用于发动机控制的方法和系统.pdf

《用于发动机控制的方法和系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于发动机控制的方法和系统.pdf（20页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103967629 A (43)申请公布日 2014.08.06 C N 1 0 3 9 6 7 6 2 9 A (21)申请号 201410042409.X (22)申请日 2014.01.28 13/754,667 2013.01.30 US F02D 19/08(2006.01) (71)申请人福特环球技术公司 地址美国密歇根州 (72)发明人 E巴迪罗 S吉多 RD珀西富尔 D萨伯瓦尔 (74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人赵蓉民 (54) 发明名称 用于发动机控制的方法和系统 (57) 摘要 本发明提供了在被配置为以多种燃料运。

2、转的 发动机系统中用于在高发动机负荷的情况下降低 排气温度的方法和系统。通过气体燃料，诸如CNG 的喷射来提供化学计量汽缸运转。响应于升高的 排气温度，通过喷射液体燃料，诸如汽油使汽缸富 化，同时维持CNG的喷射，并且同时将火花正时维 持在MBT。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书13页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书13页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103967629 A CN 103967629 A 1/1页 2 1.一种用于发动机的方法，其包含： 在高负荷的情况下，当以第一气体燃料运。

3、转时，响应于升高的排气温度，通过第二液体 燃料的喷射使所述发动机富化，同时维持火花正时。 2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气体燃料是CNG，并且其中所述第二液体 燃料是汽油或汽油-醇燃料混合物。 3.根据权利要求1所述的方法，其中以所述第一气体燃料运转包括，基于所述汽缸中 的进气调整喷射到所述汽缸内的第一燃料的量，以便使所述发动机以大致化学计量的燃烧 空燃比运转。 4.根据权利要求3所述的方法，其中使所述发动机富化包括，维持以所述第一气体燃 料运转，同时增加喷射到所述汽缸内的第二燃料的量，以便以总体富的空燃比运转，所述第 二燃料的量基于所述升高的排气温度被调整。 5.根据权利要求4所。

4、述的方法，其中所述喷射的第二燃料的量进一步基于所述第二燃 料的醇含量。 6.根据权利要求4所述的方法，其中所述喷射的第二燃料的量进一步基于所述第二燃 料的可燃性极限。 7.根据权利要求4所述的方法，其还包含，通过火花点火使所述汽缸中的所述第二燃 料和所述第一燃料的混合物燃烧。 8.根据权利要求4所述的方法，其中维持以所述第一燃料运转同时增加喷射到所述汽 缸内的第二燃料的量包括，将所述第一燃料进气道喷射到所述汽缸内同时将所述第二燃料 直接喷射到所述汽缸内。 9.根据权利要求4所述的方法，其中不响应于所述升高的排气温度调整所述第一燃料 的量，并且其中响应于所述升高的排气温度仅调整所述第二燃料的量，。

5、所述调整包括基于 所述升高的排气温度与阈值温度之间的差值调整所述第二燃料的量。 10.根据权利要求9所述的方法，其中基于所述升高的排气温度调整所述第二燃料的 量包括，当所述排气温度与所述阈值温度之间的差值增加时，增加喷射到所述汽缸内的所 述第二燃料的量，同时维持喷射到所述汽缸内的所述第一燃料的量。 权 利 要 求 书CN 103967629 A 1/13页 3 用于发动机控制的方法和系统 技术领域 0001 本申请涉及利用压缩天然气来调整双燃料的车辆中的发动机运转。 背景技术 0002 为了缓解传统燃料的价格上涨，并且为了减少排气排放，替代燃料已经被开发。例 如，天然气已经被认为是有吸引力的替。

6、代燃料。对于汽车应用而言，天然气可以被压缩，并 且作为气体在高压下被存储在汽缸中。利用适合于CNG燃料的特定物理和化学性质的各种 发动机技术和喷射技术，各种发动机系统可以用于CNG燃料。例如，单一燃料的发动机系统 可以被配置为仅以CNG允许，而多种燃料的系统可以被配置为以CNG和一种或更多种其它 燃料（诸如汽油或汽油混合液体燃料）运转。基于发动机工况，发动机控制系统可以使这样 的多种燃料的系统以各种运转模式运转。 0003 Surnilla等人在US7,703,435中描述了一种示例多种燃料的系统。其中，发动机 被配置为以CNG、汽油或两者的混合物运转。在特定工况下，基于每个燃料存储箱中可用的。

7、 燃料量，以及基于可用燃料的类型和特性，选择燃料用于使发动机运转。例如，通过在高驾 驶者需求期间选择特定燃料可以延长车辆里程。作为另一示例，通过针对发动机启动情况 储存特定燃料可以改善发动机排放。 0004 然而，发明人在此已经认识到435的方法不能利用可用燃料的所有特性。例如， 该方法没有考虑可用燃料的可燃性极限。由于每种燃料的可燃性极限对燃料的辛烷、扭矩 输出和爆燃解决能力有影响，所选燃料喷射曲线可能具有扭矩损失问题、抗爆燃问题，和/ 或可能需要使用很大程度的火花延迟。因此，这些中的任一都会导致燃料经济性降低。 发明内容 0005 在一个示例中，通过利用可用燃料包括可燃性极限的所有特性的发。

8、动机方法可以 解决上述问题中的一些。该方法包括，在高负荷的情况下，当以第一气体燃料运转时，响应 于升高的排气温度，通过第二液体燃料的喷射使发动机富化，同时维持火花正时。 0006 作为一个示例，发动机可以被配置为以第一气体燃料，诸如CNG和第二液体燃料， 诸如汽油运转。在高负荷的情况下，发动机可以以至少一些CNG运转，从而提供最小化液体 燃料的消耗同时满足扭矩需求的益处。换句话说，系统可以被配置为优先使用低成本、高辛 烷的气体燃料。例如，CNG可以被进气道喷射到发动机汽缸内，进气道喷射基于汽缸中接收 的进气，以便使汽缸以大致在化学计量或化学计量附近的燃烧空燃比运转。响应于经历的 升高的排气温度。

9、同时在高发动机负荷下运转，可以通过经由增加液体燃料的喷射而使发动 机汽缸富化来实现排气冷却。例如，当排气温度增加至阈值温度之上时，汽油可以被直接喷 射到汽缸内，从而提供比化学计量更富的燃烧空燃比。同时，可以维持CNG的喷射，同时还 将火花正时维持在MBT。例如，当为满足扭矩需求使汽缸以100%CNG（即，供给对应于进气 量的100%的CNG）运转时，可以利用多达15%的汽油（即，供给对应于进气量的15%的额外 的汽油）使汽缸富化。尽管示例作为100%CNG和15%汽油被提及，可代替地，相同的示例也 说 明 书CN 103967629 A 2/13页 4 可以被表示为在15%总富化程度下87%C。

10、NG和13%汽油的燃料比例。 0007 这种方法提供各种益处。首先，CNG的辛烷可以被用来满足扭矩需求而不需要火 花延迟，而汽油的更宽的可燃性极限（例如，在0.6至1.5的范围内）被有利地用来冷却排 气。通过利用CNG为发动机提供动力以及利用汽油来冷却发动机，需要比在发动机仅以汽 油运转的情况下所要求的更小程度来富化冷却发动机。因此，这改善了燃料经济性。通过 减少对火花延迟（要不然将会在发动机仅以汽油运转的情况下被需要）的需要，减少了扭矩 损失和功率损失。还通过减少对节气门调整（要不然将会被需要以降低排气温度）的需要， 同样减少了由于更低的进气充气而导致的扭矩损失。总的来说，在没有遭受功率损失。

11、的情 况下以及在没有使燃料经济性退化的情况下实现排气冷却。 0008 在另一示例中，以第一气体燃料运转包括，基于汽缸中的进气调整喷射到汽缸内 的第一燃料的量，以便使发动机以大致化学计量的燃烧空燃比运转。 0009 在另一示例中，使发动机富化包括，维持以第一气体燃料运转，同时增加喷射到汽 缸内的第二燃料的量，以便以总体富燃的空燃比运转，基于升高的排气温度调整第二燃料 的量。 0010 在另一示例中，不响应于升高的排气温度调整第一燃料的量，并且其中响应于升 高的排气温度仅调整第二燃料的量，所述调整包括基于升高的排气温度与阈值温度之间的 差值调整第二燃料的量。 0011 在另一示例中，基于升高的排气。

12、温度调整第二燃料的量包括，当排气温度与阈值 温度之间的差值增加时，增加喷射到汽缸内的第二燃料的量，同时维持喷射到汽缸内的第 一燃料的量。 0012 在另一示例中，增加喷射到汽缸内的第二燃料的量包括，响应于升高的排气温度 增加第二燃料的量，直至总体富燃空燃比处在阈值富燃空燃比。 0013 在另一示例中，该方法还包括，响应于在到达阈值富燃空燃比之后仍超过阈值温 度的排气温度，减小进气节气门的打开，同时维持喷射的第一燃料的量以提供化学计量燃 烧空燃比，并且同时维持第二燃料的量以提供富燃空燃比。 0014 在另一示例中，维持火花正时包括将火花正时维持在峰值扭矩正时或MBT。 0015 在另一示例中，发。

13、动机方法包括：将第一气体燃料的第一量进气道喷射到发动机 汽缸内，以提供化学计量燃烧空燃比；以及响应于升高的排气温度，同时维持第一燃料的第 一量的喷射，并且同时维持火花正时，将第二液体燃料的第二量直接喷射到汽缸内，以提供 比化学计量更富的燃烧空燃比。 0016 在另一示例中，第二燃料的第二量基于升高的排气温度，第二量随着排气温度与 阈值温度之间的差值的增加而增加，直至到达比化学计量燃烧空燃比更富的阈值。 0017 在另一示例中，该方法还包括，在到达比化学计量燃烧空燃比更富的阈值之后，维 持第一燃料的第一量以及第二燃料的第二量的喷射，并且利用节气门调整解决升高的排气 温度。 0018 在另一示例中。

14、，维持火花正时包括将火花正时维持在峰值扭矩正时。 0019 在另一示例中，提供了一种发动机系统。该系统包括：发动机汽缸；第一进气道喷 射器，其被配置为将第一气体燃料进气道喷射到汽缸内；第二直接喷射器，其被配置为将第 二液体燃料直接喷射到汽缸内；火花塞，用于点燃汽缸中的燃料混合物；以及控制器，其具 说 明 书CN 103967629 A 3/13页 5 有如下计算机可读指令，用于：通过喷射第一燃料与第二燃料的可变比例使汽缸在化学计 量运转；以及响应于升高的排气温度，通过选择性地增加第二燃料的喷射同时维持第一燃 料的喷射，同时还将维持火花点火正时在MBT而富化汽缸，所述富化基于升高的排气温度。 0。

15、020 在另一示例中，基于升高的排气温度的富化包括，当排气温度超过阈值温度时，增 加富化的程度，直至到达富化的阈值程度。 0021 在另一示例中，在富化期间喷射的第二燃料的量基于第二燃料的可燃性极限、第 二燃料的辛烷率和第二燃料的醇含量中的一个或更多个。 0022 应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实 施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保 护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地确定主题的范围。此外，要求 保护的主题不限于解5决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。 附图说明 0023 图1。

16、示出了被配置为以液体燃料和气体燃料运转的多种燃料的发动机系统的示 意绘图。 0024 图2示出了用于响应于升高的排气温度调整多种燃料的发动机系统10中的燃料 喷射曲线的示例流程图。 0025 图3-4示出了在高发动机负荷下响应于升高的排气温度对第一液体燃料和第二 气体燃料的燃料喷射曲线的示例调整。 0026 图5示出了描述了（用CNG和汽油）共同供给燃料的方法与仅供给CNG或仅供给汽 油的方法相比在不同发动机转速-负荷区域处的扭矩益处的示例映射图。 具体实施方式 0027 提供了用于在多种燃料的发动机系统（诸如图1的系统）中冷却排气的方法和系 统。控制器可以被配置为，通过增加第二液体燃料的喷射。

17、，使在高发动机负荷下以第一气体 燃料运转的发动机汽缸富化，从而降低排气温度。例如，控制器可以执行诸如在图2中描述 的控制程序，以便增加已经以CNG运转的汽缸的汽油喷射，同时维持火花正时，从而在发动 机负荷下冷却发动机排气。在本文中，参照图3-4描述了多种燃料的系统中的示例调整。在 图5处详尽阐述了通过共同供给燃料的使用而实现的扭矩和冷却益处。以此方式，可以解 决升高的排气温度，而不减少发动机输出。 0028 图1描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以至少部 分地被包括控制器12的控制系统以及被经由输入装置132来自车辆操作者130的输入控 制。在这个示例中，输入装置13。

18、2包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的 踏板位置传感器134。发动机10的汽缸（即燃烧室）14可以包括燃烧室壁136，活塞138被 设置在其中。活塞138可以被联接至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运 动。曲轴140可以经由变速器系统联接至客车的至少一个驱动轮。此外，启动马达可以经 由飞轮联接至曲轴140，以实现发动机10的启动运转。 0029 汽缸14可以经由一系列进气道142、144和146接收进气。除了汽缸14外，进气 道146还可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气道可以包 说 明 书CN 103967629 A 4/13页 6 。

19、括增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置为具有涡轮增压器的 发动机10，该涡轮增压器包括在进气道142与144之间布置的压缩机174和沿排气道148 布置的涡轮176。压缩机174可以通过轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，其中增 压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在发动机10装备有机械增压器的 示例中，排气涡轮176可以被选择性地省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机 械输入提供动力。包括节流板164的节气门162沿发动机的进气道设置，以便改变提供给 发动机汽缸的进气流速和/或进气压力。例如，节气门162可以被布置在压缩机174的下 游。

20、，如在图1中所示的，或可替代地，可以被提供在压缩机174的上游。 0030 除了汽缸14外，排气道148还可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。氧传 感器128被显示为联接至排放控制装置178上游的排气道148。传感器128可以是用于提 供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO（通用或宽域排气氧传 感器）、双态氧传感器或EGO（如所描述的）、HEGO（加热型EGO）、NOx、HC或CO传感器。排放 控制装置178可以是三元催化剂（TWC）、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。发 动机10可以包括在194处大致指示的排气再循环（EGR）系统。EGR系统194可以包。

21、括沿 EGR管道198布置的EGR冷却器196。另外，EGR系统可以包括沿EGR管道198布置的EGR 阀197，以便调节被再循环至进气歧管144的排气量。 0031 发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例 如，汽缸14被显示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升气门150和至少一 个排气提升气门156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸（包括汽缸14）可以包括位于 汽缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。 0032 进气门150可以由控制器12通过致动器152控制。类似地，排气门156由控制器 12通过致动器154控制。在一些情况。

22、下，控制器12可以改变提供给致动器152和154的信 号，从而控制各个进气门和排气门的打开与关闭正时和/或升程量。进气门150和排气门 156的位置可以由各自的气门位置传感器（未示出）确定。气门致动器可包括电子气门致动 或凸轮致动，或者它们的组合。在凸轮致动的示例中，每个凸轮致动系统可以包括一个或更 多个凸轮，并且可以使用由控制器12操作的凸轮轮廓线变换（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、 可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程（VVL）系统中的一个或更多个，以改变气门运转。 例如，汽缸14可以可替代地包括通过电子气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或 VCT的凸轮致动控制的排气门。在其。

23、他实施例中，进气和排气门可以由共同气门致动器或致 动系统或者可变气门正时致动器或致动系统控制。 0033 在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于开始燃烧的火花塞192。在 选择的运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190可以经由火花 塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，例如在 发动机10可以通过自动点火或燃料喷射开始燃烧的示例中，如在一些柴油发动机的情况。 0034 在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个燃料喷 射器，其用于将燃料提供至汽缸内。作为非限制性的示例，汽缸14被示出为包括两个燃料。

24、 喷射器166和170。燃料喷射器166被示出为直接联接至汽缸14，以便经由电子致动器168 与从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进的汽缸14中。以 此方式，燃料喷射器166提供了到汽缸14的燃烧室内的所谓的燃料直接喷射（在下文中被 说 明 书CN 103967629 A 5/13页 7 称为“DI”）。尽管图1将喷射器166示为侧喷射器，但其也可以位于活塞的上部，诸如靠近 火花塞192的位置。燃料可以从第一燃料系统172输送至燃料喷射器166，第一燃料系统 172可以是液体（例如，汽油、乙醇或其组合）燃料系统，包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。在图 1所示的一个示例中。

25、，燃料系统172可以包括燃料箱182和检测燃料箱182中的存储量的 燃料传感器184（例如，液位传感器）。可替代地，燃料在较低压力下通过但级燃料泵输送， 在此情况下，燃料直接喷射的正时在压缩行程期间会比使用高压燃料系统的情况下更受限 制。 0035 燃料喷射器170被显示为以如下构造布置在进气道146中，而非布置在汽缸14 中，该构造提供了到汽缸14上游的进气道的所谓的燃料的进气道喷射（在下文中被成为 “PFI”）。燃料喷射器170可以经由电子致动器171与从控制器12接收的信号FPW-2的脉 冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可以通过第二燃料系统173输送至燃料喷射器170，第二燃 料系统173可。

26、以是高压燃料系统，包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道。在图1所示的一个示例 中，燃料系统173包括加压气体燃料箱183和检测燃料箱183中的燃料压力的燃料压力传 感器185。注意，单个驱动器168或171可以用于两个燃料喷射系统，或如所描述的，可以 使用多个驱动器，例如用于燃料喷射器166的驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器 171。燃料系统173可以是气体燃料系统。例如，气体燃料可以包括CNG、氢气、LPG、LNG等 或其组合。应认识到，在本文中所提及的气体燃料是这样的燃料，该燃料在大气条件下是气 体，但在燃料系统中的高压（具体地，超过饱和压力）下可以是液体形式。与之相比，在本文 中所提及。

27、的液体燃料是在大气条件下为液体的燃料。 0036 应认识到，尽管所描述的实施例被配置为，通过直接喷射输送一种燃料，而通过进 气道喷射输送另一种燃料，但在另一实施例中，发动机系统可以包括多个进气道喷射器，其 中气体燃料和液体燃料的每个通过进气道喷射输送至汽缸。同样，在其他实施例中，发动 机系统可以包括多个直接喷射器，其中气体燃料和液体燃料的每个通过直接喷射输送至汽 缸。 0037 不同燃料的输送可以被称为燃料类型，因此可以通过相比于气体燃料相对更多或 更少地喷射液体燃料来改变燃料类型，或反之亦然。 0038 控制器12在图1被示为微型计算机，包括微处理单元（CPU）106、输入/输出端口 （I/。

28、O）108、在这个具体示例中作为只读存储片（ROM）110示出的用于可执行程序和校准数 值的电子存储介质、随机存取存储器（RAM）112、保活存取器（KAM）114和数据总线。控制器 12可以接收来自联接至发动机10的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还 包括来自质量空气流量传感器124的进气质量空气流量计（MAF）的测量；来自联接至冷却 套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度（ECT）；来自联接至曲轴140的霍尔效应传 感器120（或其他类型）的表面点火感测信号（PIP）；来自节气门位置传感器的节气门位置 （TP）；以及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速。

29、信号RPM可以由控制器 12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管 内的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，例如有MAF传感器而没有 MAP传感器，反之亦然。在化学计量运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。此 外，该传感器连同所检测的发动机转速可以提供进入气缸内的充气（包括空气）的估算。在 一个示例中，也用作发动机转速传感器的传感器120可以在曲轴的每次旋转产生预定数量 说 明 书CN 103967629 A 6/13页 8 的等间距脉冲。 0039 如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似地包 。

30、括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器（多个燃料喷射器）、火花塞等。 0040 如在本文中参照图2所描述的，发动机控制器可以将第一气体燃料中的一种或更 多种（诸如CNG）喷射至发动机汽缸（例如，经由进气道喷射器170），而将第二液体燃料（诸 如汽油）喷射至发动机汽缸（例如，经由直接喷射器166），从而满足发动机扭矩需求。另外， 在发动机排气温度（或燃烧室温度）升高时的情况下，诸如在高发动机负荷的情况下，可以 通过利用增加液体燃料的喷射而使汽缸富化来实现汽缸冷却。具体地，气体燃料喷射（例 如，100%CNG，其中CNG到汽缸内的供给对应于汽缸进气量的100%）可以被用来满足发动机 功率需求，而液。

31、体燃料喷射（例如，0-15%汽油，其中CNG到汽缸内的供给对应于汽缸进气量 的0-15%）被用来冷却汽缸。这允许在不需要节气门或火花正时调整以及不损害发动机功 率的情况下实现排气冷却。通过利用气体燃料来满足扭矩需求，液体燃料的可燃性限制能 够被扩大（例如，至0.6-1.5值），从而允许在燃烧稳定性问题出现之前容忍更大程度的富 化。这种与直觉相反的效果是因为由于气体燃料的更高辛烷而将火花基本维持在MBT的能 力。当空气的基本燃料需要被气体燃料所涵盖时，与仅汽油运转相关的极端火花延迟的“负 的/消极的”燃烧稳定性由此被消除。另外，该组合平衡了两种燃料的好处，使得能够通过 利用在使用任何一种燃料本来。

32、所需的非常小的富化量实现排气冷却。在本文中参照图3-4 详细阐述了在排气冷却期间使用的示例燃料喷射曲线。 0041 以此方式，图1的系统能实现这样使发动机运转的方法，其中在高负荷的情况下， 当以第一气体燃料运转时，响应于升高的排气温度，通过第二液体燃料的喷射使发动机富 化，同时充分维持MBT火花正时。例如，通过利用CNG使汽缸以化学计量运转，而利用汽油 使汽缸富化，可以通过燃烧CNG来满足发动机扭矩需求，而汽油喷射被用来冷却排气。 0042 现在转向图2，示出了示例程序200，其用于调整多种燃料的发动机系统（诸如图1 的发动机系统）中的燃料喷射曲线，以便降低排气温度，而不会使发动机性能退化，特。

33、别是 在高发动机负荷的情况下。 0043 在202处，程序包括估计和/或测量发动机工况。这些可以包括，例如，发动机转 速、发动机温度、排气催化剂温度、升压水平、MAP、MAF等。在204处，多种燃料的发动机系 统的燃料箱中的燃料的性质和可用性可以被确定。例如，燃料箱燃料水平传感器的输出可 以被用来估计每个燃料箱中的燃料的可用性。作为另一示例，可以确定可用的气体燃料是 否是CNG、LPG、氢气等。作为另一示例，可以估计液体燃料的醇含量，以便确定可用液体燃 料的成分（例如，液体燃料是否是E10、E50、E85、M85等）。 0044 在206处，基于估计的发动机工况和确定的发动机的燃料系统中的燃料。

34、的可用 性，燃料喷射曲线可以被确定。具体地，燃料喷射曲线可以包括被喷射到发动机汽缸内的第 一气体燃料（诸如CNG）量和/或第二液体燃料（诸如汽油）量，以便使汽缸在化学计量运转。 在一个示例中，可以通过仅第一气体燃料的喷射使发动机运转，其中基于汽缸中接收的进 气调整喷射到发动机汽缸内的第一燃料量，以便使发动机以化学计量燃烧空燃比运转。在 本文中，第一气体燃料可以作为进气道喷射被输送至汽缸。在另一示例中，通过仅第二液体 燃料的喷射使发动机运转，其中基于汽缸中接收的进气调整喷射到发动机汽缸内的第二燃 料量，以便使发动机以化学计量燃烧空燃比运转。在本文中，第二液体燃料可以作为直接喷 说 明 书CN 1。

35、03967629 A 7/13页 9 射被输送至汽缸。在另一示例中，可以为发动机汽缸共同供给以基于汽缸中接收的进气进 行调整的第一和第二燃料量喷射到汽缸内的第一气体燃料中的至少一些和第二液体燃料 中的至少一些以便使发动机以化学计量燃烧空燃比运转。在本文中，第一气体燃料可以作 为进气道喷射被输送至汽缸，而第二液体燃料作为直接喷射被输送至汽缸。 0045 在208处，可以确定发动机是否以至少一些CNG运转。例如，可以确定是否通过仅 CNG或至少一些CNG的喷射提供化学计量发动机运转。如果发动机以至少CNG运转，那么在 212处，可以确定升高的排气温度情况是否存在。在一个示例中，当在高发动机负荷下运。

36、转 时，排气温度会变高，从而导致不正常燃烧事件（诸如爆燃、失火或发动机材料损害）的倾向 增加。如果排气温度（Texh）不高于阈值温度，那么在214处，可以维持在206处确定的喷 射曲线。 0046 如果排气温度高于阈值温度，那么在220处，可以确定第二液体燃料是否可用于 解决升高的排气温度。如果是，那么在224处，当以第一气体燃料运转时，响应于升高的排 气温度（例如，在高负荷的情况下），程序包括通过第二液体燃料的喷射使发动机富化，同时 维持火花正时。具体地，基于汽缸中的进气可以先确定喷射到汽缸内的第一燃料量，以便使 发动机以化学计量燃烧空燃比运转。那么，当维持以第一气体燃料运转时，喷射到汽缸内。

37、的 第二液体燃料量可以增加，以便使汽缸以整体富燃空燃比运转。此外，火花正时可以被维持 在大致MBT处。例如，火花正时可以被维持在峰值扭矩正时处。 0047 应认识到，在替代的示例中，维持火花正时包括将火花正时维持在不是MBT的正 时处。即，应用的火花延迟或火花提前量可以被维持。例如，可以存在这样的情况，其中即 使具有有限的辛烷，火花提前角不基于汽缸爆燃被提前，而是基于燃烧压力上升速率被提 前。在这些示例中，发动机可以处在这样的运转点，在此基于压力上升速率考虑自MBT延迟 火花。其中，火花延迟设定可以被维持，同时调整第一气体燃料和第二液体燃料的喷射。 0048 在本文中，基于升高的排气温度调整第。

38、二燃料量。调整可以包括基于升高的排气 温度与阈值温度之间的差值调整第二燃料量。例如，当排气温度（测得的或推测的）与阈值 温度之间的差值增加时，喷射到汽缸内的第二燃料量可以增加，同时喷射到汽缸内的第一 燃料量被维持。换句话说，更多的液体第二燃料在更高的排气温度下被额外地喷射到汽缸 内，更少的液体第二燃料在更低的排气温度下被额外地喷射到汽缸内，始终维持第一气体 燃料的喷射。应认识到，不响应于升高的排气温度调整第一气体燃料量，并且响应于升高的 排气温度的仅调整第二液体燃料量。还应认识到，始终喷射第二燃料，以使汽缸富化并冷却 排气，第一气体燃料的喷射被维持在与汽缸中的新鲜进气有关的化学计量。在一个示例。

39、中， 燃料喷射曲线可以包括100%CNG以及用于冷却排气的多达15%的汽油。在本文中，汽油被 用来加宽可燃性极限，而CNG被用来消除爆燃极限。不仅两种燃料的使用改善了燃烧稳定 性极限（通过加宽可燃性极限），而且经由燃料的组合的使用而实现的功率增益高于通过单 独使用任一燃料而实现的功率增益。以此方式，排气冷却被实现，而不会引起扭矩损失。 0049 因此，使汽缸以100%CNG和15%汽油运转，意味着为汽缸供给对应于进气量的100% 的CNG，以满足扭矩需求，同时以对应于进气量的15%的额外汽油使汽缸富化。应认识到，可 替代地，作为参考的100%CNG和15%汽油的示例可以被表示为在15%总富化程。

40、度下87%CNG 和13%汽油的燃料比例。 0050 在替代的示例中，燃料喷射曲线可以包括60%CNG和用于冷却排气的多达10%汽油 说 明 书CN 103967629 A 8/13页 10 （即，为汽缸供给对应于进气量的60%的CNG，并且为汽缸供给对应于进气的15%的汽油）。这 里，同样，汽油被用来加宽可燃性极限，而CNG被用来消除爆燃极限。然而，在这些示例中， 由于减少的燃料使用，会引起一些扭矩损失。 0051 因此，历史上，在CNG产业中，汽油运转被称为“最佳功率/最佳扭矩”模式。所描 述的燃料供给算法在显著燃料经济性提高方面比仅在汽油模式中实现功率的增加。换句话 说，这种认知可燃性极。

41、限效果的共同供给燃料的新颖形式在特定的燃料消耗下获得比单独 汽油更好的最大功率和更好的最大扭矩。 0052 应认识到，在不需要最大功率或最大扭矩的某些情况下，为了降低排气温度、燃料 经济性或减少NOx排放，控制器可以使发动机稀运转。在这些情况下，相比于单独汽油的使 用，汽油的使用可以扩展稀可燃性极限。 0053 在一些实施例中，喷射的第二燃料量可以进一步基于第二燃料的醇含量。因此，醇 和醇溶液具有比相等能量含量的汽油具有更大的汽缸和排气冷却效果。因此，对于任一给 定的目标（被定义为实际AFR/化学计量AFR），为实现相同的冷却，需要比汽油更少的 醇燃料。喷射的第二燃料量可以进一步基于第二燃料的。

42、可燃性极限。因此，如果燃料的稀 可燃性超过汽油的稀可燃性，总的混合物可以被运行为甚至更稀，因此实现更多的前述的 稀的益处。 0054 维持以第一燃料运转同时增加喷射到汽缸内的第二燃料量可以包括，进气道喷射 第一燃料同时直接喷射第二燃料到汽缸内。第二燃料和第一燃料的混合物然后可以通过火 花点火在汽缸中进行燃烧。 0055 因此，如果液体燃料在220处不可用，程序可以进入到222，其中通过仅使用第一 气体燃料限制排气温度。这可以通过调整通过第一燃料的喷射量（相对于进气充气）而被实 现，以便使汽缸富化或变稀。作为一个示例，其中第一燃料是CNG，可以通过比化学计量富 10%或比化学计量稀20%来限制排。

43、气温度。富化可以通过有限的扭矩损失提供一些冷却。 变稀可以以更大的扭矩损失提供相对更多的冷却。在替代的示例中，可以通过节流来降低 排气温度。在本文中，减小进气节气门的打开减少了汽缸中接收的进气，从而实现冷却。然 而，引起更大扭矩损失。 0056 返回至224，在使汽缸中的第二燃料和第一燃料的混合物燃烧之后，在226处，可 以确定排气温度是否已经被控制。具体地，可以确定排气温度（Texh）是否仍超过阈值温度。 如果否，程序可以结束，并且基于发动机工况供给燃料的汽缸可以恢复。然而，如果排气温 度（Texh）仍是升高的（例如，超过阈值温度），那么在228处，可以确定汽缸燃烧比是否已经 到达阈值富空燃。

44、比。 0057 在232处，如果汽缸燃烧比还未到达阈值富空燃比，则可以响应于升高的排气温 度而增加喷射到汽缸内的第二燃料量。因此，响应于升高的排气温度，控制器可以继续使汽 缸富化，以便通过第二液体燃料的喷射的增加来冷却排气，直至到达阈值富燃空燃比。该阈 值空燃比可以基于燃烧稳定性极限，并且因此会受到正使用的液体燃料的可燃性极限的影 响。 0058 与之相比，在230处，响应于排气温度即使在到达阈值富燃空燃比之后仍超过阈 值温度，程序包括使用代替的方法限制排气温度。具体地，程序包括减小进气节气门的打 开，同时维持喷射的第一燃料量（以维持第一燃料与汽缸进气充气之间的化学计量关系）， 说 明 书CN。

45、 103967629 A 10 9/13页 11 并且同时维持第二燃料量（以维持比第二燃料与汽缸进气充气之间的化学计量关系更富）。 通过减小进气节气门的打开，可以减少汽缸中接收的进气量，并且即使发动机功率输出相 应地下降，也可以解决排气过热。 0059 返回至208，如果发动机不以至少CNG运转，在210处，可以确认发动机仅以液体 燃料运转。例如，可以确认发动机以包括仅汽油的喷射或仅汽油-醇混合燃料的喷射的燃 料喷射曲线运转。其次，在216处，如在212处，可以确定排气温度（Texh）是否高于阈值温 度。如果否，那么程序返回至214以维持喷射曲线。否则，如果排气过热情况存在，那么在 218处，。

46、程序通过仅使用第二液体燃料限制排气温度。这可以通过调整通过第二燃料的喷射 量（相对于进气充气）而被实现，以便使汽缸富化或变稀。作为一个示例，其中第二燃料是汽 油，可以通过比化学计量富40%、比化学计量稀30%或经由使用充分火花延迟来限制排气温 度。富化或火花延迟可提供一些冷却但伴有大量的扭矩损失。变稀也可以提供冷却但伴有 对应的扭矩损失。在替代的示例中，可以通过节流来降低排气温度。在本文中，减小进气节 气门的打开减少了汽缸中接收的进气，从而实现冷却。然而，引起更大扭矩损失。 0060 在图5处详尽阐述了共同供给燃料的方法（其中为汽缸供给汽油和CNG中的每一 种）的使用而实现的扭矩比、当量比和扭。

47、矩益处相对于传统的供给仅CNG或仅汽油的方法的 详细比较。 0061 现在转向图3，映射图300示出了使用在汽缸中燃烧的第一气体燃料和第二液体 燃料中的一种或更多种的示例空气-燃料混合物。映射图300还描述了可以与各种燃烧混 合物同时使用的进气节气门调整，以便在高发动机负荷情况下降低排气温度。具体地，针对 给定量的进气示出了在第一气体燃料（诸如CNG）的第一量与第二液体燃料（诸如汽油）的第 二量之间的汽缸燃烧混合物中的燃料的示例分布。在所有描述的示例中，不同的分布被用 来实现汽缸冷却，以及降低传递给排气的热量。 0062 对于每种汽缸燃烧混合物，可以确定汽缸进气量（在本文中由相应的斜线条表 示。

48、）。用于汽缸燃烧混合物的进气量可以基于发动机工况，包括例如，涡轮增压器的升压设 定和进气和排气门设定（例如，气门打开、气门关闭、气门打开的持续时间、气门重叠的持续 时间等）。然后基于排气温度调整汽缸燃烧混合物中的相应使用的燃料量。汽缸燃烧混合物 中的第一气体燃料的使用由实心白色条进行描绘，而汽缸燃烧混合物中的第二液体燃料的 使用由交叉斜线条进行描绘。在所描绘的示例中，第一燃料是CNG，而第二燃料是汽油。应 认识到，在下面的示例中，汽缸中的燃料和空气的1：1使用被用来描绘大致的化学计量燃 烧混合物。被包括在超过1：1（）比例的混合物中的任何额外的燃料被用来描述比化学 计量更富的燃烧混合物，其中富。

49、化随着额外的燃料量的增加而增加。如在本文中使用的，与 空气量成比例的燃料量并不是意指1：1空燃比。而是，其指产生化学计量混合物所需的比 例（例如，用于汽油的空燃比14.6：1）。然而，在替代的示例中，基于每种混合物的期望空燃 比，空燃比可以是不同的（例如，1：1比例）。 0063 示例I描述了当排气温度低于阈值温度时可以在低至中等发动机负荷情况下使 用的第一燃料喷射曲线。在本文中，第一燃料的第一喷射量（实心条）被调整为与汽缸进气 量（斜线条）成比例，以便产生大致的化学计量汽缸燃烧混合物。在所描述的示例中，为满足 发动机扭矩需求，仅喷射第一燃料，并不喷射第二燃料。另外，由于排气温度在阈值温度内， 不需要额外的节气门调整，并且可以维持进气节气门位置。 说 明 书CN 103967629 A 11 10/13页 12 0064 示例II描述了响应于排气温度超过阈值温度可以在高发动机负荷的情况下而使 用的第二燃料喷射曲线。在本文中，第一燃料的第一喷射量（实心条）被维持与汽缸进气量 （斜线条）成比例，以便通过空气和第一。