CN104806360A - 用于预点火控制的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于预点火控制的方法和系统。提供用于解决当使用直吹空气输送操作时发生的预点火的方法和系统。用于提供正向进气到排气门重叠的可变凸轮正时装置响应于预点火的指示被调整以瞬时地减小气门重叠。在直吹模式期间施加的预点火减缓负载限制和富集调整不同于当直吹空气未被输送时所施加的预点火减缓负载限制和富集。

Description

用于预点火控制的方法和系统
技术领域
本说明大体涉及用于减缓使用直吹(blow-through)空气操作的发动机中预点火的方法和系统。
背景技术
升压发动机可以提供比类似功率的自然吸气式发动机更大的燃料效率和更低的排放。然而，在瞬变状况期间，升压发动机的功率、燃料效率和排放-控制性能会变差。这样的瞬变状况可以包括快速地增加或减小操作员转矩需求、发动机负载、发动机转速或质量空气流量。例如，当要求的发动机输出转矩快速地增加时，涡轮增压器压缩机会需要经由排气质量流量增加来自涡轮增压器涡轮机的输入(例如，转矩)以输送增加的升压空气流到发动机。然而，如果驱动压缩机的涡轮机未完全地加速旋转(spin up)，这样的转矩会是不可用的。因此，不期望的功率迟滞会在进气空气流增加到需要的水平之前发生。
为了减小功率迟滞，升压发动机可以以直吹模式操作，其中气门正时被调整以增加正向气门重叠。增加的气门重叠增加输送到涡轮机的能量，从而减少升压的总时间。然而，发明人在此已经认识到当以直吹模式操作时，其包括低发动机转速和高发动机负载状况，发动机会易于有异常燃烧事件，如由于预点火。由于预点火的早期异常燃烧能够引起非常高的缸内压力，并且能够导致类似于燃烧爆震但具有较大的强度的燃烧压力波。这样的异常燃烧事件能够引起快速的发动机退化。
尽管可以通过减小升压装置的输出或使受影响的汽缸的预点火富集(enrich)可以减缓预点火事件，但是如由Buslepp等人在美国专利申请2013/0054109中所示出的，当以直吹模式操作时，这些减缓调整不会是切实可行的选择。作为示例，在直吹模式期间，发动机在汽缸中通常以化学计量空燃比操作，但是在排气催化剂处是稀的，这是由于在高气门重叠的时期期间空气流从进气装置进入排气装置。在此类状况期间，由于过热使用临时的汽缸富集的预点火减缓可以引起催化剂退化。具体地，在催化剂处可用的过量的氧可以在导致催化剂处的过温状况的预点火检测之后与喷射的丰富的燃料起反应。作为另一示例，减小升压装置的输出会影响发动机转矩输出和涡轮迟滞。
发明内容
鉴于这些问题，发明人已经开发一种用于解决当发动机以气门重叠操作时会发生的预点火的方法。一种示例方法包括：当以直吹模式操作时，响应于预点火的指示，减小气门重叠。以此方式，在直吹操作期间可以降低预点火发生。
在一种示例中，发动机在当涡轮迟滞是可能的状况期间(例如，在踩加速器踏板事件期间)可以以直吹模式操作。其中，可变凸轮正时装置可以被致动以将一个或更多个发动机汽缸的第一进气门或排气门正时从不具有气门重叠的正时调整到具有更多个正向气门重叠(例如，具有完全正向进气门到排气门重叠)的正时。经由汽缸从进气装置到排气装置的空气流被用于减少转矩时间。响应于当以直吹模式操作时接收的预点火的指示，控制器可以独立于第二预点火计数器增加第一预点火计数器，该第二预点火计数器仅响应于当以直吹模式之外的模式操作时接收的预点火的指示而增加。当第一预点火计数器的输出超过上限阈值时，可以采取负载限制动作。具体地，发动机负载可以通过减少空气的直吹而被限制，如通过调整可变凸轮正时装置以减小正向气门重叠。在一个示例中，发动机可以以无气门重叠被临时地操作。此外，发动机可以被临时地富集。随着发动机负载经由气门重叠的减小被限制，预点火事件的发生降低并且可以减少第一计数器。随着第一计数器的输出逐渐地降低时，气门重叠可以被逐渐地增加直到具有较高的(例如，完全)正向气门重叠的发动机操作被恢复。
这样，当发动机未以直吹模式操作时，第二预点火计数器可以被增加并且当第二计数器的输出超过阈值时可以采取预点火减缓动作。减缓动作可以包括使受影响的汽缸以及一个或更多个附加汽缸的预点火富集。该动作也可以包括通过减小进气节气门开度来限制发动机负载或者在减小总升压的更大的打开位置处操作废气门。然后，随着发动机负载被限制并且预点火事件的发生降低时，第二计数器可以被减少。随着第二计数器被减少，节气门开度(或废气门开度)可以被增加直到具有标称节气门和废气门设置的化学计量比发动机操作被恢复。
以此方式，当以直吹模式操作时能够降低对预点火的发动机的倾向。通过使额外的质量流量和焓经由正向气门重叠的使用能够被提供在排气中，直吹空气能够被有利地用于加快涡轮机加速旋转并且减少涡轮迟滞而不使发动机性能退化。通过响应于预点火临时地减小气门重叠的量，催化剂过热和发动机退化能够被降低。通过在直吹模式下调整气门正时以减小发动机负载，能够在使直吹操作能够被快速地恢复时减缓预点火。通过延长直吹空气的使用，发动机性能益处被延长。
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，所要求保护的主题的范围被具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解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
图1示意性地示出根据本公开的实施例的示例发动机系统的方面。
图2示出部分发动机视图。
图3示出用于以直吹模式操作的高水平流程图。
图4示出用于在相对于非直吹模式的直吹模式下解决预点火的高级别流程图。
图5-图7示出方框图，该方框图示出在以直吹模式和非直吹模式的发动机操作期间发动机负载限制的调整。
图8示出根据本公开的响应于当以直吹模式操作时预点火的指示执行的减缓步骤的示例。
具体实施方式
通过使用正向气门重叠引导一定量的进气空气经由发动机汽缸从进气歧管到发动机系统(如图1-图2的发动机系统)的排气歧管，提供用于减少涡轮迟滞的方法和系统。响应于踩加速器踏板，发动机控制器可以执行控制程序，如图3的程序，从而以直吹模式操作发动机，其中直吹空气被输送到排气歧管以加块涡轮机加速旋转。响应于当以直吹模式操作时接收的预点火的指示，发动机控制器可以执行选择的预点火减缓步骤，该预点火减缓步骤可以与当以非直吹模式操作时执行的减缓动作不同。例如，控制器可以执行控制程序，如图4的示例程序，以在直吹模式下经由气门重叠调整来限制发动机负载并且在非直吹模式下经由进气节气门调整使用发动机负载限制。负载限制调整可以基于如在图5-图7处所讨论的气门正时、气门重叠、涡轮机转速等。在图8处描述了当流动直吹空气时执行示例预点火减缓。
图1示意性地示出包括发动机10的示例发动机系统100的方面。在示出的实施例中，发动机10是耦接到包括由涡轮机76驱动的压缩机74的涡轮增压器13的升压发动机。具体地，新鲜空气沿进气通道42经由空气过滤器56被引入发动机10并且流到压缩机74。通过进气通道42进入进气系统的环境空气的流率能够通过调整进气节气门20至少部分被控制。压缩机74可以是任何合适的进气空气压缩机，如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械地耦接到涡轮机76的涡轮增压器压缩机，涡轮机76由膨胀的发动机排气驱动。在一种实施例中，压缩机和涡轮机可以被耦接在双涡流涡轮增压器内。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮机几何作为发动机转速的函数而主动地变化。
如图1所示，压缩机74通过增压空气冷却器18被耦接到进气节气门20。进气节气门20被耦接到发动机进气歧管22。压缩的空气充气从压缩机流过增压空气冷却器和节流阀到进气歧管。例如，增压空气冷却器可以是空气-空气或空气-水热交换器。在图1示出的实施例中，进气歧管内的空气充气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器24来感测。压缩机旁通阀(未示出)可以被串联地耦接在压缩机74的进口和出口之间。压缩机旁通阀可以是被配置成在选定的工况下打开以释放/减小过剩升压压力的常闭阀。例如，压缩机旁通阀可以在减小发动机转速的状况期间被打开以避免压缩机喘振。
进气歧管22通过一系列进气门(例如进气门62)被耦接到一系列燃烧室30。燃烧室经由一系列排气门(如排气门64)进一步被耦接到排气歧管36。在示出的实施例中，单一排气歧管36被示出。然而，在另一些实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管段。具有多个排气歧管段的配置可以使来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。
燃烧室30可以被供应一种或更多种燃料，如汽油、醇燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。燃料可以经由喷射器66被供应到燃烧室。在示出的示例中，燃料喷射器66被配置成用于直接喷射，在另一些实施例中，燃料喷射器66可以被配置成用于进气道喷射或节流阀体喷射。进一步地，每个燃烧室可以包括不同配置的一个或更多个燃料喷射器以确保每个汽缸接收经由直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或它们的组合的燃料。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火开始燃烧。
来自排气歧管36的排气被引导至涡轮机76以驱动涡轮机。当期望减少的涡轮机转矩时，一些排气反而可以被引导通过废气门78，绕过涡轮机。来自涡轮机和废气门78的组合流然后流过排放控制装置70。简言之，一个或更多个排放控制装置可以包括被配置为催化地处理排气流的一个或更多个排气后处理催化剂，并由此还原排气流中一定量的一种或更多种物。例如，一个排气后处理催化剂可以被配置成当排气流为稀时捕集来自排气流的NOx，并且当排气流为富时还原捕集的NOx。在另一些示例中，排气后处理催化剂可以被配置成不成比例的NOx或在还原剂的帮助下可选地还原NOx。在又一些示例中，排气后处理催化剂可以被配置成氧化排气流中的残余碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何这样的功能的不同排气后处理催化剂可以被单独或一起安排在中间层(washcoats)中或者排气后处理阶段的其它地方。在一些实施例中，排气后处理阶段可以包括被配置成捕集并氧化排气流中的烟尘颗粒的可再生烟尘过滤器。来自排放控制装置70的全部或部分被处理的排气可以经由排气导管35被释放到大气中。
取决于工况，排气的一部分可以经由EGR通道51通过EGR冷却器50和EGR阀52从涡轮机76上游的排气歧管36再循环到压缩机74下游的进气歧管22。以此方式，高压排气再循环(HP-EGR)可以被启用。在一些实施例中，除了HP-EGR之外，低压排气再循环(LP-EGR)也可以被启用，其中被处理的排气的一部分经由低压EGR通道(且在其中耦接EGR冷却器和EGR阀(未示出))从涡轮机76下游的排气歧管36再循环到压缩机74上游的进气歧管22。EGR阀52可以被打开以允许受控数量的冷却排气到进气歧管，用于期望的燃烧和排放-控制性能。发动机系统10中相对长的EGR流路径将非常均质的排气提供到进气空气充气中。进一步地，EGR开始点(take-off point)和混合点的部署提供了针对增加的可用EGR质量和改善的性能的非常有效的排气冷却。
每个汽缸30可以由一个或更多个气门服务。在本示例中，每个汽缸30包括对应的进气门62和排气门64。发动机系统100进一步包括用于操作进气门62和/或排气门64的一个或更多个凸轮轴68。在示出的示例中，进气凸轮轴68被耦接到进气门62并且能够被致动以操作进气门62。在一些实施例中，在多个汽缸30的进气门被耦接到共用凸轮轴的情况下，进气凸轮轴68能够被致动以操作所有被耦接的汽缸的进气门。
进气门62在允许进气空气进入对应的汽缸的打开位置和大体阻挡来自汽缸的进气空气的关闭位置之间是可致动的。进气凸轮轴68可以被包括在进气门致动系统69中。进气凸轮轴68包括进气凸轮67，该进气凸轮具有用于打开进气门62限定的进气持续时间的凸轮凸角廓线。在一些实施例中(未示出)，凸轮轴可以包括具有替代的凸轮凸角廓线的附加进气凸轮，该替代的凸轮凸角廓线允许进气门62被打开替代的持续时间(在本文中也被称为凸轮廓线变换系统)。基于附加凸轮的凸角廓线，替代的持续时间可以比进气凸轮67的限定的持续时间更长或更短。凸角廓线可以影响凸轮提升高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。控制器通过纵向地移动进气凸轮轴68并且在凸轮廓线之间变换可以能够变换进气门持续时间。
在同一方式中，每个排气门64在允许排气离开对应的汽缸的打开位置和大体保持气体在汽缸内的关闭位置之间是可致动的。应当认识到当只有进气门62被示出是凸轮致动的时，排气门64也可以通过类似的排气凸轮轴(未示出)被致动。在一些实施例中，在多个汽缸30的排气门被耦接到共用凸轮轴的情况下，排气凸轮轴能够被致动以操作所有被耦接的汽缸的排气门。至于进气凸轮轴68，当被包括时，排气凸轮轴可以包括具有凸轮凸角廓线的排气凸轮，该凸轮凸角廓线用于打开排气门64限定的排气持续时间。在一些实施例中。排气凸轮轴可以进一步包括具有替代的凸轮凸角廓线的附加排气凸轮，该替代的凸轮凸角廓线允许排气门64被打开替代的持续时间。凸角廓线可以影响凸轮提升高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。控制器通过纵向地移动排气凸轮轴并且在凸轮廓线之间变换可以能够变换排气门持续时间。
应当认识到进气凸轮轴和/或排气凸轮轴可以被耦接到汽缸子集，并且可以存在多个进气凸轮轴和/或排气凸轮轴。例如，第一进气凸轮轴可以被耦接到汽缸的第一子集的进气门而第二进气凸轮轴可以被耦接到汽缸的第二子集的进气门。同样地，第一排气凸轮轴可以被耦接到汽缸的第一子集的排气门而第二排气凸轮轴可以被耦接到汽缸的第二子集的排气门。更进一步地，一个或更多个进气门和排气门可以被耦接到每个凸轮轴。耦接到凸轮轴的汽缸的子集可以基于它们沿发动机缸体的位置、它们的点火顺序、发动机配置等。
进气门致动系统69和排气门致动系统(未示出)可以进一步包括推杆、摇臂、挺杆等。这样的装置和特征可以通过使凸轮的旋转运动转换为气门的平移运动来控制进气门62和排气门64的致动。如前面讨论的，在不同气门之间的凸轮凸角廓线可以提供变化的凸轮提升高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时的情况下，气门也能够经由凸轮轴上的附加凸轮凸角廓线而被致动。然而，如果期望，可以使用替代的凸轮轴(顶置和/或推杆)布置。进一步地，在一些示例中，汽缸30每个均可以具有多于一个进气门和/或排气门。在又一些示例中，一个或更多个汽缸中的排气门64和进气门62中的每个可以由共用凸轮轴来致动。更进一步地，在一些示例中，一些进气门62和/或排气门64可以由它们自身的独立凸轮轴或其它装置来致动。
发动机系统100可以包括可变气门正时系统，例如，可变凸轮正时VCT系统80。可变气门正时系统可以被配置成在第一操作模式期间打开第一阀第一持续时间。第一操作模式可以在发动机负载低于部分发动机负载阈值处发生。进一步地，可变气门正时系统可以被配置成在第二操作模式期间打开第一阀第二持续时间，该第二持续时间小于第一持续时间。第二操作模式可以在发动机负载高于发动机负载阈值并且发动机转速低于发动机转速阈值处(例如，在低到中等发动机转速期间)发生。
VCT系统80可以是双独立可变凸轮轴正时系统，用于改变彼此独立的进气门正时和排气门正时。VCT系统80包括耦接到共用进气凸轮轴68的进气凸轮轴相位器82，用于改变进气门正时。VCT系统可以同样地包括耦接到共用排气凸轮轴的排气凸轮轴相位器，用于改变排气门正时。VCT系统80可以被配置成通过提前或延迟凸轮正时来提前或延迟气门正时并且可以通过控制器38来控制。VCT系统80可以被配置成通过改变在曲轴位置和凸轮轴位置之间的关系改变气门打开和关闭事件的正时。例如，VCT系统80可以被配置成独立于曲轴旋转进气凸轮轴68以致使气门正时被提前或延迟。在一些实施例中，VCT系统80可以是被配置成快速地改变凸轮正时的凸轮扭矩致动的装置。在一些实施例中，气门正时(如进气门关闭(IVC)和排气门关闭(EVC))可以通过连续的可变气门提升(CVVL)装置来改变。
以上描述的气门/凸轮控制装置和系统可以是液压驱动的、电致动的或它们的组合。在一种示例中，凸轮轴的位置可以经由具有保真度的电致动器(例如，电致动的凸轮相位器)的凸轮相调整来改变，该保真度超过大多数液压操作的凸轮相位器的保真度。信号线能够发送控制信号到VCT系统80并且从VCT系统80接收凸轮正时和/或凸轮选择测量。
通过调整VCT系统80，进气凸轮轴68的位置能够被调整，从而改变进气门62的打开和/或关闭正时。这样，通过改变进气门62的打开和关闭，能够改变在进气门62和排气门64之间的正向重叠量。例如，VCT系统80可以被调整成提前或延迟进气门62相对于活塞位置的打开和/或关闭。
在发动机操作期间，汽缸活塞从上止点(TDC)逐渐地向下移动，在做功冲程的结束时在下止点(BDC)处降到最低点(bottom out)。然后在排气冲程的结束时，活塞返至在TDC处的顶部。然后在进气冲程期间，活塞再次向下移回朝向BDC，在压缩冲程的结束时返至在TDC处的它最初的顶部位置。在汽缸燃烧期间，正当活塞在做功冲程的结束时降到最低点时，排气门可以被打开。然后当活塞完成排气冲程时，排气门可以关闭，保持打开至少直到随后的进气冲程开始。同样地，进气门在进气冲程的开始时或之前可以被打开，并且可以保持打开至少直到随后的压缩冲程开始。
基于在排气门关闭和进气门打开之间的正时差异，气门可以使用负向气门重叠来操作，其中对于在排气冲程结束之后和进气冲程开始之前的短持续时间，进气门和排气门两者都被关闭。在两个气门都被关闭的期间的这个时期被称为负向(进气到排气)气门重叠。在一个示例中，VCT系统可以被调整成使得负向进气到排气门重叠正时在汽缸燃烧期间可以是发动机的默认凸轮位置。
替代地，气门可以使用正向气门重叠来操作，其中对于在排气冲程结束之前和进气冲程开始之后的短持续时间，进气门和排气门二者都可用被打开。在两个阀都可以被打开期间的这个时期被称为正向(进气到排气)气门重叠。如本文所详述的，VCT系统80可以被调整成使得在选定的升压发动机工况期间的正向气门重叠的量增加正向气门重叠。具体地，进气凸轮轴的位置可以被调整成使得进气门正时的打开被提前。因此，进气门在排气冲程结束之前被更早地打开并且打开两个气门的持续时间可以被增加，从而导致更多的正向气门重叠。作为一个示例，正向气门重叠可以通过从一些正向气门重叠的位置移动进气凸轮轴到具有更多正向气门重叠的位置来增加。作为另一示例，正向气门重叠可以通过从负向气门重叠的位置移动进气凸轮轴到正向气门重叠的位置来增加。在一个示例中，VCT系统可以被调整成使得负向进气到排气门重叠正时在发动机冷启动期间可以是发动机的默认凸轮位置。
应当认识到虽然以上示例提出通过提前进气门打开正时而增加正向气门重叠，但在替代示例中，正向气门重叠可以通过调整排气凸轮轴以延迟排气门关闭来增加。更进一步地，进气和排气凸轮轴中的每个可以通过改变进气和排气门正时两者被调整以改变正向气门重叠。
在发动机系统100中，在快速地增加发动机负载的时期期间，如立刻在启动之后、踩加速器踏板时或退出DFSO时，由压缩机提供的进气空气压缩的量可能不足。在这些状况的至少一些期间，由于涡轮机不能加速旋转到足够高地旋转速度(例如，由于低排气温度或压力)，来自压缩机的可用升压压力的量可以被限制。这样，涡轮机加速旋转和驱动压缩机以提供压缩的进气空气的需要量的所需要的时间被称为涡轮迟滞。在涡轮迟滞期间，提供的转矩量会不匹配转矩需求，从而导致发动机性能降低。
为了加快涡轮机加速旋转并且减少涡轮迟滞，发动机在这些状况期间可以以直吹模式操作。其中，压缩的进气空气的量(在本文也被称为直吹空气)可以从进气歧管被引导到排气歧管，并且维持化学计量比的汽缸燃烧，以提供用于加速旋转涡轮机的额外的质量流量。在一些实施例中，燃料喷射可以被调整(例如，富集)成与直吹空气量相当以提供用于加速旋转涡轮机的额外的焓。当发动机具有至少一些升压时，即当进气歧管压力(MAP)比排气歧管压力高至少阈值量时，直吹空气可以被提供。基于当时普遍要求直吹空气的发动机工况，气门重叠量被调整成使得需要的直吹空气的量能够经由发动机汽缸通过正向气门重叠被提供到涡轮机。
例如，为了经由发动机汽缸提供直吹，VCT系统80可以从不具有正向气门重叠的初始位置被调整到具有增加的正向气门重叠的最终位置。在一个示例中，最终位置可以是完全气门重叠的位置(或最大正向气门重叠)。当本文的方法讨论总是经由正向气门重叠提供直吹空气时，在替代实施例中，只有用于提供正向气门重叠的气门正时不使发动机燃料经济性、燃烧稳定性和转矩输出退化，直吹空气才可以经由正向气门重叠被提供。
如参考图3所详述的，基于发动机工况，发动机控制器可以选择以直吹模式的发动机操作并且调整经由正向气门重叠输送的直吹空气的量。替代地，控制器可以维持以非直吹模式的发动机操作，其中无直吹空气被输送。
这样，在以直吹模式的操作期间，诸如那些由于预点火的异常燃烧事件更加可能发生。这是因为通常使用直吹模式的状况，即高负载低发动机转速状况，也是预点火倾向较高的同一状况。而汽缸预点火可以通过减缓动作(如富集受影响的汽缸或通过减少进气空气流而减少发动机负载)来常规地解决，发明人在此已经认识到常规的减缓步骤在直吹模式下可以加剧预点火，同时还使发动机性能退化。例如，汽缸富集能够导致排气催化剂过热并且从而催化剂退化。这是因为在直吹模式下，发动机在汽缸中以化学计量的空燃比操作但是在排气催化剂处是稀的，这是由于空气流在高气门重叠的时期期间从进气装置进入排气装置。在这样的状况期间减缓临时的发动机富集的预点火的使用引起丰富的燃料与在催化剂处的过量氧反应，从而导致催化剂处过温状况。此外，通过减少空气流的发动机负载限制能够减少直吹模式的益处。如本文参考图3-图4所详述的，发动机控制器可以基于预点火在直吹模式或非直吹模式期间是否被指示不同地解决预点火。例如，发动机负载限制可以经由在每种模式下的不同调整而被执行。同样地，当以直吹模式对非直吹模式时，控制器也可以不同地指示并且计数预点火(例如，在彼此独立的不同的计数器上)。
图1也示出电子控制系统38，其可以是其中安装有发动机系统10的车辆的任何电子控制系统。在根据可调整的正时至少一个进气门或排气门被配置成打开和关闭的实施例中，可调整的正时可以经由电子控制系统被控制以调节在点火期间燃烧室中存在的排气量。电子控制系统也可以被配置成命令发动机系统中的各种其它电子致动的阀门——节流阀、压缩机旁通阀、废气门、EGR阀和截止阀、各种贮存器进气门和排气门，的打开、关闭和/或调整，例如，在需要展现本文描述的任意控制功能时。进一步地，为了评估与发动机系统的控制功能有关的工况，电子控制系统可以可操作地耦接到安排在整个发动机系统的多个传感器——流传感器、温度传感器、踏板位置传感器、压力传感器等。
如上所述，图1示出内燃发动机的非限制性示例。应当理解在一些实施例中，发动机可以具有更多或更少的燃烧室、控制阀门、节气门和压缩装置等。示例发动机可以具有以“V”型配置安排的汽缸。进一步地，共用进气凸轮轴可以控制第一排上的第一组汽缸的进气门而第二进气凸轮轴可以控制第二排上的第二组汽缸的进气门。即，凸轮致动系统(例如，VCT系统)的共用凸轮轴可以用于控制一组汽缸的气门操作。
图2示出内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和经由输入装置132来自车辆操作员130的输入。在这种示例中，输入装置132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14(本文也称为“燃烧室”)可以包括具有活塞138定位在其中的燃烧室壁136。活塞138可以被耦接到曲轴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被耦接到客车的至少一个驱动轮。进一步地，启动器马达可以经由飞轮被耦接到曲轴140以实现发动机10的启动操作。
汽缸14能够经由一系列进气通道142、144和146接收进气空气。进气通道146能够与除了汽缸14之外的发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括诸如涡轮增压器或机械增压器的升压装置。例如，图1示出被配置具有包括在进气通道142和144之间安排的压缩机174和沿排气通道148安排的排气涡轮机176的涡轮增压器的发动机10。在升压装置被配置为涡轮增压器的情况下，压缩机174可以至少部分地通过排气涡轮机176经由轴180驱动。然而，在另一些示例中，如发动机10被提供具有机械增压器的情况下，排气涡轮机176可以任选地被省略，其中压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输出驱动。包括节流板164的节气门20可以沿发动机的进气通道被提供用于改变提供到发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如，节气门20可以如图1所示被布置在压缩机174的下游或替代地可以被提供在压缩机174的上游。
排气通道148能够接收来自除了汽缸14之外的发动机10的其它汽缸的排气。排气传感器128被示出耦接到排放控制装置178上游的排气通道148。例如，传感器128可以从用于提供排气空燃比的指示的各种合适的传感器之间进行选择，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEGO(加热的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、各种其它排放控制装置或它们的组合。
排气温度可以通过定位在排气通道148中的一个或更多个温度传感器(未示出)来估计。替代地，排气温度可以基于发动机工况(如转速、负载、空燃比(AFR)、火花延迟等)来推知。进一步地，排气温度可以通过一个或更多个排气传感器128来计算。应当认识到排气温度可以替代地通过本文列出的温度估计方法的任意组合来估计。
发动机10的每个汽缸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被示出包括位于汽缸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。
进气门150可以经由凸轮致动系统151通过凸轮致动由控制器12控制。类似地，排气门156可以经由凸轮致动系统153由控制器12控制。凸轮致动系统151和153每个均可以包括一个或更多个凸轮并且可以利用可以由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT，如图1所示)、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，以改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别地通过气门位置传感器155和157确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可以通过电动气门致动来控制。例如，汽缸14可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在又一些实施例中，进气门和排气门可以通过共用气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统来控制。
汽缸14能够具有压缩比，该压缩比是活塞138在下止点与上止点时的容积的比。常规地，压缩比在9：1到10：1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增大。这可以发生在例如使用较高辛烷值燃料或具有较高蒸发潜焓的燃料的时候。压缩比也会在使用直接喷射的条件下而增加，这是由于直接喷射对发动机爆震的影响。
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92。在选择操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA点火系统190能够经由火花塞192将点火火花提供到燃烧室14。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，诸如其中发动机10可以通过自动点火或通过燃料的喷射开始燃烧，如可以是一些柴油机的情况。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置具有用于向其提供燃料的一个或更多个燃料喷射器。作为非限制性的示例，汽缸14被示出包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出直接地耦接到汽缸14，用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例的向汽缸14直接喷射燃料。以此方式，燃料喷射器166提供被称为到燃烧汽缸14的燃料的直接喷射(下文也称为“DI”)。而图1示出喷射器166作为侧喷射器，它也可以位于活塞的顶部，如接近火花塞192的位置。当使用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低的挥发性，这样的位置可以改善混合和燃烧。替代地，喷射器可以位于进气门的顶部并且接近进气门以改善混合。燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统8被输送到燃料喷射器166。替代地，燃料可以在较低的压力下通过单级燃料泵来输送，在这种情况下，直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间比在使用高压燃料系统时受到更多限制。进一步地，虽然未示出，燃料箱可以具有提供信号到控制器12的压力换能器。应当认识到，在替代实施例中，喷射器166可以是将燃料提供到汽缸14上游的进气道中的进气道喷射器。
还应当认识到虽然示出的实施例示出发动机通过经由单一直接喷射器喷射燃料来操作；但在替代实施例中，发动机可以通过使用两个喷射器(例如，直接喷射器和进气道喷射器)且改变来自每个喷射器喷射的相对量来操作。
燃料可以在汽缸的单个循环期间通过喷射器被输送到汽缸。进一步地，从喷射器输送的燃料的分布量和/或相对量可以随工况而变化。此外，对于单一燃烧事件，输送的燃料的多次喷射可以每个循环执行。多次喷射可以在压缩冲程、进气冲程或它们的任何合适的组合期间被执行。另外，燃料可以在循环期间被喷射以调整燃烧的空气与所喷射的燃料比(AFR)。例如，燃料可以被喷射以提供化学计量的AFR。AFR传感器可以被包括以提供汽缸内AFR的估计。在一个示例中，AFR传感器可以是排气传感器，如EGO传感器128。通过测量排气中残留氧(对于稀混合物)的量或未燃烧的碳氢化合物(对于富混合物)的量，传感器可以确定AFR。这样，AFR可以被提供为Lambda(λ)值，即，对于给定的混合物作为实际AFR与化学计量的比。因此，1.0的λ指示化学计量比的混合物，比化学计量比的混合物更富可以具有小于1.0的λ值，并且比化学计量比的混合物更稀可以具有大于1的λ值。
如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。这样，每个汽缸可以类似地包括它自身的一组进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。
发动机系统8中的燃料箱可以容纳具有不同的燃料性质(如，不同的燃料成分)的燃料。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合或它们的组合等。
发动机10可以进一步包括耦接到每个汽缸14的爆震传感器90，用于确定异常汽缸燃烧事件。在替代实施例中，一个或更多个爆震传感器90可以耦接到发动机汽缸体的选定位置。爆震传感器可以是在汽缸体上的加速计或配置在每个汽缸的火花塞中的离子传感器。爆震传感器的输出可以与曲轴加速传感器的输出结合以指示汽缸内的异常燃烧事件。在一个示例中，基于在一个或更多个限定的窗口(例如，曲柄角度正时窗口)中爆震传感器90的输出，由于爆震和预点火中的一个或更多个而产生的异常燃烧可以被检测和区分。作为示例，预点火可以响应于在较早的窗口(例如，在汽缸火花事件之前)中产生的爆震传感器信号被指示，而爆震可以响应于在较晚的窗口(例如，在汽缸火花事件之后)中产生的爆震传感器信号被指示。进一步地，预点火可以响应于爆震传感器输出信号较大(例如，高于第一阈值)和/或较小的频率被指示，而爆震可以响应于爆震传感器输出信号较小(例如，高于第二阈值，第二阈值低于第一阈值)和/或较大的频率被指示。
此外，施加的减缓动作可以基于异常燃烧事件是否是由于爆震或预点火而引起的被调整。例如，爆震可以使用火花延迟和EGR来解决，而预点火使用汽缸富集、汽缸变稀、发动机负载限制和/或冷却的外部EGR的输送来解决。预点火减缓动作可以基于当以直吹模式或者非直吹模式操作时是否接收到预点火的指示被进一步调整，如图4所详述的。例如，当两种模式的预点火通过使发动机富集被解决时，发动机负载限制可以当处于直吹模式时经由气门重叠调整被执行，而在非直吹模式下的发动机负载限制经由进气节气门调整被执行。具体地，可以减小正向气门重叠。此外，施加的富集(富集度、富集的持续时间、富集的汽缸数目)也可以基于预点火在何处被检测的操作模式来调整。
更进一步地，不同的异常燃烧计数器可以在当处于直吹模式与非直吹模式时用于计数预点火事件。作为示例，在直吹模式下的预点火事件可以被计数在第一计数器上，并且当第一计数器的输出高于第一阈值时，可以启用预点火减缓动作。相比之下，在非直吹模式下的预点火事件可以被计数在第二计数器上，并且当第二计数器的输出高于第二阈值时，可以启用预点火减缓动作。在此，第一阈值可以与第二阈值相同或不同于(例如，高于或低于)第二阈值。进一步地，在直吹模式下的预点火事件可以导致第一计数器被增加但是第二计数器不增加，同样地，在非直吹模式下的预点火事件可以导致第二计数器被增加但是第一计数器不增加。如本文所详述的，包括富集量、部署的若干循环富集和发动机负载限制的量的减缓动作在直吹模式和非直吹模式下可以是不同的。
返回至图1，控制器12被示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在这个特定示例中被示为只读存储器芯片(ROM)110用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。控制器12可以接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除了前面讨论的这些信号，还包括：来自质量空气流量传感器122的所引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其它类型)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)；来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)，来自EGO传感器128的汽缸AFR，以及来自爆震传感器90和曲轴加速传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。
存储介质只读存储器110能够被编程有计算机可读数据，该计算机可读数据表示通过处理器106用于执行下面描述的方法以及期望的但没有具体地列出的各种变体的可执行的指令。示例程序参照图3-图4被示出。
以此方式，图1-图2的系统能够实现用于升压发动机的方法，其中当以直吹模式操作时，正向气门重叠响应于预点火的指示被减小。通过调整VCT装置的位置以调整进气门和/或排气门正时，正向气门重叠可以在直吹模式下被临时地减小以限制发动机负载。同时，汽缸富集可以和负载限制一起被使用以解决预点火。此后，正向气门重叠可以被增加并且直吹操作可以被恢复。
应当认识到当存在的示例参照具有直吹能力的升压发动机被描述时，预点火阈值的调整、预点火减缓燃料富集值、发动机负载限制值、增加率、减少率等可以在另一些实施例中被校准使得它对于特定发动机、动力传动系统和/或车辆组合最优地起作用。
现在转至图3，示例方法300被示出用于以直吹模式操作发动机，其中直吹空气经由使用正向气门重叠的发动机汽缸从进气歧管被提供到排气歧管。替代地，发动机以非直吹模式操作而不使用气门重叠。基于操作的模式，响应于预点火的指示，不同的预点火计数器可以被增加并且可以采取不同的预点火减缓动作。不同的预点火减缓动作在图4的方法400处被讨论。
在302处，该方法包括估计和/或测量发动机工况。这些可以包括，例如，操作员转矩需求、发动机转速、转矩输出、排气温度、排气催化剂温度、涡轮机转速、进气歧管压力(MAP)、升压压力、大气压力(BP)、排气歧管压力、踏板位置、车辆速度等。在304处，基于当前的发动机工况和驾驶员需求的转矩，可以确定直吹是否是期望的。如果直吹是期望的，可以确定已经满足直吹状况。在一个示例中，直吹状况可以响应于踩加速器踏板事件被满足。在另一示例中，直吹状况可以响应于涡轮机转速低于踩加速器踏板时刻的阈值而被满足。在此，压缩的进气空气可以被直吹并且从进气歧管被引导到排气歧管以加速旋转涡轮机并且增加涡轮机转速和发动机升压。
确定的直吹状况可以进一步包括确定进气歧管压力(MAP)高于排气歧管压力。即，正向泵域(pumping regime)可以被确定。这样，在估计MAP和排气歧管压力中可能存在误差。例如，MAP和排气歧管压力的估计值分别可以是50英寸汞柱和48英寸汞柱，从而允许正向泵域并且允许直吹空气从进气歧管被引导到排气歧管。然而，MAP和排气歧管压力的实际值可以分别是48英寸汞柱和50英寸汞柱。这将会引起空气和排气实际以相反的方向从排气歧管到进气歧管流动。
为了减小这样的误差，死区可以是包括当将MAP与排气歧管压力(EXHMAP)相比时。例如，为了确定满足直吹状况，可以确定MAP高于排气歧管压力至少阈值量(例如，MAP>EXHMAP+X)。相比之下，为了使EGR可用(其是以相反的方向从排气歧管到进气歧管的流)，可以确定排气歧管压力高于MAP至少阈值量(例如，EXHMAP>MAP+Y)。通过包括当将进气歧管压力和排气歧管压力相比时的死区，进气歧管压力和排气歧管压力的测量值和估计值的变化的公差被提供。
如果直吹状况被确定，在306处，程序包括以直吹模式操作发动机。例如，响应于操作员踩加速器踏板，发动机可以以直吹模式操作。以直吹模式操作包括，在308处，至少基于升压的变化率、质量空气流率、发动机转速和涡轮机转速中的一个或更多个确定需要的直吹空气的量。例如，随着当前的涡轮机转速和阈值转速之间的差异增加，较大量的直吹空气可以被需要以加速旋转涡轮机。以直吹模式操作进一步包括，在310处，确定需要的气门正时以经由正向气门重叠提供期望量的直吹空气。例如，气门正时当前可以是第一气门正时，其对应于无正向气门重叠或低正向气门重叠。控制器可以被配置成确定对应于较高的正向气门重叠(例如，完全或最大的气门重叠)的第二气门正时。此外，控制器可以确定需要的可变凸轮正时(VCT)调整以将气门正时从初始气门正时转变到对应于增加的正向气门重叠的最终气门正时，使得确定的直吹空气量能够被提供通过汽缸。确定的VCT调整可以包括进气门和/或排气门的凸轮轴位置调整。以此方式，提供的正向气门重叠的量可以基于诸如操作员转矩需求和涡轮机转速的工况。应当认识到正向气门重叠可以在直吹操作的时刻被提供在经历汽缸燃烧的(一个或多个)发动机汽缸中。
接下来，在312处，以直吹模式操作包括调整可变凸轮正时装置以转变凸轮轴位置，从而将(一个或多个)发动机汽缸的进气门正时和/或排气门正时从对应于无正向气门重叠(或较低的正向气门重叠)的第一气门正时调整到对应于正向进气门到排气门重叠(或增加的正向气门重叠)的第二气门正时。然后，一旦气门正时已经被调整，则进气空气可以经由正向重叠通过一个或更多个汽缸从压缩机下游的进气歧管被引导到涡轮机上游的排气歧管。此外，在引导期间，燃料喷射量可以基于经由正向气门重叠引导的空气量而被调整以便维持排气空燃比处在或接近化学计量比。例如，在引导期间，汽缸燃料喷射可以被临时地转变为较富的燃料喷射，其中富燃料喷射的富集的程度基于经由使用正向气门重叠的汽缸所引导的空气(如直吹空气)的量。通过在引导期间基于直吹空气的量调整汽缸燃料喷射，排气状况和排气催化剂的性能能够被维持。
在314处，可以确定是否存在预点火的指示。例如，可以确定在预点火窗口中估计的爆震传感器的输出是否高于预点火阈值。这样，可以确定在任何发动机汽缸中是否存在预点火的指示。预点火窗口可以比爆震窗口更早，预点火阈值比爆震阈值更高。如果没有接收到预点火的指示，则该程序可以以直吹模式继续发动机操作结束。
这样，以直吹模式操作可以被执行直到涡轮机转速达到阈值速度，其中压缩的进气空气经由正向气门重叠从进气歧管被引导到排气歧管。如果涡轮机已经充分地加速旋转，对应于负向气门重叠(或较低的正向气门重叠)的初始气门正时可以被恢复。具体地，在期望量的直吹空气经由正向气门重叠已经被提供后，凸轮轴可以被转变回到最初的位置。在一个示例中，凸轮轴调整可以将气门正时从第二气门正时返回到第一气门正时。气门正时可以被调整以恢复无正向气门重叠的位置同时将发动机转变成非直吹模式的操作。以此方式，通过经由正向气门重叠提供至少一部分需要量的直吹空气，涡轮机加速旋转能够被加快而不用将气门正时转变到使发动机性能退化和减少燃料经济性的正时。
如果在以直吹模式操作时确定预点火的指示，在316处，控制器的第一计数器上的第一预点火计数响应于预点火的指示而增加。这样，第一计数器会不同于且明显区别于第二计数器，该第二计数器响应于当以非直吹模式操作时接收的预点火的指示而增加。因此，响应于当在直吹模式下接收的预点火的指示，第一计数器被增加并且第二计数器被保持(不增加)。
在318处，预点火减缓动作基于第一计数器上的第一预点火计数被调整。如在图4处所详述的，响应于当以直吹模式操作时预点火的指示，这包括通过减小正向气门重叠来限制发动机负载。减小气门重叠可以响应于第一计数器上的预点火计数高于(第一)阈值而被执行。
返回至304，如果未确定直吹状况，在320处，该程序包括以非直吹模式操作发动机。在一个示例中，当以非直吹模式操作时，凸轮轴位置被调整成使得无正向阀气门重叠被提供。例如，提供无正向气门重叠的位置可以是凸轮轴的默认位置。然而，在另一些实施例中，当以非直吹模式操作时，非零正向气门重叠可以被提供并且气门重叠可以被减小使得直吹是可忽略的。
在322处，在转变成非直吹模式之后，可以确定在任何发动机汽缸中预点火的指示是否已经被接收。例如，可以确定在预点火窗口中估计的爆震传感器的输出是否高于预点火阈值。如果未接收到预点火的指示，该程序可以以维持非直吹模式下的发动机操作来结束。
如果在以非直吹模式操作时确定预点火的指示，在324处控制器的第二计数器上的第二预点火计数响应于预点火的指示而增加。这样，第二计数器会不同于且明显区别于第一计数器，该第一计数器响应于当以直吹模式操作时接收的预点火的指示而增加。因此，响应于当以非直吹模式接收的预点火的指示，第二计数器被增加并且第一计数器被保持(不增加)。
在326处，预点火减缓动作基于第二计数器上的第二预点火计数被调整。如在图4处所详述的，响应于当以非直吹模式操作时预点火的指示，这包括通过减小进气门开度(或调整废气门位置)来限制发动机负载。进气节气门开度的减小或废气门开度的增加可以响应于第二计数器上的预点火计数高于(第二)阈值而被执行。
如在图4处所详述的，相对于响应于在非直吹模式下的预点火执行的减缓动作，响应于在直吹模式下的预点火执行的减缓动作可以被不同地触发(例如，在不同的阈值下)。此外，减缓动作也可以是不同的。例如，当在直吹模式下的预点火通过经由正向气门重叠调整限制发动机负载来解决时，在非直吹模式下的预点火可以通过经由进气节气门或废气门位置调整限制发动机负载来解决。此外，应用于减缓预点火的燃料富集的程度在两种模式下可以变化。
现转至图4，示例方法400被示出用于调整当以相对于非直吹模式的直吹模式操作时执行的预点火减缓动作。
在402处，可以确定发动机正以直吹模式操作。直吹模式也可以被称为最佳性能持续清除(OPSS)模式。例如，可以确定发动机以至少一些正向气门重叠并且以经由一个或更多个汽缸从进气歧管被引导到排气歧管的进气空气来操作。经确定后，在404处，可以确定第一计数器上的(第一)预点火计数高于第一阈值(Thr_1)。在一种示例中，当以允许使用较高的阈值的直吹模式操作时，较大数目的预点火事件可以被容许。在另一些示例中，如以下所详述的，预点火减缓可以被调整成使得富集循环的数目和富集的程度可以小于在直吹模式(相对于非直吹模式)下的相等数目的检测事件。如果预点火计数不高于第一阈值，该程序可以在直吹模式期间继续监测预点火事件发生并且如果任何预点火事件被指示则增加第一计数器。
如果第一计数器的输出超过第一阈值，在406处，该程序包括减小气门重叠以限制发动机负载。减小气门重叠包括使用相对较低的正向气门重叠或无正向气门重叠操作。具体地，基于预点火计数，进气和排气凸轮或气门正时可以被调整以临时地减小正向气门重叠的量。这样，响应于在任何发动机汽缸中预点火的指示，控制器可以调整可变凸轮正时装置以调整所有发动机汽缸的进气门和/或排气门正时从而减小正向气门重叠。参照图3的示例，控制器可以调整VCT装置以从对应于(完全)正向进气到排气门重叠的第二气门正时到或朝向对应于无气门重叠的第一正时调整所有发动机汽缸的进气和/或排气门正时。所施加的正向气门重叠的减小量可以基于预点火的指示(例如，预点火计数、预点火强度等)。例如，随着预点火的指示增加(例如，当第一计数器的预点火计数超过第一阈值且/或随着预点火强度增加)，所施加的正向气门重叠的减小量可以被(例如，逐渐地)增加。通过短暂地减小正向气门重叠并且减少被引导到排气催化剂的空气量，进一步减缓预点火事件。此外，催化剂过热和热退化被减少。
可选择地，当减小发动机负载时，响应于第一预点火计数高于第一阈值，发动机可以被富集。具体地，所有发动机汽缸可以被富集第一量，富集度基于第一预点火计数。例如，当第一预点火计数超过第一阈值时，发动机富集的富集度可以被增加。图5-图7示出响应于在直吹模式期间的预点火所施加的发动机负载限制和预点火减缓富集的详细概述。
在410处，响应于减小气门重叠，第一预点火(PI)计数器上的第一预点火计数可以被减小。例如，第一预点火计数可以以第一率减小。特别地，减小气门重叠可以导致预点火发生的降低，并且第一PI计数器可以响应于当继续以直吹模式操作时未进一步发生预点火事件而被增加。计数器可以每次在直吹模式操作的限定的持续时间过去后无预点火事件(episode)的发生被减少。这样，当正向气门重叠减小时，预点火发生变得不太可能并且因此对于另一预点火事件的发生可能需要更长。在412处，可以确定第一预点火计数是否低于较低的阈值(Thr_3)。如果否，该程序在414处可以维持具有减小的正向气门重叠的发动机操作。否则，如果第一预点火计数低于较低的阈值，可以确定进一步预点火的可能性是非常低的，并且不需要具有气门重叠减小的进一步操作。因此，在416处，当直吹状况仍然普遍存在时，对应于增加的正向气门重叠的凸轮轴位置可以被恢复。例如，VCT装置可以被调整以转变凸轮轴并且使所有发动机汽缸的进气和/或排气门正时返至对应于(完全)正向进气到排气门重叠的第二气门正时。这样，如果直吹状况在第一预点火计数已经充分地减小的时候不存在，发动机可以恢复以非直吹模式的操作。替代地，随着第一PI计数器的输出响应于无以直吹模式的PI的事件发生而被减小(减小气门重叠之后)，VCT装置可以被调整以相应地增加正向气门重叠以逐渐地减小发动机负载限制。因此，随着第一计数器上的PI计数减小时，具有完全正向气门重叠的发动机操作可以被恢复。以此方式，由于预点火计数最终影响发动机花费多久在完全或减小的重叠模式中，所以通过利用预点火计数器的正计数率和倒计数率，可能会以直吹模式使预点火事件隔开。
返回至402，如果直吹模式未被确定，在420处，以非直吹模式的发动机操作可以被确定。经确定后，在422处，可以确定第二计数器上的第二预点火计数是否高于第二阈值(Thr_2)。第二阈值可以低于第一阈值。在一个示例中，当以允许使用较低的阈值的非直吹模式操作时，较小数目的预点火事件可以被容许。例如，在直吹模式下，较大数目的预点火事件可以在采取减缓动作之前被允许。相比之下，在非直吹模式下，较小数目的预点火事件可以在采取动作之前被容许。更进一步地，对于在任一模式下的相等数目的事件，当相对于非直吹模式在直吹模式下时，执行的减缓动作可以不太严重(例如，减缓富集中的较小的富集度)。如果预点火计数不高于第二阈值，该程序可以继续监测在非直吹模式期间发生的预点火事件并且如果任何预点火事件被指示则增加第二计数器。
如果第二计数器的输出超过第二阈值，在424处，该程序包括减小进气节气门开度以限制发动机负载。减小进气节气门开度包括短暂地将节气门移动朝向更加闭合的位置。所施加的进气节气门开度的减小量可以基于预点火的指示(例如，预点火计数、预点火强度等)。例如，随着预点火的指示增加(例如，当第二计数器的预点火计数超过第二阈值时且/或随着预点火强度增加)，进气节气门开度可以进一步被减小。通过短暂地减小进气节气门开度，发动机负载被减小，进一步预点火事件被减缓。
应当认识到当描述的程序示出响应于在非直吹模式期间经由进气节气门调整的预点火的发动机负载限制时，在进一步的示例中，发动机负载限制可以经由废气门位置调整被替代地或附加地实现。例如，废气门位置可以响应于在非直吹模式中预点火的指示被调整以减小废气门闭合(并且增加废气门开度)。这样，通过增加废气门开度，升压压力和发动机负载被减小。
此外，在426处，当减小发动机负载时，响应于第二预点火计数高于第二阈值，发动机可以被富集。具体地，一个或更多个发动机汽缸(如预点火影响的汽缸和一个或更多个附加发动机汽缸)可以被富集第二量，富集度基于第二预点火计数。例如，当第二预点火计数超过第二阈值时，发动机富集的富集度可以被增加。响应于在非直吹模式下的预点火所施加的第二富集量可以高于响应于在直吹模式下的预点火所施加的第一富集量。
在428处，响应于通过减小进气节气门开度和/或增加废气门开度的发动机负载的减小，第二预点火计数器上的第二预点火计数会被减小。这样，当发动机负载被限制时，进一步的预点火不太可能发生并且较长的持续时间可能在另一预点火的发生之前消逝。例如，第二预点火计数可以以第二率被减小，该第二率比第一率更慢，其中第一计数器上的第一预点火计数以第一率被减小。替代地，随着第二PI计数器的输出响应于在非直吹模式下无PI的事件发生而被减小(进气节气门开度减小之后)，进气节气门可以被调整以相应地增加发动机负载。这样，随着第二计数器上的PI计数减小时，具有更大的发动机负载和更大的节气门开度的发动机操作可以被恢复，从而增加发动机转矩输送。
在进一步的表示中，该率可以取决于隔多久预点火发生以及发动机以哪种模式操作。作为示例，在直吹模式下，如果无预点火的事件发生，计数器可以被减少。相比之下，如果发动机未以直吹模式操作，计数器可以被冻结在最终值并且如果无事件发生，则不被减少。因此，响应于经由气门重叠调整的发动机负载限制后无预点火的发生，第一预点火计数可以被减小，并且随着第一预点火计数被减小，发动机负载限制可以通过增加气门重叠而被减小。相比之下，响应于经由进气节气门或废气门位置调整的发动机负载限制后无预点火的发生，第二预点火计数可以被减小，并且随着第二预点火计数被减小，发动机负载通过增加节气门开度或减小废气门开度而被减小。
应当认识到当在直吹模式和非直吹模式之间转变时，可以作出发动机负载调整。例如，发动机负载可能需要缓变增大(例如，当转变为直吹模式时)或缓变减小(例如，当转变为非直吹模式时)。在转变期间，负载可以在一段时间内被缓变到下一个值，以便转矩扰动和瞬变被减小，并且不经历转矩撞击。
在430处，可以确定预点火的指示是否低于阈值，例如，如果预点火被充分地减弱。替代地，可以确定第二预点火计数是否低于较低的阈值(其可以与较低的阈值Thr_3相同或不同)。如果否，该程序在432处通过减小进气节气门开度可以维持伴有发动机负载受限的发动机操作。否则，如果预点火的指示充分地低(或第二预点火计数低于较低的阈值)，可以确定进一步预点火的可能性充分低，并且不需要伴有发动机负载受限的进一步操作。因此，在434处，进气节气门开度可以基于当前的操作员转矩需求被增加。
以此方式，响应于当以第一直吹模式操作时接收的预点火的指示，控制器可以增加第一计数器上的第一预点火计数，并且基于第一预点火计数经由气门重叠调整限制发动机负载。相比之下，响应于当以第二非直吹模式操作时接收的预点火的指示，控制器可以增加第二计数器上的第二预点火计数，并且基于第二预点火计数经由进气节气门调整限制发动机负载。在此，当以第一直吹模式操作时增加第一计数器上的第一预点火计数包括不增加第二计数器上的第二预点火计数，并且当以第二非直吹模式操作时增加第二计数器上的第二预点火计数包括不增加第一计数器上的第一预点火计数。基于第一预点火计数限制发动机负载包括基于第一预点火计数高于第一阈值限制，并且其中基于第二预点火计数限制包括基于第二预点火计数高于第二阈值，第二阈值低于第一阈值。
如本文所使用的，以第一直吹模式操作包括使用正向进气到排气门重叠来操作，并且经由气门重叠调整限制发动机负载包括减小正向气门重叠。相比之下，当以第二非直吹模式操作时经由进气节气门调整限制发动机负载包括减小进气节气门的开度。
控制器可以响应于第一预点火计数高于第一阈值进一步以第一富集度富集所有发动机汽缸，并且响应于第二预点火计数高于第二阈值以第二富集度富集一个或更多个发动机汽缸，第二富集度高于第一富集度。进一步地，在第一直吹模式期间，控制器可以以第一率减小第一计数器上的第一预点火计数同时减小正向气门重叠，而在第二非直吹模式模式期间，控制器可以以第二率减少第二计数器上的第二预点火计数同时减小进气节气门开度，第二率慢于第一率。
现转至图5-图7，发动机负载限制程序的示意图描述被示出。发动机负载限制响应于预点火窗口中的爆震传感器输出强度被执行，并且进一步基于在直吹或非直吹操作模式期间是否接收到预点火的指示。对于在每种模式下的预点火汽缸富集和发动机负载限制的量基于预点火强度被确定。负载限制可以作为确定的汽缸富集程序的函数而被调整，该程序如发动机的负载限制随着确定的富集增加而增加。这样，这可以基于查找表的输出被执行为并行评估。在此，如果富集循环的数目被确定为高于阈值(例如，高于0)，它触发包括富集和火花提前的调整。率增量器的输出然后被用于确定负载限制。例如，如果率增量器的输出高于阈值(例如，高于0)，它触发包括负载限制的调整。同样地，当率增量器的输出被减小时，施加的负载限制可以被减小(并且发动机负载和转矩输出可以相应地增加)。
转至图5，程序500可以以前馈方式确定的负载限制502(Tqe_负载_限制)开始。负载限制502基于发动机工况(如基于发动机转速-负载状况)被确定。负载限制502然后可以基于各种因数被削弱(clip)以便使与异常燃烧有关联的(诸如那些与低转速预点火事件有关联的)负面NVH问题最小化。
控制器可以使用包括基于标称状况的标称表506、高效率表508(其对异常燃烧减缓具有较高的影响并且产生较高的转矩输出)和低效率表504(其对异常燃烧具有较低的影响并且产生较低的转矩输出)的三组表。表504、506和508中的每一个被绘制成歧管增压温度(MCT)和发动机转速(Ne)的函数，并且每个表的输出是负载削弱。负载限制502然后使用负载削弱(load clip)被削弱以混合表504-508的输出。
具体地，倍增因数510(或Tqe_负载_混合)被用于调整来自表504-508的负载消弱输出且内插在低、标称和高效率表之间。倍增因数510从-1到1变化。该因数可以基于各种前馈测量并且进一步基于发动机是以直吹模式还是以非直吹模式操作。例如，该因数可以基于在516处的燃料乙醇或醇含量、在518处的燃料辛烷值含量以及在520处的空燃比(AFR)。因此，稀空燃比或低辛烷值燃料将使导致负载消弱的异常燃烧的可能性变得更高，其中负载消弱的内插将负载限制移动到较低的值(如朝向较低的效率表504的负载消弱)。在另一示例中，由于富集减少异常燃烧的可能性，富空燃比或高辛烷值含量的燃料可以导致较高的负载限制(如朝向较高的效率表508的负载消弱)。负载消弱也基于异常燃烧率，如预点火率(本文也称为PI率514)。PI率514可以被学习为爆震传感器输出强度和发动机转速的函数并且可以基于在直吹状况或非直吹状况期间是否发生的PI的发生(incidence)在不同的PI计数器上被不同地增加。
例如，在直吹状况期间发生的预点火的发生可以用于增加第一PI计数器并且调整第一PI率表522a。然后，在直吹操作模式期间，第一PI率表522a的输出可以被用作内插表504-508的输入。同样地，在非直吹状况期间发生的预点火的发生可以用于增加第二不同的PI计数器并且调整第二PI率表522b。然后，在非直吹操作模式期间，第二PI率表522b的输出可以用作内插表504-508的输入。
第一PI率表522a的增加可以以与第二PI率表522b不同的率发生。例如，第一表522a可以比第二表522b更快的增加。随着在发动机操作的持续时间无预点火的发生接着而来时，计数器可以以不同的减小率被减小。例如，第一表522a可以比第二表522b更快地减小。
在进一步实施例中，第一PI率表522a的输出在直吹状况期间可以用作输入以确定重叠530的差集量。重叠530的差集量可以响应于在直吹模式期间的指示预点火对应于瞬时地负载限制发动机所需要的正向气门重叠的减少。在此，随着PI率表522a的输出响应于预点火发生增加，使用更多的正向气门重叠减少可以增加差集量。一旦正向气门重叠530被减少到极限(例如，一旦差集量处在阈值量，如在对应于无正向气门重叠的量)，附加预点火事件和PI率表522a的输出的进一步增加可以用于执行负载限制和表504-508的内插。
负载消弱也包括负载限制的反馈部分，其中负载限制基于PI率514被进一步调整。在此，PI率可以基于发动机转速和爆震传感器输出强度在率计数器上增加。响应于限定的窗口(例如，图2-图4的第一窗口)中爆震传感器的输出增加，并且进一步基于在爆震传感器信号被检测到的发动机转速，率计数器或加权被增加所施加的富集循环的数目或富集度。随着每车辆英里驱动的异常燃烧事件的数目增加，该率可以被进一部增加。随着由车辆发动机驱动的英里的数目增加，该率可以被减小。因此，在足够英里的情况下，如果无异常燃烧被观测，该率能够返回到零并且对负载限制无影响。然而，工况能够影响异常燃烧的预期并且因此影响标称负载限制。转矩负载限制然后通过控制器512使用负载消弱被裁定以确定裁定的转矩负载限制510。
并行地，率增量器可以响应于在直吹和非直吹模式中的每一者期间的异常燃烧事件计数执行的富集循环的数目。富集循环的数目可以被确定为限定的第一窗口中的爆震传感器的输出强度和在此接收爆震传感器输出的发动机转速的函数，并且进一步基于在直吹模式期间是否发生预点火。例如，随着限定的窗口中的爆震传感器输出强度增加，富集循环的数目可以增加并且率增量器可以增加限定量。替代地，加权因数可以被确定。如果率增量器输出是高的(例如，高于阈值)，或如果加权因数是高的(例如，高于阈值)，加权的发动机负载限制可以被计算。只有当阈值数目的富集循环已经被使用时，该加权的发动机负载限制可以具有更积极的“学习下降率”并且可以被激活。相比于非直吹模式，在直吹模式下增加和加权因数可以被不同地调整。例如，在直吹模式下，增加可以比在非直吹模式下的增加更快。然而，在非直吹模式期间施加的富集可以具有比在直吹模式下更高的富集度。
此类率增量器的示例在图7的图700处被示出。具体地，第一富集表702a确定有待被执行的若干富集循环为第一窗口中的爆震传感器的输出强度和当以直吹模式操作时在此接收爆震传感器输出的发动机转速的函数。第一富集表702a也可以接收来自第一PI率表522a的输入。同样地，第二富集表702b可以确定有待被执行的若干富集循环为第一窗口中的爆震传感器的输出强度和当以非直吹模式操作时在此接收爆震传感器输出的发动机转速的函数。第二富集表702b也可以接收来自第二PI率表522b的输入。在704处确定富集循环的数目是否高于阈值(例如，示例示出的高于0)。如果否，发动机在706处可以继续以正常的燃料策略运行。例如，发动机汽缸可以继续以化学计量比被操作。否则，如果确定富集循环的数目较高，那么针对受影响汽缸的异常燃烧的空气-燃料(A/F)控制在708处被调整成使得期望的富集度能够被提供。
转矩负载限制的裁定在图6的图600处被示出。控制器可以首先确定在不同状况下的转矩负载限制。这包括燃烧稳定性限制的负载限制602(CSL_负载_限制)、冷状况燃烧稳定性限制的负载限制604(冷_CSL_负载_限制)以及内插的转矩负载限制606(Tqe_负载_限制)。这样，内插的转矩负载限制606可以对应于在图5处确定的负载消弱的转矩负载限制。在608处，控制器可以裁定负载限制并且选择期望的负载限制为负载限制602-606中最低的。
裁定的负载限制然后经历转矩转换的空气质量。此外，其它加权的发动机负载限制被学习。这些包括，例如，传送转矩限制614和牵引控制限制612。在610处，控制器可以裁定转矩限制并且选择最终的驾驶员需求转矩616为负载限制612、614以及转矩转换的空气质量的裁定的负载限制中最低的。
因此，最终的驾驶员需求转矩可以是内插的转矩限制和加权的发动机转矩限制中最低的。在此，加权的发动机转矩限制可以比裁定的转矩负载限制更加限制，但是基于发动机转速可以相对于彼此变化。例如，在低发动机转速下，其中预点火可能发生，加权的发动机负载限制可以是最限制的。相比之下，在较高的发动机转速下，如当爆震可能发生时，消弱的转矩负载限制可以是最限制的。通过选择可能的负载限制中最低的，异常燃烧被减缓并且进一步大爆震(mega-knock)事件被预先取得(pre-empted)同时解决所有其它负载影响的抑制。
现转至图8，映射图800示出示例发动机操作，其中涡轮迟滞经由正向气门重叠通过从进气歧管中压缩机的下游引导进气空气到涡轮机的上游而被降低。进一步地，预点火基于在直吹模式或非直吹模式期间是否发生异常燃烧被不同地解决。在示出的示例中，发动机包括用于调整汽缸气门正时的可变凸轮正时(VCT)装置。具体地，映射图800在曲线图802处示出涡轮机转速的变化，在曲线图804处示出调整相应的汽缸气门正时的凸轮轴位置的变化(或VCT调整)，在曲线图806处示出相对化学计量比的发动机空燃比(汽缸AFR)的变化，在曲线图808处示出指示预点火(PI)的爆震传感器输出，在曲线图810-812处示出第一和第二PI计数器的输出以及在曲线图814处示出进气节气门位置。
在当前的示例中，在t1之前，发动机可以以低升压操作。例如，发动机可以无升压的或以低升压水平操作，如由在曲线图802处的低涡轮机转速所指示的。在t1处，操作员踩加速器踏板事件可以发生。响应于踩加速器踏板事件，控制器可以将操作转变到直吹模式。在此，控制器可以被配置为从压缩机下游的进气歧管引导压缩的进气空气到涡轮机上游的排气歧管，从而提供附加质量流量和焓以加速涡轮机加速旋转。这样，被直吹的压缩的进气空气(在本文中也被称为直吹空气)可以被提供通过使用正向气门重叠操作的一个或更多个汽缸，并且其中经由汽缸引导的空气量基于发动机工况。
具体地，响应于踩加速器踏板事件，控制器可以确定加速旋转涡轮机所需要的直吹空气的总量。控制器然后可以确定将给定汽缸(或一个或多个汽缸)的气门正时从较低的正向重叠的初始正时转变到较高的正向气门重叠的最终正时(例如，负向气门重叠的初始正时到正向气门重叠的最终正时)所需要的凸轮轴调整。控制器然后可以调整凸轮轴(曲线图804)以将气门正时从初始正时(在t1之前)调整到最终正时(在位置805处)。控制器然后可以保持凸轮轴在调整的位置处以便将气门正时维持在t1和t2之间的位置805处。这使一部分需要的直吹空气能够经由使用正向气门重叠的汽缸被提供。此外，使用正向气门重叠操作的(一个或多个)汽缸的加燃料可以基于被输送的直吹空气量被调整(例如，富集)以便维持总燃烧空燃比(AFR)在化学计量比或在化学计量比附近(曲线图806)。
当在t1和t2之间以直吹模式操作时，预点火(PI)的一个或更多个指示可以基于发动机爆震传感器(曲线图808)的输出超过PI阈值809被接收。在示出的示例中，在t1和t2之间两种指示被接收。因此，响应于在直吹模式期间PI的指示，第一PI计数器810被增加而第二PI计数器812被维持。然而，在t1和t2之间，第一PI计数器的输出计数可以低于直吹模式上限阈值820，且所以无PI减缓动作被执行。
在t2处，涡轮机转速可以达到阈值转速，超过该阈值转速进一步的直吹空气可能不是帮助涡轮机加速旋转所需要的。通过在t1和t2之间提供直吹空气，涡轮机加速旋转被加快。这样，在缺少直吹空气的情况下，在t2之后涡轮机加速旋转可能已经被减慢并且阈值转速可以已经获得。响应于涡轮机被充分地加速旋转，在t2处，凸轮轴可以恢复其最初位置，从而将气门正时恢复到较低的正向气门重叠的初始气门正时。这样，在t2处发动机可以恢复在非直吹模式下的操作。响应于转变到非直吹模式，第一计数器810的输出可以在t2处被冻结。
在t2处，响应于进入非直吹模式，第二PI计数器812被启用。特别地，由于不存在预点火的发生，第二PI计数器812在t2处开始减小。因此，第二PI计数器自t2以后继续减少一段时间直到预点火的指示被接收。当在t2和t4之间以非直吹模式操作时，预点火(PI)的一个或更多个指示可以基于发动机爆震传感器的输出超过PI阈值809被接收。在示出的示例中，多个指示在t2和t3之间(更接近t3)被接收。因此，响应于在非直吹模式期间PI的指示，第二PI计数器的减少被停止并且第二PI计数器812被增加而第一PI计数器810被维持。此外在t2和t3之间，第二个第一PI计数器的增加的输出可以超过非直吹模式上限阈值822，且所以PI减缓动作可以被启动。具体地，在t3处，进气节气门开度可以被减小(曲线图814)以限制发动机负载。此外，受影响的汽缸(一个或多个)的PI可以被临时地富集。富集可以基于在t2和t3之间接收的PI指示的强度。由于汽缸富集，总发动机AFR可以变得比化学计量比稍微更富(曲线图806)。
响应于经由减小进气门开度的发动机负载限制，预点火的进一步发生可以降低。响应于进气节气门开度的减少之后无预点火的进一步发生，第二PI计数器812可以被减小。具体地，随着以非直吹模式的操作的持续时间而不用预点火发生继续，第二PI计数器可以逐渐地减小。此外，随着第二PI计数器的输出减小，发动机负载限制被减小，从而允许逐渐地恢复较高的发动机负载和转矩输出。在示出的示例中，随着第二PI计数器的输出减小时，进气节气门开度被增加。此外，汽缸富集也与第二PI计数器的减少成比例地相应减小。当在第二PI计数器上减小的计数达到非直吹模式下限阈值826时，任何剩余发动机负载限制和汽缸富集被停止。具体地，进气节气门开度增加并且发动机AFR返回到化学计量比。进气节气门开度可以基于普遍的操作员转矩需求而增加。
在t4处，由于发动机工况的变化，涡轮机加速旋转帮助可以再次被需要。因此，在t4处，发动机可以再次恢复具有被调整到位置805的VCT的直吹模式操作以提供正向进气到排气门重叠。响应于转变到直吹模式，第二PI计数器的输出可以被冻结并且不被进一步减小。当在t4和t5之间以直吹模式操作时，预点火(PI)的一个或更多个指示可以基于发动机爆震传感器的输出超过PI阈值809被接收。在示出的示例中，多个指示在t4之后被接收。因此，响应于在直吹模式期间PI的指示，第一PI计数器810被进一步增加而第二PI计数器812被维持。
在此，第一PI计数器的增加的输出可以超过直吹模式上限阈限820，且因此PI减缓动作可以被启用。具体地，在t4和t5之间，当超过上限阈限820时，正向气门重叠被减小以限制发动机负载。在此，VCT临时地返回到减小的气门重叠的初始位置。此外，所有发动机汽缸(即，受影响的汽缸的PI和不受影响的汽缸的其它PI)可以被临时地富集。富集可以基于在t4和t5之间接收的PI指示的强度。作为富集的结果，总发动机AFR可以临时地变得比化学计量比更富。
同样在t4和t5之间，响应于经由减小气门重叠的发动机负载限制，预点火的进一步发生可以降低。响应于在气门重叠的减小之后无预点火的进一步发生，第一PI计数器810可以被减小。具体地，随着以直吹模式的操作的持续时间而不用预点火发生继续，第一PI计数器可以逐渐地减小。响应于经由减小气门重叠的发动机负载限制减小第一PI计数器的率可以不同(在本文中较高)于响应于经由减小进气节气门开度的发动机负载限制减少第二PI计数器的率。例如，第一PI计数器可以响应于在以直吹模式操作时的给定的持续时间(例如在给定的示例中在t5之后的持续时间)无预点火事件发生而被减小。相比之下，第二PI计数器响应于在以非直吹模式操作时的同一给定持续时间无预点火事件发生(如给定的示例中在t3之后所示出的)不被减小而被冻结在最终值。此外，随着第一PI计数器的输出减小，发动机负载限制被减小，从而允许逐渐地恢复较高的发动机负载和转矩输出。在所示的示例中，随着第一PI计数器的输出减少，气门重叠被增加。此外，汽缸富集也与第一PI计数器的减小成比例地相应地减小。当第一PI计数器上减小的计数达到直吹模式下限阈值824时，任何剩余的发动机负载限制和发动机富集被停止。具体地，正向气门重叠增加并且VCT返至位置805。此外，发动机燃烧AFR返至化学计量比。当涡轮机转速足够高时，直吹操作然后在t5处被恢复并且继续直到t6。在t6处，直吹模式被停用，VCT位置返至无气门重叠的初始位置，并且非直吹模式操作被恢复。此外，第一PI计数器的输出被冻结。
应当认识到虽然所描述的示例示出经由进气节气门调整响应于在非直吹模式期间的预点火的发动机负载限制时，但是在进一步示例中，发动机负载限制可以经由废气门位置调整替代地或附加地被实现。例如，废气门位置可以被调整以减小废气门闭合(或增加废气门开度)以便减小升压压力和发动机负载。
以此方式，当相对于非直吹模式以直吹模式操作时，预点火被不同地追踪和解决。通过在直吹模式下以较高的阈值并且使用较低的富集度和负载限制解决PI，在直吹模式下的发动机性能被改善。特别地，相比于非直吹模式，PI在直吹模式下可能更经常发生。因此，相对于在直吹模式操作范围之外，通过在直吹模式操作范围内施加不同的负载限制，在操作区域中由于发动机负载限制导致的发动机性能的显著退化被降低，在该操作区域预点火不会以如此高的频率发生。此外，在直吹模式期间施加的较低程度的预点火减缓富集提供更好地催化剂温度管理。
在一个示例中，发动机系统包括：包括一个或更多个汽缸的发动机；进气节气门；包括由排气涡轮机驱动的进气压缩机的涡轮增压器；耦接到每个发动机汽缸的进气门和排气门；用于调整一个或更多个汽缸中的每一个的进气门和排气门中的一个或更多个的气门正时的可变凸轮正时装置；耦接到发动机用于检测异常汽缸燃烧的爆震传感器；第一直吹模式预点火计数器和第二非直吹模式预点火计数器。发动机系统进一步包括存储在非临时性存储器上的计算机可读指令，用于：响应于踩加速器踏板，调整可变凸轮正时装置以改变进气门和/或排气门正时并且以具有完全正向进气到排气门重叠的直吹模式操作发动机。进一步地，响应于当以直吹模式操作时接收的预点火的指示，控制器可以独立于第二预点火计数器增加第一预点火计数器并且在第一预点火计数器的输出超过上限阈限时减少正向气门重叠。发动机系统可以进一步包括耦接到每个汽缸的燃料喷射器，其中控制器包括进一步指令，用于：响应于预点火的指示富集每个发动机汽缸，富集度基于预点火的指示和正向气门重叠。随着在无PI的发生的直吹模式下的发动机操作发生，控制器也可以减小第一预点火计数器的输出。随着PI计数器的输出减小，正向气门重叠的量然后可以被增加以便逐渐地恢复直吹操作。
在更进一步的表示中，一种用于解决预点火的方法包括：当以直吹模式操作时，响应于预点火的指示，随着预点火计数器的输出增加而增加预点火计数器并且减少正向进气到排气门重叠。该方法进一步包括：当自气门重叠的减少之后无预点火的发生的持续时间增加时，随着预点火计数器的输出减小而减小预点火计数器并且增加气门重叠。在此，气门重叠的减小与预点火计数器的输出增加成比例。同样地，气门重叠的增加与预点火计数器的输出减小成比例。例如，以直吹模式操作可以包括使用完全正向气门重叠操作。差集量可以基于预点火计数器的输出来确定。因此，当预点火计数增加或超过上限阈值时，差集量可以基于预点火计数器的输出随因数增加，并且气门重叠可以基于差集量从完全气门重叠的位置(朝向无气门重叠的位置)减小。同样地，当预点火计数减小或降到下限阈值以下时，差集量可以基于预点火计数器的输出随因数减小，并且气门重叠可以基于差集量从减小的气门重叠的位置(例如，从无气门阀重叠的位置)朝向完全气门重叠的位置增加。
在更进一步地表示中，响应于在以第一直吹模式操作时发动机汽缸中接收的预点火的指示，控制器可以以第一率增加第一计数器上的第一预点火计数同时减小受影响的发动机汽缸(和一个或更多个其它汽缸)的发动机预点火的正向气门重叠并且同时基于(增加的)第一预点火计数富集所有发动机汽缸。然后，响应于在以直吹模式操作时无预点火的进一步发生，控制器可以以第一率减小第一计数器上的预点火计数同时基于(减小的)第一预点火计数增加正向气门重叠并且恢复化学计量比的汽缸燃烧。相比之下，响应于在以第二非直吹模式操作时发动机汽缸中接收的预点火的指示，控制器可以以第二率增加第二计数器上的第二预点火计数同时基于第二预点火计数减小排气废气门闭合(或进气节气门开度)并且富集受影响的汽缸(和一个或更多个其它汽缸)的预点火。然后，响应于在以非直吹模式操作时无预点火的进一步发生，控制器可以以第二率减小第二计数器上的预点火计数同时基于(减小的)第二预点火计数增加废气门闭合(或进气节气门开度)并且恢复化学计量比的汽缸燃烧。
以此方式，在直吹空气的输送期间发生的预点火能够更好地被减缓。通过响应于在直吹模式期间预点火的发生减少气门重叠，由预点火减缓富集诱导的催化剂退化能够被降低。通过经由气门重叠调整而不是进气节气门调整限制发动机负载，直吹空气输送能够被快速地恢复并且除了预点火还能够解决涡轮迟滞。通过意识到在直吹模式操作期间发生的预点火是相对瞬时的并且通过与调整减缓动作一致，从具有直吹空气输送的发动机操作能够减少预点火同时还获得减小的涡轮迟滞益处。总体上，发动机性能被改善。
注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。
应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于升压发动机的方法，其包含：
当以直吹模式操作时，响应于预点火的指示减小气门重叠。
2.根据权利要求1所述的方法，其中以直吹模式操作包括经由围绕在排气冲程的结束时的TDC的正向气门重叠通过一个或多个发动机汽缸将进气空气从压缩机下游的进气歧管引导到涡轮机上游的排气歧管，所述正向气门重叠的量基于工况。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述工况包括操作员转矩需求和涡轮机转速，并且其中以所述直吹模式操作响应于操作员踩加速器踏板。
4.根据权利要求2所述的方法，其中经由正向气门重叠引导进气空气包括调整可变凸轮正时装置以将所述一个或多个汽缸的进气和/或排气门正时从对应于无正向气门重叠的第一气门正时调整到对应于正向进气门到排气门重叠的第二气门正时。
5.根据权利要求4所述的方法，其中响应于所述预点火的指示减小气门重叠包括，响应于在任何发动机汽缸中所述预点火的指示，调整所述可变凸轮正时装置以从所述第二气门正时朝向所述第一气门正时调整所有发动机汽缸的所述进气和/或排气门正时，气门重叠减小量随着所述预点火的指示增加而增加。
6.根据权利要求1所述的方法，其中响应于所述预点火的指示减小气门重叠包括响应于预点火计数高于阈值减小正向气门重叠。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述预点火计数是响应于当以所述直吹模式操作时接收的所述预点火的指示的第一计数器上增加的第一预点火计数，所述第一计数器不同于响应于当未以所述直吹模式操作时接收的预点火的指示而增加的第二计数器。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括，响应于所述减小气门重叠之后无预点火的指示减小所述第一计数器上的所述第一预点火计数，并且随着所述第一预点火计数减小增加所述气门重叠。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括，响应于所述第二计数器上的第二预点火计数高于所述阈值，经由调整进气节气门开度和排气废气门开度中的一个或多个来限制发动机负载。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，响应于所述第一预点火计数高于所述阈值，富集所述发动机第一量，并且响应于所述第二预点火计数高于所述阈值，富集所述发动机大于所述第一量的第二量。
11.一种用于发动机的方法，其包含：
响应于当以第一直吹模式操作时接收的预点火的指示，增加第一计数器上的第一预点火计数，并且基于所述第一预点火计数经由气门重叠调整来限制发动机负载；以及
响应于当以第二非直吹模式操作时接收的预点火的指示，增加第二计数器上的第二预点火计数，并且基于所述第二预点火计数经由进气节气门和/或废气门调整来限制发动机负载。
12.根据权利要求11所述的方法，其中当以所述第一直吹模式操作时增加所述第一计数器上的所述第一预点火计数包括不增加所述第二计数器上的所述第二预点火计数，并且其中当以所述第二非直吹模式操作时增加所述第二计数器上的所述第二预点火计数包括不增加所述第一计数器上的所述第一预点火计数。
13.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述第一预点火计数限制所述发动机负载包括基于所述第一预点火计数高于第一阈值限制，并且其中基于所述第二预点火计数限制所述发动机负载包括基于所述第二预点火计数高于第二阈值限制，所述第二阈值低于所述第一阈值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中以所述第一直吹模式操作包括使用正向进气到排气门重叠来操作，并且经由气门重叠调整限制所述发动机负载包括减小所述正向气门重叠，并且其中经由进气节气门和/或废气门调整限制所述发动机负载包括减小所述进气节气门的开度和/或减小所述废气门的闭合。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，响应于所述第一预点火高于所述第一阈值，以第一富集度富集所有发动机汽缸，并且响应于所述第二预点火计数高于所述第二阈值，以第二富集度富集一个或多个发动机汽缸，所述第二富集度高于所述第一富集度。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，在所述第一直吹模式期间，响应于在减小所述正向气门重叠之后无预点火发生，以第一率减小所述第一计数器上的所述第一预点火计数，并且在所述第二非直吹模式期间，响应于在减小所述进气节气门开度和/或所述废气门闭合之后无预点火发生，以第二率减小在所述第二计数器上的所述第二预点火计数，所述第二率慢于所述第一率。
17.一种发动机系统，其包含：
发动机，其包括一个或多个汽缸；
进气节气门；
涡轮增压器，其包括由排气涡轮机驱动的进气压缩机；
废气门，其被耦接跨过所述排气涡轮机；
耦接到每个发动机汽缸的进气门和排气门；
可变凸轮正时装置，其用于调整所述一个或多个汽缸中的每一个的所述进气门和所述排气门中的一个或多个的气门正时；
爆震传感器，其被耦接到所述发动机，用于检测异常汽缸燃烧；
第一直吹模式预点火计数器；
第二非直吹模式预点火计数器；和
控制器，其具有存储在非临时性存储器上的计算机可读指令，用于：
响应于踩加速器踏板，调整所述可变凸轮正时装置以改变进气和/或排气门正时并且以具有完全正向进气到排气门重叠的直吹模式操作所述发动机；以及
响应于当以所述直吹模式操作时接收的预点火的指示，当所述第一预点火计数器的输出超过上限阈值时，独立于所述第二预点火计数器增加所述第一预点火计数器并且减小所述正向气门重叠。
18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括耦接到每个汽缸的燃料喷射器，其中所述控制器包括进一步指令，用于：响应于所述预点火的指示富集每个发动机汽缸，富集度基于所述预点火的指示和所述正向气门重叠。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括进一步指令，用于随着所述正向气门重叠减小而减小所述第一预点火计数器的所述输出，并且当所述输出降到下限阈值以下时，恢复具有完全正向气门重叠的发动机操作。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器包括进一步指令，用于：
响应于在所述直吹模式之外操作时接收的汽缸中预点火的指示，
当所述第二预点火计数器的输出超过所述上限阈限时，独立于所述第二预点火计数器增加所述第二预点火计数器并且减小所述进气节气门的开度和/或增加所述排气废气门的开度；
仅富集所述预点火影响的汽缸，富集度基于所述预点火的指示；
随着所述进气节气门开度减小并且所述废气门开度增加，减小所述第二预点火计数器的所述输出，并且当所述输出降到所述下限阈值以下时，恢复具有更打开的所述进气节气门和更关闭的所述废气门的发动机操作。
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