本發(fā)明總體涉及用于控制配置有可調(diào)整活塞位移/排量(displacement)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)動(dòng)機(jī)可以經(jīng)配置以可變數(shù)目的活動(dòng)(active)汽缸或停用(deactivated)汽缸進(jìn)行操作以增加燃料經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)任選地維持關(guān)于化學(xué)計(jì)量的總排氣混合氣空氣-燃料比。其中，在通過諸如轉(zhuǎn)速/負(fù)載窗口的參數(shù)定義的所選條件以及各種其他工況(包括車輛速度)期間，可以禁用一部分發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以通過以下操作來禁用所選汽缸組(例如一排汽缸)：控制影響汽缸的進(jìn)氣門和排氣門的操作的多個(gè)汽缸氣門停用器，以及控制影響汽缸加燃料的多個(gè)可選擇性地停用的燃料噴射器。通過減少發(fā)動(dòng)機(jī)泵送損耗，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

用于選擇停用汽缸的一個(gè)示例方法由Springer等人在US 20130276755中示出。其中，基于壓縮比對(duì)汽缸進(jìn)行分組。如在本領(lǐng)域中已知，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的“壓縮比”被定義為活塞處于下止點(diǎn)(BDC)處時(shí)的汽缸容積與活塞處于上止點(diǎn)(TDC)處時(shí)的汽缸容積的比值。一般來說，壓縮比越高，則內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和燃料經(jīng)濟(jì)性越高。在Springer的方法中，基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載需求，從具有特定壓縮比的組中選擇一個(gè)或多個(gè)汽缸用于停用。具體地，具有高壓縮比的汽缸可在與具有較低壓縮比的汽缸不同的負(fù)載處停用。作為一個(gè)示例，在部分負(fù)載操作情況下，具有較低壓縮比的汽缸組可被停用，而具有較高壓縮比的汽缸組可保持啟動(dòng)。

然而，發(fā)明人在本文已經(jīng)認(rèn)識(shí)到此系統(tǒng)的潛在問題。作為一個(gè)示例，由于壓縮比分組，可用于部分負(fù)載操作的壓縮比的范圍可受到限制。例如，響應(yīng)于小負(fù)載變化，具有較高壓縮比的汽缸組可停用，而具有較低壓縮比的汽缸組可重新啟動(dòng)。相比于在選擇性汽缸停用的情況下操作發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)，使用減小的壓縮比進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)操作可產(chǎn)生更大的燃料損失。另外，即使是在部分負(fù)載操作的情況下，由于爆震約束，仍可能不得不選擇性啟動(dòng)具有較低壓縮比的汽缸組。這是因?yàn)閴嚎s比受到防止在中高等發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載處的燃燒爆燃或爆震所需的高辛烷值燃料的可用性的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，這些問題中的至少一些可以通過具有以下汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)解決，所述汽缸可選擇性地停用并且進(jìn)一步包括可變壓縮比機(jī)構(gòu)(諸如具有可變位移能力的活塞)。其中，通過協(xié)調(diào)并同步選擇性汽缸停用與對(duì)活動(dòng)汽缸的壓縮比的調(diào)整，可以改善爆震控制和發(fā)動(dòng)機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性。在一個(gè)示例中，通過用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法實(shí)現(xiàn)協(xié)同益處，所述方法包括：基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載選擇性地停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸；以及調(diào)整活塞位移以改變活動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的壓縮比，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)的火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處，同時(shí)維持一個(gè)或多個(gè)汽缸停用。

作為示例，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較低時(shí)的情況期間，發(fā)動(dòng)機(jī)可以以可變排量模式操作，其中選擇性地停用(例如，經(jīng)由單獨(dú)的汽缸氣門停用機(jī)構(gòu))一個(gè)或多個(gè)汽缸。在本文，發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)汽缸可以包括活塞，所述活塞耦接到活塞位移改變機(jī)構(gòu)，所述活塞位移改變機(jī)構(gòu)將活塞移動(dòng)至更靠近或進(jìn)一步遠(yuǎn)離汽缸蓋，從而改變?nèi)紵业拇笮　Ｍㄟ^改變活塞位移的大小，可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)壓縮比(也就是說，在活塞處于下止點(diǎn)時(shí)的汽缸的容積相對(duì)于活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的汽缸的容積)。在部分汽缸停用之后，可以調(diào)整其余活動(dòng)汽缸的活塞位移，使得活動(dòng)汽缸能夠以第一最高可能的壓縮比進(jìn)行操作，同時(shí)將火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處(例如，在MBT處)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加時(shí)，并且/或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)受到爆震限制時(shí)，可以調(diào)整活塞位移以減小壓縮比，同時(shí)將火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處。當(dāng)壓縮比達(dá)到第二最低可能壓縮比時(shí)，可以通過以下操作來解決爆震的進(jìn)一步指示：從MBT延遲火花正時(shí)，直到在火花延遲情況下進(jìn)行的操作的燃料效率等于(或高于)具有停用汽缸的減少的泵送損耗的燃料效益。之后，可以通過以下操作解決進(jìn)一步的爆震：重新啟動(dòng)停用汽缸中的至少一個(gè)，并且以第一壓縮比且以前進(jìn)回到MBT的火花正時(shí)來恢復(fù)活動(dòng)汽缸操作。

以此方式，可以使用選擇性的汽缸停用來減少發(fā)動(dòng)機(jī)泵送損耗，同時(shí)經(jīng)由活塞位移來改變壓縮比以減少發(fā)動(dòng)機(jī)熱損耗，從而提供協(xié)同益處。同步和協(xié)調(diào)汽缸停用安排與活塞位移改變的技術(shù)效果在于能夠大大改善燃料經(jīng)濟(jì)性。具體地，通過實(shí)時(shí)地使用基于活塞位移的壓縮比調(diào)整來解決爆震，同時(shí)停用一個(gè)或多個(gè)汽缸，可以將火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)操作的較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間。通過推遲火花延遲的使用，并減少解決爆震所需的火花延遲的量，燃料經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)性能改善得以實(shí)現(xiàn)。

以上討論包括由發(fā)明人作出的認(rèn)識(shí)并且不被認(rèn)為是眾所周知的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，提供以上發(fā)明內(nèi)容是為以簡(jiǎn)化形式引入所選概念，所選概念將在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述。這并非意味著確立所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，所要求保護(hù)的主題的范圍由隨附權(quán)利要求唯一限定。此外，所要求保護(hù)的主題并不限于解決以上或在本公開的任何部分中指出的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說明

圖1示出配置有單獨(dú)的(individual)汽缸停用機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例實(shí)施例。

圖2示出部分發(fā)動(dòng)機(jī)視圖。

圖3示出用于協(xié)調(diào)(經(jīng)由選擇性的汽缸停用)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排量的調(diào)整和(經(jīng)由對(duì)汽缸內(nèi)的活塞位移的調(diào)整)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的調(diào)整以減少爆震并改善燃料經(jīng)濟(jì)性的高級(jí)流程圖。

圖4示出依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)排量變化和發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比變化之間的協(xié)同作用的示例爆震減輕操作。

具體實(shí)施方式

以下描述涉及用于改善發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)和方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)配置有單獨(dú)的汽缸氣門停用機(jī)構(gòu)和活塞，所述活塞在燃燒室內(nèi)的位移能夠改變。如參考圖1到圖2的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)所描述的，選擇性汽缸停用允許改變發(fā)動(dòng)機(jī)排量，同時(shí)可變活塞位移允許改變每個(gè)汽缸的壓縮比。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以經(jīng)配置執(zhí)行控制例程諸如圖3的例程，以基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載來改變發(fā)動(dòng)機(jī)的活動(dòng)汽缸的數(shù)目，并且連續(xù)地調(diào)整活動(dòng)汽缸的壓縮比以減少爆震并推遲點(diǎn)火延遲的使用?？刂破骺梢越?jīng)由壓縮比調(diào)整協(xié)調(diào)爆震減輕與汽缸停用的變化和火花正時(shí)的變化，如參考圖4的示例操作示出。

圖1示出具有第一排15a和第二排15b的示例發(fā)動(dòng)機(jī)10。在所描繪的示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10是具有第一和第二排的V8發(fā)動(dòng)機(jī)，所述第一排和第二排各自具有四個(gè)汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)10具有帶有節(jié)氣門20的進(jìn)氣歧管16，以及耦接到排放控制系統(tǒng)30的排氣歧管18。排放控制系統(tǒng)30包括一個(gè)或多個(gè)催化劑和空氣燃料比傳感器，諸如參考圖2所描述。作為一個(gè)非限制性示例，發(fā)動(dòng)機(jī)10能夠被包括作為客運(yùn)車輛的推進(jìn)系統(tǒng)的一部分。

發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可以具有汽缸14，汽缸14具有可選擇性地停用的進(jìn)氣門50和可選擇性地停用的排氣門56。在一個(gè)示例中，進(jìn)氣門50和排氣門56經(jīng)配置用于經(jīng)由單獨(dú)的基于凸輪的汽缸氣門致動(dòng)器進(jìn)行凸輪致動(dòng)(如在圖2處詳盡說明)。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)排可以包括一個(gè)凸輪軸，凸輪軸致動(dòng)進(jìn)氣門和排氣門。在替代示例中，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)排可以包括致動(dòng)進(jìn)氣門的一個(gè)凸輪軸和致動(dòng)排氣門的分開的凸輪軸。在替代示例中，氣門可以經(jīng)配置用于經(jīng)由單獨(dú)的電動(dòng)汽缸氣門致動(dòng)器進(jìn)行電動(dòng)氣門致動(dòng)(EVA)。盡管所描繪的示例示出每個(gè)汽缸具有單個(gè)進(jìn)氣門和單個(gè)排氣門，但在替代示例中，每個(gè)汽缸可以具有多個(gè)可選擇性地停用的進(jìn)氣門和/或多個(gè)可選擇性地停用的排氣門。

在所選條件期間，諸如當(dāng)不需要發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩能力時(shí)(諸如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載小于閾值負(fù)載時(shí)，或者當(dāng)操作者扭矩需求小于閾值需求時(shí))，可以選擇發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)或多個(gè)汽缸以用于選擇性地停用(本文中也稱為單獨(dú)汽缸停用)。這可以包括選擇性地停用僅在第一排15a上的一個(gè)或多個(gè)汽缸，或者僅在第二排15b上的一個(gè)或多個(gè)汽缸，或者在第一排和第二排中的每個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)汽缸。在每排上停用的汽缸的數(shù)目和標(biāo)識(shí)可以是對(duì)稱的或非對(duì)稱的。

在停用期間，通過閉合單獨(dú)的汽缸氣門機(jī)構(gòu)(例如進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)、排氣門機(jī)構(gòu)或兩者的組合)可停用所選汽缸。汽缸氣門可以經(jīng)由以下裝置被選擇性地停用：液壓致動(dòng)的挺桿(例如，耦接到氣門推桿的挺桿)；停用從動(dòng)件機(jī)構(gòu)，其中從動(dòng)件的凸輪提升從動(dòng)部分能夠自從動(dòng)件的氣門致動(dòng)部分脫離；或電氣致動(dòng)的汽缸氣門機(jī)構(gòu)，其耦接到每個(gè)汽缸。另外，到停用汽缸的燃料流和火花可以(諸如通過停用汽缸燃料噴射器)來停止。

盡管所選汽缸被禁用，但其余的啟用汽缸或活動(dòng)汽缸在燃料噴射器和汽缸氣門機(jī)構(gòu)活動(dòng)并操作的情況下繼續(xù)執(zhí)行燃燒。為滿足扭矩要求，發(fā)動(dòng)機(jī)在活動(dòng)汽缸上產(chǎn)生相同扭矩的量。這需要較高歧管壓力，從而引起降低的泵送損耗和增加的發(fā)動(dòng)機(jī)效率。并且，暴露于燃燒的較少有效表面積(僅來自啟用汽缸)減少發(fā)動(dòng)機(jī)熱損耗，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

發(fā)動(dòng)機(jī)10可以借助多種物質(zhì)進(jìn)行操作，所述物質(zhì)可以經(jīng)由燃料系統(tǒng)8遞送。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)控制?？刂破?2可以從耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)10(且參考圖2描述)的傳感器82接收各種信號(hào)，并且將控制信號(hào)發(fā)送到耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛的各種致動(dòng)器81(如參考圖2所描述)。各種傳感器可以包括例如各種溫度傳感器、壓力傳感器以及空氣-燃料比傳感器。另外，控制器12可以從沿汽缸體分布的一個(gè)或多個(gè)爆震傳感器接收汽缸爆震的指示。當(dāng)被包括時(shí)，多個(gè)爆震傳感器可以沿汽缸體對(duì)稱地或非對(duì)稱地分布。進(jìn)一步地，一個(gè)或多個(gè)爆震傳感器可以包括加速計(jì)、離子傳感器或汽缸內(nèi)壓力傳感器。

圖2描繪內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10(諸如圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)10)的燃燒室或汽缸的示例實(shí)施例。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以從包括控制器12的控制系統(tǒng)接收控制參數(shù)，并且接收經(jīng)由輸入裝置132來自車輛操作者130的輸入。在該示例中，輸入裝置132包括加速器踏板，和用于生成成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸(本文中也稱為“燃燒室”)14可以包括燃燒室壁136，其中活塞138定位在燃燒室壁136中?；钊?38可以耦接到曲軸140，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸140可以經(jīng)由傳動(dòng)系統(tǒng)耦接到客運(yùn)車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。進(jìn)一步地，起動(dòng)機(jī)馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪耦接到曲軸140以啟用發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)操作。

具體地，活塞138可以經(jīng)由活塞位移改變機(jī)構(gòu)耦接到曲軸140，所述活塞位移改變機(jī)構(gòu)將活塞移動(dòng)至更靠近或進(jìn)一步遠(yuǎn)離汽缸蓋，從而改變?nèi)紵?4的大小。例如，曲軸140可以被配置為偏心軸。在另一示例中，偏心器可以耦接到活塞銷或在活塞銷的區(qū)域中，所述偏心器改變活塞在燃燒室內(nèi)的位移。偏心器的移動(dòng)可以由活塞桿中的油道控制。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，仍可以使用機(jī)械地改變活塞在燃燒室內(nèi)的位移的其他機(jī)構(gòu)。通過調(diào)整活塞的位移，能夠改變發(fā)動(dòng)機(jī)的有效(靜態(tài))壓縮比(即，在TDC處的汽缸容積相對(duì)于BDC處的汽缸容積之間的差異)。如本文中詳盡說明，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在部分汽缸停用的情況下操作時(shí)，活塞位移的改變和發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的最終變化可以有利地用于解決爆震，由此延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作，其中火花正時(shí)處于峰值扭矩正時(shí)(例如，MBT)。例如，減小壓縮比包括通過增加活塞的頂部與汽缸蓋之間的距離來減小活塞在燃燒室內(nèi)的位移。

汽缸14能夠經(jīng)由一系列進(jìn)氣通道142、144以及146接收進(jìn)氣。除汽缸14以外，進(jìn)氣通道146還能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他汽缸連通。在一些實(shí)施例中，進(jìn)氣通道中的一個(gè)或多個(gè)可以包括增壓裝置，例如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。例如，圖1示出配置有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)10，所述渦輪增壓器包括布置在進(jìn)氣通道142和進(jìn)氣通道144之間的壓縮機(jī)174，以及沿排氣通道148布置的排氣渦輪機(jī)176。壓縮機(jī)174可以至少部分地由排氣渦輪176經(jīng)由軸180提供動(dòng)力，其中增壓裝置配置為渦輪增壓器。然而，在其他示例中，諸如在發(fā)動(dòng)機(jī)10具有機(jī)械增壓器的情況下，排氣渦輪176可以任選地省略，其中壓縮機(jī)174可以由來自馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸入提供動(dòng)力。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門20可以沿發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道設(shè)置，以用于改變提供給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣的流速和/或壓力。例如，節(jié)氣門20可以被設(shè)置在壓縮機(jī)174的下游，如圖1所示，或替代地可以被提供在壓縮機(jī)174的上游。

除汽缸14以外，排氣通道148還能夠接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他汽缸的排氣。排氣傳感器128被示出耦接到排放控制裝置178上游的排氣通道148。傳感器128可以選自用于提供排氣空氣/燃料比的指示的各種合適的傳感器，諸如例如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO(如所描繪)、HEGO(加熱型EGO)、NOx、HC或CO傳感器等。排放控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其他排放控制裝置或其組合。

排氣溫度可以通過位于排氣通道148中的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(未示出)來估計(jì)。替代地，可以基于諸如轉(zhuǎn)速、負(fù)載、空氣-燃料比(AFR)、火花延遲等發(fā)動(dòng)機(jī)工況來推斷排氣溫度。進(jìn)一步地，可以通過一個(gè)或多個(gè)排氣傳感器128來計(jì)算排氣溫度。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以替代地通過本文所列的溫度估計(jì)方法的任何組合來估計(jì)排氣溫度。

發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以包括一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)或多個(gè)排氣門。例如，所示汽缸14包括位于汽缸14的上部區(qū)域處的至少一個(gè)進(jìn)氣提升閥150和至少一個(gè)排氣提升閥156。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部區(qū)域處的至少兩個(gè)進(jìn)氣提升閥和至少兩個(gè)排氣提升閥。

進(jìn)氣門150可以由控制器12通過經(jīng)由凸輪致動(dòng)系統(tǒng)151的凸輪致動(dòng)來控制。類似地，排氣門156可以由控制器12經(jīng)由凸輪致動(dòng)系統(tǒng)153來控制。凸輪致動(dòng)系統(tǒng)151和凸輪致動(dòng)系統(tǒng)153可以各自包括一個(gè)或多個(gè)凸輪，并且可以利用可以由控制器12操作的凸輪廓線變換(CPS)系統(tǒng)、可變凸輪正時(shí)(VCT)系統(tǒng)、可變氣門正時(shí)(VVT)系統(tǒng)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)以改變氣門操作。進(jìn)氣門150和排氣門156的位置可以分別通過氣門位置傳感器155和氣門位置傳感器157確定。在替代實(shí)施例中，進(jìn)氣門和/或排氣門可以由電動(dòng)氣門致動(dòng)控制。例如，汽缸14可以替代地包括經(jīng)由電動(dòng)氣門致動(dòng)控制的進(jìn)氣門，以及經(jīng)由凸輪致動(dòng)控制的排氣門，所述凸輪致動(dòng)包括CPS系統(tǒng)和/或VCT系統(tǒng)。在其他實(shí)施例中，進(jìn)氣門和排氣門可以通過共同的氣門致動(dòng)器或致動(dòng)系統(tǒng)，或者可變氣門正時(shí)致動(dòng)器或致動(dòng)系統(tǒng)來控制。

汽缸14能夠具有壓縮比，壓縮比為活塞138處于下止點(diǎn)處時(shí)的容積與活塞138處于上止點(diǎn)處時(shí)的容積的比值。常規(guī)地，壓縮比在9∶1到10∶1的范圍內(nèi)。然而，在其中使用不同燃料的一些示例中，壓縮比可增大。例如，當(dāng)使用較高辛烷值的燃料或具有較高潛在汽化焓的燃料時(shí)，這種情況可發(fā)生。如果使用直接噴射，則由于其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的影響，壓縮比也可增大。

在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以包括用于發(fā)起燃燒的火花塞192。在選擇的操作模式下，響應(yīng)于來自控制器12的火花提前信號(hào)SA，點(diǎn)火系統(tǒng)190能夠經(jīng)由火花塞192將點(diǎn)火火花提供到燃燒室14。然而，在一些實(shí)施例中，火花塞192可以省略，諸如在發(fā)動(dòng)機(jī)10可以通過自動(dòng)點(diǎn)火或者通過燃料的噴射來開始燃燒的情況下，正如在一些柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下。

在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以配置有一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器以用于將燃料提供到汽缸。作為非限制性示例，汽缸14被示為包括一個(gè)燃料噴射器166。燃料噴射器166被示為直接耦接到汽缸14以用于與經(jīng)由電子驅(qū)動(dòng)器168接收自控制器12的信號(hào)FPW的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射到汽缸14中。以此方式，燃料噴射器166提供到燃燒汽缸14中的所謂的燃料的直接噴射(下文也稱為“DI”)。盡管圖2將噴射器166示為側(cè)噴射器，但噴射器也可以位于活塞的頂部，諸如靠近火花塞192的位置。當(dāng)使用醇基燃料操作發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由于一些醇基燃料的較低揮發(fā)性，所以此位置可以改善混合和燃燒。替代地，噴射器可以位于頂部并靠近進(jìn)氣門以改善混合。燃料可以從高壓燃料系統(tǒng)8遞送到燃料噴射器166，所述高壓燃料系統(tǒng)8包括燃料箱、燃料泵以及燃料軌。替代地，燃料可以通過單級(jí)燃料泵在較低壓力下遞送，在這種情況下，直接燃料噴射的正時(shí)在壓縮沖程期間可比使用高壓燃料系統(tǒng)的情況下更受限制。進(jìn)一步地，盡管未示出，但燃料箱可以具有將信號(hào)提供到控制器12的壓力傳感器。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在替代實(shí)施例中，噴射器166可以是進(jìn)氣道噴射器，其將燃料提供到在汽缸14的上游的進(jìn)氣道中。

還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，盡管所描繪的實(shí)施例說明通過經(jīng)由單個(gè)直接噴射器噴射燃料來操作發(fā)動(dòng)機(jī)；但在替代實(shí)施例中，可以通過使用兩個(gè)噴射器(例如，直接噴射器和進(jìn)氣道噴射器)并改變來自每個(gè)噴射器的相對(duì)噴射量來操作發(fā)動(dòng)機(jī)。

在汽缸的單個(gè)循環(huán)期間，燃料可以通過噴射器遞送到汽缸。進(jìn)一步地，從噴射器遞送的燃料的分配和/或相對(duì)量可以隨工況而改變。此外，對(duì)于單次燃燒事件，每個(gè)循環(huán)可以執(zhí)行所遞送的燃料的多次噴射。在壓縮沖程、進(jìn)氣沖程或其任何適當(dāng)?shù)慕M合期間，可以執(zhí)行多次噴射。并且，在所述循環(huán)期間，可以噴射燃料以調(diào)整燃燒的空氣與噴射的燃料的比(AFR)。例如，可以噴射燃料以提供化學(xué)計(jì)量的AFR?？梢园ˋFR傳感器以提供汽缸內(nèi)AFR的估計(jì)。在一個(gè)示例中，AFR傳感器可以是排氣傳感器，例如EGO傳感器128。通過測(cè)量排氣中的殘余氧的量(對(duì)于稀混合氣)或未燃碳?xì)浠衔锏牧?對(duì)于富混合氣)，傳感器可以確定AFR。由此，AFR可以被提供為λ值，也就是說，作為給定混合氣的實(shí)際AFR與化學(xué)計(jì)量的比值。因此，1.0的λ指示化學(xué)計(jì)量混合氣，富于化學(xué)計(jì)量混合氣的λ可具有小于1.0的λ值，但稀于化學(xué)計(jì)量混合氣的λ可具有大于1的λ值。

如上文所述，圖2僅示出多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)汽缸。由此，每個(gè)汽缸可以類似地包括其自己的一組進(jìn)氣門/排氣門、(一個(gè)或多個(gè))燃料噴射器、火花塞等。

燃料系統(tǒng)8中的燃料箱可以容納具有不同燃料質(zhì)量(諸如不同燃料成分)的燃料。這些差異可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化熱、不同的燃料混合和/或其組合等。

發(fā)動(dòng)機(jī)10可以進(jìn)一步包括爆震傳感器90，爆震傳感器90耦接到每個(gè)汽缸14以用于識(shí)別異常汽缸燃燒事件。在替代實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)爆震傳感器90可以耦接到汽缸體的所選位置。爆震傳感器可以是汽缸體上的加速計(jì)、或配置在每個(gè)汽缸的火花塞中的離子傳感器。爆震傳感器的輸出可以與曲軸加速傳感器的輸出組合，以指示汽缸中的異常燃燒事件。在一個(gè)示例中，基于爆震傳感器90在一個(gè)或多個(gè)定義窗口(例如，曲軸角度正時(shí)窗口)中的輸出，可以識(shí)別并辨別由于爆震和預(yù)點(diǎn)火中的一個(gè)或多個(gè)而導(dǎo)致的異常燃燒。進(jìn)一步地，可以相應(yīng)地解決異常燃燒。例如，可以通過減小壓縮比同時(shí)維持火花正時(shí)直到達(dá)到閾值壓縮比來解決爆震，并且之后，可以通過延遲火花正時(shí)同時(shí)維持或增大壓縮比來解決進(jìn)一步的爆震。

返回圖2，所示控制器12為微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元(CPU)106、輸入/輸出端口(I/O)108、在該特定示例中被示為只讀存儲(chǔ)器芯片(ROM)110的用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器112、?；畲鎯?chǔ)器114以及數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可以從耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，除先前論述的那些信號(hào)外，還包括：來自質(zhì)量空氣流量傳感器122的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值；來自耦接到冷卻套筒118的溫度傳感器116的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度(ECT)；來自耦接到曲軸140的霍爾效應(yīng)傳感器120(或其他類型)的表面點(diǎn)火拾取信號(hào)(PIP)；來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP)；來自傳感器124的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)(MAP)，來自EGO傳感器128的汽缸AFR，以及來自爆震傳感器90和曲軸加速傳感器的異常燃燒。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM可以由控制器12根據(jù)信號(hào)PIP生成。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號(hào)MAP可以用于提供進(jìn)氣歧管中的真空或壓力的指示?？刂破?2接收來自圖1到圖2的各種傳感器的信號(hào)，并且采用圖1到圖2的各種致動(dòng)器以基于接收到的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)操作。例如，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可以包括調(diào)整耦接到活塞移位機(jī)構(gòu)的致動(dòng)器，以將活塞移動(dòng)至更靠近或進(jìn)一步遠(yuǎn)離汽缸蓋，以由此改變?nèi)紵业娜莘e。

非暫時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器110能夠用計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，所述計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由處理器106執(zhí)行以用于執(zhí)行下文描述的方法以及預(yù)期但未具體列出的其他變型的指令。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，描述了一種示例例程300，其用于調(diào)整在配置有單獨(dú)的汽缸停用機(jī)構(gòu)和活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)中的汽缸停用程度和活動(dòng)汽缸的壓縮比，所述活塞在燃燒室內(nèi)的位移能夠被改變。所述方法使得能夠調(diào)整活塞位移以便改變(例如，增大或減小)活動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的壓縮比，由此延長(zhǎng)其中發(fā)動(dòng)機(jī)的火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)同時(shí)一個(gè)或多個(gè)汽缸被停用的持續(xù)時(shí)間。通過協(xié)調(diào)可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)(VDE)調(diào)整與可變壓縮比(VCR)調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同作用的益處。用于進(jìn)行方法300的指令可以通過控制器基于存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令并結(jié)合從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的傳感器(諸如，以上參考圖1到圖2所描述的傳感器)接收的信號(hào)來執(zhí)行。根據(jù)下文描述的方法，控制器可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)操作。

在302處，所述例程包括估計(jì)和/或測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)工況。這些工況可以包括例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、操作者扭矩需求(例如，來自踏板位置傳感器)、EGR流量、燃料辛烷值、燃料醇含量、環(huán)境溫度、壓力和濕度、增壓水平、歧管壓力(MAP)、歧管空氣流量(MAF)、大氣壓力(BP)、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、催化劑溫度、進(jìn)氣溫度、爆震極限等。

在304處，基于所估計(jì)的工況，可以確定是否已經(jīng)滿足汽缸停用條件。在一個(gè)示例中，如果駕駛員需求小于閾值或者如果發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載小于閾值，則可以認(rèn)為滿足汽缸停用條件。進(jìn)一步地，僅當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度高于閾值，才可以啟用汽缸停用，以預(yù)先制止與冷汽缸條件有關(guān)的問題。如果不滿足汽缸停用條件，那么在306處，所述例程在所有汽缸活動(dòng)的情況下(也就是說，在非VDE模式下)繼續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作，并且例程結(jié)束。

如果滿足汽缸停用條件，那么在308處，所述例程包括選擇性地停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。在一個(gè)示例中，選擇性地停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸包括選擇性地停用被選擇用于停用的一個(gè)或多個(gè)汽缸的單獨(dú)的汽缸氣門機(jī)構(gòu)。在另一示例中，選擇性地停用包括停用所選汽缸的燃料和火花，同時(shí)維持氣門操作。選擇性地停用可以進(jìn)一步包括選擇用于停用的汽缸。在一個(gè)示例中，可以選擇汽缸組用于停用，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)排(諸如在V型發(fā)動(dòng)機(jī)中)中的一個(gè)或多個(gè)汽缸。通過選擇性地停用一個(gè)或多個(gè)汽缸，由于減少的泵送損耗，可以在VDE模式下以較小排量和較高效率來操作發(fā)動(dòng)機(jī)。

在310處，所述方法包括以第一較高壓縮比(例如，可能的最高壓縮比)來操作其余的活動(dòng)汽缸，同時(shí)將活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處(諸如，在MBT處)，并且同時(shí)維持一個(gè)或多個(gè)汽缸停用。在本文，第一壓縮比是上閾值壓縮比。具體地，經(jīng)由活塞位移改變機(jī)構(gòu)可以調(diào)整活動(dòng)汽缸的活塞位移，以在允許將火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處的可能的最高壓縮比處操作活動(dòng)汽缸。在一個(gè)示例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)在部分停用的情況下操作時(shí)應(yīng)用的第一壓縮比可以低于在所有汽缸均活動(dòng)時(shí)應(yīng)用的壓縮比。也就是說，在汽缸停用時(shí)，其余活動(dòng)汽缸的壓縮比可以減小至第一壓縮比。通過在部分汽缸停用并且活動(dòng)汽缸的壓縮比增大的情況下以及在火花正時(shí)處于MBT處的情況下進(jìn)行操作，能夠減少發(fā)動(dòng)機(jī)泵送損耗和熱損耗，從而優(yōu)化燃料經(jīng)濟(jì)性。如本文中所使用，壓縮比是靜態(tài)壓縮比。

在一些示例中，在停用之后的活動(dòng)汽缸中的可能的第一最高壓縮比可以高于在所有汽缸均活動(dòng)時(shí)應(yīng)用的壓縮比。也就是說，在汽缸停用時(shí)，其余活動(dòng)汽缸的壓縮比可以增大至第一壓縮比?？砂l(fā)生這種情況的示例條件包括發(fā)動(dòng)機(jī)未達(dá)到操作溫度、在部分汽缸停用模式下的NVH問題，或者如果VDE進(jìn)入未完成或不可能。

在312處，在以處于MBT處的火花正時(shí)和第一較高壓縮比操作活動(dòng)汽缸時(shí)，可以確定是否存在爆震的指示。爆震的指示可以包括基于爆震傳感器輸出(例如，基于爆震傳感器輸出高于爆震閾值)的爆震的反饋指示、離子信號(hào)、壓力信號(hào)以及爆震的前饋估計(jì)(諸如，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)載、燃料辛烷值、發(fā)動(dòng)機(jī)爆震歷史等)中的一個(gè)或多個(gè)。

如果不存在爆震的指示，則在316處，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載是否增加。由此，爆震的可能性可隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加而增加。如果發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加，則在318處，所述方法包括，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的增加，減小活動(dòng)汽缸的壓縮比，同時(shí)維持部分汽缸停用。例如，可以將活動(dòng)汽缸的壓縮比逐漸地從第一壓縮比減小至第二較低壓縮比或者朝向第二較低壓縮比減小，同時(shí)將火花正時(shí)維持在MBT處，并且同時(shí)維持一個(gè)或多個(gè)汽缸停用。以此方式，隨著活動(dòng)汽缸中的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加，活動(dòng)汽缸的壓縮比可以經(jīng)由對(duì)活塞位移的調(diào)整而逐漸減小。通過經(jīng)由隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加而減小壓縮比來減小活動(dòng)汽缸中的壓縮比，可以預(yù)先制止爆震并減少火花正時(shí)延遲的使用。通過在不使用火花延遲的情況下延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作的持續(xù)時(shí)間，提高燃料經(jīng)濟(jì)性。

如果存在爆震的指示，則在314處，所述方法類似地包括，響應(yīng)于爆震的指示，在將火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處時(shí)，并且在維持一個(gè)或多個(gè)汽缸停用時(shí)，隨著爆震的指示增加(或持續(xù))而減小壓縮比。以此方式，隨著爆震的指示增加，活動(dòng)汽缸的壓縮比可以經(jīng)由對(duì)活塞位移的調(diào)整而逐漸減小，使得壓縮比逐漸地從上閾值(第一壓縮比)減小至下閾值(第二壓縮比)。通過經(jīng)由壓縮比的減小來解決活動(dòng)汽缸中的爆震，對(duì)解決爆震的火花正時(shí)延遲的需求減少。通過在不使用火花延遲的情況下延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作的持續(xù)時(shí)間，提高燃料經(jīng)濟(jì)性。

盡管上述例程描繪了基于爆震的指示來改變壓縮比，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在替代示例中，可以基于接收爆震指示的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(也就是說，在開環(huán)前饋控制方法中)來進(jìn)一步改變(例如，增大或減小)壓縮比。

在一個(gè)示例中，減小壓縮比(諸如，在314處和318處)包括，基于來自控制器的輸入致動(dòng)活塞位移改變機(jī)構(gòu)，以增加活動(dòng)汽缸的活塞的頂部與汽缸蓋的距離。同樣地，增大壓縮比(諸如，在310處)包括，基于來自控制器的輸入致動(dòng)活塞位移改變機(jī)構(gòu)，以減小活動(dòng)汽缸的活塞的頂部與汽缸蓋之間的距離。在一個(gè)示例中，調(diào)整活塞位移以改變壓縮比包括，經(jīng)由橢圓形曲軸和耦接到活塞銷的偏心器中的一個(gè)或多個(gè)來增大或減小活動(dòng)汽缸的壓縮室內(nèi)的活塞位移。

應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，盡管改變(例如，增大或減小)了壓縮比，但仍可維持活動(dòng)汽缸的燃料噴射正時(shí)和氣門正時(shí)中的每個(gè)。進(jìn)一步地，在通過停用燃料噴射器并維持氣門操作來停用所選汽缸的實(shí)施例中，可以維持停用汽缸的氣門正時(shí)同時(shí)調(diào)整活動(dòng)汽缸的壓縮比。

以此方式，活動(dòng)汽缸的壓縮比可以響應(yīng)于爆震和/或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的增加而逐漸地減小，同時(shí)維持其余汽缸停用并且同時(shí)將火花正時(shí)維持在MBT處，直到達(dá)到下閾值壓縮比。在320處，可以確定即使在壓縮比已經(jīng)減小至下閾值(諸如，減小至第二壓縮比)之后，是否仍存在爆震的進(jìn)一步指示。如果否，則在324處，可以維持在部分汽缸停用以及較低壓縮比的情況下的發(fā)動(dòng)機(jī)操作。否則在322處，響應(yīng)于在達(dá)到第二(較低)壓縮比后的另一爆震指示，所述方法包括從峰值扭矩正時(shí)延遲火花正時(shí)(諸如，通過從MBT延遲火花正時(shí))，同時(shí)將活動(dòng)汽缸的壓縮比維持在第二壓縮比處。

在326處，可以確定在以延遲的火花正時(shí)操作時(shí)的燃料使用量是否高于閾值量。替代地，可以確定火花正時(shí)是否已經(jīng)變?yōu)榕R界火花限制(也就是說，延遲越過臨界火花BDL)。具體地，確定在以延遲的火花正時(shí)操作時(shí)的燃料使用量是否與在部分汽缸停用的情況下(并且火花正時(shí)處于MBT處)操作時(shí)的燃料節(jié)約量相同或高于所述燃料節(jié)約量。如果否，則在328處，所述方法包括在部分汽缸停用的情況下維持發(fā)動(dòng)機(jī)操作，并且其中活動(dòng)汽缸使用火花延遲和較低壓縮比進(jìn)行操作。如果燃料使用量高于閾值量，則可以確定以從MBT延遲以解決爆震的火花正時(shí)操作的燃料損失高于在一個(gè)或多個(gè)汽缸停用的情況下操作的燃料經(jīng)濟(jì)性。因此，在330處，所述方法包括重新啟動(dòng)至少一個(gè)停用汽缸。在一個(gè)示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在非VDE模式下通過重新啟動(dòng)停用的汽缸組來恢復(fù)操作。替代地，可以重新啟動(dòng)一個(gè)汽缸以降低部分停用的程度。另外，在332處，所述方法包括恢復(fù)在活動(dòng)汽缸中的峰值扭矩正時(shí)處的火花正時(shí)，同時(shí)還將活動(dòng)汽缸的壓縮比升高至較高閾值。例如，可以在火花正時(shí)處于MBT處的情況下以第一壓縮比操作活動(dòng)汽缸。

在替代示例中，取代比較燃料使用量與閾值，可以確定在達(dá)到第二壓縮比后火花正時(shí)是否受到臨界火花限制(也就是說，火花正時(shí)是否延遲越過臨界火花閾值)，可以觸發(fā)汽缸重新啟動(dòng)。具體地，響應(yīng)于所需火花正時(shí)達(dá)到臨界火花，可以重新啟動(dòng)至少一個(gè)停用的汽缸，并且可以在火花正時(shí)返回到峰值扭矩正時(shí)的情況下以較高閾值(第一壓縮比)操作活動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。

以此方式，當(dāng)壓縮比和火花正時(shí)調(diào)整不足以解決爆震時(shí)，可以逐漸地重新啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)汽缸，直到重新啟動(dòng)所有的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。之后，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在所有汽缸活動(dòng)并且壓縮比設(shè)定到較高閾值的情況下恢復(fù)操作。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，其示出VCR調(diào)整與VDE調(diào)整的示例協(xié)調(diào)。映射圖400在曲線402處描繪爆震傳感器輸出，在曲線404處描繪汽缸停用，在曲線406處描繪發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，在曲線408處描繪汽缸壓縮比，在曲線410處描繪火花正時(shí)，并且在曲線414處描繪扭矩需求。所示所有曲線均沿x軸隨時(shí)間變化。

在t1之前，由于升高的扭矩需求，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在所有汽缸活動(dòng)的情況下操作。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸可以以較低負(fù)載操作。另外，汽缸可以使用在較高(“高”)閾值處的壓縮比操作。在本示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)載下進(jìn)行操作，其中火花正時(shí)在MBT附近。然而，在其他示例中，諸如通過虛線段411示出的示例中，當(dāng)以高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載進(jìn)行操作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)火花正時(shí)可受到臨界限制，例如，火花正時(shí)可從MBT延遲至火花延遲閾值412或者朝向火花延遲閾值412延遲。

如本文所使用，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載用于描述標(biāo)準(zhǔn)化空氣充氣。也就是說，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載確定為汽缸空氣充氣除以在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的理論最大空氣充氣。因此，負(fù)載類似于體積效率。通常，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)具有小于1.0的負(fù)載。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以具有高達(dá)～2.0(或在競(jìng)賽應(yīng)用中更高)的負(fù)載。作為示例參考，示例自然吸氣車輛中的水平道路負(fù)載可以為1500 RPM和在MBT火花提前下操作的0.35的負(fù)載，并且可以為45 ft 1bs的扭矩。當(dāng)火花從MBT正時(shí)延遲時(shí)，扭矩減小。然而，為保持在相同扭矩需求水平處，節(jié)氣門可以打開，從而增加空氣充氣并因此增加負(fù)載。因此，在相同扭矩輸出的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載可以增加至0.38。由此，這可不如MBT正時(shí)一樣高效，因?yàn)槲覀冃枰嗫諝鈦慝@得相同扭矩，并且考慮到空氣燃料比保持在化學(xué)計(jì)量(14.7)，則必須添加更多燃料以維持恒定的空氣燃料比，并且因此使用更多燃料來產(chǎn)生相同扭矩。

在t1處，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩需求的下降和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的下降，諸如由于操作者松開加速器踏板，可以選擇性地停用一個(gè)或多個(gè)汽缸。在本文，控制器可以確定在部分汽缸停用的情況下操作更加高效。在本示例中，停用一半發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，使得部分停用的程度為50％(0.5)。進(jìn)一步地，將活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)保持在MBT處。由此，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載被定義為在恒定扭矩處的標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的空氣充氣/最大空氣充氣，所以當(dāng)進(jìn)入50％的汽缸關(guān)閉的VDE模式時(shí)，總空氣質(zhì)量保持基本相同(略微較少)，然而，平均汽缸負(fù)載幾乎加倍，因?yàn)楝F(xiàn)在僅一半發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸引入相同量的空氣。平均汽缸負(fù)載的此增加減少發(fā)動(dòng)機(jī)泵送損耗。

另外，活動(dòng)汽缸的壓縮比增大至允許將火花正時(shí)保持在MBT處的可能的最高閾值。在本示例中，活動(dòng)汽缸的允許維持MBT火花正時(shí)的可能的最高壓縮比在較高(“高”)與較低(“低”)閾值之間。換句話說，在t1處，響應(yīng)于汽缸停用，壓縮比從在所有汽缸活動(dòng)時(shí)(在t1之前)應(yīng)用的壓縮比(“高”)減小至第一壓縮比409。

在t2和t3之間，當(dāng)扭矩需求和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加時(shí)，可接收到多個(gè)爆震指示，如通過爆震傳感器的輸出高于爆震閾值(Knk_Thr)所確定的爆震指示。因此，為解決爆震，將活動(dòng)汽缸的壓縮比逐漸地從第一壓縮比409減小至較低閾值，諸如通過調(diào)整活塞在活動(dòng)汽缸內(nèi)相對(duì)于汽缸蓋的位置。同時(shí)，維持一半的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸停用，并且將火花正時(shí)保持在MBT處。由此，如果壓縮比未減小，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可需要將火花正時(shí)從MBT延遲以解決爆震，從而導(dǎo)致燃料損失。替代地，控制器可需要重新啟動(dòng)停用的汽缸中的一個(gè)或多個(gè)，以減少每個(gè)汽缸的平均汽缸負(fù)載，由此減少在VDE模式下操作的燃料經(jīng)濟(jì)效益。

在t3之前不久，活動(dòng)汽缸的壓縮比可以處于較低閾值(“低”)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)可以繼續(xù)在部分汽缸停用的情況下以較低壓縮比和在MBT處的火花正時(shí)進(jìn)行操作。在t3和t4之間，可再次接收到多個(gè)爆震指示，如通過爆震傳感器的輸出高于爆震閾值(Knk_Thr)所確定的爆震指示。因此，為解決爆震的進(jìn)一步指示，在將活動(dòng)汽缸的壓縮比保持在較低閾值時(shí)，并且在部分汽缸停用的情況下繼續(xù)進(jìn)行操作時(shí)，活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)逐漸地從MBT延遲。當(dāng)火花正時(shí)從MBT延遲時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加以維持扭矩。這是因?yàn)樾枰嗟目諝夂腿剂?，因?yàn)檠舆t的火花正時(shí)不是那么高效。

在t4處，火花正時(shí)被延遲到或超出火花延遲閾值412。此時(shí)，由于在火花正時(shí)延遲的情況下進(jìn)行操作而導(dǎo)致的燃料損失超出在部分汽缸停用的情況下進(jìn)行操作的燃料經(jīng)濟(jì)性。因此，在t4處，重新啟動(dòng)停用的汽缸中的至少一個(gè)。在本示例中，僅重新啟動(dòng)停用的汽缸中的一個(gè)。另外，調(diào)整其余活動(dòng)汽缸的活塞位移，以便以升高到第一壓縮比409的壓縮比且以返回到MBT的火花正時(shí)來操作活動(dòng)汽缸。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在替代示例中，在重新啟動(dòng)一個(gè)停用汽缸時(shí)，可以以高于第一壓縮比409的壓縮比(諸如在較高閾值(“高”)處或者在第一壓縮比409和較高閾值之間的壓縮比)操作其余活動(dòng)汽缸。

在t5和t6之間，由于略微增加的扭矩需求，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載可以逐漸地增加。在此時(shí)間期間，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的增加(以及增加的爆震可能性)，活動(dòng)汽缸的壓縮比從第一壓縮比409逐漸地減小至較低閾值(“低”)，同時(shí)維持其余汽缸停用。由此，如果壓縮比未減小，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可需要將火花正時(shí)從MBT延遲以減少由增加的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載引起的爆震，由此導(dǎo)致燃料損失。替代地，控制器可需要重新啟動(dòng)停用的汽缸中的一個(gè)或多個(gè)，以減少每個(gè)汽缸的平均汽缸負(fù)載，由此減少在VDE模式下操作的燃料經(jīng)濟(jì)效益。

在t6處，活動(dòng)汽缸的壓縮比可以處于較低閾值，并且發(fā)動(dòng)機(jī)可以繼續(xù)在部分汽缸停用的情況下并且以在MBT處的火花正時(shí)進(jìn)行操作。在t6和t7之間，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載可以進(jìn)一步增加且可接收到多個(gè)爆震指示，如通過爆震傳感器的輸出高于爆震閾值(Knk_Thr)所確定的。因此，為解決由增加的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載產(chǎn)生的爆震指示，在將活動(dòng)汽缸的壓縮比保持在較低閾值時(shí)，并且在繼續(xù)在部分汽缸停用的情況下進(jìn)行操作時(shí)，活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)逐漸地從MBT延遲。

在t7處，火花正時(shí)可以變得被延遲到或超出火花延遲閾值412。此時(shí)，由于在火花正時(shí)延遲的情況下進(jìn)行操作而導(dǎo)致的燃料損失超出在部分汽缸停用的情況下進(jìn)行操作的燃料經(jīng)濟(jì)性。因此，在t7處，重新啟動(dòng)其余停用汽缸中的一個(gè)或多個(gè)。在本示例中，重新啟動(dòng)所有的其余停用汽缸。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在替代示例中，控制器可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和/或扭矩需求的增加反復(fù)地執(zhí)行t4和t7之間的步驟(和/或響應(yīng)于爆震來執(zhí)行t1和t4之間的步驟)，直到重新啟動(dòng)所有發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。具體地，控制器可以一次重新啟動(dòng)一個(gè)停用汽缸，使活動(dòng)汽缸的壓縮比返回至較高閾值，使活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)返回至MBT，并且隨后僅在壓縮比已經(jīng)減小至較低閾值并且火花正時(shí)已延遲到臨界界限之后才重新啟動(dòng)另一停用汽缸。

以此方式，在VDE模式中并且在火花正時(shí)處于相當(dāng)于峰值扭矩正時(shí)的正時(shí)的情況下進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)操作可以通過以下操作來延長(zhǎng)：協(xié)調(diào)選擇性汽缸停用與針對(duì)汽缸壓縮比的基于活塞位移的調(diào)整。

用于發(fā)動(dòng)機(jī)的一種示例方法包括：基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載或扭矩需求選擇性地停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸；以及調(diào)整活塞位移以改變活動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的壓縮比，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)的火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處，同時(shí)維持一個(gè)或多個(gè)汽缸停用。在前述示例中，所述調(diào)整包括，在將火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處的同時(shí)，在爆震指示增加時(shí)，調(diào)整活塞位移以將壓縮比從較高閾值壓縮比減小。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，所述方法可以另外地或任選地進(jìn)一步包括，響應(yīng)于爆震，減小壓縮比同時(shí)將火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處，直到達(dá)到較低閾值壓縮比，并且響應(yīng)于另一爆震指示，延遲火花正時(shí)同時(shí)將壓縮比維持在較低閾值處。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，所述方法可以另外地或任選地進(jìn)一步包括，響應(yīng)于爆震的進(jìn)一步指示延遲火花正時(shí)直到燃料使用量高于閾值量，并且隨后重新啟動(dòng)停用的汽缸，在活動(dòng)汽缸中恢復(fù)在峰值扭矩正時(shí)處的火花正時(shí)，并且將活動(dòng)汽缸的壓縮比升高至較高閾值壓縮比。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，所述調(diào)整可以另外地或任選地包括，響應(yīng)于爆震的進(jìn)一步指示延遲火花正時(shí)，直到火花正時(shí)達(dá)到閾值正時(shí)，并且隨后重新啟動(dòng)停用的汽缸，在活動(dòng)汽缸中在峰值扭矩正時(shí)處恢復(fù)火花正時(shí)，并且升高活動(dòng)汽缸的壓縮比(諸如，升高至較高閾值壓縮比或者朝向較高閾值壓縮比升高)。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，所述方法可以另外地或任選地進(jìn)一步包括，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的增加，減小壓縮比同時(shí)將火花正時(shí)維持在峰值扭矩正時(shí)處，直到達(dá)到較低閾值壓縮比，并且響應(yīng)于爆震的進(jìn)一步指示，延遲火花正時(shí)同時(shí)將壓縮比維持在較低閾值處。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，所述方法可以另外地或任選地進(jìn)一步包括，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的進(jìn)一步增加，延遲火花正時(shí)直到燃料使用量高于閾值量，并且隨后重新啟動(dòng)停用的汽缸，在活動(dòng)汽缸中在峰值扭矩正時(shí)處恢復(fù)火花正時(shí)，并且升高活動(dòng)汽缸的壓縮比(諸如，升高至較高閾值壓縮比或者朝向較高閾值壓縮比升高)。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，調(diào)整活塞位移以改變壓縮比可以另外地或任選地包括通過以下操作來減小壓縮比：經(jīng)由橢圓形曲軸旋轉(zhuǎn)和耦接到活塞銷的偏心器中的一個(gè)來減小活動(dòng)汽缸的壓縮室內(nèi)的活塞位移。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，所述方法可以另外地或任選地進(jìn)一步包括維持燃料噴射正時(shí)以及氣門正時(shí)中的每個(gè)，同時(shí)改變壓縮比。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，壓縮比另外地或任選地為靜態(tài)壓縮比，并且另外地或任選地基于接收到爆震指示的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步改變壓縮比。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，選擇性地停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸另外地或任選地包括選擇性地停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的獨(dú)立汽缸氣門機(jī)構(gòu)。

另一示例發(fā)動(dòng)機(jī)方法包括：當(dāng)在部分汽缸停用的情況下進(jìn)行操作時(shí)，以第一較高壓縮比和在MBT處的火花正時(shí)來操作活動(dòng)汽缸；以及響應(yīng)于爆震的指示，在維持部分汽缸停用時(shí)，首先經(jīng)由對(duì)壓縮室內(nèi)的活塞位移的調(diào)整來減小活動(dòng)汽缸的壓縮比，直到達(dá)到第二較低壓縮比，并且之后延遲火花正時(shí)同時(shí)維持第二較低壓縮比。前述示例可以另外地或任選地進(jìn)一步包括，從MBT延遲火花正時(shí)，直到在火花延遲情況下的燃料使用達(dá)到閾值量，并且響應(yīng)于爆震的進(jìn)一步指示，重新啟動(dòng)停用的汽缸并朝向第一較高壓縮比升高活動(dòng)汽缸的壓縮比。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，另外地或任選地，在部分汽缸停用的情況下進(jìn)行操作響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低于閾值負(fù)載，所述方法進(jìn)一步包括，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的增加，減小活動(dòng)汽缸的壓縮比，直到達(dá)到第二壓縮比，并且之后，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的進(jìn)一步增加，重新啟動(dòng)停用的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，另外地或任選地，爆震的指示包括來自爆震傳感器輸出的爆震的反饋指示、離子信號(hào)、壓力信號(hào)以及爆震的前饋估計(jì)中的一個(gè)或多個(gè)。

另一示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括多個(gè)汽缸；活塞位移改變機(jī)構(gòu)，其耦接到多個(gè)汽缸中的每個(gè)的活塞；火花塞；踏板位置傳感器，其用于接收操作者扭矩需求；爆震傳感器，其耦接到汽缸體；電氣致動(dòng)的汽缸氣門機(jī)構(gòu)，其耦接到多個(gè)汽缸中的每個(gè)；可選擇性停用的燃料噴射器，其耦接到多個(gè)汽缸中的每個(gè)；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以配置有存儲(chǔ)在非暫時(shí)性存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)可讀指令以用于：響應(yīng)于操作者扭矩需求的降低，選擇性地停用多個(gè)汽缸中的至少一個(gè)；經(jīng)由活塞位移改變機(jī)構(gòu)來調(diào)整其余活動(dòng)汽缸中的每個(gè)中的活塞的位置，從而以第一較高壓縮比操作活動(dòng)汽缸；以及將活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)維持在MBT處，同時(shí)維持多個(gè)汽缸中的至少一個(gè)停用。在前述示例中，另外地或任選地，控制器可以包括進(jìn)一步的指令以用于：響應(yīng)于爆震傳感器的輸出高于閾值，減小壓縮比，同時(shí)將活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)維持在MBT處并且同時(shí)維持多個(gè)汽缸中的至少一個(gè)停用。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，另外地或任選地，控制器可以包括進(jìn)一步的指令以用于：響應(yīng)于在壓縮比減小至第二較低壓縮比之后爆震傳感器的輸出高于閾值，延遲活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)，直到達(dá)到臨界火花極限。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，另外地或任選地，控制器可以包括進(jìn)一步的指令以用于：響應(yīng)于在火花正時(shí)達(dá)到臨界火花極限之后爆震傳感器的輸出高于閾值，重新啟動(dòng)選擇性地停用的多個(gè)汽缸中的至少一個(gè)；將活動(dòng)汽缸的壓縮比增大至第一較高壓縮比；并且使活動(dòng)汽缸的火花正時(shí)返回至MBT。在前述示例中的任一個(gè)或全部中，另外地或任選地，減小壓縮比包括增加活動(dòng)汽缸的活塞的頂部與汽缸蓋之間的距離，并且其中增大壓縮比包括減少活動(dòng)汽缸的活塞的頂部與汽缸蓋之間的距離。

在進(jìn)一步的表示中，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法可以包括：響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低于閾值，停用發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)汽缸，并且以第一壓縮比和指定的火花正時(shí)操作汽缸；當(dāng)火花正時(shí)達(dá)到臨界極限時(shí)，減小活動(dòng)汽缸的壓縮比以維持指定的火花正時(shí)；并且響應(yīng)于壓縮比減小至閾值比且燃料噴射量超過閾值，啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)停用汽缸中的一個(gè)并且將壓縮比增大回到第一壓縮比。在前述示例中，另外地或任選地，響應(yīng)于降低的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，所述方法可以進(jìn)一步包括停用發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)汽缸，并且以第一壓縮比和指定的火花正時(shí)來操作活動(dòng)汽缸；并且當(dāng)火花正時(shí)達(dá)到臨界極限時(shí)，減小活動(dòng)汽缸的壓縮比以維持指定的火花正時(shí)。進(jìn)一步地，響應(yīng)于壓縮比減小至閾值比并且燃料噴射量超過閾值量，啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)停用汽缸中的一個(gè)并且將活動(dòng)汽缸的壓縮比增大至第一壓縮比。

以此方式，在選擇性汽缸停用的情況下進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)操作可以與對(duì)汽缸壓縮比的基于活塞位移的調(diào)整協(xié)調(diào)，以延長(zhǎng)在火花正時(shí)處于峰值扭矩正時(shí)的情況下的發(fā)動(dòng)機(jī)操作的持續(xù)時(shí)間。通過在其他汽缸停用時(shí)借助于調(diào)整活塞位置以減小活動(dòng)汽缸的壓縮比來解決活動(dòng)汽缸中的爆震，發(fā)動(dòng)機(jī)熱損耗和泵送損耗減少。另外，能夠在不需要增加火花正時(shí)延遲的情況下解決爆震。通過延長(zhǎng)在VDE模式中的發(fā)動(dòng)機(jī)操作，能夠擴(kuò)展汽缸停用益處。通過減少對(duì)用于解決發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的火花延遲的依賴性，燃料經(jīng)濟(jì)性得以改善?？偟膩碚f，可變位移和可變壓縮比的益處協(xié)同加強(qiáng)，以改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能和燃料經(jīng)濟(jì)性。

注意，本文包括的示例控制和估計(jì)例程能夠與各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。本文公開的控制方法和例程可以作為可執(zhí)行指令存儲(chǔ)在非暫時(shí)性存儲(chǔ)器中，并且可以由包括控制器的控制系統(tǒng)結(jié)合各種傳感器、致動(dòng)器以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)硬件來實(shí)施。本文描述的具體例程可以表示任何數(shù)目的處理策略中的一種或多種，諸如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。由此，所說明的各種行為、操作和/或功能可以按所說明的順序執(zhí)行、同時(shí)執(zhí)行或在一些情況下省略。同樣地，處理的次序并非是實(shí)現(xiàn)本文所描述的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需的，而是為易于說明和描述提供。根據(jù)所使用的特定策略，可以重復(fù)執(zhí)行所說明的動(dòng)作、操作和/或功能中的一種或多種。進(jìn)一步地，所描述的動(dòng)作、操作和/或功能可以用圖形表示將被編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非暫時(shí)性存儲(chǔ)器中的代碼，其中所描述的動(dòng)作通過在包括各種發(fā)動(dòng)機(jī)硬件組件的系統(tǒng)中結(jié)合電子控制器執(zhí)行指令來實(shí)施。

應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本文公開的配置和例程本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例不應(yīng)被認(rèn)為具有限制性意義，因?yàn)榭赡苡性S多變化。例如，以上技術(shù)能夠被應(yīng)用到V-6、I-4、I-6、V-12、對(duì)置4缸以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新穎且非顯而易見的組合和子組合。

隨附權(quán)利要求特別指出被認(rèn)為新穎且非顯而易見的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可以指“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等效物。此類權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括一個(gè)或多個(gè)此類元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)此類元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合以及子組合可以通過本權(quán)利要求的修改或者通過在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新權(quán)利要求而要求保護(hù)。此類權(quán)利要求，無論其范圍比原始權(quán)利要求的范圍更寬、更窄、相同或不同，仍被認(rèn)為包括在本公開的主題內(nèi)。