本發(fā)明總體涉及一種反饋受控系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于產(chǎn)生點火助劑液滴的反饋受控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生作為發(fā)動機(jī)內(nèi)燃料燃燒的副產(chǎn)物的排氣。發(fā)動機(jī)排氣尤其是包含未燃盡燃料、諸如煙塵之類的顆粒物質(zhì)以及諸如一氧化碳和氮氧化物之類的氣體。為了遵守監(jiān)管排放控制要求，期望減少發(fā)動機(jī)排氣中的未燃盡燃料、煙塵以及其它氣體的量。由于液體燃料(例如，柴油燃料)的上升成本并且為了遵守排放控制要求，發(fā)動機(jī)制造商已開發(fā)了雙燃料發(fā)動機(jī)和/或氣態(tài)燃料發(fā)動機(jī)。

在這些發(fā)動機(jī)中，使用較低成本的燃料、例如氣態(tài)燃料連同或者不連同液體燃料一起有助于改進(jìn)發(fā)動機(jī)的成本效率。使用氣態(tài)燃料來完全地或部分地替代諸如汽油或柴油燃料之類的傳統(tǒng)液體燃料也可有助于降低排氣中的煙塵和/或其他不期望氣體的量。為了遵守日益嚴(yán)格的排放控制要求，這些發(fā)動機(jī)可在稀薄空氣-燃料比下操作，該稀薄空氣-燃料比會阻礙燃料在燃燒室內(nèi)完全地燃燒。

燃料的不完全燃燒可導(dǎo)致形成非期望量的未燃燒烴和NOx。另外，任何依然是未燃燒的并從燃燒室逸出的燃料并沒有參與到燃燒中，從而降低了發(fā)動機(jī)的熱效率。所逸出的未燃燒燃料也增加了由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的不希望的排放物的總量。雖然未燃燒的燃料和NOx可在一個或多個后處理裝置中從排氣中去除，但是實現(xiàn)這些裝置增加了操作發(fā)動機(jī)的成本。因此，理想的是減少離開燃燒室的排氣中的未燃燒燃料和NOx的量。

在于2014年7月22日發(fā)布的Kim等人的美國專利第8,783,229B2號(“'229專利”)中公開了一種用于改進(jìn)燃料在燃燒室中的燃燒的技術(shù)。'229專利公開了一種氣體燃料內(nèi)燃機(jī)，其包括氣體燃料輸送機(jī)構(gòu)和分布式點火促進(jìn)機(jī)構(gòu)。點火促進(jìn)機(jī)構(gòu)包括配置為提供點火促進(jìn)材料(諸如發(fā)動機(jī)潤滑油)的液珠的液珠提供裝置。'229專利說明了在操作期間，通過進(jìn)氣通道的氣體將液珠從液珠提供裝置移走并將點火促進(jìn)材料運(yùn)送到汽缸中。點燃分布在汽缸內(nèi)的點火促進(jìn)材料，有助于確保氣體燃料在燃燒室中的燃燒。'229專利公開的是：'229專利的系統(tǒng)是依靠進(jìn)氣來移動點火促進(jìn)材料并使其分布在燃燒室中，而不是試圖將點火促進(jìn)材料注入到進(jìn)氣通道中。

盡管'229專利公開了使用潤滑油液珠來促進(jìn)氣體燃料在燃燒室中的燃燒，但是仍可以對所公開的方法進(jìn)一步加以改進(jìn)。特別地，'229專利的方法沒有對與進(jìn)氣一起進(jìn)入燃燒室的潤滑油的液滴的數(shù)量或油滴的液滴尺寸進(jìn)行控制。潤滑油添加得過少或者潤滑油在燃燒室內(nèi)未充分地分布都可能不足以使得燃料在燃燒室中燃燒。潤滑油添加得過多可能會增加潤滑油的消耗，并且還可能由于燃燒室中燃燒了過量的潤滑油而使得顆粒物質(zhì)的產(chǎn)生增多。

本發(fā)明的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)解決了上述一個或多個問題和/或本領(lǐng)域中的其它問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個方面，本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可包括發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)可包括至少一個汽缸。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)還可包括配置為供給用于在發(fā)動機(jī)中燃燒的燃料的第一源。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可包括配置為供給用于在發(fā)動機(jī)中燃燒的點火助劑材料的第二源。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)還可包括配置為產(chǎn)生點火助劑材料的液滴的液滴產(chǎn)生器。進(jìn)一步地，該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可包括控制器。該控制器可配置為確定發(fā)動機(jī)參數(shù)。該控制器還可配置為基于發(fā)動機(jī)參數(shù)確定液滴的數(shù)量。此外，該控制器可配置為基于發(fā)動機(jī)參數(shù)確定液滴的液滴尺寸。該控制器還可配置為控制液滴產(chǎn)生器來產(chǎn)生確定數(shù)量的具有確定的液滴尺寸的液滴。

在另一方面，本發(fā)明涉及一種操作發(fā)動機(jī)的方法。該方法可包括將用于燃燒的空氣輸送到發(fā)動機(jī)的至少一個汽缸。該方法可進(jìn)一步包括將燃料供給到汽缸以用于燃燒。該方法還可包括將點火助劑材料供給到液滴產(chǎn)生器。此外，該方法可包括基于從與發(fā)動機(jī)相關(guān)聯(lián)的至少一個傳感器接收的信號確定發(fā)動機(jī)參數(shù)。該方法可包括基于發(fā)動機(jī)參數(shù)確定點火助劑材料的液滴的數(shù)量。該方法還可包括基于發(fā)動機(jī)參數(shù)確定液滴的液滴尺寸。進(jìn)一步地，該方法可包括使用液滴產(chǎn)生器產(chǎn)生確定數(shù)量的具有確定的液滴尺寸的液滴。該方法還可包括在汽缸中燃燒液滴和燃料。

在又一方面，本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)可包括多個汽缸。該發(fā)動機(jī)還可包括配置為將用于燃燒的空氣輸送到汽缸的進(jìn)氣歧管。該發(fā)動機(jī)可進(jìn)一步包括配置為從汽缸中排放排氣的排氣歧管。該發(fā)動機(jī)可包括配置為供給用于在汽缸中燃燒的燃料的第一源。該發(fā)動機(jī)還可包括配置為供給點火助劑材料的第二源。進(jìn)一步地，該發(fā)動機(jī)可包括配置為從第二源接收點火助劑材料并產(chǎn)生點火助劑材料的液滴的液滴產(chǎn)生器。該發(fā)動機(jī)還可包括控制器。該控制器可配置為確定發(fā)動機(jī)參數(shù)。該控制器還可配置為基于發(fā)動機(jī)參數(shù)確定液滴的數(shù)量。進(jìn)一步地，該控制器可配置為基于發(fā)動機(jī)參數(shù)確定液滴的液滴尺寸。此外，該控制器可配置為控制液滴產(chǎn)生器來產(chǎn)生確定數(shù)量的具有確定的液滴尺寸的液滴。

附圖說明

圖1是示例性披露發(fā)動機(jī)的示意圖；

圖2是可用于圖1所示發(fā)動機(jī)的示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖；

圖3是說明由圖2所示發(fā)動機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的示例性披露方法的流程圖；

圖4是示出在圖1所示發(fā)動機(jī)的熱效率與點火助劑材料的液滴數(shù)量之間的示例性關(guān)系的圖表；

圖5是示出在圖1所示發(fā)動機(jī)的汽缸之間與點火助劑材料的液滴數(shù)量和液滴尺寸之間的示例性關(guān)系的圖表；

圖6是示出點火助劑材料的液滴的液滴尺寸和圖1所示發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)速度之間的示例性關(guān)系的圖表；

圖7是示出點火助劑材料的液滴上的電荷變化和圖1所示發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)速度之間的關(guān)系的圖表；

圖8是示出在燃燒持續(xù)期間和點火助劑材料的液滴上的電荷變化之間的關(guān)系的圖表；以及

圖9是示出燃燒持續(xù)期間和液滴噴射定時之間的關(guān)系的圖表。

具體實施方式

圖1說明示例性的內(nèi)燃機(jī)10。發(fā)動機(jī)10可以是四沖程的氣態(tài)燃料發(fā)動機(jī)。然而，可設(shè)想的是，發(fā)動機(jī)10可以是任何其它類型的內(nèi)燃機(jī)，例如氣態(tài)燃料的兩沖程發(fā)動機(jī)、雙燃料的兩沖程或四沖程發(fā)動機(jī)或者兩沖程或四沖程柴油或汽油發(fā)動機(jī)。也可設(shè)想的是，發(fā)動機(jī)10可以是火花點火式發(fā)動機(jī)或壓縮點火式發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)10還可包括至少部分地限定汽缸14的發(fā)動機(jī)缸體12。活塞16能可滑動地設(shè)置在汽缸14內(nèi)。汽缸蓋18可連接于發(fā)動機(jī)缸體12，以閉合汽缸14的端部。活塞16連同汽缸蓋18一起可限定燃燒室20?？稍O(shè)想的是，發(fā)動機(jī)10可包括任何數(shù)量的燃燒室20。此外，發(fā)動機(jī)10中的燃燒室20可設(shè)置成“直列式”配置、“V”型配置、相對的活塞配置或者任何其它合適的配置。

活塞16可配置成在下死點(BDC)或汽缸14內(nèi)的最下方位置和上死點(TDC)或最上方位置之間往復(fù)運(yùn)動。例如也在圖1中示出，發(fā)動機(jī)10可包括曲柄軸22，該曲柄軸在與汽缸蓋18相對的位置處可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在發(fā)動機(jī)缸體12內(nèi)。連接桿24能在一端處經(jīng)由銷26可樞轉(zhuǎn)地連接于活塞16而在另一端處連接于曲柄軸22?；钊?6在汽缸14內(nèi)從相鄰的汽缸蓋18朝向曲柄軸22并且反之亦然的往復(fù)運(yùn)動可由連接桿24轉(zhuǎn)換成曲柄軸22的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。類似地，曲柄軸22的轉(zhuǎn)動可由連接桿24轉(zhuǎn)換成活塞16在汽缸14內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動。隨著曲柄軸22轉(zhuǎn)過約180度，活塞16和連接桿24可移動通過下死點和上死點之間的一個完整沖程。

隨著活塞從上死點移動至下死點位置，空氣可從進(jìn)氣歧管28經(jīng)由一個或多個進(jìn)氣閥30抽吸到燃燒室20中。具體地說，隨著活塞16遠(yuǎn)離汽缸蓋18在汽缸14內(nèi)向下移動，一個或多個進(jìn)氣閥30可打開并且允許空氣從進(jìn)氣歧管28流入到燃燒室20中。當(dāng)進(jìn)氣閥30打開并且空氣在進(jìn)氣端口32處的壓力高于燃燒室20內(nèi)的壓力時，空氣將經(jīng)由進(jìn)氣端口32進(jìn)入燃燒室20。進(jìn)氣閥30可隨后，例如在活塞16從下死點向上移動至上死點期間閉合。

例如在圖1中進(jìn)一步示出，發(fā)動機(jī)10可包括第一源34，其可經(jīng)由通道36連接于進(jìn)氣歧管28。第一源34可以是配置成將用于燃燒的燃料供給至汽缸14的燃料箱。例如，第一源34可與一個或多個泵(未示出)、一個或多個閥(未示出)和/或本領(lǐng)域已知的其它燃料輸送部件相關(guān)聯(lián)，以將用于燃燒的燃料供給至汽缸14。雖然圖1說明了將燃料供給至進(jìn)氣歧管28的第一源34，但可設(shè)想的是，第一源34和通道36可附加地或替代地配置成將燃料直接地輸送至燃燒室20。第一源34可供給諸如柴油、汽油等的液體燃料或諸如天然氣之類的氣態(tài)燃料。也可設(shè)想的是，當(dāng)將氣態(tài)燃料供給至發(fā)動機(jī)10時，第一源34可配置成存儲液化形式的氣態(tài)燃料。

發(fā)動機(jī)10可包括液滴噴射器40，其可設(shè)置在進(jìn)氣歧管28中。液滴噴射器40可經(jīng)由通道44連接于第二源42。第二源42可配置成存儲點火助劑材料的儲箱，該點火助劑材料啟動和/或促進(jìn)燃料在燃燒室20內(nèi)的燃燒。點火助劑材料可包括潤滑油或能促進(jìn)在燃燒室內(nèi)的燃燒的任何其它類型的液體。液滴噴射器40可配置成從第二源42抽吸點火助劑材料并且將點火助劑材料以液滴46的形式排放到進(jìn)氣歧管28中。在一個示例性實施例中，液滴噴射器40可配置成將點火助劑材料的預(yù)定量液滴46排放到進(jìn)氣歧管28中。由液滴噴射器40排出的一定量的液滴46可具有均勻的液滴尺寸或不均勻的液滴尺寸。在一個示例性實施例中，液滴46的液滴尺寸可由液滴46的平均直徑表示。在另一個示例性實施例中，液滴46的液滴尺寸可由液滴46中點火助劑材料的容積表示。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會認(rèn)識到，液滴46的平均直徑的增大或減小會導(dǎo)致液滴46中點火助劑材料的容積的對應(yīng)增大或減小。

雖然在圖1中示出了僅僅一個液滴噴射器40設(shè)置在進(jìn)氣歧管28中，但可設(shè)想的是，任何數(shù)量的液滴噴射器40可設(shè)置在進(jìn)氣歧管28中。此外，雖然圖1將液滴噴射器40說明成設(shè)置在進(jìn)氣歧管28中，但可設(shè)想的是，一個或多個液滴噴射器40可附加地或替代地設(shè)置在由圖1中虛線示出的汽缸蓋18中。因此，一個或多個液滴噴射器40可將點火助劑材料的液滴46輸送至進(jìn)氣歧管28和燃燒室20的一個或兩個。液滴噴射器40可在進(jìn)氣從進(jìn)氣歧管28進(jìn)入到燃燒室20之前、期間或之后輸送液滴46。當(dāng)液滴噴射器40將點火助劑材料的液滴46輸送到進(jìn)氣歧管28中時，液滴46可隨著包括空氣和燃料的進(jìn)氣行進(jìn)，通過進(jìn)氣歧管28流入到燃燒室20中。

隨著活塞16從相鄰的曲柄軸22朝向汽缸蓋18從下死點向上移動至上死點位置，活塞16可將存在于燃燒室20中的空氣、燃料以及點火助劑材料的液滴46混合并壓縮。隨著燃燒室20內(nèi)的混合物被壓縮，混合物的壓力和溫度會升高。最后，混合物的壓力和溫度會到達(dá)能點燃點火助劑材料的液滴46的點。液滴46的燃燒可進(jìn)一步升高燃燒室20內(nèi)的壓力和溫度。燃燒室20中升高的溫度可有助于啟動空氣燃料混合物在燃燒室20中的燃燒。點火助劑材料的液滴46和空氣燃料混合物在燃燒室20中的燃燒可導(dǎo)致燃燒室20中壓力升高，這會導(dǎo)致活塞16遠(yuǎn)離汽缸蓋18朝向曲柄軸22滑動地移動?；钊?6在汽缸14內(nèi)的平移運(yùn)動可通過連接桿24轉(zhuǎn)換成曲柄軸22的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。雖然上文已描述了點火助劑材料和/或空氣燃料混合物的壓縮式點火，但也可設(shè)想的是，可使用火花、電熱塞、引燃火焰或者通過本領(lǐng)域已知的其它方法來啟動點火助劑材料的液滴46和/或空氣燃料混合物在燃燒室20中的燃燒。

在活塞16從上死點朝向下死點向下行進(jìn)的特定位點處，位于汽缸蓋18內(nèi)的一個或多個排氣端口48可打開，以允許燃燒室20內(nèi)的加壓排氣能離開到排氣歧管50中。具體地說，隨著活塞16在汽缸14內(nèi)向下移動，活塞16可最終到達(dá)如下位置：在該位置處，排氣閥52移動至使得燃燒室20與排氣端口48流體地連通。當(dāng)燃燒室20與排氣端口48流體連通并且燃燒室20中排氣的壓力高于排氣汽缸50內(nèi)的壓力時，排氣將離開燃燒室20而通過排氣端口48進(jìn)入排氣歧管50。在所披露的實施例中，進(jìn)氣閥30和排氣閥52的運(yùn)動可以是周期性地并且借助機(jī)械地連接于曲柄軸22的一個或多個凸輪(未示出)控制。然而，可設(shè)想的是，進(jìn)氣閥30和排氣閥52的運(yùn)動能根據(jù)需要以任何其它傳統(tǒng)的方式控制。此外，雖然上文參照圖1描述了四沖程發(fā)動機(jī)的操作，但可設(shè)想的是，發(fā)動機(jī)10可替代地是兩沖程發(fā)動機(jī)。

圖2說明可結(jié)合發(fā)動機(jī)10使用的示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)54。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)54可包括如下部件：這些部件協(xié)配以確定并控制能輸送至燃燒室20的點火助劑材料的量。如圖2中所示，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)54可包括液滴噴射器40、傳感器布置56以及控制器58。液滴噴射器40可包括液滴產(chǎn)生器60和電荷產(chǎn)生器62。液滴產(chǎn)生器60可配置成產(chǎn)生點火助劑材料的液滴46并且將液滴46輸送至進(jìn)氣歧管28和/或燃燒室20。液滴產(chǎn)生器60可裝配有一個或多個機(jī)械裝置，例如噴嘴、閥、壓縮器、加壓氣體供源等等，它們可協(xié)配以將從第二源42接收的點火助劑材料的流(參見圖1)轉(zhuǎn)換成一個或多個液滴46。也可設(shè)想的是，液滴產(chǎn)生器可采用電氣或電磁裝置來形成液滴46。

電荷產(chǎn)生器62可與液滴產(chǎn)生器60相關(guān)聯(lián)并且可配置成將預(yù)定的電荷量施加在由液滴產(chǎn)生器60形成的液滴46上。電荷產(chǎn)生器62可例如采用感應(yīng)充電、彌散充電、電暈充電、充靜電、場充電或本領(lǐng)域已知的任何其它充電技術(shù)來用于將一定電荷量施加于液滴46。在一個示例性實施例中，電荷產(chǎn)生器62可配置成在液滴產(chǎn)生器60的各部分和電氣接地之間施加電場，以將預(yù)定的電荷量施加在液滴46上。預(yù)定的電荷量能以庫侖為單位測量或者可間接地以液滴46相對于電氣接地的電勢來表示。

傳感器布置56可包括溫度傳感器64、66、壓力傳感器68、速度傳感器70、載荷傳感器72、流量傳感器74、76、曲柄角度傳感器78以及排放傳感器80?？稍O(shè)想的是，傳感器布置56可包括較少或附加的傳感器。例如，傳感器布置56可包括附加的溫度和壓力傳感器，以監(jiān)測點火助劑材料、第一源34、第二源42、排氣歧管50等等的溫度和壓力。還可設(shè)想的是，傳感器布置56可包括附加的傳感器，以例如監(jiān)測潤滑劑壓力和溫度、排氣歧管溫度、冷卻劑溫度和壓力以及本領(lǐng)域已知的用于監(jiān)測發(fā)動機(jī)10的功能的任何其它發(fā)動機(jī)參數(shù)。

溫度傳感器64可設(shè)置在進(jìn)氣歧管28中并且可配置成監(jiān)測通過進(jìn)氣歧管28的進(jìn)氣的溫度。類似地，溫度傳感器66可設(shè)置在燃燒室20內(nèi)并且可配置成監(jiān)測空氣燃料混合物在燃燒室20內(nèi)的溫度。在一個示例性實施例中，溫度傳感器66可設(shè)置在汽缸14的壁上或者汽缸蓋18中，并且可配置成監(jiān)測燃燒室20的溫度。溫度傳感器64、66可包括二極管溫度計、熱敏電阻器、熱電偶、紅外傳感器或本領(lǐng)域已知的任何其它類型溫度傳感器。

壓力傳感器68可設(shè)置在汽缸14的壁上或汽缸蓋18中。壓力傳感器68可配置成隨著活塞16在汽缸14內(nèi)往復(fù)運(yùn)動監(jiān)測燃燒室20內(nèi)的壓力。壓力傳感器68可包括壓阻應(yīng)變儀、電容元件、壓電型傳感器、位移型傳感器或本領(lǐng)域已知的任何其它類型的壓力傳感器。在一個示例性實施例中，壓力傳感器68可配置成確定燃燒室20內(nèi)的指示平均有效壓力(IMEP)。指示平均有效壓力可表示隨著活塞16在上死點和下死點之間行進(jìn)在燃燒室20中的平均壓力。也可設(shè)想的是，用于發(fā)電機(jī)10的指示平均有效壓力可基于其它發(fā)動機(jī)參數(shù)，例如發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)矩輸出(不管發(fā)動機(jī)10是兩沖程還是四沖程發(fā)動機(jī))、汽缸14的容積排量等來確定。

速度傳感器70可設(shè)置在相鄰的曲柄軸22上并且可配置成監(jiān)測與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機(jī)速度。在一個示例性實施例中，發(fā)動機(jī)速度可以是曲柄軸22的轉(zhuǎn)動速度。速度傳感器70可實施成傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動速度探測器，該轉(zhuǎn)動速度探測器具有剛性地連接于發(fā)動機(jī)組12的靜止元件(參見圖1)，并且該轉(zhuǎn)動速度探測器配置成感測曲柄軸22的相對轉(zhuǎn)動運(yùn)動。靜止元件可以是磁性或光學(xué)元件，其配置成探測連接于曲柄軸22的一部分、埋設(shè)在該一部分內(nèi)或者以其他方式形成該部分的分度元件(例如，帶齒定調(diào)輪、嵌入式磁體、校準(zhǔn)磁條、定時齒輪的齒、凸輪凸耳等等)的轉(zhuǎn)動。速度傳感器70可鄰近于分度元件定位并且可配置成在每次分度元件(或其一部分，例如齒)通過靜止元件附近時產(chǎn)生信號。曲柄軸22的轉(zhuǎn)動速度可以基于由速度傳感器70產(chǎn)生的信號來確定。也可或者替代地可采用其他類型的傳感器和/或策略來確定與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機(jī)速度。

載荷傳感器72可以是本領(lǐng)域已知的能夠產(chǎn)生指示施加在發(fā)動機(jī)10上的載荷量的載荷信號的任何類型傳感器。載荷傳感器72可以例如是與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)矩傳感器或者加速度計。當(dāng)載荷傳感器72實施為轉(zhuǎn)矩傳感器時，載荷信號可以與由發(fā)動機(jī)10所經(jīng)受的轉(zhuǎn)矩輸出的變化相對應(yīng)。在一個示例性實施例中，轉(zhuǎn)矩傳感器可以與發(fā)動機(jī)10物理地相關(guān)聯(lián)。在另一示例性實施例中，轉(zhuǎn)矩傳感器可以是用于基于一個或多個其它所感測參數(shù)(例如，發(fā)動機(jī)的加燃料、發(fā)動機(jī)的速度和/或變速器或最終驅(qū)動件的傳動比)來計算發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)矩輸出的虛擬傳感器。當(dāng)載荷傳感器72實施為加速度計時，加速度計可實施為沿如下定向剛性地連接于發(fā)動機(jī)組12或發(fā)動機(jī)10的其它部件的傳統(tǒng)加速度探測器，該定向允許在發(fā)動機(jī)10的前進(jìn)和后退方向上感測加速度變化。

流量傳感器74可設(shè)置在進(jìn)氣歧管28中并且可配置成確定進(jìn)氣歧管28中的空氣流率。類似地，流量傳感器76可設(shè)置在通道36中并且可配置成確定從第一源34至汽缸14的燃料流率。流量傳感器74、76可包括熱或冷線傳感器、小孔傳感器、葉片傳感器、隔膜傳感器、基于壓力差的傳感器或任何其它類型的本領(lǐng)域已知的流量傳感器。

曲柄角度傳感器78可位于發(fā)動機(jī)組12上。曲柄角度傳感器78可以是霍爾效應(yīng)傳感器、光學(xué)傳感器、磁性傳感器或者任何其它類型的本領(lǐng)域已知的曲柄角度傳感器。曲柄角度傳感器78可配置成發(fā)送指示連接桿24的縱向軸線82(參見圖1)和汽缸14的縱向軸線84(參見圖1)之間的曲柄角度θ(參見圖1)的信號。在一個示例性實施例中，曲柄角度傳感器78也可配置成發(fā)送指示曲柄軸22的轉(zhuǎn)動速度的信號。

排放傳感器80可配置成確定流過排氣歧管50的排氣中的排放量。在一個示例性實施例中，排放傳感器80可以是物理的氮氧化物排放傳感器，其可測量排氣歧管50中的排氣中的氮氧化物排放水平。在另一示例性實施例中，排放傳感器80可基于其它測得的或計算出的參數(shù)，例如壓縮比、渦輪增壓器效率、后冷卻器特征、溫度數(shù)值、壓力數(shù)值、環(huán)境條件、燃料比以及發(fā)動機(jī)速度等等來提供氮氧化物排放水平的計算數(shù)值?？稍O(shè)想的是，排放傳感器80可實施為本領(lǐng)域已知的其它類型傳感器，以確定來自發(fā)動機(jī)10的排氣的煙塵量、氮氧化物量或其他排放組分的量。

雖然圖2僅僅說明一個溫度傳感器64、66、壓力傳感器68、速度傳感器70、載荷傳感器72、流量傳感器74、76、曲柄角度傳感器78以及排放傳感器80，但可設(shè)想的是，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)54可具有任何數(shù)量的溫度傳感器64、66、壓力傳感器68、速度傳感器70、載荷傳感器72、流量傳感器74、76、曲柄角度傳感器78以及排放傳感器80。也可設(shè)想的是，發(fā)動機(jī)10可包括其他類型的傳感器，例如溫度傳感器、流率傳感器、壓力傳感器、氧氣傳感器、定時探測器、定時器和/或任何其它類型的本領(lǐng)域已知的傳感器。

控制器58可實施為微型處理器86，用以響應(yīng)于從傳感器布置56中的傳感器接收的信號來控制發(fā)動機(jī)系統(tǒng)54的操作。雖然圖2說明一個微型處理器86，但可設(shè)想的是，控制器58可包括任何數(shù)量的微型處理器86、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、數(shù)字信號處理器(DSP)等等。多個商業(yè)上可購買的微型處理器86能配置成執(zhí)行控制器58的功能。應(yīng)理解的是，控制器58會容易地實施為微型處理器86，與控制其他發(fā)動機(jī)系統(tǒng)功能的控制器分開，或者控制器58會與通用發(fā)動機(jī)系統(tǒng)微型處理器成一體并且能夠控制多個發(fā)動機(jī)系統(tǒng)功能和操作模式。如果與通用發(fā)動機(jī)系統(tǒng)微型處理器分開，則控制器58可經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路或其他方法來與通用發(fā)動機(jī)系統(tǒng)微型處理器通信。各種其他已知的電路可與控制器58相關(guān)聯(lián)，包括電源電路、信號調(diào)節(jié)電路、致動器驅(qū)動電路(即，為螺線管、電動機(jī)或壓電致動器供電的電路)、通信電路以及其它合適的電路。

控制器58也可包括存儲設(shè)備88。存儲設(shè)備88可配置成存儲數(shù)據(jù)或一個或多個指令和/或軟件程序，它們在由一個或多個微型處理器86執(zhí)行時執(zhí)行功能或操作。存儲在存儲設(shè)備88中的數(shù)據(jù)可例如包括對應(yīng)于從傳感器布置56中的一個或多個傳感器接收的信號的原始數(shù)據(jù)、和/或源自從傳感器布置56的一個或多個傳感器接收的信號的其它數(shù)據(jù)。存儲設(shè)備88可實施為非易失性計算機(jī)可讀介質(zhì)，例如隨機(jī)存取存儲器(RAM)設(shè)備、NOR或NAND閃存設(shè)備、只讀存儲器(ROM)設(shè)備、CD-ROM、硬盤、軟盤驅(qū)動器、光學(xué)介質(zhì)、固態(tài)存儲介質(zhì)等等。雖然圖2將控制器58說明為具有一個存儲設(shè)備88，但可設(shè)想的是，控制器58可實施為任何數(shù)量的存儲設(shè)備88。

控制器58可配置成從溫度傳感器64、66、壓力傳感器68、速度傳感器70、載荷傳感器72、流量傳感器74、76、曲柄角度傳感器78、排放傳感器80和/或與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的任何其它傳感器接收信號。控制器58可配置成基于從傳感器布置56中的傳感器接收的信號來確定一個或多個發(fā)動機(jī)參數(shù)。例如，控制器58可配置成基于從流量傳感器74、76接收的，分別對應(yīng)于空氣流率和燃料流率的信號來確定空氣-燃料比。作為另一示例，控制器58可配置成基于從壓力傳感器68、速度傳感器70以及曲柄角度傳感器78接收的信號來確定發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)矩或功率輸出?？刂破?8也可配置成基于從傳感器布置56中的傳感器和/或與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的其它傳感器接收的信號來確定其它發(fā)動機(jī)參數(shù)，例如載荷量、指示平均有效壓力、燃料效率、排氣中的氮氧化物量等等。

控制器58可配置成基于從各種傳感器接收的信號來確定點火助劑材料的液滴46的數(shù)量、液滴46的液滴尺寸、施加于液滴46的電荷量以及液滴46放電的定時和持續(xù)期間?？刂破?8也可配置成控制液滴噴射器40的液滴產(chǎn)生器60，以調(diào)節(jié)由液滴噴射器40產(chǎn)生的液滴46的數(shù)量和液滴46的液滴尺寸。類似地，控制器58可配置成控制液滴噴射器40的電荷產(chǎn)生器62，以調(diào)節(jié)由電荷產(chǎn)生器62施加于液滴46的電荷量?？刂破?8可進(jìn)一步配置成確定第一曲柄角度θ₁，液滴噴射器40可在該第一曲柄角度下開始將液滴46噴射到進(jìn)氣歧管28和/或燃燒室20中?？刂破?8也可配置成確定第二曲柄角度θ₂，液滴噴射器40可在該第二曲柄角度下停止將液滴46噴射到進(jìn)氣歧管28和/或燃燒室20中。第一曲柄角度θ₁可表示液滴噴射的定時，且第二曲柄角度θ₂和第一曲柄角度θ₁之間的差值可表示液滴噴射的持續(xù)期間。因此，控制器58可通過控制液滴噴射器40的操作來控制液滴46的數(shù)量、液滴46的液滴尺寸、液滴46上的電荷量、液滴噴射的定時以及液滴噴射的持續(xù)期間。

工業(yè)實用性

本發(fā)明的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)在各種發(fā)動機(jī)類型上均具有廣泛的應(yīng)用，這些發(fā)動機(jī)類型例如包括雙燃料柴油機(jī)和汽油發(fā)動機(jī)和/或氣體燃料發(fā)動機(jī)。所披露的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可實施到任何發(fā)動機(jī)中，其中，該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可有利地控制輸送至發(fā)動機(jī)的燃燒室的點火助劑材料點火助劑材料的液滴的數(shù)量和液滴尺寸。所披露的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)也可實施到任何發(fā)動機(jī)中，其中，該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可通過控制施加于液滴的電荷量來有利地控制燃燒室內(nèi)點火助劑材料的液滴的分布。此外，所披露的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可實施到任何發(fā)動機(jī)中，其中，該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可有利地控制液滴噴射器的定時和持續(xù)期間。下文將描述發(fā)動機(jī)系統(tǒng)54的操作的示例性方法。

圖3說明使用發(fā)動機(jī)系統(tǒng)54將液滴46輸送至燃燒室20的示例性方法300。方法300可包括將用于燃燒的空氣和燃料輸送至燃燒室20(步驟302)的步驟。例如，隨著活塞16從上死點移動至下死點，控制器58可引導(dǎo)與汽缸14相關(guān)聯(lián)的一個或多個進(jìn)氣閥30，以打開一個或多個進(jìn)氣端口32，從而允許空氣從進(jìn)氣歧管28進(jìn)入以流入到燃燒室20中。控制器58也可控制與第一源34相關(guān)聯(lián)的一個或多個泵或閥，以允許燃料經(jīng)由通道36從第一源34流至燃燒室20?？稍O(shè)想的是，控制器58能以任何順序按序地或同時地將空氣和燃料輸送至燃燒室20。

方法300可包括從與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的一個或多個傳感器接收信號的步驟(步驟304)。例如，控制器58可從溫度傳感器64、66、壓力傳感器68、速度傳感器70、載荷傳感器72、流量傳感器74、76、曲柄角度傳感器78、排放傳感器80和/或與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的任何其它傳感器的一個或多個接收信號。雖然在圖3中將步驟304說明為在步驟302之后，但可設(shè)想的是，控制器58可在步驟302的執(zhí)行之前、期間或之后從與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的一個或多個傳感器接受信號。也可設(shè)想的是，在一些示例性實施例中，控制器58可例如在預(yù)定時間間隔之后物理地從與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的一個或多個傳感器接收信號。進(jìn)一步可設(shè)想的是，控制器58可從少于與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的所有傳感器的傳感器接收信號。在一些示例性實施例中，控制器58可在活塞16于汽缸14內(nèi)從上死點至下死點的移動期間的不同時刻從傳感器接收信號并且反之亦然?？刂破?8可將從與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的傳感器接收的信號所相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲在存儲設(shè)備88中。在一個示例性實施例中，與信號相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)可包括表示一個或多個發(fā)動機(jī)參數(shù)、電壓、信號幅值和/或頻率的數(shù)值。

方法300可包括基于從溫度傳感器64、66、壓力傳感器68、速度傳感器70、載荷傳感器72、流量傳感器74、76、曲柄角度傳感器78、排放傳感器80和/或與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的任何其它傳感器的一個或多個接收的信號來確定一個或多個發(fā)動機(jī)參數(shù)的步驟(步驟306)?？刂破?8還可在從與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的傳感器接收的信號上執(zhí)行一個或多個操作。例如，控制器58可執(zhí)行各種數(shù)學(xué)操作來確定數(shù)據(jù)，例如與信號相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)在預(yù)定時間段上的平均值、移動平均值、最大和最小數(shù)值、比值、乘積等等。在一個示例性實施例中，預(yù)定時間段可以是活塞16在汽缸14內(nèi)從上死點移動至下死點和/或從下死點移動至上死點所花費(fèi)的時間。

控制器可基于從與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的傳感器接收的信號來確定發(fā)動機(jī)參數(shù)，例如進(jìn)氣溫度、燃燒室溫度、指示平均有效壓力、空氣流率、燃料流率、發(fā)動機(jī)速度等等?？刂破?8也可將來自一個或多個傳感器的信號進(jìn)行組合，以確定發(fā)動機(jī)參數(shù)，例如指示平均有效壓力、發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)矩輸出、發(fā)動機(jī)10的功率輸出、燃燒室20中的空氣-燃料比、在燃燒室20中產(chǎn)生的排氣中的煙塵量、氮氧化物量或其他氣體量?？刂破?8可通過使用校準(zhǔn)方程或表格、通過執(zhí)行表示發(fā)動機(jī)10的物理操作模式的指令、通過使用經(jīng)驗地得出的各種發(fā)動機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系或者通過使用存儲在存儲設(shè)備88中的查詢表來確定各種發(fā)動機(jī)參數(shù)。

方法300可包括基于例如在步驟306確定的發(fā)動機(jī)參數(shù)來確定用于噴射到燃燒室20中的點火助劑材料的液滴46的數(shù)量的步驟(步驟308)?？刂破?8能以許多方式確定燃燒周期所需的液滴46的數(shù)量。在一個示例性實施例中，控制器58可執(zhí)行實施為一個或多個算法的指令，這些算法確定確保閾值量的空氣燃料混合物在燃燒室20中燃燒所需的點火助劑的量。該閾值量可例如是在燃燒室20中空氣燃料混合物的總量的約80％至約90％之前的范圍。如本文所使用的，術(shù)語“約”和“大體上”指示典型公差和尺寸取整。因此，例如術(shù)語約和大體上可表示±0.1％的百分比變化、±0.1℃的溫度變化等等。

由控制器58所采用的算法可包括從燃燒室20內(nèi)的一個或多個位置的一個或多個火焰前沿的點火和傳播的基于物理模型?？刂破骺纱_定燃燒室20內(nèi)離散位置的數(shù)量和位置，可需要這些位置來啟動火焰前沿，從而確?？稍谌紵?0中燃燒閾值量的空氣燃料混合物。離散位置的數(shù)量可對應(yīng)于點火助劑材料的液滴46的數(shù)量。在確定液滴46的數(shù)量時，控制器58也可確定由于點火助劑材料的確定數(shù)量的液滴46點火助劑材料的燃燒而可能產(chǎn)生的煙塵量?？刂破?8可確定燃燒閾值量的空氣燃料混合物所需的液滴46的數(shù)量，以使得由于上述數(shù)量的液滴46燃燒而產(chǎn)生的煙塵量保持低于閾值煙塵量。

在另一示例性實施例中，控制器58可基于燃燒室20的空氣燃料混合物的空氣-燃料比來確定液滴的數(shù)量?？刂破?8可使用分別使用來自流量傳感器74、76的信號所確定的空氣流率和燃料流率來確定空氣-燃料比。隨著燃燒室20中的空氣-燃料比增大，由于在較稀薄空氣燃料混合物中減少的燃料量，會變得難以啟動和完成燃料在燃燒室20中的燃燒。因此，隨著空氣-燃料比增大，會需要較大數(shù)量的點火助劑材料的液滴46來啟動較大數(shù)量的火焰前沿，這可有助于確保閾值量的空氣燃料混合物在燃燒室20中燃燒。具體地說，當(dāng)點燃更多的點火助劑材料的液滴46時，可產(chǎn)生更多熱量，以使得燃燒室20中空氣燃料混合物的溫度充分地升高，以啟動和完成燃燒室20中閾值量的空氣燃料混合物的燃燒。相反，當(dāng)空氣燃料混合物較濃厚(即，空氣-燃料比減小)時，會需要較少量的點火助劑材料的液滴46來啟動和完成閾值量的空氣燃料混合物在燃燒室20中的燃燒?？刂破?8可隨著空氣-燃料比增大而增大輸送至燃燒室20的點火助劑材料的液滴46的數(shù)量并且隨著空氣-燃料比減小而減少液滴的數(shù)量。例如，控制器可在空氣-燃料比具有第一數(shù)值時確定第一數(shù)量的液滴46，并且當(dāng)空氣-燃料比具有大于第一數(shù)值的第二數(shù)值時確定大于第一數(shù)量的第二數(shù)量的液滴46。

在又一示例性實施例中，控制器58可基于期望的熱效率來確定點火助劑材料的液滴46的數(shù)量。例如，圖4說明發(fā)動機(jī)10的熱效率與液滴46的數(shù)量之間的示例性關(guān)系。如圖4中所示，發(fā)動機(jī)10的熱效率可隨著存在于燃燒室20中的點火助劑材料的液滴46的數(shù)量增大而增大。燃燒室20中的較大數(shù)量液滴46可有助于啟動燃燒室20內(nèi)的更多火焰前沿，這可有助于確保更多的空氣燃料混合物在燃燒室20中燃燒，從而產(chǎn)生更大的熱效率。

在另一示例性實施例中，控制器58可至少部分地基于汽缸14的直徑來確定液滴46的數(shù)量。圖5說明在汽缸14的直徑和在燃燒室20中燃燒閾值量的空氣燃料混合物所需的點火助劑材料的液滴46的數(shù)量之前的示例性關(guān)系。如圖5中所示，隨著汽缸14的直徑增大，會需要點火助劑材料的較大數(shù)量液滴46和/或較大液滴尺寸來在燃燒室20中燃燒閾值量的空氣燃料混合物。汽缸14的較大直徑可對應(yīng)于在燃燒室20中的空氣燃料混合物的較大容積。較大數(shù)量液滴46和/或較大液滴尺寸的液滴46可有助于啟動較大數(shù)量的火焰前沿并且可產(chǎn)生更多熱量，從而有助于確保可在較大直徑的汽缸14中燃燒閾值量的空氣燃料混合物。

控制器58也可基于一個或多個其它發(fā)動機(jī)參數(shù)，例如進(jìn)氣溫度、燃燒溫度、指示平均有效壓力、發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)矩輸出、排氣中的煙塵或氮氧化物量等來確定在燃燒室20中的每個燃燒周期所需的點火助劑材料的液滴46的數(shù)量?？刂破?8可基于執(zhí)行表示燃燒室20內(nèi)的物理燃燒模式、發(fā)動機(jī)參數(shù)和液滴46的數(shù)量之間的經(jīng)驗關(guān)系的指令，或者通過使用使得液滴46的數(shù)量與一個或多個發(fā)動機(jī)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的查詢表來確定液滴46的數(shù)量。

返回至圖3，方法300可包括確定點火助劑材料的液滴46的液滴尺寸的步驟(步驟310)。在一個示例性實施例中，控制器58可確定所有液滴46均具有相同的均勻液滴尺寸。在另一示例性實施例中，控制器58可確定液滴46具有不均勻的液滴尺寸。還可設(shè)想的是，控制器58可確定第一組液滴46可具有第一液滴尺寸并且第二組液滴可具有不同于第一液滴尺寸的第二液滴尺寸。控制器58能以許多方式確定液滴46的液滴尺寸。例如，控制器58可執(zhí)行體現(xiàn)如下算法的指令，該算法確定確保閾值量的空氣燃料混合物在燃燒室20中燃燒所需的點火助劑材料的量。控制器58可基于所需的點火助劑材料的量和例如在步驟308中確定的液滴數(shù)量來確定液滴46的液滴尺寸。

在另一示例性實施例中，控制器58可基于發(fā)動機(jī)速度確定液滴尺寸。圖6說明在發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)速度和液滴46的液滴尺寸之間的示例性關(guān)系。如圖6中所示，隨著發(fā)動機(jī)速度增大，液滴46的液滴尺寸增大。例如，控制器可在發(fā)動機(jī)速度具有第一數(shù)值時確定液滴46的第一液滴尺寸，并且當(dāng)發(fā)動機(jī)速度具有大于第一數(shù)值的第二數(shù)值時確定液滴46的大于第一液滴尺寸的第二液滴尺寸。隨著發(fā)動機(jī)速度增大，較大的空氣量能以較高的速率流過進(jìn)氣歧管28的同一橫截面。較大的速率會導(dǎo)致其中一些液滴46破裂成較小大小的液滴46。因此，隨著發(fā)動機(jī)速度增大，控制器58可確定液滴產(chǎn)生器40應(yīng)產(chǎn)生具有較大液滴尺寸的液滴46，以補(bǔ)償液滴46中至少一些破裂成及較小大小液滴46的可能性。

隨著空氣-燃料比變得越來越稀薄，控制器58也可增大液滴尺寸。例如，控制器58可在空氣-燃料比具有第一數(shù)值時確定液滴46的第一液滴尺寸，并且當(dāng)空氣-燃料比具有大于第一數(shù)值的第二數(shù)值時確定大于第一液滴尺寸的第二液滴尺寸。液滴46的較大液滴尺寸可有助于確保隨著液滴46在燃燒室20內(nèi)燃燒時釋放更多熱量。當(dāng)燃燒較大大小的液滴時，產(chǎn)生較大的熱量可有助于將燃燒室20中的稀薄空燃混合物的溫度充分地升高，以確保燃燒閾值量的空燃混合物。相反，當(dāng)空燃混合物相對較濃厚時(即，存在更多燃料)，啟動空燃混合物燃燒所需的熱量會較小，從而需要較小液滴尺寸的點火助劑材料的液滴46。

在另一示例性實施例中，控制器58可基于在離開燃燒室20的排氣中氮氧化物的量來確定點火助劑材料的液滴46的液滴尺寸。隨著排氣中氮氧化物的量增大，控制器58可增大液滴46的液滴尺寸。例如，控制器58可在排氣中氮氧化物的量具有第一數(shù)值時確定液滴46的第一液滴尺寸，并且當(dāng)排氣中氮氧化物的量具有大于第一數(shù)值的第二數(shù)值時確定大于第一液滴尺寸的第二液滴尺寸。增大液滴46的液滴尺寸可有助于確保燃燒室20中更多空燃混合物燃燒，以減小或消除燃燒室20中氮氧化物的產(chǎn)生。

在又一示例性實施例中，控制器58可基于曲柄角度θ改變由液滴產(chǎn)生器60產(chǎn)生的點火助劑材料的液滴46的液滴尺寸。隨著活塞16從上死點移動至下死點，控制器58可開始調(diào)節(jié)液滴產(chǎn)生器60，以產(chǎn)生具有較大液滴尺寸的液滴46并且隨著曲柄角度θ增大減小液滴46的液滴尺寸。例如，控制器58可確定第一曲柄角度下的液滴46的第一液滴尺寸，以及在大于第一曲柄角度的第二曲柄角度下的小于第一液滴尺寸的第二液滴尺寸。通過以此方式改變液滴尺寸，控制器58可有助于確保液滴46在汽缸蓋18和活塞16在汽缸14中的位置之間更均勻地分布。

較大大小的液滴46可由于其與較小大小液滴46相比的較大液滴尺寸而具有較大的動量。由于較大的動量，隨著活塞16從上死點移動至下死點，較大大小的液滴46可沿從汽缸蓋18朝向曲柄軸22的方向進(jìn)一步行進(jìn)到燃燒室20中。通過開始產(chǎn)生較大大小的液滴46，開始產(chǎn)生的液滴46可與之后產(chǎn)生的較小大小液滴46相比能夠從汽缸蓋18朝向活塞16行進(jìn)較長距離。因此，通過產(chǎn)生不同大小的液滴46，控制器58可有助于確保液滴46可在汽缸蓋18和活塞16之間分布在燃燒室20中。液滴46的燃燒均勻地分布在燃燒室20的不同部分中可有助于產(chǎn)生從多個位置在燃燒室20內(nèi)傳播的火焰前沿，這進(jìn)一步有助于確保在燃燒室20中燃燒閾值量的空燃混合物。

控制器58也可基于一個或多個其它發(fā)動機(jī)參數(shù)，例如進(jìn)氣溫度、燃燒溫度、指示平均有效壓力、發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)矩輸出、排氣中的煙塵或氮氧化物量來確定點火助劑材料的液滴46的液滴尺寸?？刂破?8可基于執(zhí)行表示燃燒室20內(nèi)的物理燃燒模式、發(fā)動機(jī)參數(shù)和液滴46的液滴尺寸之間的經(jīng)驗關(guān)系的指令，或者使用使得液滴46的液滴尺寸與一個或多個發(fā)動機(jī)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的查詢表來確定液滴46的液滴尺寸。

參照圖3，方法300可包括確定施加于點火助劑材料的液滴46的電荷量的步驟(步驟312)?？墒沟靡旱?6帶電，以使得相鄰液滴彼此排斥，以防止相鄰液滴聚結(jié)。帶電的液滴46也可有助于將液滴46分布在燃燒室20內(nèi)。例如，電荷產(chǎn)生器62可使得液滴46帶電有與汽缸14、活塞16和汽缸蓋18的極性相同的極性。這可有助于確保汽缸14、活塞16以及汽缸蓋18也可使得液滴46排斥，以防止點火助劑材料粘接至汽缸14、活塞16和汽缸蓋18的表面。施加于每個液滴46的電荷量可以是均勻的或不均勻的。

由于相鄰液滴46之間的距離取決于施加于液滴46的電荷量，因而將相同的電荷量施加于液滴46也導(dǎo)致燃燒室20中的液滴能近似等距地隔開。然而，為了確保液滴46和燃料與空氣在燃燒室20內(nèi)適當(dāng)?shù)鼗旌希瑫谕哂邢鄬τ诒舜艘圆煌木嚯x隔開的液滴46?？刂破?8可通過將不同的電荷量施加于不同的液滴46來實現(xiàn)上述目的。控制器58可基于各種發(fā)動機(jī)參數(shù)來確定液滴46的液滴電荷變化。如在本發(fā)明中所使用的那樣，液滴電荷變化可表示施加于不同液滴46的電荷量之差。在一個示例性實施例中，液滴電荷變化可以是施加于液滴46的最大電荷量和最小電荷量之間的差值。在其他示例性實施例中，液滴電荷變化可由統(tǒng)計數(shù)據(jù)，例如施加于液滴46的電荷量的標(biāo)準(zhǔn)偏差、方差等表示?？稍O(shè)想的是，本領(lǐng)域已知的其它數(shù)學(xué)描述可用于將液滴電荷變化量化。

圖7說明在發(fā)動機(jī)速度和液滴電荷變化之間的示例性關(guān)系。如圖7中所示，在較高的發(fā)動機(jī)速度下可需要較大的液滴電荷變化?？刂破?8可控制電荷產(chǎn)生器62來將不同的電荷量施加于液滴46，以使得液滴46可在第一發(fā)動機(jī)速度下具有第一液滴電荷變化并且在大于第一發(fā)動機(jī)速度的第二發(fā)動機(jī)速度下具有大于第一液滴電荷變化的第二液滴電荷變化。較高的發(fā)動機(jī)速度可伴隨著較大的空氣量進(jìn)入到燃燒室20中。較高發(fā)動機(jī)速度下的較高液滴電荷變化可有助于確保液滴46以彼此不同的距離隔開，這進(jìn)而可促進(jìn)液滴46在燃燒室20中混合且更均勻分布。液滴46的更均勻分布可有助于確保在每個燃燒周期期間、在燃燒室20中燃燒閾值量的空燃混合物。

圖8說明在液滴46的燃燒持續(xù)期間和液滴電荷變化之間的示例性關(guān)系。如在本發(fā)明中所使用的，燃燒持續(xù)期間指代在燃燒室20中燃燒預(yù)定量空燃混合物所需的時間量。在一個示例性實施例中，預(yù)定量可以是約10％。因此，燃燒持續(xù)期間表示在燃燒室20中燃燒燃料的速度。如圖8中所示，隨著液滴電荷變化增大，燃燒持續(xù)期間縮短。燃燒持續(xù)期間縮短可表示燃料更快地燃燒。如上所述，這是由于增大液滴電荷變化有助于增大液滴46的相對間隔的變化，這進(jìn)而促進(jìn)液滴46在燃燒室20內(nèi)的混合和分布。液滴46在燃燒室20中的更均勻分布和改進(jìn)混合物可有助于在較短的時間段中在燃燒室20中燃燒更多的空燃混合物。因此，當(dāng)?shù)谝凰俣却笥诘诙俣葧r，控制器58可控制電荷產(chǎn)生器62，以助于確保在第一速度下液滴46中的第一液滴電荷變化大于第二速度下液滴46中的第二液滴電荷變化。

控制器58能以許多方式確定施加于每個液滴46的電荷量。例如，控制器58可確定每個液滴46在燃燒室20中的期望位置，以促進(jìn)空燃混合物在燃燒室20中的燃燒?？刂破?8可基于物理點火模式和火焰前沿在燃燒室20內(nèi)的傳播來確定期望的位置。在一些示例性實施例中，控制器58可基于使得各種發(fā)動機(jī)參數(shù)與液滴46的期望位置相關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗相關(guān)性或查詢表來確定液滴46的期望位置。控制器58可確定確保液滴46彼此排斥并且與汽缸14、活塞16以及汽缸蓋18排斥以到達(dá)液滴46在燃燒室20內(nèi)的期望位置所需的電荷量。

在一個示例性實施例中，控制器58可控制液滴產(chǎn)生器40的電荷產(chǎn)生器62，以隨著液滴尺寸增大施加增大的電荷量。例如，控制器58可確定施加于第一液滴尺寸的第一液滴46的第一電荷量以及施加于具有大于第一液滴尺寸的第二液滴尺寸的第二液滴46的大于第一電荷量的第二電荷量。如之前描述，具有較大液滴尺寸的液滴46可能具有較大的動量，以使得這些較大大小的液滴46更可能在燃燒室20內(nèi)行進(jìn)地更遠(yuǎn)。這些較大大小的液滴46上的較大第一電荷量可有助于確保在活塞16于汽缸14內(nèi)移動時這些液滴46不會與汽缸14和/或活塞16碰撞。

在另一示例性實施例中，控制器58可隨著發(fā)動機(jī)速度增大而在液滴46上施加更大的電荷量。例如，控制器58可在發(fā)動機(jī)10以第一發(fā)動機(jī)速度操作時確定施加于液滴46的第一電荷量，并且在發(fā)動機(jī)10以第二發(fā)動機(jī)速度操作時確定施加于液滴46的第二電荷量。當(dāng)?shù)谝话l(fā)動機(jī)速度超過第二發(fā)動機(jī)速度時，第一電荷量可大于第二電荷量。與在較小的發(fā)動機(jī)速度在相比，在較高的發(fā)動機(jī)速度下，液滴46可具有較大的動量并且可更遠(yuǎn)地行進(jìn)到燃燒室20中。因此，在較高的發(fā)動機(jī)速度下，液滴46可能更容易與汽缸14、活塞16以及汽缸蓋18碰撞。因此，控制器58可控制電荷產(chǎn)生器62，以與較低的發(fā)動機(jī)速度相比在較高的發(fā)動機(jī)速度下將較大的電荷量施加于液滴46，以有助于防止液滴46與汽缸14、活塞16以及汽缸蓋18碰撞和粘接。

在又一示例性實施例中，控制器58可確定隨著空氣-燃料比增大須在液滴46上施加更大的電荷量。例如，控制器58可在發(fā)動機(jī)10以具有第一數(shù)值的空氣-燃料比操作時確定施加于液滴46的第一電荷量，并且在發(fā)動機(jī)10以大于第一數(shù)值的第二數(shù)值的空氣-燃料比操作時確定施加于液滴46的第二電荷量。隨著空氣-燃料比增大，燃燒室中的空燃混合物變得更稀薄。當(dāng)空燃混合物更稀薄時將較大的電荷量施加于液滴46可有助于改進(jìn)點火助劑材料的液滴46在燃燒室20中的分布。具體地說，較大的電荷量可導(dǎo)致液滴46彼此排斥，以使得液滴46之間的距離增大，從而可使得液滴46能以距汽缸蓋18并且距汽缸14的壁更大的距離分布。使液滴46彼此間并且與燃燒室20的壁隔開較大距離可允許火焰前沿在燃燒室20內(nèi)的許多不同位置處點燃，從而有助于確?？杖蓟旌衔镌谌紵?0內(nèi)的改進(jìn)燃燒。

控制器58也可基于一個或多個其它發(fā)動機(jī)參數(shù)，例如進(jìn)氣溫度、燃燒溫度、指示平均有效壓力、發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)矩輸出、排氣中的煙塵或氮氧化物量等來確定點火助劑材料的液滴46的電荷量?？刂破?8可基于執(zhí)行表示燃燒室20內(nèi)的物理燃燒模式、發(fā)動機(jī)參數(shù)和電荷量之間的經(jīng)驗關(guān)系的指令，或者使用使得電荷量與一個或多個發(fā)動機(jī)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的查詢表來確定每個液滴46的電荷量。

參照圖3，方法300可包括產(chǎn)生液滴46的步驟(步驟314)?？刂破?8可控制液滴產(chǎn)生器60以產(chǎn)生例如在步驟308中確定的液滴46的數(shù)量?？刂破?8也可控制液滴產(chǎn)生器60，以產(chǎn)生具有例如在步驟310中確定的液滴46的液滴尺寸的液滴46。此外，控制器58可控制電荷產(chǎn)生器62，以在每個液滴46上施加例如在步驟312中所確定的電荷量。因此，控制器58可控制液滴噴射器40以產(chǎn)生期望數(shù)量的液滴46，其具有例如由控制器58基于發(fā)動機(jī)參數(shù)所確定的期望液滴尺寸和期望電荷量。

方法300也可包括將液滴46輸送至燃燒室20的步驟(步驟316)。例如，控制器58可確定由液滴噴射器40噴射到進(jìn)氣歧管28和/或燃燒室20中的液滴的定時和持續(xù)時間?？刂破?8可確定第一曲柄角度θ₁，控制器58可在該第一曲柄角度下導(dǎo)引液滴噴射器40，以開始將液滴46噴射到進(jìn)氣歧管28和/或燃燒室20中。類似地，控制器58可確定第二曲柄角度θ₂，控制器58可在該第二曲柄角度下導(dǎo)引液滴噴射器40，以停止將液滴46噴射到進(jìn)氣歧管28和/或燃燒室20中。因此，控制器58可控制液滴噴射的定時和液滴噴射的持續(xù)期間，以有助于確保在燃燒室20中可燃燒閾值量的空燃混合物。

在一個示例性實施例中，控制器58可基于期望的燃燒持續(xù)期間來確定第一曲柄角度θ₁，以開始液滴噴射。圖9說明在由第一曲柄角度θ₁表示的液滴噴射定時和燃燒持續(xù)期間之間的示例性關(guān)系。如圖9中所示，隨著液滴噴射定時或第一曲柄角度θ₁增大，燃燒持續(xù)期間增大。換言之，通過以較大的第一曲柄角度θ₁噴射液滴46來延遲將液滴46噴射到燃燒室20中延長在燃燒室20中燃燒預(yù)定量空燃混合物所花費(fèi)的時間量。這可能由于延遲液滴46的噴射會阻礙液滴46在燃燒室20內(nèi)適當(dāng)?shù)胤植?，這會延長燃燒持續(xù)期間。參照圖3，方法300可在完成步驟316之后終止。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不會偏離本發(fā)明精神的情況下，對于所披露的反饋受控系統(tǒng)可進(jìn)行各種修改和變型。在考慮說明書和這里所披露的反饋受控系統(tǒng)的實踐后，反饋受控系統(tǒng)的其它實施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。所考慮的說明書和示例旨在僅僅是示例性的，而本領(lǐng)域的真實精神由以下權(quán)利要求和它們的等同物所指示。