха в пределах впускного коллектора измеряется датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (ДВК), а давление наддува измеряется датчиком 124 давления наддува. Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть последовательно присоединен между входом и выходом из компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открытия при выбранных условиях работы для уменьшения избыточного давления наддува. Например, перепускной клапан компрессора могут открывать во время условий уменьшения частоты вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.

Впускной коллектор 22 соединен последовательно с камерами сгорания или цилиндрами 180 через ряд впускных клапанов (не показаны) и впускные тракты 185 (например, впускные порты). Как показано на ФИГ. 1, впускной коллектор 22 расположен выше по потоку от всех камер сгорания 180 двигателя 10. Датчики, такие, как датчик 23 температуры воздуха в коллекторе (ТВК) и датчик 125 температуры заряда воздуха (ТЗВ) могут присутствовать для определения температуры впускного воздуха в соответствующих местах во впускном канале. В некоторых примерах, датчики ТВК и ТЗВ могут быть термистрами, а выходные данные термистров могут использовать для определение температуры всасываемого воздуха в канале 142. Датчик 23 ТВК может быть расположен между дросселем 20 и впускными клапанами камер 180 сгорания. Датчик 125 ТЗВ может быть расположен выше по потоку от ОНВ 18, как показано в альтернативных вариантах осуществления, однако, датчик 125 ТЗВ может быть расположен выше по потоку от компрессора 14. Температура воздуха может быть дополнительно использована в сочетании с температурой хладагента двигателя для расчета, например, количества топлива, подаваемого в двигатель. Для определения температуры рядом с водяным инжектором могут быть добавлены дополнительные датчики температуры, такие, как датчик 25. В некоторых вариантах осуществления система 100 двигателя может включать в себя множество датчиков 25 температуры для определения температуры в каждом месте установки водяного инжектора в двигателе 100. Каждая камера сгорания может дополнительно включать в себя датчик 183 детонации для определения аномальных событий горения. Кроме того, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 8, выходные данные от датчиков детонации каждой камеры 180 сгорания могут использовать для определения неравномерного распределения воды к каждой камере 180 сгорания, где воду впрыскивают выше по потоку от каждой камеры 180 сгорания. В альтернативных вариантах осуществления, один или более из датчиков 183 детонации могут быть соединены с выбранными местами блокировки двигателя.

Камеры сгорания дополнительно соединены с выпускным коллектором 136 посредством ряда выпускных клапанов (не показаны). Камеры 180 сгорания накрыты головкой 182 цилиндров и соединены с топливными инжекторами 179 (на ФИГ. 1 показан только один топливный инжектор, но каждая камера сгорания включает в себя присоединенный топливный инжектор). Топливо может доставляться к топливному инжектору 179 посредством топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. Кроме того, камера 180 сгорания всасывает в себя воду и/или водяной пар, который могут быть впрыснуты во впускную систему двигателя или камеры 180 сгорания самостоятельно или посредством множества топливных инжекторов 45-48. В изображенном варианте осуществления, система впрыска воды выполнена с возможностью впрыска воды выше по потоку от дросселя 20 посредством водяного инжектора 45, ниже по потоку от дросселя и во впускной коллектор 22 посредством инжектора 46, в один или более впускной тракт 185 (например, порты) посредством инжектора 48, или непосредственно в одну или более камеру 180 сгорания посредством инжектора 47. В одном варианте осуществления, инжектор 48, расположенный во впускных трактах, могут направлять к впускному клапану цилиндра, с которым соединен впускной тракт. В результате, инжектор 48 может непосредственно впрыскивать воду во впускной клапан (что может привести к быстрому испарению впрыскиваемой воды и увеличению выгоды от обеднения при использовании водного пара в качестве РОГ для сокращения потерь в результате перекачки). В другом варианте осуществления, инжектор 48 может быть направлен обратно от впускного клапана и расположен с возможностью впрыска воды в противоположную от направления потока впускного воздуха сторону через впускной тракт. В результате, в воздушный поток может попадать больше впрыскиваемой воды, что, таким образом, улучшает пользу от охлаждения.

Хотя на ФИГ. 1 показан исключительно один инжектор 47 и 48, каждая камера 180 сгорания и впускной тракт 185 могут включать в себя свой собственный инжектор. В альтернативных вариантах осуществления, система впрыска воды может включать в себя водяные инжекторы, расположенные в одном или более из этих положений. Например, в одном варианте осуществления, двигатель может включать в себя исключительно один водяной инжектор 46. В другом варианте осуществления, двигатель может включать в себя каждый из водяного инжектора 46, водяных инжекторов 48 (по одному в каждом впускном тракте) и водяных инжекторов 47 (по одному в каждой камере сгорания). Воду могут доставлять к водяным инжекторам 45-48 посредством системы 60 впрыска воды, как раскрыто ниже.

В изображенном варианте осуществления показан один выпускной коллектор 136. Однако, в других вариантах осуществления выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора, могут позволить направлять стоки от различных камер сгорания к различным местам в системе двигателя. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ) показан соединенным с выпускным коллектором 136 выше по потоку от турбины 16. Альтернативно, датчик 126 содержания кислорода в отработавших газов УДКОГ может быть заменен датчиком с двумя состояниями.

Как показано на ФИГ. 1, отработавшие газы от одной или нескольких секций выпускного коллектора направляются к турбине 16 для работы турбины. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, то некоторые отработавшие газы могут быть направлены вместо этого через перепускную заслонку (не показана), пропуская турбину. Комбинированный поток от турбины и перепускной заслонки затем протекает через устройство 70 снижения токсичности. В целом, одно или более устройств 70 снижения токсичности могут включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов дополнительной обработки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов, чтобы тем самым сократить количество одной или более веществ в потоке отработавших газов.

Все или часть обработанных отработавших газов из устройства 70 снижения токсичности могут выпускаться в атмосферу через выпускной трубопровод 35. Однако, в зависимости от условий работы, вместо этого некоторые отработавшие газы могут отводить к каналу 151 рециркуляции отработавших газов (РОГ) через охладитель 50 РОГ и клапан 152 РОГ ко входу компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен так, чтобы допускать отвод отработавших газов от места ниже по потоку от турбины 16. Клапан 152 РОГ могут открывать, чтобы допускать протекание контролируемого количества охлажденных отработавших газов ко входу компрессора для требуемого сгорания и контроля за снижением выбросов. Таким образом, система 100 двигателя выполнена с возможностью обеспечения внешнего РОГ низкого давления (НД). Вращение компрессора в дополнение к относительно длинному каналу протока РОГ НД в системе 100 двигателя обеспечивает отличную гомогенизацию отработавших газов в заряде впускного воздуха. Кроме того, расположение отвода РОГ и точек смешивания обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов для увеличенной доступности массы РОГ и увеличенной эффективности. В других вариантах осуществления, система РОГ может являться системой РОГ высокого давления с каналом 151 РОГ, присоединяющимся то места выше по потоку от турбины 16 до места ниже по потоку от компрессора 14. В некоторых вариантах осуществления, датчик 23 ТВК может присутствовать для определения температуры заряда воздуха, и может включать в себя воздух и отработавшие газы, рециркулируемые через канал 151 РОГ.

Система 60 впрыска воды включает в себя резервуар 63 для хранения воды, водяную помпу 62, систему 72 сбора и канал 69 заполнения воды. В вариантах осуществления, которые включают в себя несколько инжекторов, водяной канал 61 может содержать один или более клапанов для выбора между различными водными инжекторами. Например, как показано на ФИГ. 1, воду, хранящуюся в резервуаре 63 для хранения воды, доставляют к водяным инжекторам 45-48 посредством общего водяного канала 61, который выполняет переход к водяным каналам 90, 92, 94 и 96. В изображенном варианте осуществления, воду из водяного канала 61 могут отводить через один или более из клапанов 91 и канала 90 для доставки воды к инжектору 45, через клапан 93 и канал 92 для доставки воды к инжектору 46, через клапан 95 и канал 94 для доставки воды к инжектору 48, и/или через клапан 97 и канал 96 для доставки воды к инжектору 47. Дополнительно, варианты осуществления, которые включают в себя несколько инжекторов, могут включать в себя множество температурных датчиков 25 поблизости к каждому инжектору для определения температуры двигателя у одного или более топливных инжекторов. Водяной помпой 62 может управлять контроллер 12 для подачи воды к водяным инжекторам 45-48 через канал 61. В альтернативном варианте осуществления, система 60 впрыска воды может включать в себя множество водяных помп. Например, система 60 впрыска воды может включать в себя первую водяную помпу 62 для подкачки воды к совокупности инжекторов (таких, как инжектор 45 и/или 46) и вторую водяную помпу (не показана) для подкачки воды к другой совокупности инжекторов (таких, как инжектор 48 и/или 47). В этом примере, вторая водяная помпа может быть водяной помпой высокого давления, а первая водяная помпа может быть водяной помпой относительно низкого давления. В дополнение, система впрыска может содержать поршневой насос с самодавлением, который может исполнять как подкачку высокого давления, так и впрыск. Например, один или более из инжекторов включают в себя или соединены с поршневым насосом с самодавлением.

Резервуар 63 для хранения воды может включать в себя датчик 65 уровня воды и датчик 67 температуры воды, которые могут передавать информацию контроллеру 12. Например, в условиях замерзания, датчик 67 температуры воды может определять, заморожена ли или доступна вода в резервуаре 63 для впрыска. В некоторых вариантах осуществления, канал хладагента двигателя (не показан) может термически соединяться с резервуаром 63 для размораживания замороженной воды. Уровень воды, хранящейся в резервуаре 63 для хранения воды, обозначаемый датчиком 65 уровня воды, может быть сообщен оператору транспортного средства и/или использоваться для регулировки работы двигателя. Например, для сообщения уровня воды могут использоваться водоуказатель или индикатор на приборной панели транспортного средства (не показано). В другом примере, уровень воды в резервуаре 63 для хранения воды, могут использовать, чтобы определить, доступно ли достаточное количество воды для впрыска, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 5. В изображенном варианте, резервуар 63 для хранения воды могут вручную пополнять посредством канала 69 пополнения воды и/или пополнять автоматически посредством системы 72 сбора воды посредством канала 76 пополнения воды резервуара для хранения воды. Система 72 сбора воды может быть соединена с одним или более из компонентов 74, что восполняют резервуар для хранения воды конденсатом, собранным из различных систем двигателя или транспортного средства. В одном примере, система 72 сбора воды может быть соединена с системой РОГ для сбора конденсированной воды из отработавших газов, протекающих через систему РОГ. В другом примере, система 72 сбора может быть соединена с системой кондиционирования воздуха (не показана). Канал 69 ручного пополнения воды может быть соединен по текучей среде с фильтром 68, который может убирать небольшие осадки, содержащиеся в воде, которые могут потенциально повредить компоненты двигателя.

На ФИГ. 1 дополнительно показана система 28 управления. Система 28 управления может быть взаимосвязана с различными компонентами системы 100 двигателя для исполнения алгоритмов контроля и действий, раскрытых в настоящем документе. Например, как показано на ФИГ. 1, система 28 управления может включать в себя электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, включающим в себя микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронный носитель информации для исполняемых программ и значений калибровки, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимую память и шину данных. Как изображено, контроллер 12 может получать данные ввода от множества датчиков 30, которые могут включать в себя вводы пользователя и/или датчиков (таких, как положения передачи трансмиссии, ввод педали газа (например, положение педали), ввод тормоза, выбор положения трансмиссии, скорости транспортного средства, частоты вращения двигателя, массового расхода воздуха через двигатель, наддувочного давления, окружающей температуры, окружающей влажности, температуры всасываемого воздуха, частоты вращения вентилятора, температуры салона автомобиля, влажности окружающей среды, и так далее), датчики ОНВ 18 (такие, как температуры воздуха на входе в ОНВ, датчик ТЗВ 125 и давления, температуры воздуха на выходе из ОНВ, датчик ТЗВ 23, давления, и т.д), датчики 183 детонации для определения зажигания конечных газов и/или распределение воды среди цилиндров, и другие. Кроме того, контроллер 12 может сообщаться с различными исполнительными механизмами 32, которые могут включать в себя исполнительные механизмы двигателя (например, топливные инжекторы, электронно-управляемые дроссельная заслонка всасываемого воздуха, свечи зажигания, водяные инжекторы и т.д.) В некоторых примерах, носитель информации может быть запрограммирован машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции, выполняемые процессором для исполнения способов, раскрытых ниже, точно так же, как и других вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечислены.

Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков с ФИГ. 1 и приводит в действие различные исполнительные механизмы с ФИГ. 1 для регулировки работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, хранящихся в памяти контроллера. Например, впрыск воды в двигатель может включать в себя регулировку привода инжектора 45, инжектора 46, инжектора 47 и/или инжектора 48 для впрыска воды, и регулировка впрыска воды может включать в себя регулировку количества или времени впрыскиваемой воды посредством инжектора. В другом примере, регулировка момента зажигания, основываемая на оценках впрыска воды (как раскрыто ниже), может включать в себя регулировку привода свечи 184 зажигания.

На ФИГ. 2-4 показаны различные варианты осуществления двигателя и примера расположения водяных инжекторов в двигателе. Двигатели 200, 300 и 400, показанные на ФИГ. 2-4, могут иметь те же элементы, что и двигатель 10, показанный на ФИГ. 1, и могут быть включены в систему двигателя, такую, как система 100 двигателя, показанная на ФИГ. 1. Таким образом, одинаковые компоненты с ФИГ. 2-4 и ФИГ. 1 ниже вновь не раскрываются в целях краткости описания.

Первый вариант осуществления расположения водяных инжекторов для двигателя 200 изображен на ФИГ. 2, в котором водяные инжекторы 233 и 234, расположенные ниже по потоку от впускного канала 221, выполняют переход к различным группам цилиндров. В частности, двигатель 200 является двигателем с V-образным расположением цилиндров, имеющим первый блок 261 цилиндров, включающий в себя первую группу цилиндров 281, и второй блок 260 цилиндров, включающий в себя вторую группу цилиндров 280. Впускной канал выполняет переход из общего впускного коллектора 222 к первому коллектору 245, соединенному с впускными трактами 265 первой группы цилиндров 281, и ко второму впускному коллектору 246, соединенному с впускными трактами 246 второй группы цилиндров 280. Таким образом, впускной коллектор 222 расположен ниже по потоку от всех цилиндров 281 и цилиндров 280. Кроме того, дроссельный клапан 220 соединен с впускным коллектором 222. Датчики 224 и 225 температуры воздуха в коллекторе (ТВК) могут быть установлены ниже по потоку от точки перехода в первый коллектор 245 и второй коллектор 246 соответственно, для измерения температуры впускного воздуха у соответствующих коллекторов. Например, как показано на ФИГ. 2, датчик 224 ТВК расположен в пределах первого коллектора 245, близкого к водяному инжектору 233, и датчик 225 ТВК расположен в пределах второго коллектора 246, близкого к водяному инжектору 234.

Каждый из цилиндров 281 и цилиндров 280 включает в себя топливный инжектор 270 (как показано на ФИГ. 2, соединен с одним соответствующим цилиндром). Каждый из цилиндров 281 и 280 могут дополнительно включать в себя датчик 283 детонации для обозначения аномальных событий горения. Дополнительно, как раскрыто ниже, сопоставление выходных данных каждого датчика детонации в группе цилиндров может позволить определить неравномерное распределение воды между цилиндрами этой группы цилиндров. Например, сравнение выходных данных от датчиков 283 детонации, соединенных с каждым из цилиндров 281, может позволить контроллеру двигателя определить, как много воды из инжектора 233 было получено каждым из цилиндров 281. Поскольку впускные тракты 265 расположены на разных длинах к инжектору 233 и разных условиях каждого впускного тракта (например, уровни потока воздуха и давления), вода может неравномерно распределяться к каждому из цилиндров 281 после впрыска из инжектора 233.

Воду могут доставлять к водяным инжекторам 233 и 234 посредством системы впрыска воды (не показана), такой как система 60 впрыска воды, раскрытая выше со ссылкой на ФИГ. 1. Кроме того, контроллер, такой, как контроллер 12 с ФИГ. 1, может контролировать впрыск воды в инжекторы 233 и 234 индивидуально на основе условий работы индивидуальных коллекторов, с которыми соединены инжекторы. Например, в некоторых примерах, датчик 224 ТВК может также включать в себя датчик давления и/или потока воздуха для определения расхода воздуха (или количества) в первом коллекторе 245 и давления в первом коллекторе 245. Аналогично, датчик 225 ТВК может также включать в себя датчик давления и/или воздушного потока для определения расхода воздушного потока и/или давления во втором коллекторе 246. Таким образом, каждый из инжекторов 233 и 234 могут приводить в действие для впрыска различного количества воды на основе условий коллектора и/или группы цилиндров, с которыми соединен инжектор. Способ для определения количества впрыска воды раскрыт ниже со ссылкой на ФИГ. 7.

На ФИГ. 3 показан второй вариант осуществления расположения водяных инжекторов для двигателя 300. Двигатель 300 является двигателем с рядным расположением цилиндров, где общий впускной коллектор 322, присоединенный ниже по потоку от дроссельного клапана 320 общего впускного канала, выполняет переход в первый коллектор 345 первой группы цилиндров, включающей в себя цилиндры 380 и 381, и второй коллектор 346 второй группы цилиндров, включающей в себя цилиндры 390 и 391. Первый коллектор 345 соединен с впускными трактами 365 первого цилиндра 380 и третьего цилиндра 381. Второй коллектор 346 соединен с впускными трактами 364 второго цилиндра 390 и четвертого цилиндра 391. Первый водяной инжектор 333 установлен в первом коллекторе 345 выше по потоку от цилиндров 380 и 381. Второй водяной инжектор 334 установлен во втором коллекторе 346 выше по потоку от цилиндров 390 и 391. Поэтому, водяные инжекторы 333 и 334 расположены ниже по потоку от точки ответвления от впускного коллектора 322. Датчики 324 и 325 температуры заряда воздуха (ТЗВ) в коллекторе могут быть помещены в первый коллектор 345 и второй коллектор 346, вблизи от первого водяного инжектора 333 и второго водяного инжектора 334 соответственно.

Каждый из цилиндров включает в себя топливный инжектор 379 (на ФИГ. 2 показан один соответствующий топливный инжектор). Каждый цилиндр может дополнительно включать в себя датчик 383 детонации для определения аномальных событий сгорания и/или распределения воды среди цилиндров в группе цилиндров. Водяные инжекторы 333 и 334 могут быть соединены с системой впрыска воды (не показано), такой как система 60 впрыска воды, раскрытая на ФИГ. 1.

Таким образом, на ФИГ. 2 и 3 показаны примеры двигателя, где для впрыска воды в разные группы цилиндров двигателя используются несколько инжекторов. Например, первый водяной инжектор может впрыскивать воду выше по потоку от первой группы цилиндров, а второй водяной инжектор может впрыскивать воду выше по потоку от другой, второй группы цилиндров. Как раскрыто ниже, различные параметры впрыска воды (такие, как количество впрыска воды, время, частота повторения импульсов, и т.д.) могут выбирать для каждого водяного инжектора на основе условий работы группы цилиндров, с которой выше по потоку соединен инжектор (такие, как количество воздушного потока, давление, порядок зажигания и т.д.).

На ФИГ. 4 изображен третий вариант осуществления расположения водяных инжекторов для двигателя 400. Как и в предыдущих вариантах осуществления с ФИГ. 4, впускной коллектор 422 выполнен с возможностью поставки впускного воздуха или воздушно-топливной смеси ко множеству цилиндров 480 через комплекты впускных клапанов (не показаны) и впускные тракты 465. Каждый из цилиндров 480 включает в себя топливный инжектор 479, соединенный с ним. Каждый цилиндр может дополнительно включать в себя датчик 483 детонации для определения аномальных событий сгорания и/или определения распределения воды, впрыскиваемой выше по потоку от цилиндров. В изображенном варианте осуществления, топливные инжекторы 433 непосредственно соединены с цилиндрами 480 и, таким образом, выполнены с возможностью непосредственного впрыска воды в цилиндры. Как показано на ФИГ. 4, с каждым цилиндром 480 соединен один водяной инжектор 433. В другом варианте осуществления, водяные инжекторы могут дополнительно или альтернативно быть расположены выше по потоку от цилиндров 480 во впускных трактах 465, а не соединяться с каждым цилиндром. Воду могут доставлять к водяным инжекторам 433 посредством системы впрыска воды (не показана), как система 60 впрыска воды, раскрытая на ФИГ. 1.

Таким образом, системы с ФИГ. 1-4 представляют собой примеры систем, которые могут использоваться для впрыска воды в одно или более из мест во впускной системе двигателя или цилиндрах двигателя. Как раскрыто выше, впрыск воды могут использовать для сокращения температуры впускного воздуха, попадающего в цилиндры двигателя, и, таким образом, сокращения детонаций и увеличения объемной эффективности двигателя. Впрыск воды могут также использовать для увеличения разбавления в двигателе и, таким образом, сокращения потерь при перекачке в двигателе. Как объяснялось выше, воду могут впрыскивать в двигатель в разные места, включая впускной коллектор (выше по потоку от всех цилиндров двигателя), коллекторы групп цилиндров (выше по потоку от группы цилиндров, такие, как в двигателе с V-образным расположением цилиндров), впускные тракты или порты цилиндров двигателя, или непосредственно в цилиндры двигателя. В то время как непосредственный впрыск и впрыск в порты могут обеспечить увеличенное охлаждение к цилиндрам двигателя и портам, впрыск во впускной коллектор может увеличить охлаждение заряда воздуха без необходимости в инжекторах и помпах высокого давления (как, например, таких, которые могут быть необходимы для непосредственного впрыска в цилиндр или порт). Однако, в связи с низкой температурой впускного коллектора (когда он удален от цилиндров), не вся вода, впрыскиваемая во впускной коллектор, может распыляться (например, испаряться) достаточным образом. В некоторых примерах, как показано на ФИГ. 1, двигатели могут включать в себя инжекторы во множестве мест в пределах впускной системы двигателя или цилиндров двигателя. В условиях различной нагрузки на двигатель и/или частоты вращения может быть выгодно впрыскивать воду в одно место вместо иного для достижения увеличенного охлаждения заряда воздуха (во впускной коллектор) или разбавления (впускные порты/тракты цилиндра). Таким образом, выбор места для впрыска воды на основе условий работы двигателя (как показано в способах, представленных на ФИГ. 5-6, и раскрытых ниже) может увеличить пользу от впрыска воды, раскрытую выше, тем самым увеличивая эффективность двигателя, сокращая расход топлива и уменьшая вредные выбросы.

В некоторых случаях, после впрыска воды, первая порция впрыскиваемой воды может испаряться, а оставшаяся вторая порция может конденсироваться (или оставаться жидкой в пределах впускного коллектора или местоположения инжектора). Конденсированную воду от впрыска воды могут накапливать в пределах впускного коллектора и, в результате, приводить к неустойчивому горению, если ее всасывает двигатель. Дополнительно, отношение испарившейся воды к конденсированной воде может изменить величину обеспечиваемого охлаждения заряда воздуха. Таким образом, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 7-8, последующие параметры впрыска воды (например, количества впрыска и/или время) и/или условия работы двигателя (такие, как величина/расход потока воздуха к двигателю и момент зажигания) могут регулировать в ответ на оценку испаряющихся и конденсированных порций впрыскиваемой воды. Например, регулировки параметров работы двигателя могут компенсировать увеличенные количества впрыскиваемой воды, что остается в жидком состоянии, а не испаряется.

Дополнительно, как было представлено выше, двигатель может включать в себя множество водяных инжекторов, причем каждый водяной инжектор впрыскивает воду выше по потоку от различных групп цилиндров. В этом случае, параметры впрыска воды для каждого инжектора могут индивидуально определяться на основе условий группы цилиндров, с которой соединен инжектор (например, воздушный поток к группе цилиндров, давление выше по потоку от группы цилиндров, и т.д). Кроме того, впрыск воды в коллектор выше по потоку от группы цилиндров (например, двух или более цилиндров) может привести к неравномерному распределению воды среди цилиндров в группе в связи с различиями в архитектуре или условиями (например, давлением, температурой, воздушным потоком и т.д) индивидуальных цилиндров группы. В результате, к цилиндрам двигателя может быть обеспечено неравномерное охлаждение. В некоторых примерах, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 8, неравномерное распределение воды, впрыскиваемой выше по потоку от группы цилиндров, могут определять и компенсировать в ответ на сравнение выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром группы.

Переходим к ФИГ. 5, на которой изображен пример способа 500 для впрыска воды в двигатель. Впрыск воды в двигатель может включать в себя впрыск воды посредством одного или более топливного инжекторов системы впрыска воды, такой, как система 60 впрыска воды, показанная на ФИГ. 1. Инструкции для исполнения способа 500 и остальных способов, включенных в настоящий документ, могут исполняться контроллером (таким, как контроллер 12, показанный на ФИГ. 1) на основе инструкций, хранящихся в памяти контроллера и в совокупности с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, таких, как датчики, раскрытые выше со ссылками на ФИГ. 1, 2, 3 или 4. Контроллер может приводить в действие исполнительные механизмы двигателя системы двигателя для регулировки работы двигателя, согласно способам, раскрытым ниже. В одном примере, воду могут впрыскивать посредством одного или более водяного инжектора, используя систему впрыска воды (такую, как система 60 впрыска воды, показанная на ФИГ. 1).

Способ 500 начинается на шаге 502 с оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя давление воздуха в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное соотношение (ВТО), момент зажигания, количество или время впрыска топлива, расход рециркуляции отработавших газов (РОГ), массовый расход воздуха (МРВ), температура заряда воздуха в коллекторе (ТЗВ), частоту вращения двигателя и/или нагрузку и т.д. Далее, на шаге 504, способ включает в себя определение того, запрошен ли был впрыск воды. Одном примере, впрыск воды могут запрашивать в ответ на то, что температура коллектора больше, чем пороговый уровень. Дополнительно, впрыск воды могут запрашивать, когда достигается порог частоты вращения двигателя или нагрузки. В другом примере впрыск воды могут запрашивать на основе того, что уровень детонации двигателя выше порогового. Кроме того, впрыск воды могут запрашивать в ответ на то, что температура отработавших газов выше пороговой температурой, где пороговая температура - это температура, выше которой может происходить изнашивание компонентов двигателя ниже по потоку от цилиндров. В дополнение, воду могут впрыскивать, когда предположительное октановое число используемого топлива ниже порога.

Если впрыск воды не был запрошен, на шаге 506 работа двигателя продолжается без впрыска воды. Альтернативно, если впрыск воды был запрошен, на шаге 508 способ продолжается для оценки и/или измерения доступности воды для впрыска. Доступность воды для впрыска могут определять на основе выходных данных от множества датчиков, таких как датчик уровня воды и/или температурный датчик воды, расположенный в резервуаре для хранения воды системы сбора воды двигателя (такой, как датчик 65 уровня воды и температурный датчик 67, показанные на ФИГ. 1). Например, вода в резервуаре для хранения воды может быть недоступна для впрыска в условиях замерзания (например, когда температура воды в резервуаре ниже порогового уровня, где пороговый уровень - это уровень, при котором температура находится или близка к температуре замерзания). В другом примере, уровень воды в резервуаре для хранения воды может быть ниже порогового уровня, где пороговый уровень основывается на количестве воды, требуемой для события впрыска или периода циклов впрыска. В ответ на то, что уровень воды в резервуаре для хранения воды ниже порогового уровня, может быть обозначено пополнение резервуара. Если вода недоступна для впрыска, на шаге 512 способ продолжается для регулировки параметров работы двигателя без впрыска воды. Например, если впрыск воды запрашивали для сокращения детонаций, регулировки работы двигателя могут включать в себя обогащение воздушно-топливной смеси, сокращение величины открытия дросселя для уменьшения давления в коллекторе, задержку времени зажигания и т.д. Однако, если вода доступна для впрыска, способ продолжается на шаге 514, чтобы определить, включает ли в себя двигатель несколько местоположений инжектора. Несколько местоположений инжектора могут включать в себя расположение водяных инжекторов в более, чем одном типе местоположения в двигателе. Например, двигатель может включать в себя два типа водяных инжекторов: водяной инжектор впускного коллектора и водяные инжекторы портов во впускных трактах/портах каждого цилиндра. Если в двигателе нет нескольких местоположений водяных инжекторов, способ продолжается на шаге 518 для впрыска воды посредством одного или более водяных инжекторов. Например, на шаге 518 способ может включать в себя впрыск воды посредством одного типа водяного инжектора двигателя (например, посредством одного водяного инжектора впускного коллектора, водяных инжекторов коллектора для каждой группы цилиндров, водяных инжекторов портов или водяных инжекторов непосредственного впрыска). Дополнительно, на шаге 518 последующий впрыск воды и условия работы двигателя регулируют в ответ на оцениваемое количество конденсированной впрыскиваемой воды, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 7. Однако, если в двигателе представлены несколько типов инжекторов, способ сначала продолжается на шаге 516 для выбора типа водяного инжектора для впрыска воды, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 6, до продолжения на шаге 518 для впрыска воды и регулировки работы двигателя.

На ФИГ. 6 изображен способ 600 для выбора места для впрыска воды на основе условий работы двигателя. Как раскрыто выше, двигатель может включать в себя водяные инжекторы, расположенные в одном или более месте, включая: впускной коллектор (либо выше по потоку, либо ниже по потоку от впускного дросселя), впускной порт каждого цилиндра и/или в каждом цилиндре. Способ 600 может исполнять контроллер двигателя, включающего водяные инжекторы в каждом из впускного коллектора, впускных портов цилиндра (например, впускных трактах), и самих цилиндров (например, камер сгорания). На ФИГ. 1 показан пример двигателя, включающего в себя такую комбинацию местоположений инжекторов. Способ 600 может продолжаться из способа на шаге 516 способа 500.

Способ 600 начинается на шаге 602 путем определения того, превышает ли частота вращения двигателя и/или нагрузка порог. В одном примере, порог может обозначать относительно высокую нагрузку и/или частоту вращения двигателя, при которых сбой в двигателе может происходить с большей вероятностью. Если частота вращения двигателя и/или нагрузка больше, чем соответствующие пороги, способ продолжается на шаге 604, где для впрыска воды выбирают инжектор (инжекторы) впускного коллектора. В одном примере, двигатель может включать в себя один впускной коллектор и, таким образом, один водяной инжектор впускного коллектора (такой, как инжектор 45 или 46, показанные на ФИГ. 1). В другом примере, двигатель может включать в себя несколько коллекторов, каждый выше по потоку от различных групп цилиндров, и, таким образом, включать в себя несколько водяных инжекторов коллектора (такие, как инжекторы 233 и 234, показанные на ФИГ. 2, или инжекторы 333 и 334, показанные на ФИГ. 3). Далее, на шаге 606 способ включает в себя оценку того, достигнут ли верхний порог для впрыска в коллектор. В одном примере, верхний порог для впрыска в коллектор может включать в себя максимальное количество воды, которое могут впрыскивать в коллектор для текущих условий работы двигателя (например, текущая влажность, давление, температура). Например, только определенное количество воды может испаряться и попадать в воздушный поток во впускном коллекторе. Таким образом, дополнительная впрыскиваемая воды выше этого порога не обеспечивает никаких дополнительных преимуществ (например, таких, как дополнительное охлаждение заряда воздуха). Если впрыск в коллектор находится выше верхнего порога, на шаге 610 дополнительно выбирают инжекторы непосредственного впрыска (адаптированные для впрыска непосредственно в цилиндры двигателя) и на шаге 612 впрыскивают воды, используя как инжектор (инжекторы) в коллекторе, так и инжекторы непосредственного впрыска цилиндров. Если впрыск в коллектор не находится выше порога, тогда на шаге 612 воду впрыскивают, используя исключительно инжектор (инжекторы) коллектора. Возвращаясь к шагу 602, если частота вращения двигателя и/или нагрузка меньше, чем порог, тогда на шаге 608 выбирают водяные инжекторы портов и на шаге 612 воду впрыскивают во впускные порты цилиндров. На шаге 612 способ может возвращаться к шагу 518 способа 500, как показано на ФИГ. 7, для впрыска воды и последующей регулировки работы двигателя на основе оценок испарившейся и конденсированной порций впрыскиваемой воды.

На ФИГ. 7 изображен способ 700 для оценивания количества испарившейся и конденсированной воды после впрыска воды. Способ 700 продолжается с шага 518 способа с ФИГ. 5 и может быть его частью. Следует отметить, что способ 700 могут повторять для каждого инжектора, впрыскивающего воду (например, каждый инжектор коллектора, порта или инжектор непосредственного впрыска). Таким образом, расчетное количество воды, которая испаряется и сжимается от впрыска воды в каждом инжекторе, может быть определена для каждого отдельного инжектора.

Способ 700 начинается на шаге 702 определением количества воды для впрыска в выбранные водяные инжекторы после запроса впрыска воды. Количество воды для впрыска может быть основано на выходных данных от множества датчиков, которые обеспечивают информацию о различных параметрах работы двигателя. Эти параметры могут включать в себя частоту вращения двигателя и нагрузку, момент зажигания, окружающие условия (например, окружающую температуру и влажность), количество впрыскиваемого топлива и/или историю детонаций (на основе выходных данных от датчиков детонации, соединенных с или рядом цилиндрами двигателя). В одном примере, количество впрыска воды могут увеличивать, когда увеличивается нагрузка двигателя. Дополнительно, на шаге 702 способ включает в себя оценивание температуры заряда воздуха впускного коллектора (например, наблюдение за выходными данными от датчика ТЗВ, такого, как датчик 23 ТЗВ, показанный на ФИГ. 1). В другом примере, если водяные инжекторы не расположены во впускном коллекторе, на шаге 702 способ может включать в себя измерение температуры заряда воздуха, близкого к выбранному водяному инжектору (такой, как датчик 324, близкий к инжектору 333, на ФИГ. 3 или датчик 25, близкий к инжектору 48, на ФИГ. 1). В другом примере, температуру заряда воздуха, близкого к водяным инжектором (таким, как инжекторы непосредственного впрыска в цилиндрах двигателя) могут оценивать на основе одного или более из условий работы двигателя (таких, как измеряемые температуры впускного и выхлопного воздуха, нагрузка на двигатель, сигнал интенсивности детонации и т.д).

На шаге 704 воду впрыскивают у выбранных инжекторов, как раскрыто выше со ссылкой на способ 600, показанный на ФИГ. 6. После впрыска воды, на шаге 706 способ включает в себя повторное измерение температуры заряда воздуха в коллекторе после промежутка времени. В другом варианте осуществления, способ на шаге 706, после события впрыска воды на шаге 704, может дополнительно или альтернативно включать в себя измерение или оценивание температуры, близкой к выбранному инжектору. Промежуток времени между событием впрыска воды и измерением температуры заряда воздуха в коллекторе может быть основан на количестве времени, необходимого для испарения и/или конденсации впрыскиваемого количества воды. Таким образом, этот промежуток времени могут регулировать по отношению к количеству впрыскиваемой воды. В одном примере, промежуток времени может увеличиваться, когда увеличивается количество воды, впрыскиваемое инжектором. В другом примере, промежуток времени могут регулировать на основе измеряемой или оцениваемой температуры заряда воздуха в коллекторе. На основе изменения температуры заряда воздуха в коллекторе, измеряемой до впрыска воды, на шаге 702, и после, на шаге 706, количество испарившейся впрыснутой воды могут оценить на шаге 708. Иными словами, на шаге 708 испарившуюся порцию впрыснутой воды могут определять на основе изменения в температуре заряда воздуха в коллекторе (или другом местоположении инжектора) как до, так и после события впрыска воды.

Далее, на шаге 710 способ включает в себя оценивание количества (например, порции) конденсированной впрыснутой воды (например, оставшейся жидкой) на основе количества впрыскиваемой воды посредством выбранного инжектора и оцениваемого количества испарившейся воды, как было определено на шаге 708. Например, количество воды конденсированной впрыснутой воды может быть оставшейся порцией воды из испарившейся порции. Затем, на шаге 712, способ включает в себя определение того, превышает ли испарившаяся часть воды порог. Испарившаяся порция воды, превышающая порог, может являться ненулевым значением и также может быть менее 100% от впрыскиваемой воды. В одном примере, порог может являться 90% от количества впрыснутой воды. Однако, в других примерах пороговое значение может быть 100% или некоторыми значениями между 60% и 100%. Если испарившаяся порция после впрыска воды больше порога, на шаге 716 способ включает в себя продолжение работы двигателя при текущих параметрах работы. Например, на шаге 716 способ может включать в себя продолжение впрыска предыдущего количества воды в выбранный (выбранные) инжектор (инжектор) без регулировки количества воды для впрыска.

Однако, если испарившаяся часть не больше, чем порог, на шаге 714 способ может включать в себя регулировку параметров работы двигателя на основе определенных испарившейся и/или конденсированной порций. В одном примере, когда двигатель включает в себя несколько групп цилиндров с одним инжектором, присоединенным выше по потоку от каждой группы, работу двигателя могут также регулировать на основе испарившейся и конденсированной порций других групп, также, как и определенное неравномерное распределение впрыскиваемой воды в цилиндры среди групп, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 8. В одном примере, на шаге 713 способ может включать в себя регулировку одного или более из параметров работы двигателя на основе определенной конденсированной порции впрыскиваемой воды. В качестве примера, на шаге 713 регулировка одного или более параметра работы двигателя может включать в себя регулировку момента зажигания для компенсации конденсированной порции впрыскиваемой воды. Например, регулировка момента зажигания может включать в себя увеличение величины опережения зажигания, причем величина опережения зажигания увеличивается, когда уменьшается конденсированная порция (или увеличивается испарившаяся порция). В другом примере, на шаге 713 способ может включать в себя регулировку количества впрыска топлива на основе определенных испарившейся и/или конденсированной порций. В другом примере, способ на шаге 713 может включать в себя регулировку одного или более параметра работы двигателя для увеличения потока воздуха к цилиндрам двигателя для очищения конденсированной порции впрыскиваемой воды из впускного коллектора (или впускных трактов, если выбранный инжектор расположен в них). Регулировка одного или более параметра работы двигателя для увеличения воздушного потока к цилиндрам двигателя может включать в себя увеличение величины открытия дроссельного клапана и/или регулировку передачи трансмиссии для увеличения частоты вращения двигателя. Величина прироста воздушного потока на шаге 713 может быть основана на определенной конденсированной порции (например, величину прироста воздушного потока может больше увеличиться, когда увеличивается конденсированная порция). В некоторых примерах, очищение конденсированной порции в этом случае может происходить исключительно тогда, когда двигатель способен обрабатывать воды (например, во время условий отсечки топлива в режиме замедления). В другом примере, на шаге 714 способ может включать в себя увеличение опережения зажигания, во время увеличения потока воздуха для продувки конденсированной порции. В другом примере, на шаге 715 способ включает в себя регулировку доставляемого количества воды и/или времени посредством выбранного водяного инжектора (инжекторов) для последующих впрысков на основе испарившейся порции. Например, на шаге 715 способ может включать в себя уменьшение количества воды для следующего впрыска в ответ на увеличенное количество существующего конденсата (например, когда увеличивается конденсированная порция, а испарившаяся порция уменьшается). Регулировка впрыска воды на шаге 715 может отличаться в зависимости от инжекторов, присутствующих в варианте осуществления, а также от того, какие инжекторы выбираются для впрыска воды. Например, если присутствуют несколько инжекторов, то при наличии одного водяного инжектора, присоединенного выше по потоку от каждого цилиндра, количество впрыска воды могут регулировать для каждого водяного инжектора. В другом варианте осуществления, где один или более инжектор расположен выше по потоку от нескольких цилиндров или группы цилиндров, время впрыска выбранного водяного инжектора могут синхронизировать с фазами открытия впускных клапанов этого цилиндра для регулировки впрыска воды к конкретным цилиндрам, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 8.

На ФИГ. 8 показан способ 800 для впрыска воды в разные группы цилиндров двигателя и регулировки параметров впрыска воды на основе распределения воды, впрыскиваемой выше по потоку от группы цилиндров. В одном варианте осуществления двигатель может включать в себя несколько групп цилиндров с одним инжектором, присоединенным выше по потоку от каждой группы (такой, как двигатель 200, показанный на ФИГ. 2, и двигатель 300, показанный на ФИГ. 3). Как было представлено выше и будет раскрыто ниже, вода, впрыскиваемая выше по потоку от первой группы цилиндров, может влиять на количество воды или пара, полученные во второй группе цилиндров. Дополнительно, в связи с различиями в архитектуре впускных трактов цилиндров в пределах группы цилиндров, может происходить неравномерное распределение воды среди цилиндров одной группы.

Способ 800 начинается на шаге 801 определением параметров впрыска для каждого инжектора каждой группы цилиндров. Параметры впрыска могут включать в себя количество воды и время каждой процедуры впрыска. Например, на шаге 801 способ может включать в себя определение первого количества для впрыска у первого инжектора выше по потоку от первой группы цилиндров и определение второго количества впрыска воды для впрыска у второго инжектора выше по потоку от второй группы цилиндров. Первое и второе количества могут индивидуально определять на основе условий работы первой и второй групп цилиндров (например, уровень потока воздуха или массовый расход воздуха к соответствующей группе цилиндров, давление в соответствующей группе цилиндров, температура соответствующей группы цилиндров, уровень детонации в соответствующей группе цилиндров, количество впрыска топлива в соответствующую группу цилиндров, и т.д). В одном примере, инжектор может доставлять количество воды в виде одного импульса в каждом цикле двигателя (для всех событий открытия впускных клапанов для всех цилиндров группы). В другом примере, инжектор может доставлять количество воды в виде серии импульсов, время которых синхронизировано с открытием впускных клапанов каждого цилиндра в пределах группы цилиндров. В этом примере, на шаге 801 способ может включать в себя определение количества воды для доставки во время каждого импульса для каждого цилиндра в пределах группы (или определения общего количества впрыска воды для всех цилиндров и разделение на количество цилиндров в пределах группы) и определение времени каждого импульса на основе фаз открытия впускных клапанов каждого цилиндра в пределах группы. В некоторых вариантах осуществления, первоначальные величина и время импульсов впрыска воды могут определять на основе расположения цилиндров в двигателе. Например, у каждого двигателя может быть разная архитектура цилиндра и впускного тракта (например, геометрия), что приводит к разности в распределении воды к каждому цилиндру группы из того же водяного инжектора. Например, каждый цилиндр группы цилиндров может отличаться дистанцией от соединенного с группой цилиндров топливного инжектора и/или каждый впускной тракт может иметь различную форму или изгиб, что влияет на то, как впрыскиваемую воду доставляют к соответствующему цилиндру. Кроме того, угол инжектора по отношению к каждому цилиндру в пределах группы цилиндров может отличаться. Таким образом, начальное время импульса впрыска и количество поставляемой для каждого импульса воды (которое может различаться для разных цилиндров в пределах группы) могут определять на основе известной архитектуры двигателя. Это время импульса могут затем регулировать во время работы двигателя на основе условий работы цилиндров, как раскрыто ниже.

Способ продолжается на шаге 802 определением испарившиеся и конденсированные порции воды, впрыскиваемой каждым инжектором для каждого цилиндра или группы цилиндров. Это может включать в себя измерение температуры заряда воздуха в коллекторе до и после события впрыска, как было ранее раскрыто для способа 700 на ФИГ. 7, и использование изменения температуры для оценки испарившейся и конденсированной порций впрыскиваемой воды. Затем, на шаге 804 способ включает в себя регулировку оцениваемых испарившейся и конденсированной порций для цилиндров ниже по потоку от каждого инжектора, на основе оценок из других групп. Например, первый инжектор может впрыскивать первое количество воды выше по потоку от первой группы цилиндров, а второй инжектор может впрыскивать второе количество воды выше по потоку от другой, второй группы цилиндров. Оцениваемые испарившиеся и конденсированные порции первого количества могут регулировать на основе оцениваемых испарившейся и конденсированной порций второго количества (и наоборот). Например, когда увеличивается конденсированная порция первого количества, контроллер может увеличивать оценку конденсированной порции второго количества. Это может быть обусловлено прогнозируемой величиной перекрестных помех или завихренным сообщением/обменом между группами цилиндров (например, в связи с близким расположением точек перехода между группами цилиндров и величинами потока воздуха к каждой группе цилиндров). Таким образом, ожидаемое количество обмена конденсированной водой может происходить между группами цилиндров при конкретных условиях.

Далее, на шаге 806 способ включает в себя получение выходных данных от датчика детонации из каждого цилиндра в группе цилиндров (таких, как датчики 283, 383 или 483 детонации, показанные на ФИГ. 2-4) и определение неравномерного распределения воды в цилиндрах в пределах каждой группы цилиндров на основе выходных данных. Например, как было представлено выше, архитектура тракта впускного коллектора своей природой может привести к неравномерному распределению воды из инжектора к цилиндрам в группе. В другом примере, неравномерное распределение воды может происходить в связи с разностями в углах водяного инжектора выше по потоку от группы цилиндров по отношению к каждому цилиндру.

На основе оцениваемого неравномерного распределения воды на шаге 806, на шаге 808 способ включает в себя определение того, обнаружен ли дисбаланс воды в группе цилиндров. В качестве примера, неравномерное распределение воды (например, дисбаланс воды) среди группы цилиндров, соединенных с водяным инжектором, могут определять на основе сравнения выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром в группе. Например, выходные данные о детонации могут использоваться для определения разности в интенсивности детонации в индивидуальных цилиндрах по отношению к другим цилиндрам в группе. Если изменение в интенсивности детонации после впрыска воды отличается для одного или более цилиндров в группе по сравнению с другими, это может обозначать различия в неравномерном распределении воды. Например, может быть определено стандартное отклонение в выходных данных о детонации, соответствующих различным цилиндрам, и, если стандартное отклонение больше порогового значения стандартного отклонения, могут обозначать дисбаланс воды. В другом примере, если выходные данные о детонации, соответствующие индивидуальному цилиндру, отличаются от усредненного значения всех выходных данных о детонации, соответствующих всем цилиндрам группы, посредством порогового количества, индивидуальный цилиндр могут обозначить, как получающий больше или меньше воды, чем остальные цилиндры в группе. В другом примере, неравномерное распределение воды в группе цилиндров, соединенных с водяным инжектором, могут определять на основе различий в задержке зажигания в индивидуальном цилиндре от ожидаемого количества, где ожидаемое количество основывается на расположении в двигателе. Если дисбаланс воды не обнаружен, тогда способ переходит к шагу 810, где последующее количество впрыска воды для групп цилиндров регулируют на основе отрегулированных испарившейся и конденсированной порций (а не выходных данных от датчика детонации), определенных на шаге 804 способа. Однако, если дисбаланс воды обнаруживают, способ продолжается на шаге 810 для регулировки количества впрыска воды, объема импульса и/или времени впрыска воды посредством водяного инжектора группы цилиндров на основе определенного неравномерного распределения воды (например, выходные данные датчика детонации) и/или отрегулированных испарившейся и конденсированной порций. В одном примере способа, на шаге 812 контроллер может увеличивать количество впрыскиваемой воды за импульс, который соответствует открытию впускного клапана цилиндра, воды для компенсации недостатка воды, обнаруженного в этом цилиндре, в отличии от других. Меньшее количество воды, определенное в одном цилиндре по отношению к другим в группе, может основываться на выходных данных датчика детонации из цилиндра, который расположен выше, чем другие цилиндры. В другом примере способа на шаге 812, контроллер может уменьшить впрыск воды в группу цилиндров на основе определения того, что испарившаяся порция впрыскиваемой воды меньше порога. Далее, способ продолжается на шаге 814 для регулировки работы двигателя для каждой группы цилиндров в ответ на определенный на шаге 808 дисбаланс воды и/или определенные на шаге 804 отрегулированные испарившуюся и конденсированную порции. Способ на шаге 814 может быть аналогичен способа на шаге 714, как раскрыто выше. Дополнительно, в одном примере, способ на шаге 814 может включать в себя, если момент зажигания задерживают, раннее зажигание среди группы цилиндров на основе обнаруженного дисбаланса воды.

На ФИГ. 9 график 900 показывает регулировки для работы двигателя на основе оцениваемых испарившейся и конденсированной порций впрыскиваемой воды посредством водяного инжектора. Например, график 900 показывает регулировки для количества воды, впрыскиваемой из водяного инжектора системы впрыска воды (такой, как система 60 впрыска воды, показанная на ФИГ. 1), на основе выходных данных от датчика температуры заряда воздуха коллектора, точно так же, как и регулировки для условий работы двигателя, таких, как момент зажигания после впрыска воды. В частности, параметры работы, изображенные на графике 900, показывают количество воды, впрыскиваемой посредством водяного инжектора на графике 902, изменения в выходных данных датчика температуры заряда воздуха коллектора на графике 904, оцениваемую порцию впрыскиваемой воды, которая испарилась, на графике 906, оцениваемую порцию впрыскиваемой воды, которая конденсировалась, на графике 908, и изменения в моменте зажигания на графике 910. Для каждого параметра работы изображено время вдоль горизонтальной оси, а значения каждого соответствующего параметра работы изображены вдоль вертикальной оси. В одном примере, датчик температуры заряда воздуха коллектора может быть расположен близко к водяному инжектору, например, в пределах впускного коллектора, если водяной инжектор расположен во впускном коллекторе.

До момента времени t1, температура в коллекторе увеличивается (график 904) и могут запрашивать впрыск воды на основе работы двигателя. Например, впрыск воды могут запрашивать в связи с тем, что нагрузка на двигатель больше, чем порог. В другом примере, впрыск воды могут запрашивать в ответ на обозначение детонации. В момент времени t1, в ответ на обозначение детонации контроллер может изначально задерживать момент зажигания от ОМЗ (график 910).

В ответ на запрос впрыска, в момент времени t1, температуру заряда воздуха коллектора могут измерять и контроллер может запрашивать впрыск количества воды (график 902) из системы впрыска воды. В результате, с момента времени t1 до момента времени t2 температура заряда воздуха коллектора уменьшается (график 904). После промежутка времени, следующего за впрыском в момент времени t2, температуру заряда воздуха коллектора измеряют снова. Промежуток времени между впрыском воды и измерением температуры заряда воздуха коллектора могут регулировать в ответ на количество впрыскиваемой воды или другие условия работы двигателя. Из измеренного изменения в температуре заряда воздуха коллектора и количества впрыскиваемой воды, в момент времени t2 оценивают испарившуюся первую порцию впрыскиваемой воды (график 906) и конденсированную вторую порцию, которая остается в коллекторе (график 908). Например, момент зажигания от ОМЗ (график 910) могут смещать в сторону опережения в ответ на испарившуюся порцию впрыскиваемой воды, и, затем, в момент времени t2, в ответ на определение того, что испарившаяся порция воды больше, чем порог, контроллер может поддерживать момент зажигания относительно ОМЗ.

В более поздний момент времени t3, запрашивают впрыск воды, и контроллер отправляет команду на впрыск отрегулированного на основе предыдущего впрыска количества воды. Например, в ответ на то, что испарившаяся порция выше порога от предыдущего впрыска в момент времени t2, в момент времени t3 количество впрыскиваемой воды могут увеличивать от количества впрыска в момент времени t1. После впрыска воды в момент времени t3, в момент времени t4 испарившаяся порция меньше порога (график 906). В момент времени t4, в ответ на определение того, что испарившаяся порция воды меньше ненулевого порога, контроллер может регулировать параметры работы двигателя, такие, как момент зажигания от ОМЗ (график 910), на основе конденсированной порции (график 908). Например, зажигание может быть с опережением в ответ на испарившуюся порцию; однако, величина опережения зажигания в момент времени t4 может быть меньше, чем в момент времени t2, для компенсации увеличенного количества жидкой воды из впрыска воды и увеличенной тенденции к детонации. Таким образом, величину опережения зажигания после события впрыска воды уменьшают, когда уменьшается испарившаяся порция и увеличивается конденсированная порция.

В момент времени t5 впрыск воды запрашивают снова. Количество впрыскиваемой воды (график 902) в момент времени t5 могут определять на основе испарившейся и конденсированной порций из предыдущего впрыска воды. Между моментами времени t5 и t6 испарившаяся порция впрыскиваемой воды выше порога. В ответ на то, что в момент времени t6 испарившаяся порция выше порога, контроллер может поддерживать текущие условия работы и ускорять момент зажигания.

На ФИГ. 10, график 1000 показывает регулировки для количества впрыскиваемой воды и времени в ответ на неравномерное распределение впрыскиваемой воды среди группы цилиндров, соединенных с инжектором. Параметры работы, показанные на графике 1000, включают в себя впрыск воды на графике 1002, подъем клапана цилиндра для каждого из четырех цилиндров на графиках 1004-1010, и сигналы детонации (например, выходные данные о детонации от датчика детонации) для каждого из четырех цилиндров на графиках 1012-1015. (Пунктирная линия соответствует выходным данным о детонации от датчика детонации, соединенного с цилиндром 1 (график 1012); точечная линия соответствует выходным данным о детонации от датчика детонации, соединенного с цилиндром 2 (график 1013); штрихпунктирная линия соответствует выходным данным о детонации от датчика детонации, соединенного с цилиндром 3 (график 1014), и сплошная линия соответствует выходным данным о детонации от датчика детонации, соединенного с цилиндром 4 (график 1015)). В изображенном примере, импульсы впрыска воды синхронизированы с подъемом клапана для каждого цилиндра. Дополнительно, в этом примере, воду могут впрыскивать выше по потоку от всех цилиндров 1-4 (например, посредством инжектора коллектора, расположенного в коллекторе выше по потоку от всех цилиндров 1-4). Для каждого параметра работы изображено время вдоль горизонтальной оси, а значения каждого соответствующего параметра работы изображены вдоль вертикальной оси.

До момента времени t1 воду впрыскивают выше по потоку от каждого цилиндра (например, во впускной коллектор) в ответ на запрос впрыска воды и наблюдение за интенсивностью сигнала детонации. Как было раскрыто выше. Воду могут впрыскивать посредством импульсов инжектора во время, синхронизированное с открытием впускного клапана каждого цилиндра. Таким образом, один инжектор, расположенный выше по потоку от цилиндров 1-4, может доставлять несколько импульсов воды. До момента времени t1 интенсивность сигнала детонации увеличивается в связи с условиями работы двигателя. В ответ на обратные данные о работе двигателя от множества датчиков, включающих в себя датчики детонации, в момент времени t1 контроллер может увеличивать количество, впрыскиваемое в каждый импульс воды. Между моментами времени t1 и t2 интенсивность сигнала детонации могут уменьшать в связи с увеличенным впрыском воды. Таким образом, контроллер может продолжить текущие условия работы и количество впрыскиваемой воды, а также импульсы. Позднее, в момент времени t2, интенсивность сигнала детонации увеличивается для цилиндра 3. Это может происходить в результате неравномерного распределения воды из водяного инжектора к цилиндру 3, по отношению к остальным цилиндрам в группе (например, цилиндрам 1, 2 и 4). В ответ на определение того, что цилиндр 3 имеет увеличенный сигнал детонации и, возможно, получил меньше воды (по отношению к остальным цилиндрам в группе), в момент времени t3 контроллер может увеличивать воду, впрыскиваемую в цилиндр 3. За счет увеличения количества воды, впрыскиваемой за импульс, что соответствует подъему клапана для цилиндра 3, к конкретному цилиндру могут доставлять больше воды, даже если инжектор может находиться выше по потоку от группы цилиндров. После момента времени t3 контроллер может продолжить импульсы впрыска воды в ответ на условия работы двигателя и предыдущие впрыски.

Таким образом, впрыск воды во впускной коллектор могут регулировать в ответ на неравномерное распределение воды среди цилиндров, соединенных с впускным коллектором. В качестве примера, первое количество впрыска воды выше по потоку от первой группы цилиндров может быть основано на условиях работы первой группы, а второе количество воды выше по потоку от второй группы цилиндров может быть основано на условиях работы второй группы. В другом примере, количество и/или время впрыска воды в первую группу цилиндра могут регулировать на основе определения неравномерного распределения воды. Например, выходные данные от датчиков детонации могут использовать, чтобы определить, было ли неравномерным распределение воды среди цилиндров в группе, путем сравнения изменения в интенсивности детонации между цилиндрами группы. Если обнаружено неравномерное распределение воды, для компенсации этого количество воды, доставляемой к цилиндру в группе, могут регулировать. Во время впрыска воды в коллектор, это может включать в себя синхронизацию импульсов впрыска воды отрегулированного количества воды на основе обнаруженного неравномерного распределения с фазами открытия впускных клапанов каждого цилиндра группы цилиндров. Технический эффект сравнения изменения интенсивности сигнала детонации до и после события впрыска воды среди цилиндров в группе цилиндров заключается в определении неравномерного распределения воды. Технический эффект последующей регулировки впрыска воды в ответ на неравномерное распределение воды заключается в компенсации изменений в количествах впрыска воды между цилиндрами. В результате, могут обеспечивать требуемые преимущества впрыска воды, такие, как уменьшенная вероятность детонации и увеличенная эффективность двигателя.

В одном варианте осуществления, способ включает в себя шаг, на котором впрыскивают первое количество воды выше по потоку от первой группы цилиндров и другое, второе количество воды выше по потоку от второй группы цилиндров, причем первое количество определяют на основе условий работы первой группы, а второе количество определяют на основе условий работы второй группы. В первом примере способа, способ дополнительно содержит шаг, на котором определяют первую, испарившуюся, порцию первого количества воды на основе изменения в температуре выше по потоку от первой группы цилиндров, следующего за впрыском первого количества воды, и определяют вторую порцию первого количества воды, которая остается в жидком состоянии, на основе впрыскиваемого первого количества воды и определенной первой порции первого количества воды. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно содержит шаг, на котором определяют первую, испарившуюся, порцию второго количества воды на основе изменения в температуре выше по потоку от второй группы цилиндров, следующего за впрыском второго количества воды, и определяют вторую порцию второго количества воды, которая остается в жидком состоянии, на основе впрыскиваемого второго количества воды и определенной первой порции второго количества воды. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров, и дополнительно содержит шаг, на котором регулируют определенные первую порцию и вторую порцию первого количества воды на основе определенных первой порции и второй порции второго количества воды и регулируют определенные первую порцию и вторую порцию второго количества воды на основе определенных первой порции и второй порции первого количества воды. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по третий, и дополнительно содержит шаги, на которых регулируют первое количество воды на основе отрегулированных первой порции и второй порции первого количества воды, и регулируют второе количество воды на основе отрегулированных первой порции и второй порции второго количества, и, во время последующего события впрыска воды, впрыскивают отрегулированное первое количество воды выше по потоку от первой группы цилиндров, и впрыскивают отрегулированное второе количество воды выше по потоку от второй группы цилиндров. Пятый пример способа опционально включает в себя примеры с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что впрыск первого количества воды выше по потоку от первой группы цилиндров включает в себя подачу импульса на первый водяной инжектор, расположенный выше по потоку от первой группы цилиндров, для подачи первого количества воды, причем подача импульса синхронизирована с фазами открытия впускных клапанов каждого цилиндра первой группы цилиндров. Шестой пример способа опционально включает в себя примеры с первого по пятый и дополнительно включает в себя то, что начальное количество воды, доставляемой в соответствии с каждым импульсом и моментом каждого импульса, основано на карте характеристик цилиндров двигателя в пределах первой группы цилиндров, и дополнительно содержит шаг, на котором регулируют начальное количество воды, доставляемой в соответствии с каждым импульсом и моментом каждого импульса, на основе выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром первой группы цилиндров, после указанного впрыска. Седьмой пример способа опционально включает в себя примеры с первого по шестой и дополнительно включает в себя то, что условия работы первой группы включают в себя одно ли более из массового расхода воздуха к первой группе цилиндров, давления первой группы цилиндров, количества впрыска топлива, впрыскиваемого в первую группу цилиндров, температуры первой группы цилиндров и уровня детонации, обозначаемого датчиком детонации, соединенным с каждым цилиндром первой группы цилиндров. Восьмой пример способа опционально включает в себя примеры с первого по седьмой и дополнительно включает в себя то, что условия работы второй группы включают в себя одно или более из массового расхода воздуха ко второй группе цилиндров, давления второй группы цилиндров, количества впрыска топлива, впрыскиваемого во вторую группу цилиндров, температуры второй группы цилиндров и уровня детонации, обозначаемого датчиком детонации, соединенным с каждым цилиндром второй группы цилиндров.

В качестве варианта осуществления, способ содержит шаги, на которых впрыскивают первое количество воды выше по потоку от первой группы цилиндров и впрыскивают второе количество воды выше по потоку от второй группы воды, причем первое количество основано на первом условии работы первой группы цилиндров, а второе количество основано на первом условии работы второй группы цилиндров; регулируют первое количество на основе другого, второго условия работы второй группы цилиндров; и регулируют второе количество на основе другого, второго условия работы первой группы цилиндров. В первом примере способа, способ дополнительно включает в себя то, что первое условие работы первой группы цилиндров включает в себя одно или более из массового расхода воздуха к первой группе цилиндров, давления первой группы цилиндров, количества впрыска топлива, впрыскиваемого в первую группу цилиндров, температуры первой группы цилиндров и уровня детонации, обозначаемого датчиком детонации, соединенным с каждым цилиндром первой группы цилиндров, и причем первое условие работы второй группы цилиндров включает в себя одно или более из массового расхода воздуха ко второй группе цилиндров, давления второй группы цилиндров, количества впрыска топлива, впрыскиваемого во вторую группу цилиндров, температуры второй группы цилиндров и уровня детонации, обозначаемого датчиком детонации, соединенным с каждым цилиндром второй группы цилиндров. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что второе условие работы первой группы цилиндров включает в себя определенную первую, испарившуюся, порцию первого количества воды и определенную вторую порцию первого количества воды, которая остается в жидком состоянии, и причем второе условие работы второй группы цилиндров включает в себя определенную первую, испарившуюся, порцию второго количества воды и определенную вторую порцию второго количества воды, которая остается в жидком состоянии. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров, и дополнительно содержит шаг, на котором регулируют первое количество на основе обоих вторых условий работы первой группы и второй группы цилиндров и регулируют второе количество на основе обоих вторых условий работы первой группы и второй группы цилиндров. Четвертый пример способа опционально включает в себя примеры с первого по третий и дополнительно содержит регулировку параметра работы первой группы цилиндров на основе определенных первой порции и второй порции первого количества воды и определенных первой порции и второй порции второго количества воды, причем параметром работы является одно или более из момента зажигания, количества впрыска топлива и уровня воздушного потока к двигателю. Пятый пример способа опционально включает в себя примеры с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что регулировка параметра работы дополнительно включает в себя индивидуальную регулировку параметра работы для каждого цилиндра первой группы цилиндров на основе разности в выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром первой группы цилиндров. Шестой пример способа опционально включает в себя примеры с первого по пятый и дополнительно содержит шаги, на которых регулируют ширину импульса и время впрыска первого количества на основе выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром первой группы цилиндров, и регулируют ширину импульса и время впрыска второго количества на основе выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром второй группы цилиндров. Седьмой пример способа опционально включает в себя с первого по шестой примеры и дополнительно включает в себя то, что первое количество воды отличается от второго количества воды.

В качестве варианта осуществления, система включает в себя первый водяной инжектор, соединенный с общим впускным коллектором первой группы цилиндров; второй водяной инжектор, соединенный с общим впускным коллектором второй группы цилиндров; и контроллер, содержащий долговременную память с машиночитаемыми инструкциями для: определения первого количества воды для впрыска посредством первого водяного инжектора на основе первого условия работы первой группы цилиндров, и второго количества воды для впрыска посредством водяного инжектора на основе второго условия работы второй группы цилиндров. В первом примере системы, система дополнительно содержит первое множество датчиков детонации, соединенных с первой группой цилиндров, причем каждый цилиндр первой группы включает в себя датчик детонации первого множества датчиков детонации, присоединенный к нему; причем машиночитаемые инструкции дополнительно включают в себя инструкции для регулировки одного или более из количества впрыска и времени импульса для первого водяного инжектора в соответствии с разностью между выходными данными первого множества датчиков детонации. Второй пример системы опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что машиночитаемые инструкции дополнительно включают в себя инструкции для определения первого количества воды на основе карты характеристик первой группы цилиндров двигателя, и второго количества воды на основе карты характеристик второй группы цилиндров двигателя, причем карта характеристик первой группы и второй группы цилиндров двигателя включает в себя известную геометрию впускных трактов первой группы и второй группы по отношению к первому водяному инжектору и второму водяному инжектору соответственно.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, включающей в себя контроллер в комбинации с различными датчиками, приводами и другим оборудованием двигателя. Раскрытые в настоящем документе алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. В этом случае проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же порядок обработки необязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь примеров вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически представлять запрограммированный в долговременную память машиночитаемого хранилища информации в системе управления двигателем код, где раскрытые действия могут исполняться выполнением инструкций в системе, включающей в себя различные компоненты двигателя в комбинации с электронным контроллером.

Следует отметить, что конкретные конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящем документе, являются примерами и конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают в себя один или более указанных элементов, не требуя, и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для регулировки количества воды, впрыскиваемой выше по потоку от нескольких групп цилиндров на основе определенного неравномерного распределения воды среди групп цилиндров во время события впрыска воды. В одном примере способ впрыска воды в разные группы цилиндров двигателя может включать в себя впрыск первого количества воды выше по потоку от первой группы цилиндров и впрыск другого второго количества воды выше по потоку от второй группы цилиндров на основе условий работы соответствующих групп цилиндров. Кроме того, способ может включать в себя регулировку впрыска воды в разные группы цилиндров и параметров работы двигателя в ответ на испарение и/или конденсацию порции воды. Изобретение позволяет уменьшить неравномерность распределения воды между цилиндрами двигателя, что позволяет достигнуть уменьшения вероятности детонации в двигателе и улучшения эксплуатационных показателей двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ впрыска воды в разные группы цилиндров двигателя, в котором:

впрыскивают первое количество воды выше по потоку от первой группы цилиндров и другое второе количество воды выше по потоку от второй группы цилиндров, причем первое количество определяют на основе условий работы первой группы, а второе количество определяют на основе условий работы второй группы.

2. Способ по п. 1, в котором дополнительно определяют первую испарившуюся порцию первого количества воды на основе изменения в температуре выше по потоку от первой группы цилиндров, следующего за впрыском первого количества воды, и определяют вторую порцию первого количества воды, которая остается в жидком состоянии, на основе впрыскиваемого первого количества воды и определенной первой порции первого количества воды.

3. Способ по п. 2, в котором дополнительно определяют первую испарившуюся порцию второго количества воды на основе изменения в температуре выше по потоку от второй группы цилиндром, следующего за впрыском второго количества воды, и определяют вторую порцию второго количества воды, которая остается в жидком состоянии, на основе впрыскиваемого второго количества воды и определенной первой порции второго количества воды.

4. Способ по п. 3, в котором дополнительно регулируют определенные первую порцию и вторую порцию первого количества воды на основе определенных первой порции и второй порции второго количества воды и регулируют определенные первую порцию и вторую порцию второго количества воды на основе определенных первой порции и второй порции первого количества воды.

5. Способ по п. 4, в котором дополнительно регулируют первое количество воды на основе отрегулированных первой порции и второй порции первого количества воды, и регулируют второе количество воды на основе отрегулированных первой порции и второй порции второго количества, и во время последующего события впрыска воды впрыскивают отрегулированное первое количество воды выше по потоку от первой группы цилиндров, и впрыскивают отрегулированное второе количество воды выше по потоку от второй группы цилиндров.

6. Способ по п. 1, в котором впрыск первого количества воды выше по потоку от первой группы цилиндров включает в себя подачу импульса на первый водяной инжектор, расположенный выше по потоку от первой группы цилиндров, для подачи первого количества воды, причем подача импульса синхронизирована с фазами открытия впускных клапанов каждого цилиндра первой группы цилиндров.

7. Способ по п. 6, в котором начальное количество воды, доставляемой в соответствии с каждым импульсом и моментом каждого импульса, основано на карте характеристик цилиндров двигателя в пределах первой группы цилиндров, и причем в способе дополнительно регулируют начальное количество воды, доставляемой в соответствии с каждым импульсом и моментом каждого импульса, на основе выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром первой группы цилиндров, после указанного впрыска.

8. Способ по п. 1, в котором условия работы первой группы включают в себя одно ли более из массового расхода воздуха к первой группе цилиндров, давления первой группы цилиндров, количества впрыска топлива, впрыскиваемого в первую группу цилиндров, температуры первой группы цилиндров и уровня детонации, обозначаемого датчиком детонации, соединенным с каждым цилиндром первой группы цилиндров.

9. Способ по п. 1, в котором условия работы второй группы включают в себя одно или более из массового расхода воздуха ко второй группе цилиндров, давления второй группы цилиндров, количества впрыска топлива, впрыскиваемого во вторую группу цилиндров, температуры второй группы цилиндров и уровня детонации, обозначаемого датчиком детонации, соединенным с каждым цилиндром второй группы цилиндров.

10. Способ впрыска воды в разные группы цилиндров двигателя, содержащий шаги, на которых:

впрыскивают первое количество воды выше по потоку от первой группы цилиндров и впрыскивают второе количество воды выше по потоку от второй группы цилиндров, причем первое количество определяют на основе первого условия работы первой группы цилиндров, а второе количество определяют на основе первого условия работы второй группы цилиндров;

регулируют первое количество на основе другого второго условия работы второй группы цилиндров; и

регулируют второе количество на основе другого второго условия работы первой группы цилиндров.

11. Способ по п. 10, в котором первое условие работы первой группы цилиндров включает в себя одно или более из массового расхода воздуха к первой группе цилиндров, давления первой группы цилиндров, количества впрыска топлива, впрыскиваемого в первую группу цилиндров, температуры первой группы цилиндров и уровня детонации, обозначаемого датчиком детонации, соединенным с каждым цилиндром первой группы цилиндров, и причем первое условие работы второй группы цилиндров включает в себя одно или более из массового расхода воздуха ко второй группе цилиндров, давления второй группы цилиндров, количества впрыска топлива, впрыскиваемого во вторую группу цилиндров, температуры второй группы цилиндров и уровня детонации, обозначаемого датчиком детонации, соединенным с каждым цилиндром второй группы цилиндров.

12. Способ по п. 10, в котором второе условие работы первой группы цилиндров включает в себя определенную первую испарившуюся порцию первого количества воды и определенную вторую порцию первого количества воды, которая остается в жидком состоянии, и причем второе условие работы второй группы цилиндров включает в себя определенную первую испарившуюся порцию второго количества воды и определенную вторую порцию второго количества воды, которая остается в жидком состоянии.

13. Способ по п. 12, в котором дополнительно регулируют первое количество на основе обоих вторых условий работы первой группы и второй группы цилиндров и регулируют второе количество на основе обоих вторых условий работы первой группы и второй группы цилиндров.

14. Способ по п. 12, в котором дополнительно регулируют параметр работы первой группы цилиндров на основе определенных первой порции и второй порции первого количества воды и определенных первой порции и второй порции второго количества воды, причем параметром работы является одно или более из момента зажигания, количества впрыска топлива и уровня воздушного потока к двигателю.

15. Способ по п. 14, в котором регулировка параметра работы дополнительно включает в себя индивидуальную регулировку параметра работы для каждого цилиндра первой группы цилиндров на основе разности в выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром первой группы цилиндров.

16. Способ по п. 10, в котором дополнительно регулируют ширину импульса и время впрыска первого количества на основе выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром первой группы цилиндров, и регулируют ширину импульса и время впрыска второго количества на основе выходных данных от датчиков детонации, соединенных с каждым цилиндром второй группы цилиндров.

17. Способ по п. 10, в котором первое количество воды отличается от второго количества воды.

18. Система для впрыска воды в разные группы цилиндров двигателя, содержащая:

первый водяной инжектор, соединенный с общим впускным коллектором первой группы цилиндров;

второй водяной инжектор, соединенный с общим впускным коллектором второй группы цилиндров; и

контроллер, содержащий долговременную память с машиночитаемыми инструкциями для определения первого количества воды для впрыска посредством первого водяного инжектора на основе первого условия работы первой группы цилиндров и второго количества воды для впрыска посредством второго водяного инжектора на основе второго условия работы второй группы цилиндров.

19. Система по п. 18, дополнительно содержащая первое множество датчиков детонации, соединенных с первой группой цилиндров, причем каждый цилиндр первой группы включает в себя один датчик детонации первого множества датчиков детонации, соединенный с ним, и причем машиночитаемые инструкции дополнительно включают в себя инструкции для регулировки одного или более из количества впрыска и времени импульса для первого водяного инжектора в соответствии с разностью между выходными данными первого множества датчиков детонации.

20. Система по п. 18, в которой машиночитаемые инструкции дополнительно включают в себя инструкции для определения первого количества воды на основе карты характеристик первой группы цилиндров двигателя и второго количества воды на основе карты характеристик второй группы цилиндров двигателя, причем карта характеристик первой группы и второй группы цилиндров двигателя включает в себя известную геометрию впускных трактов первой группы и второй группы по отношению к первому водяному инжектору и второму водяному инжектору соответственно.