CN108625995B - 可变压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可变压缩比发动机。提供用于可变压缩比发动机的方法和系统。在一个示例中，一种发动机系统包括：通过经由气缸盖上的泄放阀从气缸选择性地释放燃烧增压，改变所述气缸的压缩比；以及在涡轮发电机处将所释放的燃烧增压转变成可用电功率，该涡轮发电机联接在泄放阀的下游。以这种方式，可以基于发动机工况改变压缩比以促进更好的发动机性能和效率，同时由从发动机中的一个或多个气缸泄放的增压气体产生电功率。

Description

可变压缩比发动机

技术领域

本说明书总体上涉及用于可变压缩比发动机的方法和系统。

背景技术

可以通过改变发动机压缩比来改进在变化的发动机负载和转速条件下的发动机操作。例如，在低发动机负载期间，可增大发动机压缩比以改进发动机效率。在高发动机负载期间，可以将压缩比减小到阈值水平，该阈值水平使由于发动机内的燃烧室中的高温和高压引起的发动机爆震的发生降到最低。以这种方式，可以基于发动机负载、转速和其他因素来调节发动机以产生可变压缩比。通过基于发动机工况来改变压缩比，可以改进发动机整体性能和效率。

调节发动机中的压缩比的众多方法可以包括更改燃烧室的几何结构和修改其他发动机配件。一种示例方法由Ma在美国专利申请5,101,776中示出。在其中，可变压缩比发动机包括燃烧室，该燃烧室经由具有提升阀的流动通道连接到辅助室。为了实现低发动机压缩比，可以开启提升阀以允许增压气体/充气(charge gas)从燃烧室流入辅助室中。替代地，可以通过关闭提升阀以使辅助室与主燃烧室隔离来实现发动机中的高压缩比。

然而，本文中诸位发明人已认识到这种系统的潜在问题。例如，从主燃烧室泄放到辅助室中的增压气体中所包含的能量在发动机操作期间可能未被充分地回收。此外，在可变压缩比发动机的以上设计中需要对燃烧室的几何结构进行大量的修改，这可能引入额外的制造和装配复杂性。

发明内容

在一个示例中，上文描述的问题可由发动机系统解决，可以包括：通过经由气缸盖上的泄放阀(bleed valve)选择性地将燃烧增压(combustion charge)从气缸释放到歧管，来改变气缸的压缩比；以及在涡轮发电机处将所释放的燃烧增压转变成可用电功率，该涡轮发电机联接在泄放阀的下游。歧管可以配置有内部通道，该内部通道在泄放阀与止回阀两者调节到开启阀位置时将燃烧增压气体从气缸转移到涡轮发电机中。

通过调节燃烧增压气体从气缸进入歧管中的流动，可以基于发动机工况来改变发动机压缩比，同时由从一个或多个气缸泄放的增压气体产生电能。以这种方式，可以改变发动机压缩比而不更改任一气缸的几何结构，并且同时促进在范围广泛的发动机转速和负载下的更好的发动机性能。

应理解，提供以上概述是为了以简化的形式来引入在详细说明中进一步描述的概念的选择。这并非意在识别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书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决在上文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示出了示例发动机系统的示意图。

图2示出了包括安装到气缸体的气缸盖的发动机系统的示意性描绘。

图3示出了歧管系统的示意性描绘，该歧管系统附接到气缸盖以将燃烧增压气体从一个或多个气缸转移到涡轮发电机。

图4示出了歧管系统的前剖视图，该歧管系统附接到气缸盖以将燃烧增压气体从一个或多个燃烧室转移到涡轮发电机。

图5示出了歧管系统的截面图，该歧管系统附接到气缸盖。

图6示出了用于调节发动机中的压缩比以产生期望的发动机扭矩的方法。

图7示出了基于控制阀位置、节气门位置和火花正时的变化的压缩比和发动机扭矩的图形输出。

图3至图5是大致按比例示出的，然而如果需要，可使用其他相对尺寸。

具体实施方式

以下描述涉及用于可变压缩比发动机的系统和方法。图1示出了具有控制阀的发动机系统，可以调节该控制阀以通过从燃烧室泄放燃烧增压气体到联接至涡轮发电机的歧管系统来改变发动机中的压缩比。可由发动机控制器基于发动机工况来调节控制阀以改变发动机中的压缩比。气缸可安装到气缸体，该气缸体联接至气缸盖，如图2中所示。被引入到燃烧室中的空气可与所喷射的燃料混合以形成空气-燃料混合物，该空气-燃料混合物经燃烧以产生发动机功率。联接至气缸盖的歧管系统可包括配置有内部通道的歧管，该内部通道将从燃烧室泄放的燃烧增压气体输送到涡轮发电机，如图3至图5中所示。联接至歧管的可供使用的止回阀/微粒过滤器确保了系统的清洁度，并防止增压气体回流或任何不需要的上游逆转。此外，在止回阀的下游位置处联接至歧管的气体传感器被设计成在燃烧增压气体进入到涡轮发电机之前检测其燃烧增压气体中未燃烧燃料的存在。如果在歧管中的增压气体中检测到任何未燃烧燃料，那么可由发动机控制器调节联接至歧管的点火器，以在增压气体流入涡轮发电机中之前使未燃烧燃料燃烧。一经进入到涡轮发电机中，增压气体就使涡轮机叶轮转动以产生电功率，该电功率可被分布到发动机中的功率需求中心。歧管系统中产生的任何排气可被转移到排气再循环系统，在排气再循环系统处，排气被转移到进气歧管。

图6中示出了用于调节发动机中的压缩比的示例方法，该发动机具有联接至燃烧室的控制阀和连接到涡轮发电机的歧管。可通过调节控制阀正时、节气门位置和火花正时来改变压缩比。当调节到开启阀位置时，燃烧室中的燃烧增压气体的一部分可被转移到歧管中以减小发动机压缩比。歧管中的泄放增压气体可进一步流到涡轮发电机以产生电功率。替代地，可通过调节节气门位置和/或火花正时来改变压缩比，如图6中所公开。可调节控制阀正时、节气门位置和/或火花正时以产生压缩比和发动机扭矩的示例图形输出，如图7中所示。可通过调节控制阀正时、节气门位置和火花正时中的一者或多者来改变发动机压缩比，以保持发动机扭矩接近期望的发动机扭矩。在将控制阀和止回阀调节到开启阀位置时从燃烧室泄放的燃烧增压气体可被转移到涡轮发电机中，以产生电功率来操作发动机部件和其他车辆系统。以这种方式，可改变发动机压缩比以改进发动机性能，同时产生可被分布到发动机中的功率需求中心的电功率。

继续图1，进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在这个特定的示例中，可由控制器12经由提供到节气门62所包括的电动马达或致动器(通常被称为电子节气门控制(ETC)的配置)的信号来改变节流板64的位置。以这种方式，节气门62可以被操作以改变提供到燃烧室30以及其他发动机气缸的进气。可通过节气门位置信号TP将节流板64的位置提供到控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，以用于将相应的信号MAF和MAP提供到控制器12。

可经由燃料喷射器66来给燃烧室30加燃料，该燃料喷射器供应有来自燃料系统115的燃料。在选择的操作模式下，点火系统88能够响应于来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞92向燃烧室30中的空气-燃料混合物提供点火火花。虽然示出了火花点火部件，但是在一些实施例中，可在具有或不具有点火火花的情况下以压缩点火模式来操作燃烧室30或发动机100的一个或多个其他燃烧室。一经点火，燃烧室30中的空气-燃料混合物就可燃烧以产生燃烧增压气体，该燃烧增压气体提供活塞移动所需的能量。

可提供歧管系统150以改变发动机100中的压缩比。歧管系统150可包括控制阀152、歧管154、止回阀156、增压气体传感器158和点火器160。当将控制阀152调节到开启阀位置时，燃烧室30中的燃烧增压气体可被转移到歧管154中以便改变气缸中的压缩比。可基于发动机工况(诸如，发动机转速和负载)来调节开启和关闭控制阀152的定时和持续时间。当计量的燃烧增压气体流经歧管154的越过止回阀156的区段时，气体传感器158在增压气体进入到涡轮发电机162之前检测增压气体中的任何未燃烧燃料。如果在燃烧增压气体中检测到未燃烧燃料，那么可由控制器12接通点火器160以在增压气体流到涡轮发电机162之前使未燃烧燃料燃烧。当燃烧增压气体中的所有未燃烧燃料越过止回阀156(位于涡轮发电机的上游)被迫向下游进入涡轮发电机162中时，点火器160可被切断，并且防止向上游朝燃烧室的任何逆转或气体回流以便将所有初级和/或次级点火的燃烧能量集中在位于涡轮发电机162内的涡轮机叶轮上。一经进入到涡轮发电机162中后，燃烧增压气体就驱动涡轮机叶轮以产生电能，该电能被导引到功率需求中心或被导引到蓄电池以按需使用，如由箭头164所示。电池电荷可用于操作车辆或运行联接至车辆上的发动机的机械增压器压缩机。经由排气通道166将涡轮发电机162中的任何残留排气转移到EGR系统。如图3至图5处所详细阐述的，控制器12可用于通过分别发送信号168和170到控制阀152和止回阀156来调节每个阀的阀位置。控制器12还可用于控制点火器160。例如，一经从气体传感器158接收到指示歧管154中的燃烧增压气体中有未燃烧燃料的信号172，控制器12就可发送信号174以接通点火器。可基于发动机工况经由控制器12来控制涡轮发电机162的性能。例如，当递送到涡轮发电机的燃烧增压气体的量基于发动机转速的变化和负载变化而改变时，涡轮发电机162可从控制器12接收信号176。

压力传感器124可联接至排气通道48，该排气通道48在排气门54的下游且在排放控制装置70的上游。压力传感器124优选地定位成接近排气门54以测量排气歧管压力(EMP)。在一个实施例中，压力传感器可以是压力转换器(pressure transducer)。发动机控制器可基于压力传感器的加权输出来推断出气缸扭矩不平衡。

排放控制装置70被示为沿排气通道48布置在压力传感器124的下游。排放控制装置70可以是三效催化剂(TWC)，该TWC被配置成还原NOx并且氧化CO和未燃烧的烃。在一些实施例中，装置70可以是NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。

此外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可经由EGR通道140将排气的期望部分从排气通道48传送到进气通道42。可由控制器12经由EGR阀142来改变提供到进气通道42的EGR的量。此外，EGR传感器144可布置在EGR通道内，并且可提供排气的压力、温度和浓度中的一者或多者的指示。在一些条件下，EGR系统可用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。

控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在这个特定的示例中被示为只读存储器芯片(ROM)106)、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可从联接至发动机100的传感器接收各种信号，除先前所讨论的那些信号之外，还包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自压力传感器124的排气歧管压力(EMP)；来自联接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自联接至曲轴40的曲轴扭矩传感器的气缸扭矩；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的绝对歧管压力(MAP)信号。可由控制器12从信号PIP产生发动机转速信号RPM。控制器12还可采用图1的各种致动器以基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调节发动机操作。

存储介质只读存储器106能够编程有表示非暂时性指令的计算机可读数据，这些非暂时性指令可由处理器102执行以用于执行下文描述的方法以及预期但未具体列出的其他变体。

如上文所描述，图1仅示出了多气缸发动机的一个气缸，并且每个气缸可类似地包括它自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。

转向图2，其示出了发动机200(诸如，图1中所示的发动机100)的示意图，该发动机用于将原动力提供到车辆。在所描绘的示例中，发动机200包括气缸盖202，该气缸盖联接至气缸体204从而形成燃烧室206。发动机200配置成在燃烧室206中实施燃烧操作。在发动机200中提供进气门208以使进气以选定的时间间隔流入气缸206中。相应地，在发动机200中提供排气门210，以使从燃烧室206出来的排气以选定的时间间隔流入下游的排气系统中。虽然发动机200被描绘为仅具有单个气缸，但是在其他示例中，发动机200可包括不止一个气缸。

箭头212表示来自上游的进气系统部件(诸如，进气导管、进气歧管、节气门、压缩机等)的进气到进气门208的流动。另一方面，箭头214表示排气从排气门210到下游的部件(诸如，排气导管、排气歧管、(一个或多个)排放控制装置、涡轮等)的流动。

在发动机200中还提供燃料递送系统216。燃料递送系统216被配置成以期望的时间间隔提供燃料以供在气缸206中燃烧。在所说明的示例中，燃料递送系统216包括直接喷射器218和上游部件220。上游部件220(诸如，燃料泵、阀、导管等)被配置成将燃料提供到燃料喷射器218。然而，在燃料递送系统216中可另外或替代地包括进气道喷射器，该进气道喷射器被配置成将燃料递送到在气缸的上游的导管中。发动机200被配置成在发动机中实施四冲程燃烧循环。燃烧冲程包括本文中更详细地描述的进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在发动机200中还可提供点火装置(未示出)。点火装置可被配置成以选定的时间间隔将火花提供到气缸206。然而，在其他示例中，可从发动机中省略掉点火装置，并且发动机可被配置成执行压缩点火或二冲程发动机。

可提供歧管系统222(诸如，图1中所示的歧管系统150)以从一个或多个气缸接收燃烧增压，由此允许改变发动机200中的压缩比。歧管系统222可包括控制阀224、歧管226、止回阀228、增压气体传感器230和点火器232。当将控制阀224调节到开启阀位置时，燃烧室206中的燃烧增压气体可被转移到歧管226中以便调节发动机压缩比。可基于发动机工况(诸如，发动机转速和负载)来调节开启和关闭控制阀224的定时和持续时间。当将止回阀228被调节到开启阀位置时，燃烧增压气体流经歧管226的邻近气体传感器230的区段，该气体传感器在增压气体进入到涡轮发电机234(定位在气体传感器的下游)之前检测增压气体中的任何未燃烧燃料。如果在燃烧增压气体中检测到未燃烧燃料，那么接通点火器232以在增压气体流入涡轮发电机234中之前使未燃烧燃料燃烧。当燃烧增压气体中的所有未燃烧燃料已被迫穿过涡轮发电机234时，可切断点火器232，止回阀228在此次级燃烧事件期间保持关闭以确保没有向涡轮发电机的上游的不需要的逆转。一经进入到涡轮发电机234，燃烧增压气体就使涡轮机叶轮(未示出)转动以产生电能，该电能被分布到功率需求中心，如由箭头236所示。经由排气通道238将涡轮发电机234中的任何残留排气转移到EGR系统。

参考图3，公开了歧管系统302的示意图300，该歧管系统附接到发动机(诸如，图1中所示的发动机100)的气缸盖304以将燃烧增压气体从多个气缸320转移到电动涡轮发电机332。歧管系统302包括歧管308、控制阀316、止回阀/过滤器326、增压气体传感器328和点火器330。止回阀/过滤器326可以是可供使用的微粒过滤器和阀组合系统，其控制增压气体从歧管308到涡轮发电机332中的流动，同时过滤流经歧管的增压气体。歧管系统302可被安装到邻近的发动机部件(诸如，凸轮推杆、凸轮盖)，或固定到气缸盖304的外面306。在这个示例中，歧管系统302可安装到歧管安装凸台315。气缸盖304的内面346可附接到包含多个气缸320的气缸体(未示出)。可经由歧管308将来自每个燃烧室320的燃烧增压气体转移到涡轮发电机332。涡轮发电机332可包括顶部部分334、中间部分336和下部部分338。顶部部分334可包括附接到圆锥形壳体的突出帽335。中间部分336可包括过渡到下部部分338的多个圆环，该下部部分包括圆柱形管。下部部分338可连接到吸取电功率的发动机部件，如由箭头340所示。此外，涡轮发电机332可联接至通向排气再循环(EGR)系统的排气通道342，该EGR系统定位在由箭头344所示的方向上。

在发动机操作期间，可经由燃料喷射器322将燃料喷射到每个燃烧室320中，该燃料喷射器安装到气缸盖的侧部部分。所喷射的燃料可与递送到气缸的空气混合以产生被火花塞324点燃的空气-燃料混合物。被点燃的空气-燃料混合物进行燃烧以产生燃烧增压气体，该燃烧增压气体产生用于操作发动机的能量。取决于发动机工况，可将每个燃烧室320中的燃烧增压气体泄放到流管线318中以调节发动机压缩比。燃烧增压气体进入流管线318，如由箭头325所示。可选择性地调节控制阀316以控制递送到歧管308的燃烧增压气体的量。在一些实施例中，可将控制阀316描述为泄放阀。在这种情况下，泄放阀与气缸盖组件的排气门不同。

多个流管线310可经由连接器312联接至歧管308，以在将控制阀316调节到开启阀位置时允许燃烧增压气体从燃烧室320流入歧管中。每个流管线310的大小可适当地设计成具有内流动通道314，该内流动通道将燃烧增压气体从燃烧室320递送到歧管308。作为示例，在低发动机负载期间，控制阀316可在适度高发动机负载期间保持关闭，并且可被调节到第一位置，在该第一位置中第一量的燃烧增压气体从燃烧室320泄放到歧管308中，并且气缸中的空气-燃料混合物的压缩产生了第一压缩比。在另一个示例中，在高发动机负载期间，控制阀316可被调节到第二位置，在该第二位置中第二量的燃烧增压气体从燃烧室320泄放到歧管308中，并且气缸中的空气-燃料混合物的压缩产生了第二压缩比，该第二压缩比小于第一压缩比。替代地，可调节控制阀的阀开启持续时间以改变发动机压缩比。以这种方式，可通过改变控制阀的位置和/或控制阀的阀开启持续时间来调节发动机压缩比。止回阀/过滤器326可始终开启，从而允许向下游的正流动(到涡轮发电机)，同时抵制或拒绝增压气体向上游至燃烧室中的任何逆转。随着歧管308中的燃烧增压气体向下游朝涡轮发电机332流动时，在止回阀/过滤器326的下游位置处安装到歧管的气体传感器328可检测燃烧增压气体中的未燃烧燃料。如果在歧管308中检测到任何未燃烧燃料，那么发动机控制器(诸如，图1中所示的控制器12)可接通点火器330以在增压气体流入涡轮发电机332中之前使燃烧增压气体中的未燃烧燃料燃烧。进入涡轮发电机332的增压气体驱动涡轮机叶轮以产生电功率，该电功率被传输到发动机的功率需求中心，如由方向箭头340所示。作为示例，可将由涡轮发电机332产生的电功率供应到电气操作型发动机部件或车辆电气系统。在另一个示例中，由涡轮发电机产生的电功率可被存储为联接至涡轮发电机的电池中的可用电功率。一旦燃烧增压气体转化为电功率，涡轮发电机332中的任何残留排气就被转移到排气通道342，在该排气通道处，排气被转移到EGR系统，如由箭头344所示。

参考图4，公开了歧管系统302的前剖视图400，该歧管系统附接到气缸盖304以将燃烧气体从每个燃烧室320转移到涡轮发电机332。歧管系统302可经由歧管安装凸台315安装到气缸盖304，该歧管安装凸台固定到气缸盖的外面306。作为示例，可使用夹具或任何其他合适的机械装配构件将歧管安装凸台315固定到气缸盖。

如图4中所示，歧管安装凸台315可包括竖直柱402，该竖直柱连接到具有弯曲环形部分405的安装垫片404。例如，安装垫片404可以是联接至歧管308的外部部分的水平延伸臂。歧管308可以在第一端406处流体地联接至流管线310，该第一位置可定位在流管线的弯曲接合面408的上面。流管线310的第二端410可包括密封皮碗(seal cup)412，该密封皮碗的大小可适当地设计成接收控制阀316的O形环密封件414。当将控制阀316调节到开启阀位置时，来自燃烧室320的燃烧增压气体可流入歧管308中。作为示例，阀的开度可被调节以允许燃烧增压气体从燃烧室320到歧管系统302中的可变流动，由此允许基于发动机工况(诸如，发动机转速和负载)来改变发动机压缩比。此外，可将控制阀316调节到关闭阀位置以阻止燃烧增压气体从燃烧室320流入歧管308中。通过调节燃烧增压气体从燃烧室320到歧管系统302中的流动，可基于发动机负载-转速和其他发动机参数来调节发动机压缩比。

止回阀/过滤器326可联接至歧管308，以控制燃烧增压气体反向流回或(向上游)流到燃烧室中。止回阀/过滤器326始终允许燃烧气体向下游流入涡轮发电机332中。在这种情况下，歧管308流体地联接至涡轮发电机332，由此允许燃烧增压气体从燃烧室流入涡轮发电机332中。进入涡轮发电机332的燃烧增压气体驱动叶轮418(安装在涡轮发电机的内部区域416的内部)以产生电功率，该电功率被传输到发动机的功率需求中心，如由方向箭头340所示。作为示例，所释放的燃烧增压气体被转变成可用电功率，该可用电功率可被存储为联接至涡轮发电机的电池中的可用电功率。在另外的示例中，发动机可联接在混合动力车辆中，可使用从电动马达获得的马达扭矩来推动混合动力车辆，该电动马达由从电池吸取到的电功率驱动。当发动机实现指定的扭矩或阈值转速时，例如，可将控制阀316调节到关闭阀位置。当将控制阀316调节到关闭阀位置时，没有燃烧增压气体流入歧管308或涡轮发电机332中。

涡轮发电机332可包括具有内槽的突出部分422，该内槽的大小可适当地设计成接收安装杆以将涡轮机叶轮418固定到涡轮发电机的内部区域416，如参考图5进一步所公开。

以这种方式，歧管系统302可包括配置有内部通道的歧管308，当将控制阀316调节到开启阀位置时，该内部通道将燃烧增压气体从燃烧室320转移到涡轮发电机中。通过调节燃烧增压气体从燃烧室320到歧管系统302中的流动，可改变发动机压缩比，同时由从每个燃烧室320泄放的燃烧增压气体的一部分中产生电能。

参考图5，公开了歧管系统302的截面图500，该歧管系统附接到气缸盖304的外面306。如图5中所示，歧管系统302的一部分包括歧管308、止回阀/过滤器326、气体传感器328、点火器330和涡轮发电机332，该涡轮发电机联接至通向EGR系统的排气通道342。

歧管308可经由安装垫片404安装到气缸盖304，该安装垫片连接到歧管安装凸台315的竖直柱402。当安装到歧管安装凸台315时，歧管308可与安装垫片404的环形部分405共面接触。歧管308可由安装垫片404牢固地固持就位，由此允许由歧管安装凸台315来支撑歧管系统302的下游端(包括涡轮发电机332)。歧管308可以是环管，其大小适当地设计成具有允许燃烧增压气体的从气缸到涡轮发电机332的广泛的流动范围的内径502。作为示例，可将歧管308的内径502选择为范围从19mm到21mm。在另一个示例中，歧管308可具有壁厚度504，该壁厚度：针对歧管308的从燃烧室320到止回阀/过滤器326的第一位置具有1.8mm到2.5mm的第一范围，以及针对歧管308的从止回阀/过滤器326到涡轮发电机332的第二部分具有2.8mm到3.2mm的第二范围。歧管308可由耐久材料组成，诸如ASTM A268 UNS S40900或承受从一个或多个燃烧室泄放的燃烧增压气体的高温的其他合适的材料。

可经由调节到开启阀位置的控制阀(诸如，图3至图4中所示的控制阀316)将每个发动机气缸中的燃烧增压气体的一部分转移到歧管系统302中。作为示例，控制阀可以在最小角度与最大角度之间调节，其中当调节到最小角度时无流动或少量增压气体从燃烧室流入歧管中，而当调节到最大角度时大量增压气体流入歧管中。可提供联接至歧管308的止回阀/过滤器326，以控制燃烧增压气体从歧管308到涡轮发电机332的流动。止回阀/过滤器326可包括配置有内部通道506的环形主体505，该内部通道具有密封板508。作为示例，可将止回阀/过滤器326配置为阀和过滤器组合。内部通道506的内径可被设计大小以将燃烧增压气体的流从歧管308适当地输送到涡轮发电机332。可经由控制器(诸如，图1中所示的控制器12)将密封板508调节到开启板位置，以在发动机操作期间允许燃烧增压气体从歧管308流入涡轮发电机332中。作为示例，可将密封板508调节到部分或完全开启板位置，由此允许燃烧增压气体从歧管308到涡轮发电机332的宽范围的流动。在其他示例中，可由控制器将密封板508调节到关闭板位置，以阻止燃烧增压气体从歧管308流入涡轮发电机332中。

定位在止回阀/过滤器326的下游的气体传感器328可配置成在燃烧增压气体进入涡轮发电机332中之前检测燃烧增压气体中的任何未燃烧燃料。作为示例，气体传感器328可包括具有开口512的环形区段510，该开口的大小设计成接收具有感测尖端516的传感器元件514。在一个示例中，感测元件514可定位在开口512中，使得感测元件的一部分从环形区段510向外延伸，并且感测尖端516延伸到歧管308的内部区域中。例如，气体传感器328可通过测量或估计燃烧增压气体的烃含量来感测该增压气体中的未燃烧燃料。可将燃烧增压气体的所测得的或估计的烃含量与阈值烃水平相比较，以确定增压气体中的未燃烧燃料的量。如果燃烧增压气体中所测得的或估计的烃含量超过阈值烃水平，那么认为增压气体包含未燃烧燃料。替代地，如果燃烧增压气体中所测得的或估计的烃含量低于阈值烃水平，那么可将增压气体视为没有未燃烧燃料。在替代性示例中，气体传感器328可基于除烃含量以外的燃料性质来感测燃烧增压气体中的未燃烧燃料的量。

如果在燃烧增压气体中检测到未燃烧燃料，那么可由控制器接通点火器330以在增压气体进入涡轮发电机332之前使向止回阀/过滤器326的下游流动的任何未燃烧燃料燃烧。点火器330可包括具有开口520的环形区段518，该开口的大小设计成接收点火棒522。作为示例，点火棒522可包括延伸到歧管308的内部区域中的点火尖端524。当接通时，点火尖端524可与燃烧增压气体接触以提供初始火花来点燃增压气体中的燃料。以这种方式，燃烧增压气体中的未燃烧燃料可可在进入到涡轮发电机332中之前燃烧。通过使燃烧增压气体中的任何未燃烧燃料燃烧，可改进涡轮发电机332的效率，同时减少燃料排放量。

涡轮发电机332可包括叶轮418，该叶轮安装在形成于顶部部分334中的内部开口530的内部。涡轮机叶轮418可经由框架532安装到涡轮发电机332，该框架具有轴534、中间区段536和底部区段538。框架532的轴534可固定在形成于涡轮发电机332的顶部部分334中的孔径中。可由板540封闭内部开口530的下部部分。作为示例，板540可以是围封内部开口530的下部部分的圆板。歧管308的一部分可连接到板540的第一部分从而形成第一接触界面542，并且排气通道342的一部分可连接到板540的第二部分从而形成第二接触界面544。形成于板540的中心区段中的槽546的大小可适当地设计成接收框架532的中间区段536的一部分，该部分延伸到内部开口530中。当安装到顶部部分334时，涡轮机叶轮526可在叶轮418的底端与板540的内表面550之间形成空隙548。作为示例，空隙548的大小可适当地设计以允许叶轮418绕涡轮发电机332的轴线552旋转。进入涡轮发电机332的燃烧增压气体驱动叶轮418以产生电功率，该电功率被传输到发动机的功率需求中心或存储在电池中，如由方向箭头340所示。电池电荷可用于操作车辆或运行联接至车辆上的发动机的机械增压器压缩机。底部区段528的外表面554可定位在板540的下面，从而在底部区段538与板540之间形成空隙556。一旦燃烧增压气体转化为电功率，涡轮发电机332中的任何残留排气就被转移到排气通道342，在该排气通道处，排气被递送到EGR系统，如由箭头344所示。

以这种方式，可提供歧管308以在将控制阀调节到开启阀位置时将燃烧增压气体从气缸转移到涡轮发电机332中。通过调节来自气缸的燃烧增压气体的流动，可基于发动机工况来改变发动机中的压缩比，同时产生电能以操作发动机部件和车辆系统。

参考图6，方法600描绘了一种用于控制发动机中的压缩比的示例方法，该发动机具有：控制阀(例如，图3至图4中所示的控制阀316)，其联接至气缸；以及歧管(例如，图3至图5中所示的歧管308)，其连接到涡轮发电机(例如，图3至图5中所示的涡轮发电机332)。该方法可使得发动机压缩比能够被调节到阈值水平，这些阈值水平使发动机爆震的发生率降到最低同时促进更好的发动机性能。

可由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如，上文参考图1至图2所描述的传感器)接收的信号来执行用于实施方法600和本文中所包括的其余方法的指令。根据下文所描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。可结合图1至图5的系统来使用图6的方法。

在602处，方法600可包括：基于发动机工况来确定期望的发动机扭矩。作为示例，发动机工况可包括但不限于：发动机转速、发动机负载、加速器位置、车辆速度、发动机温度、爆震倾向和燃烧增压质量流量。

接下来，在604处，该方法可包括：基于发动机工况和期望的扭矩来设定控制阀正时、火花正时、节气门位置和升压压力。例如，可基于发动机负载-转速和/或发动机扭矩来设定控制阀正时、火花正时、节气门位置和升压压力。在一个示例中，在高发动机负载和高发动机转速期间，可将联接至每个气缸的控制阀(例如，联接至图4中所示的燃烧室320的控制阀316)调节到关闭阀位置。这可允许发动机以较高的压缩比操作，同时产生适当的扭矩以满足高发动机负载。在其他示例中，在低到中等发动机负载-转速期间，可将控制阀调节到开启阀位置。在这种情况下，一个或多个气缸中的燃烧增压气体的一部分可泄放到歧管中以改变压缩比。歧管中的增压气体可进一步流入涡轮发电机(例如，图3至图5中所示的涡轮发电机332)中。在另一个示例中，控制阀可部分地开启，对阀的开度进行调节以提供足够的裕度来降低爆震的发生率。例如，当气缸的爆震倾向增大时，控制阀的开度可增大。响应于爆震指示，可进一步调节(例如，增大)控制阀开度以便提供快速爆震减轻。

类似地，可(基于发动机负载和转速)调节火花正时、节气门位置和升压压力，以改变压缩比。例如，在更高的发动机转速和负载下，火花正时可略滞后于MBT，而进气节气门保持更大的开度以便稍微减小压缩比并提供一定的爆震减轻。在又一些其他示例中，在高的发动机转速和负载下，在进气压缩机两侧联接的压缩再循环阀可保持为部分开启，以便提供一定的喘振裕度。响应于松油门(tip-out)，当喘振能够发生时，压缩机再循环阀可快速过渡到完全开启位置，以减小升压压力并使发动机远离喘振。

一经确定控制阀、火花正时、节气门位置和升压压力的设定后，方法600可进行到606。在606处，方法600可包括：确定发动机爆震是否存在。当发动机气缸中的空气-燃料混合物的温度和压力超过阈值水平并导致混合物自动点火时，发动机爆震可发生。这可产生冲击波，冲击波可产生气缸温度和压力的快速增加，这可导致损坏发动机部件。例如，可由爆震传感器来确定发动机爆震的存在，该爆震传感器安装到发动机以测量发动机振动。

如果检测到发动机爆震，那么该方法可进行到608。在608处，方法600可包括：调节控制阀正时或火花正时或调节控制阀正时与火花正时两者，以控制压缩比并缓和爆震。通过调节控制阀或火花正时，可减小压缩比以降低气缸温度和压力。

如此，可通过延迟火花正时来缓和爆震。然而，点火延迟用法导致燃料损耗。也可通过减小爆震气缸的压缩比(通过增大控制阀的开度)来缓和爆震。虽然这导致扭矩和发动机性能的下降，但是可经由联接在控制阀的下游的涡轮发电机的操作来恢复经由控制阀的开口耗散的发动机功的至少一部分。响应于爆震指示，控制器可将与点火延迟用法相关联的燃料损耗和与控制阀开度相关联的发动机性能损失(考虑经由涡轮发电机的发动机性能恢复)相比较，并且因此选择爆震缓解动作。例如，当与点火延迟用法相关联的燃料损耗更低时，可使火花正时从MBT延迟以缓和爆震。相比之下，当与控制阀开度相关联的发动机性能损失更低时，可将控制阀(自其当前位置)移动到更多开启的位置，同时将火花正时维持在MBT处。

在一个示例中，在选择控制阀调节以实现爆震缓和时，控制阀可响应于爆震从部分开启位置移动到更多开启(例如，完全开启)的阀位置，以允许气缸中的燃烧增压快速流入歧管中。可使火花正时保持处于MBT或保持约为MBT，同时增大控制阀的开度。可基于发动机工况以及气缸温度和压力方面期望的减小来调节控制阀开启的持续时间以及阀开度，气缸温度和压力方面的期望减小提供所需的爆震减轻。结果，发动机压缩比可减小到导致气缸温度和压力减小的阈值，以使发动机爆震的不良影响降到最低。歧管中的燃烧增压可向下游流到涡轮发电机，在该涡轮发电机处，增压气体驱动涡轮机叶轮以产生电功率，该电功率被分布到发动机或车辆中的功率需求中心。例如，控制阀可开得更大或保持开启更长，直到从爆震传感器接收到的爆震指示减弱(且其后经历一段持续时间)。然后，控制阀可返回到开度较小的位置，并且气缸压缩比可恢复到提供较高的发动机效率的较高的值。

也可同时执行升压压力调节。例如，响应于爆震指示，当开启控制阀以降低气缸温度和压力时，可通过增大节气门开度、减小压缩机再循环阀的开度和/或减小排气废气门阀的开度来弥补升压压力的下降。

在替代性实施例中，可通过延迟火花点火来调节火花正时，以减小压缩比。压缩比的减小可导致气缸温度和压力的减小，由此使发动机爆震对发动机性能的影响降到最低。在调节控制阀正时和/或火花正时之后，方法600可进行到610。

返回到606，如果未检测到发动机爆震，那么该方法可进行到610。在610处，方法600可包括确定是否存在快速扭矩瞬态/瞬变(transient)。快速扭矩瞬态可包括扭矩的突增或扭矩的突降。例如，当响应于加速器踏板松油门或操作者应用制动踏板而使车辆停止时，可出现快速扭矩瞬态。当车辆在停止之后加速时(例如，在车辆发动期间或响应于对加速器踏板的踩油门)，可替代地出现快速扭矩瞬态。如果快速扭矩瞬态存在，那么方法600进行到612。其他方面，如果快速扭矩瞬态不存在，那么该方法进行到614以恢复标称发动机操作。例如，当扭矩瞬态不存在时，火花正时可恢复到MBT(如果其先前被延迟的话)，并且此外控制阀可基于发动机的爆震倾向恢复到标称位置。例如，控制阀可返回到部分开启位置。

在612处，方法600可包括：响应于扭矩瞬态的存在来协调控制阀正时、节气门位置和升压压力的变化达阈值持续时间。发动机控制器可在控制阀正时、节气门位置和升压压力方面做出调节达一段持续时间，该持续时间允许实际发动机扭矩匹配期望的发动机扭矩。例如，响应于对负扭矩的瞬态需求(诸如，当驾驶员应用制动踏板或对加速器踏板松油门时)，控制器可减小控制阀的开度(例如，关闭控制阀)，并且将节气门调节到更关闭大的位置以减小发动机扭矩从而允许车辆停止。在替代性示例中，当驾驶员应用加速器踏板以发动车辆时，控制器可保持控制阀临时关闭，并且将节气门调节到开启位置以增大发动机扭矩，由此允许车辆加速。一旦车辆达到阈值转速，控制器就可将控制阀调节到更多开启的阀位置以允许来自发动机气缸的燃烧增压流到联接至涡轮发电机的歧管，由此调整发动机压缩比，同时将实际发动机扭矩维持在接近期望的发动机扭矩的值下。

接下来，在614处，发动机恢复标称操作，在该标称操作中，发动机继续使空气和燃料燃烧以产生推动车辆所需的扭矩。在发动机操作期间，可定期将发动机的每个气缸中的控制阀调节到开启并且然后关闭。当将控制阀调节到开启阀位置时，来自气缸的燃烧增压气体可流入歧管中。歧管上的止回阀(例如，图3至图5中所示的止回阀/过滤器326)阻止燃烧增压气体反向流回到燃烧室中。止回阀始终允许燃烧增压气体向下游流入涡轮发电机332中。可提供联接至歧管308的气体传感器(例如，图3至图5中所示的气体传感器328)，以在燃烧增压气体进入到涡轮发电机中之前检测燃烧增压气体中的任何未燃烧燃料，可通过点火器(例如，图3至图5中所示的点火器330)使该任何未燃烧燃料燃烧。一经进入到涡轮发电机中，燃烧增压气体就驱动涡轮机叶轮(例如，图4至图5中所示的涡轮机叶轮418)以产生电功率，该电功率被分布到发动机或车辆中的功率需求中心。在产生电功率之后所产生的任何残留排气被转移到EGR系统，在该EGR系统处，可使排气再循环到进气歧管。

以这种方式，可通过调节控制阀正时、节气门位置和火花正时来改变发动机中的压缩比。可将控制阀调节到开启阀位置，以缓和发动机爆震并减轻高的气缸温度和压力的影响，高的气缸温度和压力可在高压缩比期间出现。当调节到开启阀位置时，燃烧增压气体可从发动机气缸被转移到歧管，由此允许减小压缩比和降低气缸温度和压力。歧管中的增压气体可被转移到涡轮发电机以产生电功率。以这种方式，发动机系统提供一种改变发动机压缩比以促进更好的发动机性能同时产生电功率以操作发动机部件的方法。

现在参考图7，其示出了描绘对控制阀正时、节气门位置和火花正时进行调节以改变发动机中的压缩比和扭矩的示例图形。可通过根据图6的方法在图1至图5的系统中执行指令来提供图7的序列。在时间T0到T3的垂直标记表示在该序列期间的关注的时间。在下文讨论的所有曲线图中，水平轴线表示时间，并且时间从每个曲线图的左侧向每个曲线图的右侧增加。

自图7顶部的第一曲线图描绘了压缩比随时间的变化。垂直轴线表示发动机中的压缩比，并且压缩比在垂直轴线的方向上增大。迹线702表示压缩比。

自图7顶部的第二曲线图描绘了控制阀位置随时间的变化。垂直轴线表示控制阀位置。在水平轴线处控制阀被调节到关闭阀位置，而在垂直轴线的方向上控制阀被调节到被调节到开启阀位置。控制阀的阀开度在垂直轴线的方向上增大。迹线704表示控制阀位置。在替代性实施例中，可将控制阀称为泄放阀。

自图7顶部的第三曲线图描绘了节气门位置随时间的变化。垂直轴线表示节气门位置。在水平轴线处节气门被调节到关闭阀位置，而在垂直轴线的方向上节气门被调节到开启阀位置。节气门的阀开度在垂直轴线的方向上增大。迹线706表示节气门位置。

自图7顶部的第四曲线图描绘了发动机扭矩随时间的变化。垂直轴线表示发动机扭矩，并且发动机扭矩在垂直轴线的方向上增大。迹线708表示期望的发动机扭矩，并且迹线710表示实际发动机扭矩。

自图7顶部的第五曲线图描绘了火花正时随时间的变化。垂直轴线表示火花正时，并且火花正时在垂直轴线的方向上增大。迹线716表示实际火花正时，并且迹线718表示最大制动扭矩(MBT)的火花正时。

在T0与T1之间的时间，可利用稳定压缩比(702)来操作发动机，该稳定压缩比小于压缩比的阈值水平(703)。例如，可将压缩比(702)设定在小于阈值水平(703)的第一水平处。实际发动机扭矩(710)可处于稳定水平，并且可等于期望的发动机扭矩(708)。控制阀位置(704)可保持在第一开启阀位置处，该第一开启阀位置将实际发动机扭矩(710)维持在等于期望的发动机扭矩(708)的稳定水平处。例如，控制阀位置(704)可以是在0度角度与60度角度之间可调节的。当设定处于0度角度时，控制阀被调节到关闭阀位置，并且当设定处于60度角度时，控制阀被调节到更多开启的阀位置。在其他示例中，控制阀位置(704)可以在最小角度与最大角度之间调节，其中最小角度允许无流动或增压气体从气缸到歧管(例如，图3中所示的歧管308)中的流速最小，并且最大角度允许增压气体从气缸到歧管中的流速最大。

此外，可将节气门位置(706)维持在允许稳定的空气流进入进气歧管中的开启位置处，其中空气向下游流到燃烧室，在该燃烧室处，空气与燃料混合以形成空气-燃料混合物，该空气-燃料混合物进行燃烧以产生发动机扭矩(710)。可将火花正时(716)设定在针对MBT的火花正时(718)处。

当将控制阀调节到开启阀位置时，燃烧室中的燃烧增压可从燃烧室被转移到歧管(例如，图3中所示的歧管308)中，同时将压缩比(702)维持在小于阈值水平(703)的稳定水平。当将联接至歧管的止回阀(例如，图3至图5中所示的止回阀/过滤器326)调节到开启阀位置时，歧管中的燃烧增压气体可向下游流到涡轮发电机(例如，图3至图5中所示的涡轮发电机332)。一经进入到涡轮发电机中后，燃烧增压气体就使涡轮发电机的涡轮机叶轮(例如，图4至图5中所示的涡轮机叶轮418)转动以产生电功率，该电功率可被分布到发动机或车辆中的功率需求中心。

在T1，压缩比(702)可增大到超过阈值水平(703)，以使发动机中的实际发动机扭矩(710)增大。作为示例，压缩比(702)可从第一水平增大到高于阈值水平(703)的第二水平。在一个示例中，可在燃烧增压气体(从燃烧室流入歧管中)的流速减小时发生压缩比(702)的增大，并且节气门位置(706)被调节到更多开启的阀位置，由此允许经由进气歧管使更大的空气流进入燃烧室中。可将控制阀位置(704)从开启位置调节到完全关闭位置，以阻止燃烧增压气体从燃烧室流入歧管中。

在T1与T2之间，可将压缩比(702)维持在高于阈值水平(703)的第二水平。控制阀(704)可保持在关闭阀位置中，并且节气门位置(706)可维持在高于T1之前的初始节气门位置的水平。因此，实际发动机扭矩(710)最初可快速增大，之后达到高于在T0与T1之间观察到的初始扭矩的稳定水平。实际发动机扭矩(710)可稍微背离期望的发动机扭矩(708)的轮廓。第一扭矩增加量712可归因于控制阀的关闭，并且第二扭矩增加量714可归因于节气门位置的调节。第一扭矩增加量712可大于第二扭矩增加量714。关闭控制阀以阻止燃烧增压气体从燃烧室流入歧管中可具有增大压缩比(702)的即时影响，压缩比的增大可导致实际发动机扭矩(710)快速增大。相反，调节节气门位置(706)以允许更大的空气流经由进气歧管进入燃烧室中可在很长的持续时间内发生，这是由于在空气到达燃烧室之前空气行进穿过进气歧管的时间增加。流入燃烧室中的增加质量的空气可与燃料混合以形成空气-燃料，空气-燃料经燃烧以产生大量的发动机扭矩(710)。然而，与基于关闭控制阀的实际发动机扭矩的增加相比，由于调节节气门位置导致的实际发动机扭矩的增加可较低。当将实际发动机扭矩(710)保持在接近期望的发动机扭矩(708)的稳定水平处时，火花正时(716)可逐渐被延迟到低于MBT水平(718)的水平。

在T2，当将控制阀从完全关闭阀位置调节到开启阀位置时，压缩比(702)可减小到小于阈值水平(703)的水平。作为示例，当将控制阀调节到第二开启阀位置时，压缩比(702)可从第二水平减小到第一水平，该第二开启阀位置具有与在T1之前观察到的第一阀开度相比更小的阀开度。在其他示例中，可响应于爆震指示来实施对压缩比的改变，爆震指示包括检测到的爆震和预期的爆震中的一者，该改变包括响应于爆震指示通过增大泄放阀的开度来减小压缩比。在进一步的示例中，可基于爆震指示来调节泄放阀的开度和泄放阀的开启持续时间中的一者或多者，泄放阀保持更大的开度或保持开启达更长的持续时间直到爆震指示低于阈值。可调节火花正时(716)以匹配点火MBT水平(718)。结果，可将实际发动机扭矩(710)维持在接近期望的发动机扭矩(708)的值下。

在T2之后，可通过以下步骤将压缩比(702)维持在第一水平：将控制阀位置(704)保持在第二阀开启位置处，并且将节气门位置(706)逐渐调节到开度较小的位置以减少(经由进气歧管)进入燃烧室中的空气流量。例如，与在T1与T2之间观察到的空气流速相比，进入燃烧室中的空气流速可较低。此外，可将火花正时(716)维持在火花MBT水平(718)处。因此，压缩比(702)得以维持在第二稳定水平，并且实际发动机扭矩(710)可匹配期望的发动机扭矩(708)。

以这种方式，可通过调节控制阀正时、节气门位置和火花正时来改变发动机中的压缩比，以维持实际发动机扭矩接近期望的发动机扭矩。当将歧管上的控制阀和止回阀调节到开启阀位置时从燃烧室泄放的燃烧增压气体可流入涡轮发电机，在该涡轮发电机处，增压气体使涡轮机叶轮转动以产生电功率。以这种方式，可改变发动机中的压缩比以允许更好的发动机性能，同时产生可被分布到发动机中的功率需求中心的电功率。

在另外的表示中，一种用于发动机的方法包括：响应于气缸中的第一爆震指示，延迟火花正时，同时通过关闭联接至气缸盖的泄放阀来维持气缸的压缩比，该泄放阀与排气门不同；以及响应于第二爆震指示，维持火花正时，同时通过开启泄放阀来减小爆震气缸的压缩比。在前一示例中，另外或可选地，泄放阀联接在涡轮发电机的上游，并且其中通过开启泄放阀来减小压缩比包括：从气缸释放增压气体的至少一部分，使所释放的增压气体流经涡轮发电机，并且经由该流动在涡轮发电机处产生可用电功率。另外或可选地，以上示例中的任一者可包括：响应于第一爆震指示与第二爆震指示两者来估计第一燃料损耗和第二性能损失中的每一者，该第一燃料损耗与延迟火花正时同时通过关闭所联接的泄放阀来维持爆震气缸的压缩比相关联，该第二性能损失与维持火花正时同时通过开启泄放阀并使所释放的增压气体流经下游的涡轮发电机来减小气缸的压缩比相关联。

此外，另外或可选地，在以上示例中的任一者中，基于经由使所释放的增压气体流经涡轮发电机所产生的电功率来进一步估计第二性能损失。另外或可选地，以上示例中的任一者可包括：在第一爆震指示期间，第一燃料损耗小于第二性能损失，并且其中在第二爆震指示期间，第二性能损失小于第一燃料损耗。另外或可选地，在以上示例中的任一者中，第一爆震指示和第二爆震指示包括共同的爆震强度。另外或可选地，在以上示例中的任一者中，第一爆震指示包括较低的爆震强度，并且第二爆震指示包括较高的爆震强度。另外的示例可包括：响应于第一爆震指示，减小EGR阀的开度以减小排气从排气歧管到进气歧管的再循环；以及响应于第二爆震指示，增大EGR阀的开度以增加排气从旁通歧管(在涡轮发电机的下游)到进气歧管的再循环。

在一个示例中，发动机可包括：通过经由气缸盖上的泄放阀选择性地从气缸释放燃烧增压气体，来改变气缸的压缩比；以及在涡轮发电机处将所释放的燃烧增压气体转变成可用电功率，该涡轮发电机联接在泄放阀的下游。另外或可选地，在前述示例中，泄放阀与气缸的排气门不同。另外或可选地，在以上示例中的任一者或全部中，转变包括：经由点火器来点燃在涡轮发电机的上游所释放的燃烧增压中的未燃烧燃料，该点火器的输出基于所释放的燃烧增压中的未燃烧燃料的检测量来调节的。

另外或可选地，在其他以上示例中，所释放的燃烧增压到可用电功率的转变包括：将可用电功率存储在联接至涡轮发电机的电池中。另外或可选地，在以上示例中的任一者或全部中，发动机联接在混合动力车辆中，该方法进一步包括：使用从电动马达获得的马达扭矩来推动车辆，该电动马达由从电池吸取到的电功率驱动。另外或可选地，在以上示例中的任一者中，改变压缩比是响应于爆震指示进行的，该爆震指示包括检测到的爆震和预期的爆震中的一者，该改变包括响应于爆震指示通过增大泄放阀的开度来减小压缩比。另外或可选地，在以上示例中的任一者或全部中，基于爆震指示来调节泄放阀的开度和泄放阀的开启持续时间中的一者或多者，泄放阀保持更大的开度或保持开启达较长的持续时间直到爆震指示低于阈值。

另外或可选地，以上示例中的任一者或全部可进一步包括：在转变之后，经由排气再循环通道使所释放的燃烧增压从涡轮发电机的下游再循环到发动机进气装置。另外或可选地，在以上示例中的任一者或全部中，改变压缩比包括：通过关闭泄放阀以将燃烧增压保留在气缸中来增大压缩比；以及通过开启泄放阀以从气缸释放燃烧增压来减小压缩比。另外或可选地，以上示例中的任一者或全部可进一步包括：当改变压缩比时，维持歧管升压压力，该维持包括：响应于开启泄放阀，进行增大进气节气门开度、减小压缩机再循环阀开度和减小排气废气门阀的开度中的一者或多者；以及响应于关闭泄放阀，进行减小进气节气门开度、增大压缩机再循环阀开度和增大排气废气门阀的开度中的一者或多者。另外或可选地，在以上示例中的任一者或全部中，改变是响应于操作者扭矩需求的瞬态变化，该瞬态变化包括发动车辆的操作者扭矩需求的瞬态增加和使车辆减速的扭矩需求的瞬态减小，该改变包括：响应于操作者扭矩需求的瞬态增加，关闭泄放阀以减小压缩比，同时增大进气节气门开度；以及响应于操作者扭矩需求的瞬态减小，开启泄放阀以增大压缩比，同时减小进气节气门开度。

另一种方法可包括：响应于爆震指示，将第一燃料损耗与第二性能损失相比较，该第一燃料损耗与使火花正时延迟同时通过关闭联接至气缸盖的泄放阀来维持爆震气缸的压缩比相关联，该泄放阀与排气门不同，并且该第二性能损失与维持火花正时同时通过开启泄放阀并使所释放的增压气体流经下游的涡轮发电机来减小气缸的压缩比相关联；以及当第二性能损失低于第一燃料损耗时，开启泄放阀。另外或可选地，在以上示例中的任一者或全部中，将第二性能损失计算为以下两者的函数：由经由开启的泄放阀释放增压气体造成的气缸压力的损耗，和由经由使所释放的增压气体流经涡轮发电机所产生的电功率造成的电池电荷状态的增益。另外或可选地，在以上示例中的任一者或全部中，爆震指示包括：爆震传感器的输出高于阈值，并且其中开启泄放阀包括：调节泄放阀的开启持续时间和开度，直到爆震传感器的输出低于阈值。另外或可选地，以上示例中的任一者或全部可进一步包括：当第一燃料损耗小于第二性能损失时，关闭泄放阀并且使火花正时延迟。

在另外的示例中，一种发动机系统可包括：发动机气缸，其具有从进气歧管接收空气的进气门和将增压释放到排气歧管中的排气门；EGR通道，其用于使排气从排气歧管再循环到进气歧管；气缸盖，其包括通向旁通歧管的泄放阀，该旁通歧管包括联接在涡轮发电机的上游的点火器，该旁通歧管在涡轮发电机的下游联接至EGR通道；电池，其联接至涡轮发电机；爆震传感器，其联接至气缸盖；氧传感器，其在点火器的上游联接至旁通歧管；以及控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，这些计算机可读指令用于：通过减小泄放阀的开度来以较高的压缩比操作气缸；通过增大泄放阀的开度来以较低的压缩比操作气缸；以及当以较低的压缩比操作时，使从气缸释放的增压流经涡轮发电机；以及利用经由该流动在涡轮发电机处产生的电功率来给电池充电。

另外或可选地，以上示例中的任一者或全部可进一步包括：当以较低的压缩比操作时，使从气缸释放的排气在流经涡轮发电机之后经由EGR通道再循环到进气歧管。

另外或可选地，在其他以上示例中，以较低的压缩比操作是响应于爆震传感器输出高于阈值、泄放阀的开度增加一定量并保持开启达一段持续时间，直到爆震传感器输出下降到阈值以下。另外或可选地，其他以上示例可进一步包括：用于接收操作者扭矩需求的加速器踏板，其中，以较低的压缩比进行的操作是响应于操作者扭矩需求的瞬态下降，并且其中以较高的压缩比进行的操作是响应于操作者扭矩需求的瞬态上升。

图1至图5示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。如果被示为彼此直接接触或直接联接，那么可至少在一个示例中将此类元件分别称为直接接触或直接联接。类似地，被示为彼此邻接或相邻的元件可至少在一个示例中分别彼此邻接或相邻。作为示例，可将彼此共面接触放置的部件称为处于共面接触。作为另一个示例，定位成彼此隔开且其间仅具有空间而无其他部件的元件可在至少一个示例中被如此称之。作为又一个示例，被示为在彼此上面/下面、彼此的相对侧或在彼此的左边/右边的元件可相对于彼此被如此称之。此外，如图中所示，在至少一个示例中，可将最顶部元件或元件的最顶部点称为部件的“顶部”，并且可将最底部的元件或元件的最底部点称为部件的“底部”。如本文中所使用，顶部/底部、上部/下部、上面/下面可以相对于图的垂直轴线，并且用来描述图的元件相对于彼此的定位。如此，在一个示例中，被示为在其他元件上方的元件垂直地定位在这些其他元件的上方。作为又一个示例，可将图内描述的元件的形状称为具有那些形状(例如，诸如为圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆角的、倒角的、成角度的等等)。另外，在至少一个示例中，可将被示为彼此相交的元件称为相交的元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示为在另一个元件内或在另一个元件外的元件可被如此称之。

应注意，本文中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。本文中所公开的控制方法和例程可被存储为非暂时性存储器中的可执行指令，并且可由控制系统来实施，该控制系统包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制器。本文中所描述的特定例程可表示任何数目的处理策略(诸如，事件驱动型、中断驱动型、多任务型、多线程等等)中的一者或多者。如此，所说明的各种动作、操作和/或功能可按所说明的序列执行，并行地执行，或在一些情况下被省略掉。同样，处理的次序不是为了实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点所必须要求的，而是为了便于说明和描述而提供。可取决于所使用的特定策略来重复执行所说明的动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示待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，其中通过执行系统中的指令来实施所描述的动作，该系统包括与电子控制器相结合的各种发动机硬件部件。

应了解，本文中所公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些特定实施例不被考虑具有限制意义，因为许多变型是有可能的。例如，能够将以上技术应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置以及本文中公开的其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合与子组合。

以下权利要求特别指出了被视为新颖的和非显而易见的某些组合与子组合。这些权利要求可引用“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解为包括对一个或多个此类元件的并入，其既不要求也不排除两个或两个以上此类元件。可通过本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所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合与子组合。不管与原始权利要求相比范围上更广、更窄、相同或是不同，此类权利要求也都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种用于发动机的方法，该方法包括：

通过经由气缸盖上的泄放阀从气缸中的点燃的空气燃料混合物选择性地释放燃烧增压，改变所述气缸的压缩比，其中所述泄放阀通向旁通歧管，所述旁通歧管包括联接在涡轮发电机的上游的点火器，所述旁通歧管在所述涡轮发电机的下游联接至EGR通道；以及

在涡轮发电机处将所述释放的燃烧增压转变成可用电功率，所述涡轮发电机联接在所述泄放阀的下游。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述泄放阀与所述气缸的排气门不同。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述转变包括经由点火器点燃在所述涡轮发电机的上游的所述释放的燃烧增压中的未燃烧燃料，所述点火器的输出基于所述释放的燃烧增压中的所述未燃烧燃料的检测量被调节。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述将所述释放的燃烧增压转变成可用电功率包括：将所述可用电功率存储在联接至所述涡轮发电机的电池中。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述发动机联接在混合动力车辆中，所述方法进一步包括：使用从电动马达获得的马达扭矩推动所述车辆，所述电动马达由从所述电池吸取的电功率驱动。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述改变所述压缩比响应于爆震指示，所述爆震指示包括检测到的爆震和预期的爆震中的一者，所述改变包括响应于所述爆震指示通过增大所述泄放阀的开度减小所述压缩比。

7.根据权利要求6所述的方法，其中基于所述爆震指示调节所述泄放阀的开度和所述泄放阀的开启持续时间中的一者或多者，所述泄放阀保持更大的开度或保持开启达更长的持续时间直到所述爆震指示低于阈值。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述转变之后，经由排气再循环通道使所述释放的燃烧增压从所述涡轮发电机的下游再循环到发动机进气装置。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述压缩比包括：

通过关闭所述泄放阀以将燃烧增压保留在所述气缸中，增大所述压缩比；以及

通过开启所述泄放阀以从所述气缸释放燃烧增压，减小所述压缩比。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：当改变所述压缩比时，维持歧管升压压力，所述维持包括：

响应于开启所述泄放阀，进行增大进气节气门开度、减小压缩机再循环阀开度和减小排气废气门阀的开度中的一者或多者；以及

响应于关闭所述泄放阀，进行减小所述进气节气门开度、增大所述压缩机再循环阀开度和增大所述排气废气门阀的所述开度中的一者或多者。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述改变响应于操作者扭矩需求的瞬态变化，所述瞬态变化包括操作者扭矩需求的瞬态增加以发动车辆和操作者扭矩需求的瞬态减小以使所述车辆减速，所述改变包括：

响应于操作者扭矩需求的所述瞬态增加，关闭所述泄放阀以增大所述压缩比，同时增大进气节气门开度；以及

响应于操作者扭矩需求的所述瞬态减小，开启所述泄放阀以减小所述压缩比，同时减小所述进气节气门开度。

12.一种发动机系统，包括：

发动机气缸，所述发动机气缸具有从进气歧管接收空气的进气门和将增压释放到排气歧管中的排气门；

排气再循环通道，即EGR通道，所述EGR通道用于使排气从所述排气歧管再循环到所述进气歧管；

气缸盖，所述气缸盖包括通向旁通歧管的泄放阀，所述旁通歧管包括联接在涡轮发电机的上游的点火器，所述旁通歧管在所述涡轮发电机的下游联接至所述EGR通道；

电池，所述电池联接至所述涡轮发电机；

爆震传感器，所述爆震传感器联接至所述气缸盖；

氧传感器，所述氧传感器在所述点火器的上游联接至所述旁通歧管；以及

控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：

通过减小所述泄放阀的开度，以较高的压缩比操作所述气缸；

通过增大所述泄放阀的开度，以较低的压缩比操作所述气缸；以及当以所述较低的压缩比操作时，使从所述气缸释放的排气流动经过所述涡轮发电机；以及利用经由所述流动在所述涡轮发电机处产生的电功率给所述电池充电。

13.根据权利要求12所述的系统，进一步包括：当以所述较低的压缩比操作时，经由所述氧传感器感测在从所述气缸释放的所述排气中的未燃烧燃料的量；以及基于所述感测的未燃烧燃料的量，调节所述点火器的输出。

14.根据权利要求12所述的系统，进一步包括：当以所述较低的压缩比操作时，在从所述气缸释放的所述排气流动经过所述涡轮发电机之后，使所述排气经由所述EGR通道再循环到所述进气歧管。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述以较低的压缩比操作是响应于爆震传感器输出高于阈值、所述泄放阀的所述开度增加一定量并且保持开启达一段持续时间，直到所述爆震传感器输出下降到所述阈值以下。

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