CN108533437A - 用压力反应活塞控制可变压缩比 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用压力反应活塞控制可变压缩比。提供用于响应于压力反应活塞的偏置力调整内燃发动机的点火正时的方法和系统。在一个示例中，发动机可包括压力反应活塞，该压力反应活塞具有被容纳在基部内的气体的压力偏置远离活塞基部的顶壁。响应于气体针对顶壁的所估计的偏置力调整包括活塞的燃烧室的点火正时。

Description

用压力反应活塞控制可变压缩比

技术领域

本发明大体涉及用于控制内燃发动机的点火正时的方法和系统。

背景技术

内燃发动机包括由汽缸形成并由汽缸盖封盖的至少一个燃烧室。设置在燃烧室内的活塞在被称为燃烧循环的压缩冲程中朝向汽缸盖移动，以压缩燃料(例如，汽油)和空气的混合物。然后火花塞被激励以点火燃料/空气混合物并在燃烧室内产生膨胀的火焰前缘。混合物的点火增加燃烧室内的气体压力，并在被称为燃烧循环的动力冲程或膨胀冲程中迫使活塞远离汽缸盖。

在燃烧室温度过高和/或燃烧室内的气体压力过高(例如，高于标准运行温度/压力范围)的状况期间，燃料/空气混合物的一部分可在单个燃烧循环期间以及在通常被称为爆燃(detonation)或爆震的由火花塞产生的火焰前缘外部经由火花塞放电火花之后点火。爆震导致燃烧室内在燃料/空气混合物爆燃部分的位置处的压力局部急剧增加。增加的压力可经由发动机部件的机械侵蚀导致发动机劣化。

解决增加的燃烧室压力的尝试包括在燃烧室内利用压力反应活塞(pressure-reactive piston)，以便响应于压力增加而暂时增加燃烧室的体积。由Galvin在美国专利6,907,849中示出一种示例方法。其中公开了一种活塞，该活塞结合在活塞和相关联的连杆之间起作用的波纹管弹簧以使连杆偏置远离活塞的冠部。由Youngblood在美国专利4,376,429中示出另一种示例方法。其中公开了用于单独控制发动机汽缸的火花正时以增加每个汽缸的性能的方法。在选择汽缸火花正时以增加扭矩和减少爆震时，可考虑在运行特性和环境状况方面的汽缸与汽缸之间的变化。

然而，本文的发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，被配置为存储来自燃烧室内的空气/燃料混合物的燃烧的能量的发动机活塞的波纹管弹簧(诸如在上面引用的‘849专利中所公开的波纹管弹簧)，由于在燃烧循环期间发生的波纹管弹簧的压缩和膨胀导致由活塞传递到曲轴的力较小，可导致发动机的扭矩输出降低。作为另一个示例，通过调整点火正时减少发动机爆震的方法(诸如在上面引用的‘429专利中所公开的方法)不考虑发动机燃烧室内的压力反应活塞的行为。因为在燃烧室内的气体压力较高的工况下，压力反应活塞可降低燃烧室的压缩比，所以可减小爆震的可能性。响应于爆震来调整点火正时而不另外响应于压力反应活塞的工况来调整可导致点火正时太提前或太延迟，从而导致降低的发动机效率和潜在的发动机劣化。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过一种方法来解决，该方法包括：估计设置在发动机的燃烧室内的压力反应活塞的偏置力；并且基于所估计的偏置力来调整发动机的运行参数。以这种方式，活塞的所估计的偏置力可被发动机的控制器利用，以便调整发动机运行并且增加发动机性能和/或效率。

作为一个示例，可响应于所估计的偏置力来调整发动机的点火正时。例如，响应于所估计的偏置力，点火正时可提前或延迟，以便减少燃烧室内的爆震。活塞可包括含有可压缩气体的密封基部，其中气体针对(against)活塞的冠部的顶壁施加偏置力。控制器可针对不同的发动机工况(诸如不同的活塞运行温度和喷射到燃烧室中的燃料的不同的辛烷值)来估计偏置力。通过基于所估计的偏置力来调整点火正时，可增加由发动机产生的功的量，并且可降低爆震的可能性。

应当理解，提供上面的发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。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由随附的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出包括压力反应活塞的发动机汽缸的示意图。

图2示出发动机的压力反应活塞的第一视图和第二视图，其中活塞的顶壁在第一视图中处于第一位置，并且顶壁在第二视图中处于第二位置。

图3示出响应于设置在燃烧室内的压力反应活塞的偏置力来调整燃烧室的点火正时的示例方法的流程图。

图4示出例示响应于压力反应活塞的所估计的偏置力对燃烧室的点火正时的调整的曲线。

图5示出例示针对具有第一辛烷值的燃料和具有第二辛烷值的燃料，对燃烧室的点火正时和燃烧室内的压力反应活塞的所估计的偏置力进行调整的曲线图。

图6示出包括机械偏置构件的压力反应活塞的可替代的实施例。

图2和图6是按比例绘制的，但是如果需要的话，可使用其它相对尺寸。

具体实施方式

以下描述涉及用于响应于压力反应活塞的所估计的偏置力来调整内燃发动机的运行的系统和方法。发动机(诸如图1所示的发动机)可包括设置在燃烧室内的压力反应活塞。如图2所示，活塞的冠部可包括可移动顶壁，该可移动顶壁由容纳在基部内的气体(例如，空气)偏置远离活塞的基部。可移动顶壁可通过可膨胀波纹管与活塞的内表面连接。当燃烧室内的气体压力增加到高于活塞基部内的气体压力时，可移动顶壁可被压离活塞的冠部并朝向活塞的基部，从而压缩基部内的气体并使波纹管膨胀。根据理想气体定律PV＝nRT，活塞的基部内的气体的抵靠活塞的顶壁的压力(并且因此气体的抵靠顶壁的偏置力)可随着温度而变化。在一个示例中，如图3所示，发动机的控制器可估计偏置力，以便调整燃烧室的点火正时。在一些示例中(如图3至图4所示)，可响应于所估计的偏置力和燃烧室的爆震速率来调整点火正时。在其它示例中(如图5所示)，可响应于所估计的偏置力和喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值另外调整点火正时。在其它示例中，如图6所示，活塞可包括机械偏置构件。基于机械偏置构件的温度来估计机械偏置构件的偏置力，并且基于所估计的偏置力来调整点火正时。以这种方式，根据所估计的偏置力来调整点火正时，以便增加由发动机产生的功的量，并降低燃烧室的爆震速率。

图1描绘内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统和来自车辆操作者130的经由输入装置132的输入来控制。在该示例中，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(本文中也称为“燃烧室”)14可包括其中定位有活塞138的燃烧室壁136。活塞138可联接到曲轴140，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。在图1所示的示例中，活塞138是类似于图2所示的示例的压力反应活塞，并在下面进一步描述。曲轴140可经由变速器系统联接到载客车辆的至少一个驱动轮。另外，起动器马达(未示出)可经由飞轮联接到曲轴140，以实现发动机10的起动运行。

汽缸14能够经由一系列进气通道142、144以及146接收进气。除汽缸14之外，进气通道146还能够与发动机10的其它汽缸连通。在一些示例中，进气通道中的一个或多个可包括增压装置，诸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，该涡轮增压器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，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，诸如在发动机10设置有机械增压器的情况下，可以任选地省略排气涡轮机176，其中压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入来驱动。包括节流板164的节气门162可沿发动机的进气通道设置，以用于改变提供给发动机汽缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门162可如图1所示定位在压缩机174的下游，或者替代地可设置在压缩机174的上游。

除汽缸14之外，排气通道148还能够接收来自发动机10的其它汽缸的排气。排气传感器128被示出为联接到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可从用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器(诸如例如，线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所描绘的)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器)中选择。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。

发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14被示出为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中，发动机10的每个汽缸(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阀和至少两个排气提升阀。

进气门150可由控制器12经由致动器152控制。类似地，排气门156可由控制器12经由致动器154控制。在一些条件下，控制器12可改变提供给致动器152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可通过相应的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动型或凸轮致动型或它们的组合。可同时控制进气门正时和排气门正时，或者可使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时中的可能的任意种。每个凸轮致动系统可包括一个或多个凸轮并且可利用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮轮廓切换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。例如，汽缸14可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的凸轮致动控制的排气门。在其它示例中，进气门和排气门可通过共用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来控制。

汽缸14能够具有压缩比，该压缩比是当活塞138处于底部中心到顶部中心时的体积比。在一个示例中，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可增加。例如，这种情况可发生在使用较高辛烷燃料或具有较高的潜在汽化焓的燃料时。由于直接喷射对发动机爆震的影响，所以如果使用直接喷射，则压缩比也可增加。另外，由于活塞138是压力反应活塞，因此汽缸14的压缩比可根据汽缸14内的气体的压力和活塞138的温度而变化。例如，活塞138的基部可容纳气体(例如，空气)，并且活塞的顶表面(例如，顶壁)可被配置为响应于基部内的气体的压力与燃烧室内的气体的压力之间的差值而相对于基部移动。在燃烧室内的气体的压力超过活塞的基部内的气体的压力的状况期间(例如，在燃烧循环的压缩冲程期间)，活塞的顶表面可在朝向活塞的基部的方向上从初始位置移动(例如，按压)，从而使燃烧室的体积膨胀并减小压缩比。在燃烧室内的气体的压力小于活塞的基部内的气体的压力的状况期间(例如，在燃烧循环的排气冲程期间)，活塞的顶表面可以在远离活塞的基部并朝向初始位置的方向上移动，从而减小燃烧室的体积。喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值可相对于基部增加或减少活塞的顶面的移动，如下面参考图5所述。

在一些示例中，发动机10的每个汽缸可包括用于启动燃烧的火花塞192。点火系统190能够响应于来自控制器12的火花提前信号SA在选择的运行模式下经由火花塞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，诸如在发动机10可通过自动点火或通过燃料喷射来启动燃烧的情况下，如在一些柴油发动机中可以是这种情况。

在一些示例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个燃料喷射器以用于向其提供燃料。作为非限制性示例，汽缸14被示出为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可被配置为输送从燃料系统8接收的燃料。如参考图2和图3详细描述，燃料系统8可包括一个或多个燃料箱、燃料泵以及燃料轨。燃料喷射器166被示出为直接联接到汽缸14，以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料到汽缸14内。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧汽缸14提供所谓的燃料的直接喷射(以下被称为“DI”)。虽然图1示出喷射器166定位在汽缸14的一侧，但是喷射器166也可替代地位于活塞的头顶，诸如火花塞192的位置附近。当用醇基燃料运行发动机时，由于某些醇基燃料的较低的挥发性，这种位置可改善混合和燃烧。替代地，喷射器可位于进气门的顶部和附近以改善混合。燃料可经由高压燃料泵和燃料轨从燃料系统8的燃料箱输送到燃料喷射器166。另外，燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力换能器(transducer)。

燃料喷射器170被示出为布置在进气通道146中，而不是布置在汽缸14中，该燃料喷射器170被配置为向汽缸14上游的进气道提供所谓的燃料的进气道喷射(以下被称为“PFI”)。燃料喷射器170可经由电子驱动器171与从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统8接收的燃料。应当注意，如所描述的，单个驱动器168或171可用于两个燃料喷射系统，或者可使用多个驱动器(例如，用于燃料喷射器166的驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器171)。

在可替代的示例中，燃料喷射器166和170中的每个可被配置为用于将燃料直接喷射到汽缸14中的直接燃料喷射器。在又一个示例中，燃料喷射器166和170中的每个可被配置为用于在进气门150的上游喷射燃料的进气道燃料喷射器。在其它示例中，汽缸14可仅包括单个燃料喷射器，该单个燃料喷射器被配置为以不同的相对量从燃料系统接收不同的燃料作为燃料混合物，并且另外被配置为作为直接燃料喷射器将该燃料混合物直接喷射到汽缸中，或作为进气道燃料喷射器在进气门的上游喷射该燃料混合物。因此，应当理解，本文所述的燃料系统不应受到本文中作为示例描述的特定燃料喷射器配置的限制。

在汽缸的单个循环期间，燃料可由两个喷射器输送到汽缸。例如，每个喷射器可输送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。另外，从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可随着工况(诸如发动机负荷、爆震以及排气温度)而变化，诸如下文所述。可在打开进气门事件、关闭进气门事件(例如，基本在进气冲程之前)期间以及在打开和关闭进气门操作两者期间，输送进气道喷射的燃料。类似地，可在进气冲程期间以及部分地在先前的排气冲程期间、在该进气冲程期间以及部分地在压缩冲程期间输送直接喷射的燃料。因此，即使对于单个燃烧事件，喷射的燃料也可在不同的正时从进气道和直接喷射器进行喷射。此外，对于单个燃烧事件，可在每个循环中进行输送的燃料的多次喷射。可在压缩冲程、进气冲程或它们的任何适当的组合期间进行多次喷射。

燃料喷射器166和170可具有不同的特性。这些不同的特性包括尺寸上的差异，例如，一个喷射器可具有比另一个大的喷射孔。其它差异包括但不限于不同的喷洒角度、不同的运行温度、不同的瞄准、不同的喷射正时、不同的喷洒特性、不同的位置等。此外，根据喷射器170和166中喷射的燃料的分配比，可实现不同的效果。

燃料系统8中的燃料箱可容纳不同燃料类型的燃料，诸如具有不同燃料质量和不同燃料组分的燃料。这些差异可包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料共混物，和/或它们的组合等。具有不同汽化热的燃料的一个示例可包括：作为第一燃料类型的具有较低汽化热的汽油，以及作为第二燃料类型具有较大汽化热的乙醇。在另一个示例中，发动机可使用汽油作为第一燃料类型，并且使用含醇燃料共混物诸如E85(其为大约85％的乙醇和15％的汽油)或M85(其为大约85％的甲醇和15％的汽油)作为第二燃料类型。其它可行的物质包括水、甲醇、醇和水的混合物、水和甲醇的混合物、醇的混合物等。

在又一个示例中，两种燃料都可以是具有不同的醇组成的醇共混物，其中第一燃料类型可以是具有较低醇浓度的汽油醇共混物，诸如E10(其为大约10％的乙醇)，而第二燃料类型可以是具有较高醇浓度的汽油醇共混物，诸如E85(其为大约85％的乙醇)。另外，第一燃料和第二燃料在其它燃料质量上也可不同，诸如温度、粘度、辛烷值等的差异。此外，一个或两个燃料箱的燃料特性可例如由于箱再填充的每日变化而经常变化。

控制器12在图1中被示出为微型计算机，该微型计算机包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、用于可执行程序和校准值的的电子存储介质(在该特定示例中被示出为用于存储可执行指令的非暂时性只读存储器芯片(ROM)110)、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114以及数据总线。控制器12从图1的各种传感器接收信号，并采用图1的各种致动器基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机运行。例如，控制器12可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除先前论述的那些信号之外，该信号还包括：来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量；来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应(Hall effect)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)；以及来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。控制器可经由火花塞192、气门致动器152和154、节气门162等的致动来调整发动机运行(例如，点火正时)。发动机转速信号RPM可由控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12可基于发动机冷却剂温度来推断发动机温度(例如，活塞的运行温度)。

如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。因此，每个汽缸可类似地包括其自己的一组进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。应当理解，发动机10可包括任何合适数量的汽缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个汽缸。另外，这些汽缸中的每个能够包括参考汽缸14由图1所描述和描绘的各种部件中的一些或全部。

图2示出发动机的压力反应活塞200的示例，其类似于图1所示和以上所述的活塞138。活塞200通过第一视图202和第二视图204以横截面图示出。第一视图202示出活塞的顶壁210处于第一位置(例如，初始位置)，在第一位置中与顶壁210联接的波纹管228(例如，波纹管衬垫(gasket))被完全压缩，并且第二视图204示出顶壁210处于第二位置，在第二位置中波纹管228部分地伸展(例如，膨胀)。

活塞200包括冠部212、裙部214和基部215。冠部212形成活塞的外部表面和其中设置有活塞的燃烧室203(例如，类似于图1所示和以上所述的燃烧室14)的底表面。冠部212包括中心孔口211(例如，开口)，该中心孔口211被成型为围绕顶壁210的外周边。顶壁210在冠部212内居中并且可在活塞200的中心轴线206的方向上移动。如下面进一步所述，顶壁210经由波纹管228联接到冠部212，并且波纹管228可膨胀或收缩以便相对于冠部212和基部215移动顶壁210。波纹管228在冠部的内表面219和顶壁210的延伸部217之间延伸。在一些示例中，波纹管228可由柔性材料(例如，弹性体)形成。在其它示例中，波纹管228可由金属(例如，钢)形成。在一些示例中，顶壁210的顶表面224可包括碗状物222，该碗状物222从顶表面224凹陷并且被成型为改变(例如，偏转)喷射到燃烧室中的燃料流。可替代的实施例可不包括碗状物222。顶壁210的顶表面224(其在本文中可被称为外表面)形成燃烧室203的底表面。

活塞200经由连杆216与发动机的曲轴联接。连杆216的圆柱形部分218围绕活塞200的轴承238，并且使得活塞200在燃烧室内的线性运动能够经由连杆216转换成发动机的曲轴的旋转运动。活塞的顶壁210在远离基部215并远离连杆216的方向上定位。

活塞200的基部215包括中空内部220(其在本文中可被称为空腔或室)。内部220容纳气体(例如，空气)并被密封(例如，流体密封)，使得气体不可以从内部220流入燃烧室或发动机的其它区域(例如，来自内部220的气体不与燃烧室内的气体混合和/或汇聚)。内部220部分地由顶壁210的底表面226形成，并且内部220内的气体抵靠底表面226施加偏置力，以便在远离基部215的方向上并沿中心轴线206(例如，朝向燃烧室的顶部)按压壁。当顶壁210被压离基部215时，波纹管228在顶壁210和冠部212之间被压缩。第一视图202示出响应于燃烧室203内的气体的抵靠顶壁210的较低压力230，顶壁210的位置，并且第二视图204示出响应于燃烧室203内的气体的抵靠顶壁210的较高压力232，顶壁210的位置。在一个示例中，较低压力230可以是当活塞200距燃烧室内的上止点位置第一距离时气体的压力，并且较高压力232可以是当活塞200距上止点位置第二距离时气体的压力，其中第一距离大于第二距离。

第一视图202示出处于完全压缩位置的波纹管228，并且第二视图204示出处于完全膨胀位置的波纹管228。在完全压缩位置中，波纹管228在与中心轴线206平行的方向上的长度234相对于当波纹管处于完全膨胀位置时波纹管在与中心轴线206平行的方向上的长度236增加。通过将燃烧室203内的气体的压力增加到活塞200的基部215内的气体的压力以上，可将波纹管228从第一视图202所示的完全压缩位置移动到第二视图204所示的完全膨胀位置。类似地，通过将燃烧室内的气体的压力降低到活塞200的基部215内的气体的压力以下，可将波纹管228从完全膨胀位置移动到完全压缩位置。在一个示例中，燃烧室203内的气体的压力可在燃烧室203内的空气/燃料混合物的燃烧期间增加，并且燃烧室203内的气体的压力可在燃烧室203的燃烧循环的排气冲程期间降低(例如，气体经由设置在燃烧室内的排气门的致动从燃烧室移除的持续时间，如以上参考图1所述)。波纹管228可另外移动到完全压缩位置和完全膨胀位置之间的多个位置。该多个位置在本文中可被称为过渡位置、部分压缩位置或部分膨胀位置。在可替代的实施例中，处于完全压缩位置的波纹管228的长度234可以是与第一视图202所示的长度不同的长度量，并且/或者处于完全膨胀位置的波纹管228的长度236可以是与第二视图204所示的长度不同的长度量。在波纹管228处于完全压缩位置的状况期间，顶壁210的位置在本文中可被称为顶壁210的完全伸展位置，并且在波纹管228处于完全膨胀位置的状况期间，顶壁210的位置在本文中可被称为顶壁210的完全缩回位置。

如上所述，由基部215内的气体施加到顶壁210的偏置力的量随着气体的温度而变化。基部215内的气体可被建模为具有由理想气体定律定义的压力的理想气体，其中P是基部215内的气体的压力，V是基部的内部220的体积，n是容纳在基部215内的气体的量(以摩尔为单位)，R是通用气体常数并且T是容纳在基部215内的气体的温度。根据理想气体定律，随着基部215内的气体的温度改变，气体的压力和/或体积也可改变。例如，顶壁210可处于第一视图202所示的位置，在该位置处波纹管228处于完全压缩位置(例如，压缩到长度234)，并且发动机工况(例如，发动机负荷、转速等)可导致热量从发动机转移到活塞200和容纳在基部215内的气体。结果，容纳在基部215内的气体的温度可升高。因为顶壁210处于完全伸展位置，所以可防止顶壁210远离基部215移动，并且随着气体的温度的增加，基部的内部220的体积不增加。增加基部215内的气体的温度而不增加基部215内的气体的体积从而导致气体的压力增加。气体的增加的压力增加了气体抵靠顶壁210的偏置力，并且增加了将顶壁210朝向基部215(例如，远离完全伸展位置并朝向完全缩回位置)移动所需的燃烧室203内的气体压力的量。

在另一个示例中，顶壁210可处于由第一视图202所示的完全伸展位置，其中波纹管228处于完全压缩位置。例如，由于发动机的转速和/或负荷降低，所以活塞200的基部215内的气体的温度可降低。热量可从活塞200转移到发动机的其它部件(例如，汽缸壁)和/或转移到流出燃烧室的排气，从而冷却活塞。根据理想气体定律，随着活塞200的基部215内的气体的温度降低，气体的压力也可降低。结果，基部215内的气体抵靠顶壁210的偏置力减小，并且将顶壁210朝向基部215(例如，远离完全伸展位置并朝向完全缩回位置)移动所需的燃烧室203内的气体压力的量也类似地降低。基部215内的气体从而在远离基部215的方向上偏置顶壁210，使得顶壁210响应于燃烧室203内的气体压力的变化而具有类似弹簧的行为。例如，基部215内的气体抵靠顶壁210的偏置力可根据胡克定律F＝-Kx起作用，其中F是基部215内的气体抵靠顶壁210的偏置力，x是顶壁210相对于基部215从初始位置(例如，第一视图202所示的完全伸展)的位移量，并且K是根据理想气体定律取决于基部215内的气体的温度的修正值(例如，基部215内的气体的温度较高导致K值增加，并且基部215内的气体的温度较低导致K值降低)。

因为活塞200的基部215内的气体的压力决定气体抵靠顶壁210的偏置力的量，并且因为基部215内的气体的压力根据理想气体定律在不同的温度下变化，所以响应于燃烧室203内的气体压力顶壁210相对于基部215的移动量在不同的活塞运行温度下可以不同。例如，在较低的活塞运行温度下(例如，在发动机冷起动之后，当发动机从其中燃料/空气混合物不由发动机汽缸燃烧的非运行模式调整到其中燃料/空气混合物由发动机汽缸燃烧的运行模式时)，抵靠顶壁210的偏置力可相对较低。结果，顶壁210可通过燃烧室203内的相对较低的气体压力而朝向活塞200的基部215移动。在一个示例中，在发动机冷起动之后的持续时间内，平均燃烧室气体压力可以是0.7巴至1.5巴。在平均燃烧室气体压力(在一个或多个连续燃烧循环上平均的压力)小于5巴的状况期间，爆震的可能性通常降低。结果，基部215可被配置为(例如)在冷起动之后的持续时间内在较低活塞运行温度下容纳高于1.5巴的压力的气体，使得顶壁210不发生挠曲。类似地，在较高活塞运行温度期间(例如，在发动机负荷比紧接在冷起动之后的状况下的负荷高的状况期间)，抵靠顶壁210的偏置力可相对较高。结果，通过燃烧室203内的相对较低的气体压力，顶壁210可不朝向活塞200的基部215移动，并且可以替代地响应于燃烧室203内相对较高的气体压力而移动。例如，活塞可被配置为在活塞运行温度较高的状况期间容纳处于稍微小于5巴的压力的气体。因为在平均燃烧室气体压力大于5巴的状况下爆震的可能性增加，所以以这种方式配置活塞使得活塞的顶壁210能够在较高的活塞运行温度下偏转，以便减少爆震。

控制器(例如，图1所示和以上所述的控制器)可估计活塞200的基部215内的气体抵靠活塞200的顶壁210的偏置力，以便调整燃烧室的点火正时(例如，调整设置在燃烧室内的火花塞的火花放电正时)。在一个示例中，控制器可从一个或多个发动机温度传感器(例如，排气温度传感器、发动机冷却剂温度传感器、发动机油温度传感器等)接收电信号并且可基于作为排气温度、发动机油温度和/或发动机冷却剂温度的函数的逻辑规则来做出关于偏置力(例如，由于活塞内的气体的温度)的估计的逻辑确定。以这种方式，控制器可经由排气温度、发动机油温度和/或发动机冷却剂温度来估计活塞内气体的温度(以及气体抵靠活塞的顶壁的偏置力)。然后，控制器可生成发送到火花塞(例如，火花塞的致动器)的控制信号，以便调整火花塞的火花放电正时。在另一个示例中，控制器可将来自发动机温度传感器的信号的幅度、持续时间和/或频率与存储在控制器的非暂时性计算机存储器中的查找表中的值进行比较，以便估计活塞内的气体抵靠活塞的顶壁的偏置力，并响应于该偏置力调整点火正时。例如，控制器可基于使用查找表的计算来估计偏置力，其中输入是发动机冷却剂温度，并且输出是活塞内的气体抵靠活塞的顶壁的偏置力。

作为活塞运行的一个示例，当活塞内的气体抵靠活塞的顶壁的所估计的偏置力(例如，如上述所估计的)低于阈值偏置力时，可以将燃烧室的点火正时调整(例如，提前或延迟)第一量。当所估计的偏置力高于阈值偏置力时，可以将燃烧室的点火正时调整第二量，第二量不同于第一量。在一个示例中，阈值偏置力可以是在典型的活塞运行温度(例如，在发动机负荷高于空转发动机负荷并低于最大发动机负荷的状况期间)下活塞的平均偏置力。例如，存储在控制器的非暂时性存储器中的查询表可包括作为输入的曲轴转角、燃烧室气体压力以及活塞内的气体的所估计的偏置力，其中点火正时作为输出。在峰值燃烧室气体压力下，活塞的顶壁可朝向基部偏转，从而经由基部内的气体的压缩而将机械能存储在活塞中。随着燃烧室气体压力降低到峰值压力以下(例如，在燃烧室的动力冲程结束附近)，存储的机械能经由活塞内气体的膨胀而被释放，并且顶壁远离基部偏转。点火正时可被调整成使得所存储的机械能的释放发生在比其它曲轴转角产生更高的发动机扭矩量的曲轴转角处。通常，点火正时被设定为使得峰值燃烧室气体压力发生在曲轴转角在上止点后大约15度时，以便产生更高的发动机扭矩量。然而，由于在不同的发动机工况期间活塞内的气体的不同的偏置力，当峰值燃烧室气体压力发生在不同的曲轴转角时，可导致峰值发动机扭矩。结果，点火正时基于活塞内的气体的偏置力而增加或减少，以便增加由发动机产生的扭矩量。

在其它示例中，点火正时可基于喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值和活塞内的气体抵靠活塞的顶壁的偏置力进行调整。例如，当活塞内的气体抵靠活塞的顶壁的所估计的偏置力较低时(例如，如上述所估计的)，可以将燃烧室的点火正时调整(例如，提前或延迟)第一量，并且可基于喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值将燃烧室的点火正时进一步调整第二量。当所估计的偏置力较高时，可以以不同于第一量的第三量调整燃烧室的点火正时，并且可基于喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值以第四量调整燃烧室的点火正时。以下参照图3至图4进一步描述附加的示例。

在一些示例中，发动机可包括垂直定位在活塞200下方(例如，定位在燃烧室203的外部并朝向曲轴)的多个发动机喷油器，该多个发动机喷油器被配置为在向上朝向活塞200的基部215的方向喷洒发动机油射流(jet)。从喷油器喷洒的油可撞击在基部215的底部外部表面259上，以便吸收来自活塞200的热能并降低活塞200的温度(例如，以便冷却活塞)。可通过控制器调整来自发动机喷油器的油的流率，以便增加或降低活塞200的冷却量。以这种方式，控制器可调整活塞200的温度，以便调整基部215内的气体抵靠活塞200的顶壁210的偏置力的量。例如，在发动机负荷较低(例如，在发动机空转期间)并且活塞200的温度较高(例如，由于紧接在发动机空转之前的延长时间段的较高发动机负荷而引起的活塞200的加热)的状况期间，控制器可增加来自发动机喷油器的油的流率，以便降低活塞200的温度，并且从而增加基部215内的气体抵靠顶壁210的所估计的偏置力。另外，控制器可以如上所述基于所估计的偏置力来调整点火正时。通过基于所估计的偏置力来调整点火正时，并通过增加或降低来自发动机喷油器的油的流率来调整所估计的偏置力，可以以增加的精确度控制发动机扭矩输出，并且可降低爆震的可能性。

图3示出响应于设置在发动机的燃烧室内的压力反应活塞的状况来调整发动机运行的示例方法300。具体地，以下参考图3所述的活塞可以是以上参考图2所述的活塞200(例如，包括由容纳在密封基部内的气体偏置的顶壁的活塞)，并且发动机可类似于以上参考图1所述的发动机。在图3所示和以下所述的示例中，响应于容纳在活塞内的气体抵靠活塞的顶壁(例如，面向燃烧室的内部并形成燃烧室的底表面的壁)的所估计的偏置力来调整燃烧室的点火正时。在可替代的实施例中，可响应于所估计的偏置力来调整不同的发动机参数(例如，发动机转速、发动机冷却剂流量、进气流量、增压空气量等)。虽然以下参考图3所示的方法300描述了单个燃烧室，但是下面所述的例程可应用于发动机的多个燃烧室。例如，根据下面所述的方法300，控制器可独立于发动机的其它燃烧室来调整发动机的一个或多个燃烧室的运行(例如，点火正时)。在另一个示例中，根据方法300，可以以相同的量调整发动机的每个燃烧室的运行。在又一个示例中，可以以与发动机的每个其它的燃烧室不同的量调整多个燃烧室中的一个的运行。可通过控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器接收的信号(诸如以上参考图1所述的传感器)来执行用于执行方法300和本文所包括的其余方法的指令。控制器可采用发动机系统的发动机致动器根据以下所述的方法来调整发动机运行。例如，控制器可通过调整设置在燃烧室内的火花塞的火花放电(例如，调整传输到火花塞的电信号的频率、持续时间等)来调整燃烧室的点火正时。

在302处，方法包括估计和/或测量发动机工况。可基于发动机系统中的各种传感器(诸如如上所述的各种温度传感器、压力传感器等)的一个或多个输出来估计发动机工况。发动机工况可包括发动机转速和负荷、排气流率、空气质量流率、冷却剂温度、冷却剂流率等。工况还可包括活塞和/或燃烧室的工况(例如，点火正时、活塞运行温度等)。

方法继续到304，在304处方法包括确定发动机的爆震量。在一个示例中，爆震量可由控制器基于从发动机爆震传感器接收的信号来确定。在另一个示例中，可基于一个或多个发动机工况(诸如发动机扭矩输出中的波动、排气内的NOx含量等)来估计爆震量。在一个示例中，爆震量可以是爆震速率，其中爆震速率对应于由控制器接收的爆震信号的幅度在预定的持续时间(例如，发动机的一个或多个完整且连续的燃烧循环)内超过阈值幅度的次数。在另一个示例中，爆震量可以是爆震强度，其中爆震强度对应于由控制器接收的爆震信号的幅度。爆震信号的幅度可指示燃烧室内的燃烧气体的压力。在又一些示例中，爆震量可以是爆震速率和爆震强度的组合。

在发动机运行期间，方法300可由控制器依次执行(例如，进行)多次。控制器可将与方法300的每次执行相关联的爆震量存储到非暂时性计算机存储器中，以便稍后参考。在方法300的执行期间，控制器在304处确定发动机运行的最近持续时间(例如，燃烧室的最近燃烧循环)的爆震量，该最近持续时间在本文中被称为第一持续时间或当前持续时间。如下参考314所述，可将与当前持续时间相关联的爆震量与如在方法300的先前执行期间所确定的第二持续时间(在本文中被称为先前持续时间)相关联的爆震量相比较，其中第二持续时间是紧接在当前持续时间之前的时间量(例如，紧接在最近燃烧循环之前的燃烧循环)。如果在314处，先前持续时间的爆震量没有被存储到计算机存储器中(例如，由于方法300第一次被执行)，则控制器可假设先前持续时间内没有发生爆震。

方法继续到306，在306处方法包括估计压力反应活塞的偏置力。如上面参考图2所述，偏置力在燃烧室的方向上作用在活塞的顶壁上。在一个示例中，如上参考图2所述，偏置力可基于活塞的所估计的运行温度，其中运行温度根据理想气体定律对应于活塞内气体的压力。在另一个示例中，如下参考图6所述，偏置力可基于设置在活塞内的机械偏置构件的所估计的温度。控制器可将来自发动机温度传感器(例如，排气温度传感器、发动机冷却剂温度传感器、发动机油温度传感器等)的信号的幅度、持续时间和/或频率与存储在控制器的非暂时性计算机存储器中的查找表中的值进行比较，以便估计偏置力(例如，如参考图2所述的由活塞内的气体抵靠活塞的顶壁施加的力，或如参考图6所述的由机械偏置构件抵靠顶壁施加的力)。例如，控制器可基于使用查找表的计算来估计偏置力，其中输入是发动机冷却剂温度、排气温度和/或发动机油温度，并且输出是活塞内的气体抵靠活塞的顶壁的偏置力。在另一个示例中，控制器可基于作为排气温度、发动机油温度和/或发动机冷却剂温度的函数的逻辑规则做出关于偏置力(例如，由于活塞内的气体的温度)的估计的逻辑确定。在包括容纳在活塞内的气体的活塞的示例中，活塞内的气体的压力可经由等式F＝P/A与偏置力相关，其中F是气体抵靠顶壁的偏置力，P是活塞的基部内的气体的压力，并且A是活塞的顶壁的底表面(例如，如图2所示和以上所述的底表面226)的表面积。在包括抵靠活塞的顶壁偏置的机械偏置构件的活塞的示例中，偏置力可表示为F＝-Kx，其中F是机械偏置构件抵靠活塞的顶壁的偏置力，x是顶壁相对于基部从初始位置(例如，完全伸展位置)的位移量，并且K是取决于机械偏置构件的温度(例如，较高温度导致K值降低，并且较低温度导致K值增加)以及机械偏置构件的形状和材料的修正值(其在本文中可被称为弹簧常数)。在一些示例中，偏置力可针对单个燃烧循环的一个或多个冲程进行估计(例如，与单个燃烧循环的压缩冲程相关联的第一偏置力，与单个燃烧循环的膨胀冲程相关联的第二偏置力等)。在其它示例中，所估计的偏置力可以是单个燃烧循环的每个冲程的平均值。在另外其它示例中，所估计的偏置力可以是几个完整的燃烧循环的平均值。

所估计的偏置力可另外基于喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值。例如，在喷射到燃烧室中的燃料具有较低辛烷值(例如，辛烷值为80)的状况期间，燃烧室的点火正时可相对于其中燃料以较高辛烷值喷射到燃烧室中的状况较少提前。因此，经由燃烧气体转移到活塞的热量和/或活塞的运行温度可降低，并且在包括容纳在基部内的气体的活塞的示例(例如，如图2所示)中，活塞内气体的所估计的偏置力可减小。在包括机械偏置构件的活塞的示例(例如，如图6所示)中，降低活塞的运行温度导致机械偏置构件抵靠顶壁的所估计的偏置力增加。在其中具有较高辛烷值(例如，辛烷值为95)的燃料喷射到燃烧室中的状况期间，燃烧室的点火正时可更加提前(例如，相对于其中喷射较低辛烷值燃料的状况)。这可增加经由燃烧气体转移到活塞的热量和/或可增加活塞的运行温度，并且在包括容纳在基部内的气体的活塞的示例(例如，如图2所示)中，可增加活塞内的气体的所估计的偏置力。在包括机械偏置构件的活塞的示例(例如，如图6所示)中，增加活塞的运行温度导致机械偏置构件抵靠顶壁的所估计的偏置力降低。因此，所估计的偏置力可基于活塞运行温度和与燃料辛烷值相关联的初始点火正时。在一个示例中，首先可根据燃料辛烷值估计偏置力，并且然后可根据如上所述的一个或多个发动机温度传感器的输出来调整所估计的偏置力。在其它示例中，可经由存储在控制器的非暂时性存储器中的查找表来估计偏置力，其中输入是活塞运行温度(例如，如上所述，基于冷却剂温度、发动机油温度，和/或排气温度所确定的)和燃料辛烷值，并且输出是根据活塞位置容纳在活塞内的气体的偏置力。

方法继续到308，在308处方法包括确定当前爆震量是否大于阈值爆震量。在一个示例中，当前爆震量可以是如上参考304所述的爆震速率，并且控制器可将爆震速率与预定阈值爆震速率进行比较。例如，预定阈值爆震速率可对应于在其处发动机效率(例如，燃料消耗)降低和/或超过发动机的期望的噪音水平的爆震速率。在另一个示例中，当前爆震量可以是如上参考304所述的爆震强度，并且控制器可将爆震强度与预定阈值爆震强度进行比较。类似地，在一个示例中，预定阈值爆震强度可以是在其处发动机效率和/或超过发动机的期望的噪音水平的爆震强度。

如果在308处当前爆震量不大于阈值爆震量，则方法继续至310，在310处方法包括基于所估计的活塞偏置力确定相对于预定标准点火正时的期望的点火正时。例如，控制器可将所估计的活塞偏置力(例如，如上所述从发动机温度传感器所估计的)的值与存储在控制器的非暂时性计算机存储器中的查找表中的值进行比较，以便确定期望的点火正时，其中输入是所估计的活塞偏置力并且输出是期望的点火正时。在另一个示例中，控制器可基于作为所估计的活塞偏置力的函数的逻辑规则来做出关于期望的点火正时的逻辑确定。在其中所估计的活塞偏置力较高的状况期间，活塞的顶壁不太可能响应于燃烧室内的典型的燃烧气体压力而移动。例如，所估计的活塞偏置力可高于与在发动机空转状况下的活塞运行温度相关联的平均活塞偏置力。活塞的顶壁移动的可能性降低可导致燃烧室的压缩比相对于其中活塞顶壁更容易移动的状况(例如，在所估计的活塞偏置力较低的状况期间)增加。在参考图2所示和以上所述的活塞的一个示例中，所估计的活塞偏置力可由于活塞的相对较高的运行温度(例如，相对于发动机空转状况期间的活塞运行温度)而较高，或者可由于活塞的相对较低的运行温度(例如，相对于发动机是带负荷的而不是空转的状况期间的活塞运行温度)而较低。结果，控制器可确定期望的点火正时(分别)相对于预定标准点火正时(例如，不包括相对于所估计的活塞偏置力进行调整的点火正时)延迟或提前，以便调整燃烧室的压缩比。在参考图6所示和以下所述的活塞的另一个示例中，所估计的活塞偏置力可由于活塞的相对较高的运行温度(例如，相对于发动机空转状态期间的活塞操作温度)而较低，或者由于活塞的相对较低的运行温度(例如，相对于发动机是带负荷的而不是空转的状况期间的活塞运行温度)而较高。结果，控制器可确定期望的点火正时(分别)相对于预定标准点火正时(例如，不包括相对于所估计的活塞偏置力进行调整的点火正时)提前或延迟，以便调整燃烧室的压缩比。

在其它示例中，可确定期望的点火正时，以便在燃烧室内的气体的压缩和膨胀期间调整由活塞存储和释放的机械能的量。例如，在所估计的活塞偏置力较高的状况期间，控制器可确定期望的点火正时相对于预定标准点火正时提前，以便增加燃烧室内的气体压力并将活塞的顶壁从伸展位置移动到部分缩回或完全缩回位置(例如，如图2所示和以上所述的伸展位置和缩回位置)。以这种方式，在燃烧室内的气体和燃料点火之后的单个燃烧循环的膨胀冲程(例如，动力冲程)期间，更大量的势能可被存储在活塞内(例如，存储为气体在活塞内的压缩或机械偏置构件的压缩)。所存储的势能然后可在稍后时间单个燃烧循环期间被转换为动能(例如，当燃烧室内的气体压力降低时经由活塞内的气体的膨胀，或经由机械偏置构件的膨胀)，从而加速活塞在燃烧室内的运动并提高发动机的效率。

期望的点火正时也可基于如上参考306所述的喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值。在一个示例中，控制器可通过基于所估计的偏置力将预定标准点火正时调整第一量并且基于燃料辛烷值将预定标准点火正时调整第二量来确定期望的点火正时。

方法然后继续到312，在312处方法包括将点火正时调整到期望的点火正时。在一个示例中，控制器可调整传输到设置在燃烧室内的火花塞的致动器的电信号的频率、相位和/或持续时间，以便调整点火正时(例如，以便经由调整发送到火花塞致动器的电信号调整点火线圈的激励和火花塞的火花放电正时)。作为示例，当活塞处于燃烧室的最上位置(在本文中被称为上止点或TDC)时，联接到活塞的曲轴的旋转角度可以是0度。在310处提及的预定标准点火正时可以是火花塞的放电和燃烧室内气体的点火发生的正时，其中活塞被定位成稍微低于TDC并朝向TDC移动，并且曲轴的角度可以是10度(例如，相对于活塞处于TDC位置时的角度)。控制器可调整传输到火花塞的电信号的相位(例如，可调整点火线圈的每次激励与经由火花塞的火花放电之间的时间量)，使得燃烧室内气体的点火替代地发生在曲轴的角度为(例如)14度时，从而使点火正时提前。作为另一个示例，控制器可调整传输到火花塞的电信号的相位，使得燃烧室内气体的点火发生在曲轴的角度是6度时，从而延迟(例如，延期)点火正时。在其它示例中，点火正时可提前和/或延迟不同的量。

如果当前爆震量在308处大于阈值爆震量，则方法继续至314，在314处方法包括确定先前爆震量是否大于阈值爆震量。如上所述，先前爆震量可以是在发动机运行的先前持续时间(例如，紧接在当前持续时间之前)期间所确定的爆震量。

如果先前爆震量在314处不大于阈值爆震量，则方法继续至316，在316处方法包括基于所估计的活塞偏置力和当前爆震量确定相对于预定标准点火正时的期望的点火正时。在所示的示例中，预定标准点火正时是与以上参考310和312所述的相同的预定标准点火正时。在一个示例中，在316处，控制器可通过基于所估计的活塞偏置力计算对预定标准点火正时的第一调整，以及基于当前爆震量计算对预定标准点火正时的第二调整来确定期望的点火正时。期望的点火正时可以是由施加到预定标准点火正时的第一调整和第二调整所引起的点火正时。例如，第一调整可基于所估计的活塞偏置力是较高还是较低来提前或延迟点火正时(例如，如上参考310所述)。然后第二调整可基于当前爆震量(例如，如上参考304所述的爆震速率或爆震强度的大小)另外提前或延迟点火正时。较高的爆震速率和/或较高的爆震强度可经由第二调整导致较高的点火正时延迟量。然而，如果第一调整是较高的点火正时提前量并且第二调整是较低的点火正时延迟量，则期望的点火正时可相对于预定标准点火正时提前。

方法然后继续到318，在318处方法包括将点火正时调整到期望的点火正时。如上参考312所述，点火正时相对于预定标准点火正时被调整到期望的点火正时。控制器可调整传输到设置在燃烧室内的火花塞的电信号的频率、相位和/或持续时间，以便将点火正时调整到期望的点火正时。

如果在314处先前爆震量大于阈值爆震量，则方法继续到320，在320处方法包括基于活塞偏置力和先前爆震量确定相对于预定标准点火正时的期望的点火正时。预定标准点火正时是与以上参考310、312以及316所述相同的预定标准点火正时。在一个示例中，在320处，控制器可通过基于所估计的活塞偏置力计算对预定标准点火正时的第一调整，以及基于先前爆震量计算对预定标准点火正时的第二调整来确定期望的点火正时。期望的点火正时可以是由施加到预定标准点火正时的第一调整和第二调整所引起的点火正时。例如，第一调整可基于所估计的活塞偏置力是较高还是较低来提前或延迟点火正时(例如，如上参考310所述)。然后，第二调整可基于先前爆震量(例如，如上参考304所述的爆震速率或爆震强度的大小)另外提前或延迟点火正时。较高的爆震速率和/或较高的爆震强度可经由第二调整导致较高的点火正时延迟量。通过以这种方式调整点火正时，可降低在当前持续时间之后的发动机运行的持续时间期间发生爆震的可能性。较高的先前爆震量和较高的当前爆震量(例如，在先前爆震量和当前爆震量均超过阈值爆震量的状况期间)可指示燃烧室倾向于爆震，并且可相应地调整点火正时。结果，可降低在发动机运行的稍后持续时间期间发生爆震的可能性。

方法然后继续到322，在322处方法包括将点火正时调整到期望的点火正时。如上参考312和318所述，点火正时相对于预定标准点火正时被调整到期望的点火正时。控制器可调整传输到设置在燃烧室内的火花塞的电信号的频率、相位和/或持续时间，以便将点火正时调整到期望的点火正时。

通过根据上述方法300调整发动机运行，可以以更大的精确度控制燃烧室的压缩比和由发动机产生的功的量。燃烧能(例如，点火期间燃烧气体的动能)可由活塞部分地保存并被用于经由联接到活塞的连杆来加速曲轴的运动。另外，通过将一部分燃烧能存储在活塞内，可以在点火期间降低燃烧室内的气体压力，从而降低爆震的可能性。控制器可基于活塞内的气体的偏置力和/或燃烧室的爆震量(例如，上述先前爆震量和/或当前爆震量)来调整点火正时，以便减少爆震并增加发动机效率。

图4示出例示根据以上参考图3所述的方法300的包括设置在燃烧室内的压力反应活塞(例如，图2所示和以上所述的活塞)的发动机(例如，图1所示和以上所述的发动机)的工况的曲线图。具体地，曲线图400包括用于发动机负荷402、冷却剂温度404、排气温度406、爆震信号408、所估计的活塞偏置力410以及点火正时412的曲线图。下面进一步详细描述响应于发动机工况(例如，所估计的活塞偏置力)对点火正时的调整。

在曲线图400所示的时间t0和t1之间，发动机负荷402急剧增加，然后在第一值处保持相对恒定，并且然后恰好在时间t1之前再次增加到第二值。在一个示例中，发动机负荷的增加可归因于发动机的冷起动(例如，发动机从其中燃料和空气在发动机汽缸内不燃烧的非运行模式调整到其中燃料和空气在发动机汽缸内燃烧的运行模式的状况)。由于增加的发动机负荷，发动机冷却剂温度404和排气温度406各自相应地增加。控制器可从发动机冷却剂温度传感器、发动机油温度传感器和/或排气温度传感器接收信号，以便如上参考图2所述确定活塞内的气体抵靠活塞的顶壁的所估计的偏置力410。当冷却剂温度和排气温度增加时，由于增加的冷却剂/排气温度和发动机的运行温度之间的相关性，所估计的偏置力也增加。发动机的运行温度可指示容纳在活塞内的气体的温度，并且气体的温度直接与气体的压力相关，如上参考图2所述(例如，根据理想气体定律)。

由于(例如，响应于)时间t0和t1之间的所估计的偏置力的增加，点火正时412由控制器提前。提前点火正时可包括调整点火线圈的激励并调整设置在燃烧室内的火花塞的火花放电正时，使得在单个燃烧循环期间相对于预定标准点火正时414在较早的时间发生火花放电。在一个示例中，提前点火正时可增加燃烧室内的燃烧气体的压力，从而增加由燃烧室内的燃烧气体在活塞的基部(例如，图2所示和以上所述的顶壁210和基部215)的方向上施加到活塞的顶壁的力的量。在活塞的基部的方向上(由燃烧气体)施加到顶壁的力可相对于在相反方向上(由容纳在基部内的气体)施加到顶壁的偏置力增加。结果，顶壁可从完全伸展位置(如图2的第一视图所示和如上所述)移动到部分或完全缩回位置(如图2的第二视图所示和如上所述)。以这种方式，在单个燃烧循环的点火期间经由可燃空气/燃料混合物的膨胀转移到活塞的动能的一部分可被存储在活塞内作为势能(例如，经由通过顶壁对容纳在活塞的基部内的气体的压缩)。存储在活塞内的势能然后可在单个燃烧循环期间的稍后时间被释放，以便经由活塞和连杆布置加速曲轴的运动(例如，在单个燃烧循环的膨胀冲程期间)。以这种方式，可降低爆震的可能性并且可增加发动机的效率(例如，相对于燃烧室内燃烧的燃料/空气的量，由发动机产生的功的量)。

在时间t1和t2之间，发动机负荷402保持相对恒定。冷却剂温度404和排气温度406各自稍微增加。结果，所估计的偏置力410(由控制器所确定)也稍微增加。然而，在时间t1和t2之间，爆震信号408三次增加到爆震阈值409以上。因此，控制器确定在时间t1和t2之间的爆震速率大于阈值爆震速率，并且点火正时412不进一步提前。相反，点火正时相对于在时间t1处所示的提前量保持大致恒定。

在时间t2和t3之间，发动机负荷402、冷却剂温度404以及排气温度406各自增加。结果，所估计的偏置力410也增加。爆震信号408不增加到爆震阈值409以上。然而，由于在时间t1和t2之间增加的爆震速率，时间t2和t3之间的点火正时412相对于时间t1和t2之间的点火正时延迟(例如，减小)。在一个示例中，相对于时间t1和t2之间的点火正时延迟点火正时可降低燃烧室内的燃烧气体的压力。燃烧气体的降低的压力可降低爆震发生的可能性。

在时间t3和t4之间，发动机负荷402、冷却剂温度404以及排气温度406继续增加。结果，所估计的偏置力410也继续增加。在时间t3和t4之间，爆震信号408三次增加到爆震阈值409以上。然后，控制器确定在时间t3和t4之间的爆震速率大于阈值爆震速率，并且点火正时412进一步减小。

在时间t4和t5之间，发动机负荷402、冷却剂温度404、排气温度406以及所估计的偏置力410各自降低。爆震信号408不增加到爆震阈值409以上。然而，由于在时间t3和t4之间爆震速率超过阈值爆震速率，点火正时412继续延迟(例如，减小)。在时间t4和t5之间，由于较高的发动机负荷、冷却剂温度以及排气温度，燃烧室内的燃烧气体的压力可相对较高(例如，相对于其中发动机负荷和冷却剂/排气温度较低的状况)。经由控制器延迟点火正时可通过降低峰值燃烧室气体压力来降低爆震的可能性。

在时间t5和t6之间，发动机负荷402、冷却剂温度404以及排气温度406各自继续降低。爆震信号408不超过爆震阈值409。由于发动机负荷402、冷却剂温度404以及排气温度406降低，所估计的偏置力410也降低。结果，点火正时412相对于时间t5处所示的点火正时提前(例如，增加)。在一个示例中，通过响应于降低的所估计的偏置力而在时间t5和t6之间提前点火正时，可增加燃烧室内燃烧气体的压力，并且可增加在每个燃烧循环期间存储在活塞内的势能的量(如上所述)。以这种方式，可增加发动机的效率。

在时间t6之后，发动机负荷402保持大致恒定并有稍微的波动。冷却剂温度404和排气温度406各自逐渐降低，并且然后保持大致恒定。因此，所估计的偏置力410稍微降低，但保持大致恒定。爆震信号408不超过爆震阈值409。由于所估计的偏置力410的稍微降低，点火正时412相对于时间t6处所示的点火正时稍微提前。通过如上参考图6所述响应于所估计的活塞偏置力来调整点火正时，当由控制器检测到时爆震可被减少和/或消除。另外，控制器可进一步调整点火正时，以便在发动机运行的即将到来的持续时间内降低爆震发生的可能性(例如，作为预防性爆震防止)。在如以下参考图5和以上参考图3所述的一些示例中，控制器可另外响应于喷射到发动机燃烧室中的燃料的辛烷值来调整点火正时。

图5示出曲线图500，其例示对于第一曲线502处的具有第一辛烷值的燃料和第二曲线504处的具有第二辛烷值的第二燃料的点火提前相对于所估计的活塞偏置力的变化。如上参考图3所示的方法300所述，点火提前对应于燃烧室点火正时相对于预定标准点火正时508的调整。在一个示例中，所估计的活塞偏置力可以是由容纳在活塞内的气体抵靠活塞的顶壁施加的力的估计量(如上参考图2至图3所述)并且可以是燃烧室的一个或多个燃烧循环的平均值。在另一个示例中，所估计的活塞偏置力可以是由设置在活塞内的机械偏置构件抵靠活塞的顶壁施加的力的估计量(如以上参考图3和以下参考图6所述)并且可以是燃烧室的一个或多个燃烧循环的平均值。

在一个示例中，第一曲线502可对应于具有较低辛烷值(例如，辛烷值为70)的第一燃料，并且第二曲线504可对应于具有相对较高辛烷值(例如，辛烷值为92)的第二燃料。如图5所示，对于具有不同辛烷值的燃料，相对于预定标准点火正时的点火提前可以是不同的。例如，对于较低活塞偏置力，第一燃料(较低辛烷值燃料)的点火提前可大于第二燃料(较高辛烷值燃料)的点火提前。然而，对于较高活塞偏置力，第一燃料和第二燃料的点火提前的差异可减小(例如，相对于较低活塞偏置力下的点火提前)。每种燃料在燃烧室内可具有不同的燃烧速率，并且因此当燃料喷射到燃烧室中时可导致不同的活塞工况。

图6示出设置在发动机的燃烧室603内的压力反应活塞600的可替代的实施例的第一视图690和第二视图692。第一视图690和第二视图692各自示出在燃烧室603的单个燃烧循环期间处于不同位置的活塞600。具体地，第一视图690示出在单个燃烧循环的动力冲程(例如，气体膨胀冲程)期间处于第一位置的活塞600，并且第二视图692示出在单个燃烧循环的动力冲程期间处于第二位置的活塞600，其中活塞600在动力冲程期间从第一位置移动到第二位置(例如，在远离燃烧室603的顶表面660的方向上)。

活塞600包括冠部602、基部611以及裙部606，该裙部606在平行于活塞600的中心轴线665的方向上在冠部602和基部611之间延伸。活塞600经由连杆618与发动机的曲轴联接。连杆618围绕活塞600的轴承表面616，并且使得活塞600在燃烧室内的线性运动能够经由连杆618转换成发动机的曲轴的旋转运动。活塞600的顶壁609在远离基部611并远离连杆618的方向上定位。

顶壁609由活塞600的外部表面601(例如，形成燃烧室的底部的表面)和活塞600的第一内部表面610形成。活塞600包括由多个环形圈605(例如贝式垫圈(Bellevillewashers))形成的机械偏置构件604(例如，弹簧)。在可替代的实施例中，机械偏置构件604可以是不同类型的偏置构件(例如，多片弹簧)和/或可由具有不同尺寸、形状和/或相对布置的部件形成。机械偏置构件604定位在活塞600的第一内部表面610和活塞600的第二内部表面608之间，并且可在与中心轴线665平行的方向上压缩。定位在裙部606和冠部602之间的孔口614(例如，间隙)使得冠部602能够在机械偏置构件604如下所述被压缩时朝向基部611移动。

在发动机运行期间，燃烧室603内的气体压力导致在基部611的方向上抵靠活塞600的顶壁609的力。例如，机械偏置构件604抵靠顶壁609的偏置力可根据胡克定律F＝-Kx起作用，其中F是机械偏置构件604抵靠顶壁609的偏置力，x是顶壁609相对于基部611从初始位置(例如，由第一视图690所示的完全伸展)的位移量，并且K是取决于机械偏置构件604的温度(例如，较高温度导致K值降低，而较低温度导致K值增加)以及机械偏置构件604的形状和材料(例如，环形圈605的数量和材料)的修正值(其在本文中可被称为弹簧常数)。机械偏置构件604可配置有弹簧常数，使得机械偏置构件604响应于较低燃烧室气体压力(例如，对应于较低发动机负荷的气体压力，诸如紧接在发动机的冷起动之后)而不完全压缩。然而，如果燃烧室内的气体压力大于阈值气体压力(例如，5巴)，则机械偏置构件604可从由第一视图690所示的伸展位置(例如，其中机械偏置构件604在平行于中心轴线665的方向上具有第一长度612的位置)压缩到由第二视图692所示的完全压缩位置(例如，其中机械偏置构件604在平行于中心轴线665的方向上具有第二长度613的位置，其中第二长度613小于第一长度612)。

另外，响应于燃烧室603内的增加的气体压力(例如，相对于由第一视图690所示的第一压力650所增加的)，机械偏置构件604可从由第一视图690所示的伸展位置压缩到在伸展位置和由第二视图692所示的完全压缩位置之间的多个位置。由第一视图690所示的燃烧室603内的气体的第一压力650远小于阈值气体压力(例如，1巴)。在一个示例中，第一压力650可以是紧接在经由设置在燃烧室内的火花塞(例如，类似于由图1所示和以上所述的火花塞192)的火花放电而点火气体之前的燃烧室603内的气体的压力。结果，机械偏置构件604未被压缩到完全压缩位置。然而，在第二视图692中，燃烧室603内的气体处于大于阈值气体压力的第二压力652。在一个示例中，第二压力652可以是紧接在经由火花塞的火花放电而点火气体之后的燃烧室603内的气体压力。燃烧室603内的气体的点火导致气体迅速膨胀并且气体的压力增加(例如，相对于第一压力650)。由于第二压力652高于阈值气体压力，活塞600的顶壁朝向基部611移动，并且机械偏置构件604移动到完全压缩位置。以这种方式，膨胀气体的动能通过机械偏置构件604被存储为势能。通过机械偏置构件604存储的势能然后可在单个燃烧循环期间的稍后时间被释放，以便(例如，在其中单个燃烧循环期间点火之后，燃烧室内的气体的压力降低到阈值气体压力以下的状况期间)经由活塞和连杆布置加速曲轴的运动。

在一个示例中，机械偏置构件604的至少一部分可由金属(例如，不锈钢)形成。随着机械偏置构件604的温度增加(例如，由于增加的发动机负荷而引起的增加的活塞运行温度)，机械偏置构件604的刚度(例如，弹簧常数)可降低。结果，由机械偏置构件604施加到顶壁609的偏置力的量降低，并且机械偏置构件604可更容易压缩。阈值气体压力由此减小，使得机械偏置构件604可响应于较低燃烧室气体压力而被完全压缩。类似地，在其中机械偏置构件604的温度降低的状况期间(例如，在其中发动机负荷较低以及在转移到活塞600的热量降低的状况期间)，机械偏置构件604的刚度和阈值气体压力各自增加。

因为机械偏置构件604的刚度随着温度而变化，所以对于不同的发动机工况，机械偏置构件604可在不同的时间压缩和/或膨胀。例如，第一发动机工况可以是其中发动机负荷较低并且机械偏置构件604的温度较低(例如，在发动机冷起动之后)，并且燃烧室603的点火正时由发动机的控制器(例如，由图1所示和以上所述的控制器12)设定为预定标准点火正时的状况。在一个示例中，预定标准点火正时可以是当活塞处于燃烧室内的特定位置(例如，对应于曲轴旋转14度的位置，该曲轴旋转小于活塞到达上止点位置的曲轴旋转量)时，在燃烧室603的压缩冲程期间从火花塞放电火花的正时。第二发动机工况可以是其中发动机负荷较高并且机械偏置构件604的温度较高(例如，在相对于以上所述的第一发动机工况进入发动机燃烧室中的增加的燃料喷射和进气持续时间期间)，并且燃烧室603的点火正时被设定为预定标准点火正时的状况。

在其中发动机在上述第一工况下运行的状况期间，相对于其中发动机在第二工况下运行的状况，机械偏置构件604的压缩和膨胀可在燃烧循环中较早发生。在一个示例中，当发动机处于第一工况时，在燃烧室603的燃烧循环的动力冲程期间，机械偏置构件604可在曲轴旋转为大于活塞处于上止点位置的旋转量(在一个示例中)约15度时被压缩。然而，当发动机处于第二工况时，在燃烧室603的燃烧循环的动力冲程期间，机械偏置构件604可在曲轴旋转为大于活塞处于上止点位置的旋转量(在一个示例中)约13度时被压缩。结果，与在第二工况期间机械偏置构件604的压缩和膨胀相比，在第一工况期间机械偏置构件604的压缩和膨胀可导致抵靠曲轴的扭矩量不同。

针对各种发动机工况(例如，诸如以上所述的第一工况和第二工况)，为了增加由于机械偏置构件604的压缩和膨胀引起的抵靠曲轴的扭矩量，发动机的控制器可基于机械偏置构件604的所估计的偏置力来相对于预定标准点火正时调整燃烧室的点火正时(例如，提前或延迟来自火花塞的火花放电的正时)。所估计的偏置力可由控制器基于发动机系统的一个或多个传感器(诸如以上参考图1所述的传感器)的输出来估计。

在一个示例中，控制器可从一个或多个发动机温度传感器(例如，排气温度传感器、发动机冷却剂温度传感器、发动机油温度传感器等)接收电信号，并且可基于作为排气温度、发动机油温度和/或发动机冷却剂温度的函数的逻辑规则来做出关于偏置力(例如，由于机械偏置构件604的温度)的估计的逻辑确定。以这种方式，控制器可经由排气温度、发动机油温度和/或发动机冷却剂温度来估计机械偏置构件604的温度(以及机械偏置构件604抵靠活塞的顶壁的偏置力)。然后，控制器可产生发送到火花塞(例如，火花塞的致动器)的控制信号，以便调整火花塞的火花放电正时。在另一个示例中，控制器可将来自发动机温度传感器的信号的幅度、持续时间和/或频率与存储在控制器的非暂时性计算机存储器中的查找表中的值进行比较，以便估计机械偏置构件604抵靠活塞的顶壁的偏置力并且响应于该偏置力来调整点火正时。例如，控制器可基于使用查找表的计算来估计偏置力，其中输入是发动机油温度，并且输出是机械偏置构件604抵靠活塞的顶壁的偏置力。

在一些示例中，发动机可包括垂直定位在活塞600下方(例如，定位在燃烧室603的外部并朝向曲轴)的多个发动机喷油器，该多个发动机喷油器被配置为在向上朝向活塞600的基部611的方向上喷洒发动机油射流。从喷油器喷洒的油可撞击在基部611的底部外部表面617上，以便从活塞600吸收热能并降低活塞600的温度(例如，冷却活塞)。可通过控制器调整来自发动机喷油器的油的流率，以便增加或降低活塞600的冷却量。以这种方式，控制器可调整活塞600的温度，以便调整机械偏置构件604抵靠活塞600的顶壁609的偏置力的量。例如，在其中发动机负荷较低(例如，在发动机空转期间)并且活塞600的温度较高(例如，由于紧接在发动机空转之前的延长时间段的较高发动机负荷而引起的活塞600的加热)的状况期间，控制器可增加来自发动机喷油器的油的流率，以便降低活塞600的温度，并且从而增加机械偏置构件604的所估计的偏置力。另外，控制器可以如上所述基于所估计的偏置力来调整点火正时。通过基于所估计的偏置力来调整点火正时，并通过增加或降低来自发动机喷油器的油的流率来调整所估计的偏置力，可以以增加的精确度控制发动机扭矩输出，并且可降低爆震的可能性。

图2和图6各自示出各种部件的相对定位的示例配置。至少在一个示例中，如果元件被示出彼此直接接触或直接联接，则此类元件可分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可分别是彼此邻接或相邻的。作为示例，彼此共面接触放置的部件可被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，彼此分开定位在其间仅具有空间而不存在其它部件的元件可被如此称之。作为又一个示例，被示出为在彼此的上方/下方、在彼此的对面或在彼此的左侧/右侧的元件可相对于彼此被如此称之。另外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部的元件或元件的最顶部的点可被称为部件的“顶部”，并且最底部的元件或元件的最底部的点可被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可相对于图的垂直轴线，并且用于描述图中的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其它元件上方的元件垂直地定位在其它元件上方。作为又一示例，在图内描述的元件的形状可被称为具有那些形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆角的、倒角的、成角度的等)。另外，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。另外，在一个示例中，被示出为在另一个元件内或被示出为在另一个元件外部的元件可被如此称之。

基于容纳在压力反应活塞内的气体的所估计的偏置力来调整点火正时的技术效果是控制燃烧室的压缩比，以增加发动机扭矩输出并减少爆震。以这种方式，可以以增加的精确度控制燃烧室的压缩比。在其中燃烧室内的气体压力较高的状况期间，活塞内的气体的压缩可降低燃烧室的压缩比，从而降低燃烧室内的燃料自动点火的可能性并减少爆震发生。另外，通过压缩活塞内的气体可将机械能存储在活塞内，并且该机械能可稍后由活塞释放以便增加发动机性能。

在一个实施例中，方法包括：估计设置在发动机的燃烧室内的压力反应活塞的偏置力；并且基于所估计的偏置力来调整发动机的运行参数。在该方法的第一示例中，调整发动机的运行参数包括调整燃烧室的点火正时。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括：其中调整点火正时包括相对于预定标准点火正时提前点火正时或者相对于预定标准点火正时延迟点火正时。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，并且还包括：其中提前和延迟点火正时响应于所估计的偏置力大于或小于阈值偏置力。该方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每个，并且还包括：基于发动机爆震传感器的输出来确定发动机爆震量，并且基于该发动机爆震量来调整发动机的运行参数。该方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每个，并且还包括：其中基于所估计的偏置力将发动机的运行参数调整第一量，其中基于发动机爆震量将发动机的运行参数调整第二量，并且其中第一量不同于第二量。该方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个或每个，并且还包括：其中发动机爆震量包括对应于发动机爆震传感器的输出超过阈值输出的量的爆震强度，并且其中调整发动机参数降低爆震强度。该方法的第七示例可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个或每个，并且还包括：其中发动机爆震量包括爆震速率，并且其中调整发动机参数降低爆震速率。该方法的第八示例可选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个或每个，并且还包括：其中在燃烧室的至少一个完整的燃烧循环上确定爆震速率。该方法的第九示例可选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个或每个，并且还包括：其中基于发动机冷却剂温度传感器的输出、发动机油温度传感器的输出，或发动机排气温度传感器的输出中的至少一个来估计偏置力。该方法的第十示例可选地包括第一示例至第九示例中的一个或多个或每个，并且还包括：其中燃烧室是多个燃烧室中的一个，并且其中调整运行参数包括调整多个燃烧室中的每个燃烧室的点火正时。

在另一个实施例中，方法包括：估计设置在发动机的燃烧室内的压力反应活塞的偏置力；并且基于所估计的偏置力和喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值来调整燃烧室的点火正时。在该方法的第一示例中，估计偏置力包括测量至少一个发动机温度传感器的输出以估计密封在压力反应活塞内的气体的温度。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括：其中估计偏置力包括基于气体的温度来计算密封在压力反应活塞内的气体的压力。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，并且还包括：其中调整点火正时包括基于所估计的偏置力使点火正时相对于预定标准点火正时提前或延迟第一量并且基于喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值使点火正时相对于预定标准点火正时提前或延迟第二量，其中第一量不同于第二量。该方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每个，并且还包括：基于所估计的偏置力和喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值两者相对于预定标准点火正时将燃烧室的点火正时调整第三量，其中第三量不同于第一量和第二量。

在一个示例中，系统包括：发动机，该发动机包括燃烧室和设置在燃烧室中的火花塞；压力反应活塞，该压力反应活塞设置在燃烧室内，该活塞包括可相对于活塞的基部移动并且远离基部定位的顶壁，该顶壁被容纳在基部内的气体偏置远离基部；以及控制器，该控制器包括存储在非暂时性存储器中的计算机可读指令，以用于估计气体抵靠顶壁的偏置力，并响应于所估计的偏置力来调整火花塞的火花放电正时。在该系统的第一示例中，控制器还包括存储在非暂时性存储器中的指令，以用于响应于喷射到燃烧室中的燃料的辛烷值来调整所估计的偏置力。该系统的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括：其中顶壁通过可膨胀衬垫联接到基部，并且其中该衬垫可在燃烧室的中心轴线的方向上膨胀。该系统的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，并且还包括：其中基部是流体密封的，并且容纳在基部内的气体不与燃烧室内的气体混合或汇聚。

在另一个表示中，方法包括：估计由发动机的燃烧室的活塞的内部形成并由活塞的顶部外壁封盖的气体弹簧的弹簧常数；响应于所估计的弹簧常数小于阈值弹簧常数，将发动机的运行参数调整第一量；并且响应于所估计的弹簧常数大于阈值弹簧常数，将运行参数调整第二量，其中第一量不同于第二量。

在又一个表示中，方法包括：估计设置在压力反应活塞内的机械偏置构件的温度；基于所估计的温度来估计机械偏置构件的偏置力；以及基于所估计的偏置力来调整发动机的运行参数。

注意，本文所包括的示例控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所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，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器以及其它发动机硬件来执行。本文所述的具体例程可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序进行、并行进行，或者在一些情况下可省略。同样地，处理的顺序并非实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可根据所使用的特定策略重复进行。另外，所述动作、操作和/或功能可图形化地表示要被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中的代码，其中所述动作通过在包括各种发动机硬件部件的系统中结合电子控制器执行指令来执行。

应当理解，本文所公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应当以限制意义考虑，因为许多变化都是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

随附权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或它们的等同物。此类权利要求应该被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其它组合和子组合可通过对本申请权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论在范围上比原始权利要求更宽、更窄、相等或不同，都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种方法，其包括：

估计设置在发动机的燃烧室内的压力反应活塞的偏置力；以及

基于估计的偏置力，调整所述发动机的运行参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述发动机的所述运行参数包括调整所述燃烧室的点火正时。

3.根据权利要求2所述的方法，其中调整所述点火正时包括：相对于预定标准点火正时提前所述点火正时，或相对于所述预定标准点火正时延迟所述点火正时。

4.根据权利要求3所述的方法，其中提前所述点火正时和延迟所述点火正时响应于所述估计的偏置力大于或小于阈值偏置力。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于发动机爆震传感器的输出确定发动机爆震量并且基于所述发动机爆震量调整所述发动机的所述运行参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述估计的偏置力将所述发动机的所述运行参数调整第一量，其中基于所述发动机爆震量将所述发动机的所述运行参数调整第二量，并且其中所述第一量不同于所述第二量。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述发动机爆震量包括对应于所述发动机爆震传感器的所述输出超过阈值输出的量的爆震强度，并且其中调整所述发动机参数降低所述爆震强度。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述发动机爆震量包括爆震率，并且其中调整所述发动机参数降低所述爆震率。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述燃烧室的至少一个完整的燃烧循环上确定所述爆震率。

10.根据权利要求1所述的方法，其中基于发动机冷却剂温度传感器的输出、发动机排气温度传感器的输出或发动机油温度传感器的输出中的至少一个，估计所述偏置力。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃烧室是多个燃烧室中的一个，并且其中调整所述运行参数包括调整所述多个燃烧室中的每个燃烧室的点火正时。

12.一种系统，其包括：

发动机，所述发动机包括燃烧室和设置在燃烧室中的火花塞；

压力反应活塞，所述压力反应活塞设置在所述燃烧室内，所述活塞包括可相对于所述活塞的基部移动并远离所述基部定位的顶壁，所述顶壁被容纳在所述基部内的气体偏置远离所述基部；以及

控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的计算机可读指令，以用于估计所述气体针对所述顶壁的偏置力并且用于响应于估计的偏置力调整所述火花塞的放电正时。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制器还包括存储在非暂时性存储器中的指令，以用于响应于喷射到所述燃烧室中的燃料的辛烷值调整所述估计的偏置力。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述顶壁通过可膨胀衬垫联接到所述基部，并且其中所述衬垫可在所述燃烧室的中心轴线的方向上膨胀。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述基部是流体密封的，并且容纳在所述基部内的气体不与所述燃烧室内的气体或所述曲轴箱内的气体混合或汇聚。