CN105822438B - 用于提前点火控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于通过以机械方式改变活塞在燃烧室内的位移来应对提前点火的方法和系统。响应于提前点火，可减小静态压缩比，直至达到阈值较低压缩比。然后使用加浓来应对进一步的提前点火，从而减小总体上需要的提前点火缓解加浓的量。

Description

用于提前点火控制的方法和系统

技术领域

本说明大体而言涉及用于响应于配置有可调节活塞位移的发动机系统中的异常燃烧而控制发动机压缩比的方法和系统。

背景技术

在特定工作条件下，具有高压缩比或者经增压以增加特定输出的发动机可能易于发生低速异常燃烧事件，例如由于提前点火(pre-ignition)。由于提前点火而发生的过早的异常燃烧会导致极高的汽缸内压力，并会导致类似于燃烧爆震但具有更大强度的燃烧压力。此异常燃烧事件会导致发动机的快速劣化。相应地，人们已开发出基于发动机工作条件提前检测和缓解异常燃烧事件的策略。

Shishime等人在美国专利第20110239986号中例示了一种实例方法。其中，响应于提前点火的指示并进一步基于收到指示时的发动机转速，发动机控制器经配置以调节燃料喷数量和正时以加浓受影响的汽缸并选择地减小有效压缩比。在Makino等人在美国专利第8731799号中例示的另一实例中，进气凸轮被推进以改变进气气门正时并减小发动机的有效压缩比。在其他情况中，可调整废气旁通阀或节气门来改变发动机的有效压缩比。具体而言，减小进气气流并因此减小发动机负荷。在两种情况中，所导致的有效压缩比减小可通过减小压缩从而导致温升减小来应对提前点火。

然而，本文中的发明人已发现了此方法的潜在问题。减小压缩比所进行的调节可能会不利地影响发动机性能。作为实例，燃料喷射加浓可使燃料经济性降低，废气排放降级，并导致加浓的可能扭矩降低高于RBT。凸轮正时调节也可导致燃料经济性损失。作为另一实例，进气凸轮正时的提前可导致残留影响，残留影响通过增加残留最终使提前点火进一步加剧。

发明内容

为应对上述问题，本文中的发明人开发了一种用于缓解发动机中的提前点火的方法，该方法包括：响应于提前点火的指示，调节活塞位移以减小发动机压缩比。以这种方式可通过利用可变活塞位移同时维持加燃料和气门正时来应对由于提前点火产生的异常燃烧。

作为实例，车辆可配置有可变压缩比发动机。具体而言，发动机的每一汽缸可包括活塞，活塞连接至活塞位移改变机构，活塞位移改变机构移动活塞使活塞接近或远离汽缸盖，从而改变燃烧室的尺寸。通过改变活塞位移的尺寸，可改变发动机的静态压缩比(亦即，当活塞位于下止点时汽缸的容积相对于当活塞位于上止点时汽缸的容积)。在一个实例中，可将活塞连杆连接至铰接件或偏心轴以便可调节活塞在汽缸内的位移。在另一实例中，可将偏心件连接至活塞销，偏心件改变活塞在燃烧室内的位移。偏心件的移动可由杆中的油通道控制。应理解，可使用以机械方式改变活塞在燃烧室内的位移的其他机构而不偏离本发明的范围。通过调节活塞的位移，可改变发动机的有效(静态)压缩比。在发动机标称工作条件期间，发动机可使用提供标称压缩比的活塞位移工作。基于发动机的提前点火历史(亦即，在收到提前点火的指示之前)，可减小活塞位移以将压缩比减小到反馈水平。通过调节活塞位移以按反馈方式响应于提前点火历史减小压缩比，可降低发动机的提前点火倾向。响应于实际的提前点火事件(例如，在压缩比减小到反馈水平后发生的事件)，可通过降低活塞的位移来进一步减小发动机的压缩比。压缩比响应于提前点火事件减小可将压缩比减小到缓解水平，缓解水平低于反馈水平。通过响应于提前点火的发生立即减小发动机的压缩比，可减少更多的汽缸异常燃烧事件。具体而言，减小后的压缩可减小由于压缩冲程活塞位移减小引起的较低压力上升所导致的热力学温升。同时，当汽缸燃烧空气燃料比保持在理想配比或理想配比附近时可维持燃料喷射量和正时。同样，还可维持进气气门正时。可基于提前点火的指示来应用压缩比减小量。例如，当爆震传感器输出超过提前点火阈值和/或当发动机的提前点火计数或提前点火频率超过阈值时，活塞位移可减小，直至达到阈值压缩比。在阈值压缩比以下，发动机性能会受到影响。因此，在达到阈值压缩比后，可通过使发动机加浓(例如，仅加浓受影响的汽缸)和/或改变气门正时来应对进一步的提前点火。

在其他实例中，活塞位移引起的压缩比减小可基于发生提前点火时的发动机转速。例如，当在较高发动机转速下发生提前点火时，或者在暂态条件期间，活塞位移可能不能足够快速地减小压缩比。在此条件期间，可在通过活塞位移减小压缩比之前应用至少一些汽缸加浓。在提前点火缓解之后，当没有提前点火的发动机工作正时增加时，可减小发动机加浓和/或负荷限制，以将发动机工作恢复至理想配比而没有负荷限制。此后，响应于没有进一步的提前点火，可通过逐渐增加活塞位移来将发动机的压缩比恢复至标称值。

以这种方式可通过改变活塞位移且不需改变燃料和气门设置来应对由于提前点火引起的汽缸异常燃烧。通过快速地减小活塞位移而响应于提前点火减小发动机的压缩比，可缓解提前点火而不需仅依赖于加浓和负荷限制，从而即使在应对提前点火时也可提高燃料经济性和发动机性能。通过在车辆冲程的随后正时或者距离内保持较低的压缩比，直到不进一步发生提前点火，可减小由于提前点火引起的发动机劣化并提高发动机寿命。当提前点火发生率下降时，通过随后将压缩比恢复至标称值，可减少由于压缩比瞬时减小而导致的发动机性能问题。另外，当废气排放减少时，燃料经济性增大。通过减小进一步提前点火的风险，还可减少与提前点火事件相关联的不必要的NVH问题。

上述论述包括发明人所作出的但非众所周知的认可。因此，应理解，上述发明内容以简化形式介绍所选择的概念，这些概念在具体实施方式中作进一步描述。这并不旨在确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由具体实例方式之后的权利要求书唯一地确定。另外，所要求保护的主题并不限于应对上述任何缺点或本公开的任何部分中的任何缺点的实施方案。

附图说明

图1示出发动机的局部视图。

图2示出用于响应于提前点火的历史和发生而调节发动机的压缩比水平的高级流程图。

图3至图5示出响应于提前点火的指示而调节发动机压缩比、负荷限制和加浓的方框图。

图6示出用于调节发动机的活塞位移以响应于提前点火的指示改变发动机压缩比的高级流程图。

图7示出至少部分地依赖于活塞位移和由此产生的发动机压缩比的变化的实例提前点火缓解操作。

具体实施方式

以下说明涉及用于缓解发动机中的提前点火的系统和方法，所述发动机配置有活塞，活塞在燃烧室内的位移可改变。如参照图1中的发动机系统所述，可变活塞位移实现发动机的压缩比能够变化。可将发动机控制器配置为执行控制例程，例如图2的例程，以基于发动机的提前点火倾向(根据发动机的提前点火历史确定)将发动机的压缩比水平从标称水平减小到第一较低水平。然后，控制器可响应于提前点火的发生将发动机的压缩比水平进一步从第一水平减小到第二水平。控制器可进一步对通过压缩比减小进行的提前点火缓解和其他缓解措施(例如汽缸加浓和负荷限制)进行协调，如图6中所述。例如，控制器可在应用汽缸加浓或发动机负荷限制之前将压缩比减小到阈值水平，从而减小提前点火缓解对发动机性能和燃料经济性的影响。如参照图3至图5详述，控制器可基于所确定的压缩比减小确定需施加的发动机负荷限制的量，以及需施加的加燃料调节。另外，当没有提前点火发生的发动机工作的持续时间增加时，控制器可将发动机压缩比和活塞位移朝向标称水平恢复。图7描述了实例提前点火缓解操作。

图1绘示内燃发动机10的燃烧室或汽缸的实例实施例。发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数，以及来自车辆操作员130经由输入装置132的输入。在本实例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(本文中也称为“燃烧室”)14可包括燃烧室壁136，活塞138定位在其中。活塞138可连接至曲轴140，以便将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可经由传动系统连接至乘客车辆的至少一个驱动轮。另外，可将启动马达经由飞轮连接至曲轴140，以实现发动机10的启动操作。

具体而言，可将活塞130经由活塞位移改变机构连接至曲轴140，活塞位移改变机构移动活塞使活塞接近或远离汽缸盖，从而改变燃烧室14的尺寸。例如，可将曲轴140配置为偏心轴。在另一实例中，可将偏心件连接至活塞销或活塞销的区域，偏心件改变活塞在燃烧室内的位移。偏心件的运动可由活塞杆内的油通道控制。应理解，可使用以机械方式改变活塞在燃烧室内的位移的其他机构。通过调节活塞的位移，可改变发动机的有效(静态)压缩比(亦即，在TDC处的汽缸容积相对于在BDC处汽缸容积之差)。如本文中详述，可有利地使用活塞位移的改变与由此产生的发动机压缩比的变化来应对提前点火。具体而言，在标称条件期间，可将活塞位移设定为提供标称压缩比的标称水平或最大水平。于是，基于发动机的提前点火倾向(例如，提前点火计数或历史)，可减小活塞位移以将压缩比从标称水平降低第一较小的量。通过减小压缩比，增加了活塞顶部与汽缸盖之间的距离。相比而言，响应于提前点火事件，可进一步减小活塞位移以将压缩比从标称水平降低第二较大的量。另外，可将汽缸加浓和发动机负荷限制操作与活塞位移的变化相协调。参照图2至图7论述实例方法。

汽缸14可经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146可除汽缸14之外还与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道的一个或多个可包括增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，其包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174，以及沿排气通道148布置的排气涡轮机176。压缩机174可至少部分地由排气涡轮机176经由轴180提供动力，其中增压装置配置为涡轮增压器。然而，在其他实例中，例如当发动机10配置有机械增压器时，排气涡轮机176可选择性省去，其中压缩机174可由来自马达或发动机的机械输入提供动力。可沿发动机的进气通道提供包括有节气门板164的节气门20，用于改变提供至发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，可如图1中所示将节气门20设置在压缩机174的下游，或者可替代地设置在压缩机174的上游。

排气通道148可除汽缸14之外还接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128示出为连接至排放控制装置178的上游的排气通道148。传感器128可选自各种合适的传感器用于提供排气空气/燃料比的指示，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、两态氧传感器或EGO(如图所示)、HEGO(加热EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可为三效催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置、或者它们的组合。

排气温度可由位于排气通道148内的一个或多个温度传感器(未示出)估算。可替代地，排气温度可基于发动机工作条件推断，例如转速、负荷、空气-燃料比(AFR)、火花延迟等。另外，排气温度可由一个或多个排气传感器128计算。可理解，排气温度可替代地由本文中所列的温度估算方法的任何组合估算。

发动机10的每一汽缸可包括一个或多个进气气门和一个或多个排气气门。例如，汽缸14示出为包括位于汽缸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的每一汽缸(包括汽缸14)可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。

进气气门150可由控制器12经由凸轮致动系统151由凸轮致动进行控制。类似地，排气气门156可由控制器12经由凸轮致动系统153进行控制。凸轮致动系统151和153中的每一者可包括一个或多个凸轮，并可利用可由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVT)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气气门150和排气气门156的位置可分别由气门位置传感器155和157确定。在替代实施例中，进气气门和/或排气气门可由电动气门致动来控制。例如，汽缸14可替代地包括经由电动气门致动控制的进气气门以及经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气气门。在其他实施例中，进气气门和排气气门可由公共的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。

汽缸14可具有压缩比，它是当活塞138位于下止点时的容积与位于上止点时的容积之比。传统上，压缩比介于9:1与10:1之间。然而，在一些使用不同燃料的实例中，可增大压缩比。例如当使用较高辛烷的燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料时可能发生这种情况。如果使用直接喷射，由于它对发动机爆震的影响，也可增大压缩比。

在一些实施例中，发动机10的每一汽缸都可包括用于启动燃烧的火花塞192。点火系统190能够在选择的工作模式下响应于来自控制器12的火花提前信号SA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，可省略火花塞192，例如当发动机10可通过自动点火或通过喷射燃料来启动燃烧时，一些柴油发动机可能出现这种情况。

在一些实施例中，发动机10的每一汽缸可配置有用于向它提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性实例，汽缸14示出为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166示出为直接连接至汽缸14，用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地向其中直接喷射燃料。通过这种方式，燃料喷射器166向燃烧汽缸14内提供称为燃料的直接喷射(后文中也称为“DI”)。尽管图1中将喷射器166示出为单个喷射器，其也可位于活塞的顶部，例如靠近火花塞192的位置。在使用醇基燃料运行发动机时，由于一些醇基燃料的低挥发性，该位置可改进混合和燃烧。可替代地，可将喷射器定位在进气气门的上方和附近以改进混合。燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统8输送至燃料喷射器166。可替代地，燃料可由处于较低压力的单级燃料泵输送，在这种情况下，在压缩冲程期间直接燃料喷射的正时比如果使用高压燃料系统时更加受限。另外，尽管未示出，燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。应理解，在替代实施例中，喷射器166可为向汽缸14上游的进气道内提供燃料的进气道喷射器。

还应理解，尽管所示的实施例例示经由单个直接喷射器喷射燃料操作发动机；在替代实施例中，可使用两个喷射器(例如，直接喷射器和进气道喷射器)并改变来自每一喷射器的相对注入量来操作发动机。

在汽缸的单个循环期间，燃料可由喷射器输送至汽缸。另外，从喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可随工作条件变化。另外，对于单一燃烧事件，可在每个循环对所输送的燃料进行多次喷射。在压缩冲程、进气冲程、或者它们的适当组合期间可进行多次喷射。也可在循环期间喷射燃料以调节燃烧的空气与喷射燃料比(AFR)。例如，可喷射燃料以提供理想配比AFR。可包括AFR传感器以提供对汽缸内AFR的估算。在一个实例中，AFR传感器可为排气传感器，例如EGO传感器128。通过测量排气中的残余氧(对于稀混合物)或未燃烧的烃(对于浓混合物)的量，该传感器可确定AFR。因此，AFR可作为λ值提供，亦即，作为给定混合物的实际AFR与理想配比的比率提供。于是，1.0的λ指示理想配比混合物，比理想配比浓的混合物可以具有小于1.0的λ值，以及比理想配比稀的混合物可以具有大于1的λ值。

如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。因此，每一汽缸可类似地包括其自己的一组进气气门/排气气门、燃料喷射器(一个或多个)、火花塞等。

燃料系统8中的燃料箱可盛装具有不同燃料质量的燃料，例如不同的燃料成份。这些差异可包括不同的醇含量、不同的辛烷、不同的汽化热、不同的燃料混合物和/或它们的组合等。

发动机10还可包括连接至每一汽缸14的爆震传感器90，其用于识别汽缸的异常燃烧事件。在替代实施例中，一个或多个爆震传感器90可连接至发动机缸体的所选位置。爆震传感器可为汽缸缸体上的加速计、或者在每一汽缸的火花塞中配置的离子化传感器。爆震传感器的输出可与曲轴加速传感器的输出组合以指示汽缸内的异常燃烧事件。在一个实例中，基于在一个或多个定义的窗口(例如，曲柄角度正时窗口)中的爆震传感器90的输出，可应对由于爆震和提前点火中一个或多个引起的异常燃烧。具体而言，可对所应用的缓解措施的严重性进行调整以应对爆震和提前点火的发生，以及减小进一步爆震或提前点火事件的可能性。

基于爆震传感器的信号，例如信号正时、幅值、强度、频率等，并进一步基于曲轴加转速信号，控制器可应对汽缸异常燃烧事件。例如，控制器可识别和区分由于爆震和/或提前点火引起的异常燃烧。作为实例，提前点火可响应于在较早窗口(例如，在汽缸火花事件之前)中产生的爆震传感器信号而指示，同时爆震可响应于在较晚窗口(例如，在汽缸火花事件之后)中产生的爆震传感器信号而指示。另外，提前点火可响应于较大(例如，高于第一阈值)的爆震传感器输出信号和/或频率较小的爆震传感器输出信号而指示，同时爆震可响应于较小(例如，高于第二阈值，第二阈值低于第一阈值)的爆震传感器输出信号和/或频率较大的爆震传感器输出信号而指示。另外，可基于在检测到异常燃烧之时发动机的工作条件将提前点火与爆震区分开。例如，在低发动机转速下的高爆震强度可指示低速提前点火。

在其他实施例中，可基于在单个定义的窗口中的爆震传感器的输出来区分由于爆震和提前点火引起的异常燃烧。例如，可基于在窗口的较早部分中高于阈值的爆震传感器的输出来指示提前点火，同时基于在窗口的较晚部分中高于阈值的爆震传感器的输出来指示爆震。另外，每一窗口都具有不同的阈值。例如，可在第一(较早)提前点火窗口中应用第一较高的阈值，而在第二(较晚)爆震窗口中应用第二较低的阈值。

所采取的应对爆震的缓解措施可不同于控制器为应对提前点火所采取的缓解措施。例如，可使用火花延迟和EGR来应对爆震，同时使用压缩比的降低(通过减小燃烧室内的活塞位移)、汽缸加浓、汽缸减稀、发动机负荷限制(通过减小进气空气流)和/或输送冷却的外部EGR来应对提前点火。

返回至图1，控制器12示出为微处理器，包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的电子储存介质(在本具体实例中示出为只读存储器片110)、随机存取存储器112、保持活跃存储器114和数据总线。控制器12可接收来自连接至发动机10的传感器的多个信号，除了前面所述的那些信号之外，还包括来自质量空气流量传感器122的对引入质量空气流量(MAF)的测量；来自连接至冷却衬套118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接至曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面感测点火拾取信号(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和曲轴加转速传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可由控制器12从PIP产生。可使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP来提供进气歧管内的真空或压力指示。

可使用代表处理器106可执行的指令的计算机可读数据对非暂时性存储介质只读存储器110进行编程，用于执行下述方法以及可以想到的但没有具体列出的其他变型。

现在转至图2，其说明用于调节配置有活塞的发动机内的压缩比水平的实例性例程200，活塞在燃烧室内的位移可改变。可基于提前点火(包括提前点火发生和提前点火倾向)来调节压缩比水平，以缓解异常燃烧并减小由于提前点火(以及最初的提前点火事件引起的爆震或失火的发生)而进一步发生异常燃烧的可能性。

在202，例程包括估算和/或测量发动机工作条件。这些可包括例如发动机转速、EGR量(例如，冷却LP-EGR量、HP-EGR与LP-EGR比率等)、发动机稀释、燃料辛烷额定值、燃料乙醇含量、环境温度、压力和湿度、增压水平等。在204，基于所确定的发动机工作条件，可确定标称压缩比。标称压缩比可对应于给定工作条件下可能的最高压缩比。除标称压缩比外，还可确定对应于标称压缩比的(第一)活塞位移。在一个实例中，对应于标称压缩比的活塞位移可包括最大活塞位移，其中，活塞一直在燃烧室内向汽缸盖运动。

还可基于当前工作条件下的火花正时来确定标称压缩比。例如，可基于相对于边界(BDL)火花的MBT来调节标称压缩比。因此，标称压缩比不会始终是可能的最高压缩比，因为最高的压缩比不会始终引起最佳的燃料经济性。作为实例，可应用较低的标称压缩比同时保持更接近MBT的火花正时以提高燃料经济性，而不是应用较高的标称压缩比同时自MBT(相对于BDL)延迟火花。

在206，例程包括检索发动机的提前点火历史。例如，可检索发动机提前点火计数。发动机提前点火计数可包括对发动机进行总体提前点火计数。另外，还可检索各个汽缸的提前点火计数。因此，发动机(或汽缸)的提前点火计数可反映提前点火的倾向。于是，当提前点火计数增加时，在发动机(或给定汽缸)内发生提前点火的可能性可能较高。应理解，发动机的提前点火历史可反映在当前的发动机燃烧周期(或例程的当前迭代)上确认实际发生提前点火之前发动机进行提前点火的倾向。

在208，基于关于发动机的提前点火历史的反馈，可将标称压缩比减小(或修剪)至反馈水平。具体而言，可将压缩比从第一标称水平减小到第二反馈水平(低于标称水平)，减小是基于提前点火历史。于是，当发动机的提前点火计数增加时，且发动机提前点火的倾向增加，反馈压缩比水平可从标称压缩比水平进一步减小。基于提前点火计数，该减小可以是逐步的。可替代地，当提前点火计数增加一阈值量时，压缩比可减小(逐步地)预定义量。除确定反馈压缩比水平外，还可确定与反馈压缩比水平相对应的活塞位移。在一个实例中，与反馈压缩比相对应的活塞位移可包括小于最大活塞位移，其中活塞靠近(但不是一直向)燃烧室内的汽缸盖移动。换言之，可在汽缸盖与活塞的最终位置(例如，TDC)之间定义第一距离或空间。

应理解，如果发动机的提前点火计数小于阈值(提前点火计数是0)，则可维持标称压缩比且不需要进一步减小。

在210，可确定是否有提前点火指示。具体而言，可确定在当前的发动机燃烧循环(或例程的当前迭代)上是否有实际的提前点火事件。在一个实例中，可基于来自发动机爆震传感器的输出确认提前点火的指示。具体而言，在每个汽缸燃烧事件期间，可对照相应的第一阈值和第二阈值评估在第一提前点火窗口和第二爆震窗口中产生的爆震传感器输出，以识别和区分由于提前点火产生的异常燃烧以及由于爆震产生的异常燃烧。可将爆震传感器连接至发生汽缸燃烧事件的汽缸或连接到发动机缸体。另外，可忽略爆震传感器在所定义的窗口之外产生的任何信号的输出。

第一窗口和第二窗口可为曲柄角度正时窗口，且第一窗口可部分地与第二窗口重叠。例如，第一窗口的启动时间可在给定汽缸燃烧事件的火花事件之前(例如，在15度BTDC)，且第一窗口的结束时间可在给定汽缸燃烧事件的膨胀冲程中(例如，在40度ATC)。相比之下，第二窗口的开始时间可在该火花事件之后，且第二窗口的结束时间可在第一窗口结束之后。可对窗口进行调节以便捕获各种异常的燃烧事件，例如由于汽缸爆震、汽缸失火产生的那些异常燃烧事件以及由于汽缸提前点火产生的那些异常燃烧事件。在一个实例中，可基于发动机转速调节窗口的尺寸。另外，窗口的尺寸可相对彼此调节。例如，第二窗口可具有相对于TDC的绝对值，且第一窗口可基于第二窗口校准，或者第一窗口可具有相对于TDC的绝对值，且第二窗口可基于第一窗口校准。作为实例，在0-1500rpm的发动机转速，第一窗口可经校准以在第二窗口结束之前3.0CA度结束，在1500-2500rpm的发动机转速，经校准以在第二窗口之前2.5CA度结束。基于第一提前点火窗口的输出高于第一提前点火阈值，可确认提前点火的指示。

在另一实例中，提前点火的指示可基于连接至发动机缸体的离子化传感器和/或压力传感器的输出，其中，可使用峰值爆震压力来推断提前点火。进一步，提前点火的指示可包括发动机的提前点火计数、爆震传感器输出、提前点火强度、提前点火幅值以及提前点火频率中的一个或多个。

如果提前点火指示未得到确认，则可确定没有发生提前点火，且在212，可应用先前确定的压缩比水平和相应的活塞位移。这可包括当发动机的提前点火计数小于阈值(例如，提前点火计数是0)时，应用标称压缩比并启用最大活塞位移。可替代地，这可包括当发动机的提前点火计数大于阈值(例如，提前点火计数高于0)时，应用反馈压缩比水平并启用小于最大活塞位移。

如果提前点火指示得到确认，则在214，例程包括进一步将发动机压缩比从标称水平和反馈水平中的每一者减小(或修剪)到缓解水平。具体而言，可将压缩比从第二反馈水平(低于第一标称水平)减小到第三缓解水平(低于第一标称水平和第二反馈水平中的每一者)，该减小是基于当前的(亦即，最近的)提前点火指示。第三缓解水平可为响应于任何提前点火指示所应用的预定义压缩比水平。第三缓解水平可对应于阈值(最小)压缩比水平，在低于阈值(最小)压缩比水平时，发动机性能会受到影响。可替代地，第三缓解水平可高于(最小)压缩比水平。

于是，当提前点火指示增加时(例如，当第一提前点火窗口中爆震传感器的输出超出第一提前点火阈值)，缓解压缩比水平可从反馈压缩比水平(且因此也从标称压缩比水平)进一步降低。除确定缓解压缩比水平外，还可确定对应于缓解压缩比水平的活塞位移。在一个实例中，对应于缓解压缩比的活塞位移可包括小于最大活塞位移(例如，最小活塞位移)，其中，活塞在燃烧室内进一步远离汽缸盖运动。换言之，在缓解水平期间，可在汽缸盖与活塞的最终位置(例如，TDC)之间定义第二距离或空间，该第二距离大于当活塞位移至反馈压缩比水平时定义的第一距离。

在216，可应用确定的压缩比水平和相应的活塞位移。具体而言，可应用缓解压缩比和相应的活塞位移。

以这种方式，可响应于提前点火的倾向以及提前点火的实际发生来改变可变压缩比的活塞位移。通过基于提前点火指示减小压缩比，可应对异常燃烧而较小依赖于汽缸加浓和发动机负荷限制。

应理解，控制器可选择压缩比、基于提前点火历史的与压缩比的最低值相对应的相应活塞位移、提前点火缓解所需的压缩比，以及在给定火花MBT/BDL限制时的标称(或优化)压缩比。因此，标称压缩比并不始终是最高的压缩比，因为最高的压缩比可能不会始终导致最好的燃料经济性。例如，如果在给定的压缩比，由于边界火花产生的自MBT的火花延迟会足够地减小燃料消耗，较佳的是以较低(标称)压缩比运行发动机，同时将火花正时维持更靠近MBT。

如本文中所用，可仅向受提前点火影响的汽缸、或者一个或多个额外的汽缸通过对活塞位移进行调节来减小压缩比，该选择基于提前点火的指示。例如，当基于发动机的提前点火历史(但在给定的发动机循环/燃烧循环/车辆驱动循环上发生提前点火之前)压缩比从标称水平减小至反馈水平时，可向所有发动机汽缸应用较小量的压缩比减小，以减小发动机提前点火的总体可能性。可替代地，可选择性地将较小量的压缩比减小仅应用至提前点火计数高于阈值汽缸提前点火计数的发动机汽缸。在本文中，压缩比调节基于总体发动机提前点火计数(或历史)以及各个发动机汽缸的提前点火计数(或历史)。相比较而言，响应于在给定发动机循环/燃烧循环/车辆驱动循环期间发生的提前点火，可将自反馈水平至缓解水平的较大量的压缩比减小至少应用至受提前点火影响的汽缸，并当提前点火强度、幅值和/或频率增加时扩展至其他发动机汽缸。在本文中，压缩比调节主要地基于各个发动机汽缸的提前点火计数的改变。

应理解，如果个别汽缸压缩比改变(响应于提前点火)，修改后的压缩比可能不得不保持在阈值(或范围)内。偏离到该阈值或范围之外可能导致显著的IMEP或扭矩干扰，从而导致较差的NVH。换言之，可将修改后的压缩比保持在最初压缩比的阈值距离内。如果该偏离高于阈值，则控制器可将一个或多个其他汽缸的压缩比减小至与发生提前点火事件的汽缸(一个或多个)在阈值差值或范围内。

现在转至图3至图5，示出发动机压缩比变化例程的示意性绘示。响应于各个因素(包括提前点火)进行压缩比调节。

在图3，例程可开始于以前馈方式确定的标称压缩比302(CR_nominal)。基于发动机工作条件确定标称压缩比302，例如基于发动机转速-负荷条件。然后，可基于各个因素对标称压缩比302进行修剪以便最小化与异常燃烧相关联的不利NVH问题，例如与低速提前点火事件相关联的那些不利的NVH问题。除了控制NVH之外，还最小化有破坏性的发动机爆震事件。

控制器可使用两组压缩比(CR)表格，包括低压缩比表格(cr_low)304(其通过依赖于较低压缩比和较小活塞位移而对异常燃烧缓解具有较大的影响)以及高压缩比表格(cr_high)308(其通过依赖于较高压缩比和较大活塞位移而对异常燃烧缓解具有较小的影响)。将表格304和表格308中的每一者绘制成发动机转速(Ne)和负荷的函数，且每个表格的输出是压缩比数值。通过对符合绘示的公式(如下文中详述)的表格的输出进行混合，针对由于提前点火比率而发生的变化对标称压缩比302进行调节。在替代实施例中，表格的输出可为乘数或CR修剪，其中，标称压缩比可使用CR修剪进行修剪，以对表格304至表格308的输出进行混合。在其他实例中，可具有在混合中使用的第三个标称条件表格。

使用乘法因子或调节因子310(或CR_adj)调节来自表格304至表格308的压缩比(CR)输出，并在低表格和高表格之间内插。调节因子310介于0与1之间。该因子可基于各个前馈测量。例如，该因子可基于燃料乙醇或酒精含量、燃料辛烷含量以及空气燃料比(AFR)。于是，使异常燃烧的概率变得较高的稀空气燃料比或低辛烷燃料会导致调节因子，其中，对CR输出进行内插会将CR限值移动至较低值(例如朝cr_low表格304)。在另一实例中，浓空气燃料比或高辛烷燃料会导致调节因子，其中，对CR输出进行内插会将CR限值移动至较高值(例如朝cr_high表格308)，这是因为加浓会减小异常燃烧的可能性。CR输出还包括CR限制的反馈部分，其中，CR限值基于PI_rate 314进一步进行调节。其中，PI_rate 314可基于表格322中所示的发动机转速和爆震传感器输出强度在比率计数器上增加。当提前点火发生的数量(或发动机提前点火计数)增加且进一步基于检测到爆震传感器信号时的发动机转速，比率计数器或权重增加。当驱动车辆每英里的异常燃烧事件的数量增加时，比率可进一步增加。当车辆发动机驱动的英里数量增加时，该比率可能减小。因此，对于足够的英里数，如果没有观察到异常燃烧，该比率可返回至零且对CR限制没有影响。然而，工作条件可影响预料的异常燃烧且因此影响标称负荷限值。然后，控制器312使用CR输出对CR限值进行仲裁以确定仲裁后的CR限值310。

例如，发动机控制器可通过根据如下公式对至少高CR表格和低CR表格(304和308)进行混合而应用调节因子来确定响应于提前点火而应用至发动机的最终压缩比：

CR_final＝CR_adj*(cr_low)+(1-CR_adj)*cr_high,

其中，CR_final是所确定的待应用的压缩比，cr_low是具有低CR值的高有效性CR表格，且cr_high是具有高CR值的低有效性CR表格。

并行地，比率增量器可对已在发动机周期、车辆驱动周期、阈值持续时间或阈值驱动距离内发生的压缩比减小事件的数量进行计数。当压缩比减小的次数响应于提前点火的发生而增加时，比率增量器可增加一定义的量。可替代地，可确定加权因子。如果比率增量器输出高(例如，高于阈值)，或者如果加权因子高(例如，高于阈值)，可计算加权的CR限值。该加权的CR限值可具有更积极的“认知下降率”并仅当已发生阈值数量的提前点火事件时才可激活。另外，如果压缩比已降低至最小压缩比限值，控制器可通过应用空气燃料调节策略来应对进一步的提前点火。例如，控制器可通过将发动机加浓和/或通过如参照图6论述减小至发动机的进气空气流来限制发动机负荷以应对进一步的提前点火。

图5中的绘图500示出该比率增量器的实例。具体而言，表格502确定作为提前点火指示和收到提前点火指示时的发动机转速的函数而进行的压缩比减小量。在一个实例中，可作为提前点火窗口中爆震传感器的输出强度和收到爆震传感器输出时的发动机转速的函数而进行压缩比减小。还检索cr_low表格503，其提供与在给定的发动机转速-负荷条件下所允许的最低压缩比(或阈值CR)有关的输入。在504，确定响应于提前点火而请求的压缩比减小是否为压缩比限值，该压缩比限值低于根据发动机转速-负荷条件可实现的阈值压缩比(例如，压缩比为大约9还是最低可实现的压缩比)。如果压缩比还没有降低到较低的压缩比限值，发动机可继续在506以正常的压缩比减小和活塞位移降低策略运行。例如，活塞位移可继续从最大位移朝最小位移减小，从而将压缩比从标称压缩比朝压缩比限值减小。否则，如果已达到压缩比较低阈值，则在508，对受异常燃烧影响的汽缸的空气-燃料控制进行调节，以便可提供期望的加浓程度和/或发动机负荷限制。图6的例程详细描述在首先将压缩比减小到阈值限值之后提前点火缓解加浓与负荷限制策略的实例配合。应理解，在其他实例中，当压缩比接近压缩比较低阈值并在达到压缩比较低阈值之前启动加浓安排(schedule)。

图4中的绘图400示出压缩比限值的仲裁。控制器可首先确定不同条件的压缩比。这包括基于标称发动机工作条件的标称压缩比402(cr_nominal)、基于发动机提前点火历史的反馈压缩比404(cr_feedback)、以及基于最近发生的提前点火的缓解压缩比406(cr_mitigation)。在408，控制器可仲裁压缩比限值，并将所期望的压缩比选择为压缩比限值402-406中最低值(即，最小值)。

然后，仲裁的压缩比经受压缩比至活塞位移转换。亦即，对应于所仲裁的压缩比的最终活塞位移410基于汽缸活塞所连接的偏心轴的偏心度计算。例如，可应用压缩比与活塞位移之间的传递函数。然后，将最终的活塞位移应用至发动机。

于是，所应用的最终活塞位移和压缩比可为加权压缩比限值中的最低值。通过选择可能的压缩比限值中的最低值，异常燃烧得以缓解且进一步的超级爆震事件被预先制止。

以这种方式，提供一种用于发动机的方法，其中，基于发动机的提前点火历史且在当前的发动机循环上发生提前点火之前，将发动机压缩比从第一标称水平降低至第二水平。另外，响应于当前发动机循环上发生的提前点火将发动机压缩比从第二水平降低至第三水平。本文中，从第一水平至第二水平的降低小于从第二水平至第三水平的降低。另外，响应于在自发生提前点火后已逝去的阈值时间(或行驶距离)后没有收到提前点火指示，朝第一水平增加发动机压缩比。减小发动机压缩比可包括减小活塞在汽缸内沿偏心曲轴或活塞销区域内的偏心件进行的位移以及增加活塞顶部与汽缸盖之间的距离。在一个实例中，第三水平是阈值(最小)水平。响应于进一步的提前点火指示，可将发动机加浓和/或限制发动机负荷，同时将压缩比维持在第三水平。

现在返回至图6，示出用于调节活塞位移以响应于提前点火改变发动机的压缩比的实例例程600。另外，可基于活塞位移协调额外的提前点火缓解措施，如发动机加浓和发动机空气流减小(以限制发动机负荷)。

在602，例程包括确认提前点火的指示。如参照图2详细描述，可基于连接至发动机的爆震传感器的输出高于提前点火阈值来确认提前点火的指示，该输出在提前点火窗口中估算。如果未确认提前点火的指示，例程可结束且发动机可继续以标称压缩比、标称加燃料、以及标称气门正时运行。

如果确认提前点火的指示，则在604，例程包括确定(或检索)与提前点火的指示相关的参数。例如，可确定提前点火的频率。例如，基于已在阈值持续时间或行驶的阈值距离内发生的提前点火事件的数量，可确定提前点火是间歇的(在阈值持续时间内有较少事件)还是持续的(在阈值持续时间内有较多事件)。作为另一实例，可确定提前点火的强度(例如，基于提前点火窗口内爆震传感器的输出相对于提前点火阈值之差)。还可确定其他提前点火参数。在606，可确定收到提前点火指示时的发动机转速。

在608，响应于提前点火的指示，例程包括调节活塞位移以减小发动机压缩比。具体而言，该调节包括当提前点火的指示增加时朝向阈值比率减小压缩比。可通过经由连接至活塞销区域的椭圆形曲轴旋转或替代椭圆形装置(例如偏心件)减小活塞在压缩室内的位移来减小压缩比。在更多实例中，可使用其他能够修改静态压缩比的活塞位移技术。发动机控制器可参考作为发动机转速和提前点火强度的函数绘制的查阅表以确定所需的压缩比减小，以及相应的活塞位移。在一个实例中，可朝向阈值比率逐渐减小压缩比。在替代实例中，可将压缩比立即降低到阈值比率。在其他实例中，在每个提前点火事件时，可将压缩比减小一预定义量。提前点火的指示可包括发动机的提前点火计数、爆震传感器的输出、提前点火的强度、提前点火的幅值、以及提前点火的频率中的一个或多个。

活塞位移及压缩比的降低还可基于收到提前点火的指示时的发动机转速。例如，当提前点火的指示处于较高的发动机转速时可应用较小的活塞位移和较小的压缩比减小，当提前点火的指示发生在较低的发动机转速时可应用较大的活塞位移和较大的压缩比减小。

在610，可确定压缩比是否为阈值比率。阈值比率是可应用的最小压缩比，低于最小压缩比，发动机性能可能劣化。另外，由于活塞在偏心轴上的具体配置，阈值比率可为固定的硬极限。

如果压缩比不为阈值比率，则在612，例程包括应用所确定的压缩比和相应的活塞位移，同时即使当压缩比减小时也维持燃料喷射正时(例如，总开启时间)、火花正时、以及气门正时中的每一者。例如，可将火花正时维持在MBT或MBT附近，且可将空气-燃料比维持在理想配比或理想配比附近。另外，可将进气凸轮和排气凸轮维持在标称正时。因此，燃料喷射正时可反映总的开启时间，且由此反映输送至汽缸的燃料的量。应理解，可通过更快开启喷射器并更快关闭它来输送相同量的燃料，同时仍影响发动机性能。

在达到阈值比率后，在614，例程包括响应于进一步的提前点火指示，通过加浓发动机和/或减小进气空气流来限制发动机负荷。加浓和发动机负荷限制中的每一者都可基于减小发动机压缩比。例如，可基于压缩比的减小来调节加浓的加浓程度以及加浓循环的数量。此外，可改变加浓的发动机汽缸的数量。作为再一实例，可改变给定汽缸的总体安排的压缩比。作为实例，当应用较大量的压缩比减小时(例如，在将压缩比减小至阈值比率时)，可能需要较小程度的加浓和/或较少数量的加浓循环来应对提前点火。另外，可能仅需要对受提前点火影响的汽缸(或较小数量的额外发动机汽缸)进行加浓。在进行加浓时，可减小提前点火缓解期间发生的燃料损失以及废气排放。比较而言，当应用较小量的压缩比减小时(例如，当不可能实质性地减小压缩比时)，可能需要较大程度的加浓和/或较大数量的加浓循环来应对提前点火。另外，除受提前点火影响的汽缸之外的较大数量的发动机汽缸可能需要加浓(例如，所有发动机汽缸都可能进行加浓)。同样，当压缩比减小较多时，需要较小量的发动机负荷限制来应对提前点火，同时当压缩比减小较少时，可能需要较大量的发动机负荷限制来应对提前点火。

所应用的加浓和负荷限制可进一步基于提前点火的指示，当提前点火强度或频率增加时，应用的加浓程度和/或加浓循环的数量增加。同样，当提前点火强度或频率增加时，可将发动机负荷限制为较低水平。

应理解，如果收到提前点火的初始指示，同时压缩比处于预定义的阈值(最小)比或阈值(最小)比的预定义范围内，控制器可直接转换为使用汽缸加浓和发动机负荷限制策略来应对提前点火，并可不进行任何压缩比减小。这是因为在该等条件下可用的压缩比减小量可受到限制并可能不足以应对提前点火。

在616，可基于加浓来调节火花正时、气门正时和燃料喷射正时中的一个或多个。例如，可基于加浓并进一步基于当前运行条件下的边界(BDL)火花限制来提前火花正时。具体而言，基于加浓，可确定可实现的显著增压冷却效益并可将火花提前(例如，接近MBT运行)以恢复由于汽缸在比最佳扭矩(RBT)对应的加浓度更加浓的条件下运行而损失的一些扭矩。

应理解，响应于没有进一步的提前点火指示，可增加活塞位移以将发动机压缩比从阈值比率朝向标称比率增加。压缩比可逐渐地增加，或者立即恢复至标称值。

在618，基于加浓，可增加压缩比。例如，当加浓循环的数量增加时，压缩比可朝标称(或反馈)压缩比水平逐渐地增加，自标称(或反馈)压缩比水平，压缩响应于提前点火的发生而减小。可进一步基于发动机的提前点火计数确定恢复的压缩比的水平。因此，响应于提前点火计数高于阈值，压缩比可恢复到反馈水平(或高于缓解水平但低于标称水平的替代压缩比)。比较而言，响应于提前点火计数低于阈值，压缩比可恢复到标称水平。压缩比增加至标称(或反馈)水平的比率也可基于提前点火计数。例如，当提前点火计数超过阈值计数时，压缩比可以较慢比率增加至反馈水平。然后，压缩比可保持在反馈水平直到已逝去足够的持续时间、距离、燃烧循环数量或者加浓循环的数量且没有提前点火指示。此后，可将压缩比快速地恢复至标称水平。参照图7中的绘图示出加浓与压缩比减小的配合的实例。

以这种方式，响应于提前点火的指示，控制器经配置以首先通过对活塞位移进行调节来减小发动机压缩比，直至达到阈值压缩比，且然后对发动机进行加浓和/或限制进气空气流。提前点火的指示可包括提前点火的频率，其中，减小压缩比包括当提前点火持续时以较高比率减小压缩比，以及当提前点火间歇时以较低比率减小压缩比。减小压缩比可进一步基于收到提前点火指示时的发动机转速，在较低的发动机转速时压缩比减小较高的量。通过对活塞位移进行调节来减小压缩比可包括减小活塞在燃烧室内的活塞位移来减小压缩比。另外，可在减小压缩比的同时维持燃料喷射正时、火花正时以及气门正时中的每一者。比较而言，可在对发动机进行加浓和/或限制进气空气流的同时调节燃料喷射正时、火花正时以及气门正时中的一个或多个。响应于在对发动机进行加浓和/或限制进气空气流后没有收到进一步的提前点火指示，可通过增加活塞在燃烧室内的位移来增加(例如，逐渐或分步)压缩比。

在其他实施例中，如果在普遍条件(例如，在发动机稳态工作条件期间)调节很快，可主要(以及首先)对压缩比进行调节。然后，在压缩比已快速减小至阈值(最小)压缩比后，可增加通过加浓和负荷修剪进行的进一步提前点火缓解。比较而言，如果在普遍条件下不能足够快地进行压缩比调节，则可同时进行压缩比调节和发动机加浓中的每一者，直至达到阈值压缩比。这可实现较快的提前点火缓解。然后，在达到阈值压缩比后，可通过额外的汽缸加浓或发动机负荷限制来应对进一步的提前点火。本文中，还可使用压缩比的变化来动态调节加浓。例如，在减小压缩比后应用加浓的条件期间，加浓可初始处于较小的程度并缓慢地逐渐减小。比较而言，在与压缩比减小的同时应用加浓的条件期间，加浓可初始处于较高的程度并当压缩比减小至阈值比率时较快地逐渐减小。

当阈值持续时间时间(或者阈值距离或燃烧事件的阈值数量)已逝去且没有发生提前点火时，可首先将发动机负荷限制反向且发动机可以以常规的空气负荷工作。接下来，可将压缩比恢复至标称水平并可中断加浓。通过在依赖于汽缸加浓或负荷限制以应对提前点火之前依赖于通过活塞位移来调节压缩比，可有利地使用活塞位移变化的瞬间提前点火缓解效果来缓解异常燃烧，同时将燃烧空气-燃料比维持在理想配比或理想配比附近。通过减小对发动机加浓的依赖，实现了燃料经济性和发动机性能效益。应理解，仅当发生压缩比减小时，可针对新的较低压缩比将火花正时设定为MBT或BDL限值(或设定为具有最延迟的火花正时)。比较而言，如果还与压缩比调节一起使用汽缸加浓，考虑到从运行加浓提供的额外冷却，火花提前可具有在新压缩比下的MBT或BDL火花的添加调节。

在其他实施例中，响应于提前点火的指示，可应用暂态加浓与通过活塞位移调节进行的压缩比减小的组合。例如，在活塞位移以及由此产生的压缩比变化以较慢响应比率发生的条件期间，例如在较高的发动机转速下，可应用较大量的暂态加浓来应对提前点火。较大量的暂态加浓可包括较长持续时间的加浓、加浓到较高程度的浓度(或者更浓的空气燃料比)、加浓较大数量的加浓循环、和/或加浓受提前点火影响的汽缸以及一个或多个额外的汽缸。在另一实例中，在活塞位移以及由此产生的压缩比变化以较快响应比率发生的条件期间，例如在较低的发动机转速下，可应用较少量的暂态加浓来应对提前点火，较少量的暂态加浓包括较短持续时间的加浓、加浓到较低程度的浓度(或者较不浓的空气燃料比)、加浓较小数量的加浓循环、和/或仅加浓受提前点火影响的汽缸。

于是，在第一条件期间，例如在较低发动机转速下，响应于提前点火，控制器可将发动机压缩比减小一较大的量而不将发动机加浓。然后，当压缩比已减小至压缩比限值后，响应于进一步的提前点火，控制器可限制发动机负荷和/或暂态将发动机加浓。比较而言，在第二条件期间，例如在较高发动机转速下，响应于提前点火，控制器可将发动机压缩比减小一较小的量同时将发动机加浓。然后，当压缩比已减小至压缩比限值后，控制器可减小加浓，同时将压缩比维持在限值。响应于进一步的提前点火，控制器可限制发动机负荷和/或将发动机加浓。

在第二条件期间，加浓可初始较高并当压缩比移动至所期望的较低压缩比水平时，可逐渐地减小或逐渐停止。在第二条件期间应用的压缩比减小与加浓的比率可与发动机转速成比例。

在压缩比已减小至阈值比后所进行的发动机负荷限制可基于压缩比减小以及所进行的任何汽缸加浓。例如，基于提前点火强度(例如，在提前点火窗口中的爆震传感器输出强度)以及压缩比减小确定加浓，且如果所确定的加浓多于阈值(例如，比阈值AFR更浓，或者如果加浓循环的数量高于阈值数量)，可触发负荷限制。然后，负荷限制可作为所确定的汽缸加浓的函数来调节，例如当所确定的加浓增加时发动机的负荷限制增加。因此，这可基于查阅表的输出作为并行评价执行。其中，如果确定加浓循环的数量高于阈值(例如，高于0)，其会触发调节，包括负荷限制和火花提前。然后，使用比率增量器的输出来确定负荷限制。例如，如果比率增量器的输出高于阈值(例如，高于0)，其会触发调节，包括负荷限制。

作为实例，控制器可开始于基于发动机工作条件(例如基于发动机转速-负荷条件)以前馈方式确定的负荷限值。然后，基于各个因素对该负荷限值进行修剪以最小化与异常燃烧相关联的不利NVH问题，例如与低转速提前点火事件相关联的不利NVH问题。除控制NVH外，还最小化发动机的破坏性爆震事件。控制器可使用三组表格，包括基于标称条件的标称表格、高效力表格(其对异常燃烧缓解具有较大影响并产生较高的扭矩输出)、以及低效力表格(其对异常燃烧具有较低影响并产生较低的扭矩输出)。表格中的每一者都可绘制为歧管增压温度(MCT)和发动机转速(Ne)的函数，且每一表格的输出是负荷修剪。然后，负荷限值使用负荷修剪进行修剪以对表格的输出进行混合。

具体而言，使用乘法因子来调节来自表格的负荷削减并在低效力表格、标称效力表格以及高效力表格之间进行内插。乘法因子可介于-1至1之间。该因子可基于各个前馈测量。例如，该因子可基于燃料乙醇或酒精含量、燃料辛烷含量、以及空气燃料比。于是，使异常燃烧的概率变得较高的稀空气燃料比或低辛烷燃料会导致负荷修剪，其中，对负荷修剪进行内插会将负荷限值移动至较低值。在另一实例中，浓空气燃料比或高辛烷燃料含量会导致较高的负荷限值，这是因为加浓会减小异常燃烧的可能性。负荷修剪也基于异常燃烧的比率，例如提前点火的比率(本文中称为PI比率)。PI比率也作为爆震传感器输出强度和发动机转速的函数被获知。

负荷修剪也包括负荷限制的反馈部分，其中，负荷限值基于PI比率进一步调节。其中，PI比率可基于发动机转速和爆震传感器输出强度在比率计数器上增加。当响应于定义的窗口中的爆震传感器的输出所应用的加浓程度或加浓循环数量增加时，且进一步基于检测到爆震传感器信号时的发动机转速，比率计数器或加权增加。当每个车辆行驶里程的异常燃烧事件的数量增加时，该比率可进一步增加。当车辆发动机驱动的里程数量增加时，该比率可减小。因此，对于足够的里程数，如果没有观察到异常燃烧，则该比率可恢复至零且对负荷限制没有影响。然而，运行条件可影响预期的异常燃烧并因此影响标称负荷限制。然后，控制器可使用负荷修剪对扭矩负荷进行仲裁以确定被仲裁的扭矩负荷限值。

并行地，比率增量器可响应于异常燃烧事件对所执行的加浓循环的数量进行计数。加浓循环的数量可作为所定义的第一窗口中的爆震传感器的输出强度以及收到爆震传感器输出时的发动机转速的函数予以确定。例如，当所定义的窗口中的爆震传感器输出强度增加时，加浓循环的数量可增加且比率增量器可增加一定义的量。可替代地，可确定加权因子。如果比率增量器输出高(例如，高于阈值)，或者如果加权因子高(例如，高于阈值)，则可计算加权的发动机负荷限值。加权发动机负荷限值可具有更积极的“认知下降率”并仅当已使用阈值数量的加浓循环时才可激活。

作为实例，所执行的加浓循环的数量可作为第一窗口中的爆震传感器的输出强度以及收到爆震传感器输出时的发动机转速的函数予以确定。如果加浓循环的数量不高于阈值(例如，高于0)，发动机可继续使用正常的燃料策略运行。例如，发动机汽缸可继续在理想配比运行。否则，如果确定加浓循环的数量较高，则对受异常燃料影响的汽缸的空气-燃料控制进行调节以便提供所期望的浓度程度。

在扭矩负荷限值仲裁期间，控制器可首先确定不同条件下的扭矩负荷限值，例如受燃烧稳定性限制的负荷限值、受冷条件燃烧稳定性限制的负荷限值、以及与上述负荷修剪扭矩负荷限值相对应的内插扭矩负荷限值。控制器可对负荷限值进行仲裁并选择所期望的负荷限值作为负荷限值的最低(亦即，最小)值。然后，所仲裁的负荷限值经受空气质量至扭矩变换。另外，认知其他的加权发动机负荷限值。这些包括例如传输扭矩限值和牵引控制限值。控制器可仲裁扭矩限值并将驾驶员要求的最终扭矩选择为所确定的负荷限值的最低(亦即，最小)值以及空气质量至扭矩转换的仲裁负荷限值。

于是，驾驶员要求的最终扭矩可为内插扭矩限值和加权发动机扭矩限值中的最低值。本文中，加权的发动机扭矩限值可比仲裁的扭矩负荷限值更具有限制性，但可基于发动机转速彼此相对变化。例如，在低发动机转速下，当可能发生提前点火时，加权的发动机负荷限值可能最有限制性。比较而言，在较高发动机转速下，例如当可能发生爆震时，经修剪的扭矩负荷限值可能最具有限制性。例如，负荷修剪在低发动机转速下可能更具有限制性，并在中等至较高发动机转速下较高。通过选择可能的负荷限值中的最低值，异常燃烧得到缓解且进一步的超级爆震事件被预先制止，同时应对所有其他负荷影响限制。

现在转至图7，示出通过对具有可变活塞位移能力的可变压缩比发动机的压缩比进行调节的实例提前点火缓解。绘图700在曲线802绘示提前点火窗口中的爆震传感器输出，在曲线704绘示PI比率计数器的输出，在曲线706绘示压缩比的变化，以及在曲线708绘示提前点火缓解发动机加浓循环。所有曲线都随时间沿x轴示出。

在t1之前，发动机可基于发动机工作条件使用标称压缩比(高)运行。另外，由于在t1之前低于阈值PI计数(本文中为0)，不执行将压缩比从标称水平向较低反馈水平进行进一步的降低。

在t1与t2之间，可基于提前点火窗口中的爆震传感器输出超过PI阈值(虚线)确认多个(本文中为3个)明显的提前点火事件。响应于每个明显的提前点火事件，压缩比立即从标称水平降低至预定义的缓解水平(低)。具体而言，每次确认提前点火时，压缩比立即被降低至同一低缓解水平。另外，在降低至缓解水平后，发动机(或至少受影响的汽缸)被加浓一持续时间，同时压缩比逐渐恢复至标称(高)水平。在一些实例中，由于能够改变压缩比，首先降低压缩比，且接下来使用加浓。在其他实例中，由于不能够快速地改变压缩比，首先加浓汽缸，且接下来降低压缩比，当压缩比减小被启动时加浓减小。

在t2与t3之间，未确定提前点火指示。因此，在t2与t3之间，当持续时间(或者燃烧事件的数量或行驶距离)逝去且没有发生提前点火时，PI比率计数器的输出减小。另外，压缩比逐渐增加。然而，压缩比不恢复至标称水平。而是，由于发动机的提前点火历史(以及指示发动机提前点火倾向的PI计数器的输出)，即使在未收到提前点火指示时，压缩比也维持在低于标称(高)水平但高于缓解(低)水平的反馈水平。因此，在此时间内不应用优先的加浓。通过使用压缩比减小至反馈水平，减小了优先加浓的需求，从而提供燃料经济性效益，同时降低异常燃烧的倾向。

在t3，即使压缩比的反馈降低，也确认提前点火的发生。因此，PI比率计数器增加。另外，压缩比立即从反馈水平降低至缓解水平，同时汽缸被加浓。然而，由于使用同时进行的压缩比减小和加浓，应用了较小程度的加浓(和/或较小数量的加浓循环和应用至较小数量的发动机汽缸，例如仅应用至受影响的汽缸)。当应用加浓时，压缩比减小逐渐变小且压缩比恢复至反馈水平。然而，由于发动机的较高PI计数，压缩比仍不恢复至标称水平。

在t4，确定发生的另一提前点火。因此，PI比率计数器进一步增加以指示间歇性提前点火。另外，压缩比立即从反馈水平降低至缓解水平，同时对汽缸进行加浓。然后，压缩比被保持在缓解水平较长的持续时间(与t3时应用的持续时间相比)，同时应用更小程度的同时加浓(具体而言，与t3时应用的加浓程度相比较小的加浓程度)。当应用加浓时，压缩比减小逐渐减小且压缩比以较慢比率恢复至反馈水平。由于发动机的较高PI计数，压缩比仍不恢复至标称水平。

在t5，确认发生的再一提前点火。因此，PI比率计数器进一步增加以指示持续性提前点火。另外，压缩比立即从反馈水平降低至缓解水平，同时对汽缸进行加浓。然后，压缩比被保持在缓解水平更长的持续时间(与t4时应用的持续时间相比)，同时应用更小程度的同时加浓(具体而言，与t3时应用的加浓程度相比较小的加浓程度)。当应用加浓时，压缩比减小逐渐减小且压缩比以较慢比率恢复至反馈水平。由于发动机的较高PI计数，压缩比仍不恢复至标称水平。

作为实例，一种用于发动机的方法可包括基于发动机的提前点火历史并在当前的发动机循环上发生提前点火之前，将发动机压缩比从第一标称水平减小至第二水平。该方法可进一步包括响应于当前发动机循环上提前点火的发生将发动机压缩比从第二水平减小至第三水平。本文中，从第一水平至第二水平的降低小于从第二水平至第三水平的降低。另外，响应于在自发生提前点火后已逝去的阈值时间、阈值距离以及阈值数量的燃烧事件的其中一个之后没有收到提前点火指示，朝第一水平增加发动机压缩比。如本文中所用，减小发动机压缩比可包括减小活塞在汽缸内通过活塞销区域内的偏心件进行的位移以及增加活塞顶部与汽缸盖之间的距离。第三水平是阈值水平。该方法还包括，响应于进一步的提前点火指示，可将发动机加浓和/或限制发动机负荷，同时将压缩比维持在第三水平。

在进一步陈述中，可响应于提前点火的指示通过调节连接至可变压缩比发动机的活塞销的偏心件来减少提前点火，以减小活塞在燃烧室内的位移，从而减小当活塞相对于BDC处于TDC时汽缸的有效容积。因此，减小压缩比也会增加活塞头与汽缸盖之间的有效距离。

以这种方式，可有利地改变活塞位移以减小压缩比并缓解由于提前点火产生的异常燃烧。通过协调压缩比的变化与其他缓解措施(例如加浓和负荷限制)，可使用较小量的加浓(例如，无加浓)应对提前点火且不对发动机性能产生不利影响。因此，这可应对提前点火，同时将发动机燃烧维持在理想配比和接近MBT的火花定时。通过利用压缩比下降对提前点火的快速影响，可较早地缓解异常燃烧，从而提高发动机寿命。

注意，本文中包括的实例控制和估算例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文中公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并可利用包括控制器结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件的控制系统来实施。本文中所述的具体例程可代表任何数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可按照所示的顺序执行、并行执行或者在某些情况下可忽略。同样地，不一定需要该处理顺序来实现本文中所述的实例实施例的特征和优点，提供该处理顺序只是便于例示和描述。所例示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可重复执行，取决于所使用的具体策略。另外，当所描述的动作通过执行包括各种发动机硬件组件结合电子控制器的系统中的指令来实施时，所述的动作、操作和/或功能可使用图形代表编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器内的代码。

应理解，本文中公开的配置和例程是实例性性质，且不应将这些具体实施例视为限制性，因为可以实施许多的变型。例如，可将上述技术应用至V-6、I-4、I-6、V-12、对置4以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各个系统和构造，以及其他特征、功能和/或特性的所有具有新颖性和非显而易见性的组合和子组合。

下面的权利要求具体指出被视为具有新颖性和非显而易见性的特定组合和子组合。这些权利要求可指代“一”或“第一”元件或其等效物。应将这些权利要求理解为包括纳入一个或多个这些元件，既不需要也不排除两个或多个这些元件。可通过对现有权利要求进行修改或在本申请或相关申请中陈述新权利要求来对所公开的特征、功能、要素和/或特性的其他组合和子组合要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求相比其范围是较宽泛、较狭窄、相同还是不同，也应视为包括在本公开的主题内。

Claims (18)

1.一种用于发动机的方法，包括：

响应于提前点火的指示，调节活塞位移以减小发动机的压缩比，其中，所述提前点火的指示包括所述发动机的提前点火计数、爆震传感器的输出、提前点火的强度、提前点火的幅值、以及提前点火的频率中的一个或多个，所述压缩比的减小的量基于所述提前点火的指示以及发动机转速，当所述提前点火的指示处于较高发动机转速时应用较小活塞位移和较小压缩比减小，并且当所述提前点火的指示在较低发动机转速时发生时应用较大活塞位移和较大压缩比减小；

在第一模式，当减小所述压缩比时加浓汽缸高于理想配比；以及

在第二模式，在减小所述压缩比后加浓所述汽缸高于理想配比，一旦所述压缩比减小至阈值最小值，所述压缩比不再进一步减小，其中，所述第一模式中的所述加浓的量大于所述第二模式中的所述加浓的量，并且所述第一模式中的所述加浓比所述第二模式中的所述加浓逐渐减小得更快。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调节包括当所述提前点火的指示增加时朝向阈值比率减小所述压缩比。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：在所述压缩比减小的同时维持燃料喷射正时、火花正时、以及气门正时中的每一者。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述活塞位移和压缩比减小还基于收到所述提前点火的指示时的发动机转速，且其中，所述压缩比是静态压缩比。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，调节所述活塞位移以减小所述发动机的压缩比包括经由椭圆形曲轴旋转和连接至活塞销的偏心件的其中一个来减小在压缩室内的所述活塞位移。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：在达到所述阈值比率后，响应于进一步的提前点火指示，将所述发动机加浓和/或通过减小进气空气流来限制发动机负荷，所述加浓和所述限制发动机负荷中的每一者都是基于所述压缩比减小。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：响应于没有进一步的提前点火指示，增加所述活塞位移以从所述阈值比率增加所述压缩比。

8.一种用于发动机的方法，包括：

响应于提前点火指示，经由对压缩室内的活塞位移进行调节来减小压缩比，其中，所述减小所述压缩比还基于收到所述提前点火指示时的发动机转速，在较低发动机转速时所述压缩比减小较大的量；并且

对所述发动机进行加浓高于理想配比和/或限制进气空气流，其中，在较高发动机转速下，在所述减小所述压缩比的期间和之后执行所述加浓，并且在较低发动机转速下，仅在所述减小所述压缩比至阈值压缩比之后执行所述加浓，其中，在所述较高发动机转速下所述发动机被加浓的量大于在所述较低发动机转速下所述发动机被加浓的量，并且在所述较高发动机转速下的所述加浓比在所述较低发动机转速下的所述加浓逐渐减小得更快。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述提前点火指示包括提前点火的频率，且其中，减小所述压缩比包括当所述提前点火为持续时以较高比率减小所述压缩比，以及当提前点火为间歇时以较低比率减小所述压缩比。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，经由对所述活塞位移进行调节来减小所述压缩比包括减小压缩室内的所述活塞位移来减小所述压缩比。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：在减小所述压缩比时维持燃料喷射正时、火花正时以及气门正时中的每一者，以及在将所述发动机加浓和/或限制所述进气空气流时调节所述燃料喷射正时、火花正时以及气门正时中的一个或多个。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：响应于在对所述发动机进行加浓和/或限制所述进气空气流后没有进一步的提前点火指示，通过增加所述压缩室内的所述活塞位移来增加所述压缩比。

13.一种用于发动机的方法，包括：

通过基于所述发动机的发动机速度和提前点火历史的量，并在当前发动机循环上发生提前点火之前将发动机压缩比从第一标称水平减小至第二水平，其中，所述提前点火历史包括所述发动机的提前点火计数、爆震传感器的输出、提前点火的强度、提前点火的幅值、以及提前点火的频率中的一个或多个，在较低发动机转速下，所述发动机压缩比被减小较大的量；

响应于所述当前发动机循环上所述发生提前点火将所述发动机压缩比从所述第二水平减小至第三水平；

在第一模式，当所述发动机压缩比从所述第二水平减小至所述第三水平时加浓汽缸高于理想配比，并且在所述发动机压缩比减小至所述第三水平之后，响应于进一步的提前点火指示，继续加浓所述发动机高于理想配比，同时将所述发动机压缩比维持在所述第三水平；以及

在第二模式，在所述发动机压缩比减小至所述第三水平之后，响应于进一步的提前点火指示，继续加浓所述发动机高于理想配比，同时将所述发动机压缩比维持在所述第三水平，其中，所述第一模式中的暂态加浓的量大于所述第二模式中的暂态加浓的量，并且所述第一模式中的所述加浓比所述第二模式中的所述加浓逐渐减小得更快。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，从所述第一标称水平至所述第二水平的减小小于从所述第二水平至所述第三水平的减小。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：响应于在自所述发生提前点火后已逝去的阈值时间、阈值距离以及阈值数量的燃烧事件中的一者后没有收到提前点火指示，朝向所述第一标称水平增加所述发动机压缩比。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，减小所述发动机压缩比包括减小活塞在汽缸内经由活塞销区域内的偏心件进行的位移以及增加所述活塞的顶部与汽缸盖之间的距离。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第三水平是阈值水平，还包括：响应于进一步的提前点火指示，在将所述发动机压缩比维持在所述第三水平的同时将发动机加浓并限制发动机负荷。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，通过较长持续时间的加浓、加浓到更浓的空气燃料比、加浓较大数量的加浓循环中的一个或多个来增加暂态加浓的量。

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