CN109681319A - 用于可变压缩比发动机的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于改进可变压缩比发动机的校准的方法和系统。通过在每个压缩比设定下比较气缸燃料流量和IMEP来检测并虑及气缸间压缩比变化。还校准包括EGR和VCT计划的稀释参数以虑及所述气缸间压缩比变化。

Description

用于可变压缩比发动机的系统和方法
技术领域
本说明书大体上涉及用于控制可变压缩比发动机的压缩比的方法和系统。
背景技术/发明内容
内燃机的压缩比(CR)被限定为活塞处于下死点(BDC)时的气缸容积与活塞处于上死点(TDC)时的气缸容积的比率。一般，压缩比越高，内燃机的热效率和燃料经济性越高。已开发了可变压缩比(VCR)发动机，其中每个气缸的压缩比可以在较高设定与较低设定之间变化，以提高发动机性能。例如，可以在无爆震状况期间使用较高压缩比设定以利用高热效率，而可以在易爆震状况下使用较低压缩比设定。在VCR发动机中，连杆或其它机构(例如，偏心轮)可以联接到每个气缸的活塞，以使压缩比在较高设定与较低设定之间机械地变化。
Caswell在US 4,469,055中示出了VCR发动机的一个示例。其中，在发动机运转期间，基于发动机工况而调整发动机的CR。例如，CR可以针对发动机燃料效率或发动机性能或两者进行优化。CR校准，也就是说根据发动机速度和负荷的CR命令，可以基于原型发动机而校准。
然而，本发明人已经发现此类系统的潜在问题。作为一个示例，在发动机操作期间的CR调整需要准确地知道实际CR。然而，由于制造公差，每个发动机可能在每个气缸中具有略微不同的压缩比(CR)。在VCR发动机中，除了非VCR发动机的正常变化之外，VCR机构的每个部件可能具有制造公差，以引起显著的部件间变化。基于平均CR(也就是说，所有发动机气缸的CR的平均值)的VCR校准可能造成具有高于平均的CR的那些气缸的附加的火花延迟使用，以引起在这些气缸上的效率低得多。使用优质制造方法和/或“选择配合”部件可以用于控制气缸之间的CR差值，但是此类方法增加显著的成本。由于VCR发动机尽可能地提高压缩比，因此它们往往在发动机运行图的大部分上以及行驶周期的大部分中是爆震受限的。在不知道每个气缸的实际CR以及气缸间变化的情况下，可能难以优化CR校准，以造成发动机性能损失。
在另一个示例中，以上问题可以至少部分地通过一种方法解决，该方法包括：根据经更新的校准来致动发动机的可变压缩比机构以机械地调整所述发动机的目标压缩比，所述经更新的校准是基于在所述机构的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个。以此方式，改进了VCR发动机的CR优化。
作为一个示例，可以根据每个VCR机构设定来量化VCR发动机的每个气缸的实际CR。例如，当在较低CR设定下操作VCR发动机时，可以首先量化每个发动机气缸的CR。接着，当在较高CR设定下操作VCR发动机时，可以量化每个发动机气缸的CR。接着，可以根据每个VCR机构设定来量化每个气缸的燃料流量和最大IMEP。另外，参数可以根据现有发动机工况(诸如发动机速度、发动机扭矩、燃料辛烷值、进气温度、湿度等)来量化。接着，可以求所有气缸的燃料流量和IMEP的总和以根据在当前工况下每个VCR机构设定来量化发动机的总发动机燃料流量和总IMEP。此后，在驾驶员需要低于阈值的每个发动机工况下，发动机控制器可以选择给出最小总发动机燃料流量的VCR机构设定。在驾驶员需要高于阈值的每个工况下，控制器可以选择给出最大总发动机IMEP的VCR机构设定。阈值可以是预定值，或其可以根据当前发动机速度、燃料辛烷值、环境温度、湿度等来调整。
以此方式，可以通过检测和补偿压缩比的气缸间变化来提高VCR发动机的效率。根据VCR发动机的每个CR设定来获悉所有气缸的燃料流量和IMEP的技术效果是可以获悉实际发动机的CR变化，而不是依赖于可能与给定发动机显著不同的原型发动机。此外，可以在不依赖于昂贵的制造方法和/或部件的情况下校准VCR发动机。通过选择VCR发动机的对应于在操作者扭矩需要低时的最低总发动机燃料流量的CR设定，可以使燃料消耗和二氧化碳(CO2)排放量最小化。通过选择VCR发动机的对应于在操作者扭矩需要高时的最高总扭矩的CR设定，可以使发动机性能最大化。总的来说，可以提高VCR发动机的发动机性能和燃料效率。
应理解，以上发明内容提供用于以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念的选择。它不意在确定要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围仅由在具体实施方式之后的权利要求书限定。此外，要求保护的主题并不限于解决以上或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了示例可变压缩比(VCR)发动机系统。
图2示出了用于优化VCR发动机的CR校准和稀释校准的示例高级流程图。
图3示出了用于优化VCR发动机的CR校准和稀释校准的另一个示例高级流程图。
图4示出了显示VCR发动机的实际CR与预期CR之间的差值的示例表。
图5示出了VCR发动机的标称EGR和VCT计划与经修改的EGR和VCT计划之间的示例差值。
图6示出了VCR发动机控制的预示性示例。
图7示出了VCR发动机的标称CR计划和经修改的CR计划之间的示例差值。
具体实施方式
以下描述涉及用于被配置有可变压缩比(VCR)机构的发动机系统的系统和方法，如参考图1的发动机系统所述。控制器可以被配置为执行控制例程(诸如图2至图3的示例例程)CR设定以通过基于在VCR发动机的每个CR设定下每个气缸的燃料经济性和输出扭矩的差值而获悉CR的实际的气缸间变化来校准在给定发动机速度-负荷下命令的CR。在需要稀释控制时的状况期间，控制器还可以基于映射的气缸间CR变化而修改标称EGR(排气再循环)或VCT(可变凸轮轴正时)计划。CR校准和EGR校准的示例修改在图4至图5和图7的表中示出。参考图6，示出了基于CR校准和EGR校准而调整发动机操作的示例。以此方式，可以提高VCR发动机的性能和燃料经济性。
图1示出了内燃机10的燃烧室或气缸的示例实施例。发动机10可以包括在车辆系统5(诸如被配置为用于在道路上推进的车辆)中。发动机10可以从包括控制器12的控制系统接收控制参数，并且经由输入装置132从车辆操作者130接收输入。在此示例中，输入装置132包括加速器踏板，以及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的气缸(本文也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，其中活塞138定位在其中。活塞138可以连接到曲轴140，使得活塞的往复运动变换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统联接到乘用车辆的至少一个驱动轮。另外，起动机马达可以经由飞轮联接到曲轴140，以实现发动机10的起动操作。
发动机10可以被配置为可变压缩比(VCR)发动机，其中每个气缸的压缩比(CR)(也就是说，活塞处于下死点(BDC)时的气缸容积与活塞处于上止点(TDC)时的气缸容积的比率)可以机械地改变。可以经由致动VCR机构194的VCR致动器192来改变发动机的CR。在一些示例实施例中，CR可以在第一较低CR(其中活塞处于BDC时的气缸容积与活塞处于TDC时的气缸容积的比率较小)与第二较高CR(其中该比率较高)之间变化。在其它示例实施例中，可以存在预限定数量的阶梯式压缩比。另外，CR可以在第一较低CR与第二较高CR之间连续地变化(到其间的任何CR)。
在所示的示例中，VCR机构194联接到活塞138，使得VCR机构可以改变活塞TDC位置。例如，活塞138可以经由活塞位置改变VCR机构194联接到曲轴140，活塞位置改变VCR机构194使活塞移动得更靠近或更远离气缸盖，从而改变燃烧室14的大小。位置传感器196可以联接到VCR机构192，并且可以被配置为向控制器12提供关于VCR机构194的位置(以及由此压缩比)被应用到气缸的反馈。
在一个示例中，改变活塞在燃烧室内的位置也改变了活塞在气缸内的相对位移。活塞位置改变VCR机构可以联接到常规的曲柄系统(cranktrain)或非常规的曲柄系统。VCR机构可联接到的非常规的曲柄系统的非限制性示例包括可变扬程距离(distance head)曲轴和可变运动长度曲轴。在一个示例中，曲轴140可以被配置为偏心轴。在另一个示例中，偏心轮可以联接到活塞销的区域，或在活塞销的区域中，偏心轮改变活塞在燃烧室内的位置。偏心轮的移动可以通过活塞杆中的油道来控制。
将了解，可以使用机械地改变压缩比的其它VCR机构。例如，发动机的CR可以经由改变气缸盖容积(也就是说，气缸盖中的间隙容积)的VCR机构来改变。在又一个示例中，VCR机构可以包括液压、空气压力或机械弹簧反作用活塞。另外，VCR机构可以包括多连杆机构或弯杆机构。还有其它VCR机制可以是可能的。将了解，如本文所使用，VCR发动机可以被配置为经由改变活塞位置或气缸盖位置或气缸盖容积的机械调整来调整发动机的CR。因此，VCR机构不包括经由对气门正时或凸轮正时的调整来实现的有效CR调整。
通过调整活塞在气缸内的位置，可以改变发动机的实际(静态)压缩比(也就是说，在TDC处的气缸容积相对于在BDC处的气缸容积的差值)。在一个示例中，减小压缩比包括通过增大活塞顶部距气缸盖之间的距离来减小活塞在燃烧室内的位移。例如，发动机可以通过发送信号的控制器来以第一较低压缩比操作，以将VCR机构致动至第一位置，其中活塞在燃烧室内具有较小的有效位移。作为另一个示例，发动机可以通过发送信号的控制器来以第二较高压缩比操作，以将VCR机构致动至第二位置，其中活塞在燃烧室内具有较大的有效位移。可以有利地使用发动机压缩比的变化来提高燃料经济性。例如，较高压缩比可以用于提高轻至中等发动机负荷下的燃料经济性，直到来自早期爆震的火花延迟开始侵蚀燃料经济性益处。接着，可以将发动机切换到较低压缩比，从而将较高压缩比的效率益处与优化的燃烧定相的效率益处进行折衷。连续VCR系统可以连续地优化燃烧定相与较高压缩比的效率益处之间的折衷，以在给定工况下提供较高压缩比极限与较低压缩比极限之间的最佳压缩比。在一个示例中，发动机控制器可以参考查找表以基于发动机速度-负荷状况而选择要应用的压缩比。如以下详述的，选择可以包括在较高发动机负荷下选择较低压缩比，以及在较低发动机负荷下选择较高压缩比。
气缸14可以通过一系列的进气道142、144和146接收进气。除了气缸14之外，进气道146还可以与发动机10的其它气缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气道可以包括升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置有涡轮增压器的发动机10，涡轮增压器包括布置在进气道142和144之间的压缩机174，以及沿着排气道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以至少部分地经由轴180通过排气涡轮176提供动力，其中升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设有机械增压器的示例中，可以任选地省略排气涡轮176，其中压缩机174可以由来自发动机的马达的机械输入提供动力。包括节气板164的节气门20可以沿着发动机的进气道设置，以改变提供到发动机气缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门20可以定位在压缩机174的下游，如图1所示，或可选地，可以提供在压缩机174的上游。
除了气缸14之外，排气道148还可以接收来自发动机10的其它气缸的排气。排气传感器128被示出为在排放控制装置178的上游联接到排气道148。传感器128可以从各种合适的传感器中选择以用于提供对排气空气/燃料比的指示，各种合适的传感器诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所示出)、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其组合。
排气温度可以由位于排气道148中的一个或多个温度传感器(未示出)估计。或者，可以基于发动机工况(诸如速度、负荷、空气-燃料比(AFR)、火花延迟等)而推断排气温度。另外，排气温度可以由一个或多个排气传感器128计算。可了解，可替代地通过本文列出的温度估计方法的任何组合来估计排气温度。
发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，示出了气缸14，气缸14包括位于气缸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。在一些实施例中，发动机10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气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可以由控制器12通过经由凸轮致动系统151的凸轮致动来控制。类似地，排气阀156可以由控制器12经由凸轮致动系统153来控制。凸轮致动系统151和153可以各自包括一个或多个凸轮，并且可以利用可由控制器12操作的凸轮廓线切换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器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，气缸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系统的凸轮致动控制的排气门。在其它实施例中，进气门和排气门可以由共同的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控制。
气缸14可以具有压缩比，该压缩比是活塞138在下死点处与在上死点处时的容积的比率。常规地，压缩比在9:1至10:1的范围中。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增大压缩比。例如，当使用辛烷值较高的燃料或具有较高的潜在蒸发焓的燃料时，可能发生这种情况。如果直接喷射因其对发动机爆震的影响而使用，那么压缩比也可能会增大。压缩比也可以基于驾驶员需要经由对致动VCR机构194的VCR致动器192的调整而机械地改变，以改变活塞138在燃烧室14内的有效位置。可以基于来自传感器196的关于VCR机构194的位置的反馈而推断压缩比。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以包括用于发起燃烧的火花塞192。在选定的操作模式下，点火系统190可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞192，诸如在发动机10可以通过自动点火或通过喷射燃料来发起燃烧的情况下，如一些柴油发动机的情况那样。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以被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，示出了气缸14，气缸14包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出为直接地联接到气缸14以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地在其中直接地喷射燃料。以此方式，燃料喷射器166向燃烧气缸14中提供燃料的所谓的直接喷射(以下也称为“DI”)。虽然图1示出了作为侧喷射器的喷射器166，但是它也可以位于活塞顶部，诸如靠近火花塞192的位置。当因一些基于醇的燃料的较低的挥发性而用基于醇的燃料操作发动机时，这个位置可以改进混合和燃烧。或者，喷射器可以位于进气门顶部并靠近其以改进混合。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输送到燃料喷射器166。或者，燃料可以在较低压力下通过单级燃料泵输送，在这种情况下，直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间可以比使用高压燃料系统时的情况更有限制性。另外，虽然未示出，但是燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。将了解，在替代实施例中，喷射器166可以是进气道喷射器，其将燃料在气缸14上游提供到进气口中。
还将了解，虽然所示的实施例示出了通过经由单个直接喷射器喷射燃料来操作发动机；但是在替代实施例中，可以通过使用两个或更多个喷射器(例如，每一气缸一个直接喷射器和一个进气口喷射器，或每一气缸的两个直接喷射器/两个进气口喷射器等)来操作发动机并改变从每个喷射器进入气缸中的相对喷射量。
在气缸的单个循环期间，燃料可以通过喷射器输送到气缸。另外，从喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随工况而变化。此外，对于单个燃烧事件，可以每一循环执行所输送的燃料的多次喷射。在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间，可以执行多次喷射。而且，可以在循环期间喷射燃料以调整燃烧的空气-喷射燃料比(AFR)。例如，可以喷射燃料以提供化学计量的AFR。可以包括AFR传感器以提供对缸内AFR的估计。在一个示例中，AFR传感器可以是排气传感器，诸如EGO传感器128。通过测量排气中的残余氧(对于贫混合物)或未燃烧碳氢化合物(对于富混合物)的量，传感器可以确定AFR。因此，AFR可以作为λ(λ)值提供，也就是说，作为给定混合物的实际AFR与化学计量比的比率。因此，λ为1.0指示化学计量的混合物在比化学计量比混合物更富的情况下可以具有小于1.0的λ值，并且在比化学计量比混合物更贫的情况下可以具有大于1的λ值。
如上所述，图1示出了多缸发动机的仅一个气缸。因此，每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
燃料系统8中的燃料箱可以保存具有不同的燃料质量(诸如不同的燃料成分)的燃料。这些差值可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料混合物和/或其组合等。
发动机10还可以包括联接到每个气缸14的爆震传感器90以用于识别异常气缸燃烧事件。在替代实施例中，一个或多个爆震传感器90可以联接到发动机缸体的选定位置。爆震传感器可以是气缸体上的加速度计，或配置在每个气缸的火花塞中的电离传感器。爆震传感器的输出可以与曲轴加速度传感器的输出组合以指示气缸中的异常燃烧事件。在一个示例中，基于爆震传感器90在一个或多个限定的窗(例如，曲柄转角正时窗)中的输出，可以识别和区分因爆震和预点火中的一个或多个而造成的异常燃烧。例如，可以响应于在爆震窗中估计的爆震传感器输出高于爆震阈值而识别爆震，同时可以响应于在预点火窗中估计的爆震传感器输出高于爆震阈值而识别预点火，预点火窗早于爆震窗。另外，可以相应地解决异常燃烧。例如，可以通过减小压缩比和/或延迟火花正时来解决爆震，同时可以通过增加发动机和/或限制发动机负荷来解决预点火。另外，降低压缩比也减小了进一步预点火的变化。
控制器12被示出为微计算机，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存储介质(在此特定示例中被示出为只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12还可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括测量：来自质量空气流量传感器122的感应质量空气流量(MAF)；来自联接到冷却套管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的气缸AFR；来自爆震传感器90和曲轴加速度传感器的异常燃烧；以及来自位置传感器196的VCR机构位置。发动机速度信号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可以用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。因此，控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，并且采用图1的各种致动器来基于接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令而调整发动机操作。例如，基于发动机速度和负荷，控制器可以通过向VCR致动器发送信号来调整发动机的压缩比，VCR致动器致动VCR机构以机械地移动活塞使其更靠近或更远离气缸盖，从而改变燃烧室的容积。
非暂时性存储介质只读存储器110可以用计算机可读数据编程，计算机可读数据表示可由处理器106执行以用于执行以下描述的方法以及所预期但未具体地列出的其它变型的指令。
在一些示例中，车辆5可以是混合动力车辆，具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源。在其它示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆，或仅具有电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴140与电机52经由变速器54联接到车轮55。在所示的示例中，第一离合器56提供在曲轴140与电机52之间，并且第二离合器56提供在电机52与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号来使离合器接合或脱离，以便将曲轴140与电机52以及与至连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54以及与之连接的部件连接或断开。变速器54可以是变速箱、行星齿轮系统或其它类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置，包括并联、串联或串并联式混合动力车辆。
电机52从牵引电池58接收电力以向车轮55提供扭矩。电机52还可以作为发电机操作，以提供电力来对电池58充电，例如，在制动操作期间。
每个气缸的实际CR影响该气缸的爆震极限，特别地是在高负荷下，并且还会影响该气缸的稀释极限，特别地是在轻负荷下。由于联接到发动机10的每个气缸30的VCR机构的制造容差，每个气缸的实际CR与该气缸的预期CR之间可能存在显著的部件间变化。另外，对于给定预期CR，实际CR可能存在显著的气缸间变化。由于这些差值，CR校准可能不是最佳的。由于发动机的CR也影响了发动机的稀释容差，因此CR估计中的误差也可能会造成非最佳EGR或VCT(或VVL等)校准。作为一个示例，可以响应于高负荷状况而命令较低CR设定。然而，由于气缸的实际CR高于预期，所得的非最佳CR可能高于所期望的，以造成气缸变得过度爆震受限。作为另一个示例，可以响应于低负荷状况而命令更高CR设定。然而，由于气缸的实际CR低于预期，所得的非最佳CR可能低于所期望的，以造成气缸变得燃烧稳定且NVH受限。
如参考图2至图3详述的，发动机控制器可以基于在VCR发动机的每个CR设定下每个气缸的燃料使用和扭矩输出的经计算的差值而更新CR校准(也就是说，CR在给定发动机速度和负荷下命令的CR的校准)。发动机控制器还可以基于在VCR发动机的每个CR设定下每个气缸的燃料使用和扭矩输出的经计算的差值而更新EGR和/或VCT校准(也就是说，在给定发动机速度和负荷下命令的稀释的校准)。因此，可以提高VCR发动机性能。
现在转向图2，描述了用于校准VCR发动机的示例例程200。由于制造容差，该方法减少因CR的气缸间变化引起的性能损失。用于执行方法200以及本文包括的其它方法的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令且结合从发动机系统的传感器(诸如以上参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据以下描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在202处，方法200包括估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括例如：驾驶员动力需要(例如，基于联接到操作者踏板的踏板位置传感器的输出)；环境温度、压力和湿度；发动机速度、发动机温度；歧管压力(MAP)；歧管空气流量(MAF)；催化剂温度；进气温度；升压水平；燃料箱中可用的燃料的燃料辛烷值；等等。
将了解，在替代示例中，可以在制造发动机之后的第一发动机起动期间触发方法200，以允许校准发动机。在其它示例中，可以响应于发动机修理或维修(如由断开的电池、输入或来自诊断工具的，或来自图形用户界面(GUI)的输入所指示的)而触发方法200。
在204处，方法200包括基于所估计的发动机工况而选择用于操作发动机的所期望的压缩比。发动机可以被配置有VCR机构(例如，图1的VCR机构194)，其在第一较低压缩比设定和第二较高压缩比设定之间机械地改变发动机压缩比。VCR机构可以通过机械地改变气缸内的活塞位置来实现这一点。或者，第一压缩比与第二压缩比之间的多个压缩比是可能的。控制器可以在给定驾驶员动力需要下计算在发动机的每个可能的压缩比下的燃料效率，并且选择提供最高燃料效率的压缩比。控制器可以通过比较在每个压缩比下发动机的制动比燃料消耗(BSFC)来比较在每个压缩比下的燃料效率，例如，通过存储在控制器的存储器中的查找表，查找表在基于在每个气缸上具有基本上相同的CR的原型发动机的初始发动机校准期间填充。在每个压缩比下发动机的燃料效率可以通过表、图表、算法和/或等式来确定，每个根据工况(例如，发动机速度、扭矩、温度、湿度、推断的燃料辛烷值等)进行存储，在初始发动机校准期间填充的设定是基于原型发动机。一般，随着发动机负荷或BMEP增大，所选择的压缩比可能因较高CR(其在较低负荷下占主导)的效率效益与爆震受限燃烧定相(其在较高负荷下占主导)的效率损失之间的折衷而降低。因此，在较高发动机负荷下选择较低压缩比，并且在较低发动机负荷下选择较高压缩比。
在206处，该方法包括检索在所期望的标称压缩比设定下每个气缸的实际压缩比设定。例如，可以参考诸如图4的表的查找表，以便确定给定气缸的实际CR是否超过或低于所期望的标称CR设定。
在208处，该方法包括计算在检索到的实际压缩比下与每个气缸相关联的燃料经济性(或燃料使用)。例如，如果选定气缸的实际CR高于所期望的标称CR设定，那么可以确定该气缸的燃料经济性在高负荷下因附加的火花延迟(之后的是爆震受限的燃烧定相)而降低。在210处，该方法包括通过求每个气缸的燃料经济性的总和来确定发动机的总燃料经济性。
在212处，该方法包括计算在检索到的实际压缩比下与每个气缸相关联的燃料损失。例如，如果选定气缸的实际CR高于所期望的标称CR设定，并且发动机当前在高负荷下操作(其在此情况下是爆震受限的)，那么可以确定该气缸存在燃料损失，其是根据选定气缸的实际CR与所期望的标称CR设定之间的差值。在214处，该方法包括通过求每个气缸的燃料损失的总和来确定发动机的总燃料损失。
作为一个示例，可以从存储在控制器的存储器中的查找表(诸如图4的表400)中检索实际CR数据。查找表可以在发动机制造、更换或大修之后立即填充数据。例如，可以通过在制造期间测量关键发动机部件的尺寸来量化每个气缸的CR。或者，每个气缸的CR可以在下线超速测试期间通过测量每个气缸中的气缸压力、或通过使用每个气缸中的射频收发器、或通过测量曲柄转角分辨的曲轴加速度曲线来量化。每个气缸的已知CR可以在发动机制造之后立即存储在控制器的存储器中，并且如果需要，在发动机更换或大修之后由维修技术人员更新。这样做时，对于每个气缸，可以确定给定气缸的实际CR是否高于或低于给定CR设定。例如，参考图4的表400，气缸1的实际CR显著高于预期设定，而气缸4的实际CR显著低于预期设定，并且预期CR与实际CR之间的差值随标称CR而变化。当在较高负荷下操作发动机时，气缸1的高于预期的实际CR可能导致气缸1比其它气缸更爆震受限，从而需要附加的火花延迟。这造成了气缸1在高负荷下的燃料效率损失。
在216处，可以将因实际CR与标称CR而造成的总燃料损失与阈值进行比较。如果损失低于阈值，也就是说，如果没有同实际CR与标称CR相关联的显著燃料损失，那么在218处，该方法包括在204处选择的所期望的标称CR设定下继续发动机操作。例如，实际CR的气缸间变化较小的发动机将会在204处选择的所期望的标称CR下最有效地操作，因为此所期望的标称CR是通过测试实际CR的气缸间变化较小的原型发动机确定的(参见例如图7的图表700的曲线702)。
否则，如果存在同实际CR与标称CR相关联的显著燃料经济性损失，那么在220处，该方法包括将VCR机构致动至较低CR设定。例如，在重复方法200的序列之前，控制器可以向VCR致动器发送信号以移动VCR机构来使CR减小0.2比率。对于其中一个或多个气缸具有比标称CR高的CR的在高负荷下操作(其中发动机是爆震受限的)的发动机，最佳CR将比所期望的标称CR低(如图7的图表700的曲线704所示)，所期望的标称CR通过测试实际CR的气缸间变化较小的原型发动机确定的。
从218和220中的每一个，该方法移动到222以确定是否需要发动机稀释控制。在一个示例中，在发动机负荷小于阈值负荷时需要发动机稀释控制，其中燃烧稳定性是对EGR和/或VCT(或VVL等)计划的约束。在另一个示例中，在低于阈值负荷的情况下需要发动机稀释控制，阈值负荷随发动机速度、温度或其它因素而变化。如果需要稀释控制，那么在224处，可以保持标称VCT和/或EGR计划。否则，如果需要稀释控制，那么在228处，可以更新标称VCT和/或EGR计划。具体地，控制器可以基于所有气缸的最低CR而修改标称EGR/VCT计划，如在206处所确定的。较低CR引起在轻负荷下燃烧稳定性降低，这减小了稀释容差并因此降低了最佳EGR速率。它还使最佳VCT/VVL计划朝向较低“内部EGR”(较低重叠和/或较早排气门关闭时间)和/或朝向较高有效CR(较早进气门关闭时间)移动。来自实际CR的气缸间变化很小的原型发动机的映射数据可以用于根据CR来量化最佳(燃烧稳定性受限的)EGR和/或VCT计划。燃烧稳定性极限由“最坏情况”气缸确定，在这种情况下是具有最低CR的气缸。因此，通过使用最低CR气缸的CR而不是使用标称CR来简单地计算在轻负荷下的燃烧稳定性受限的EGR和/或VCT设定。例如，对于其中一个或多个气缸具有低于标称CR的在低于负荷阈值的情况下操作(其中燃烧稳定性受限机)的发动，可以应用较低EGR量和/或较低气门重叠和/或以及较早EVC设定(如图5的曲线506和508所示)。
如图3所示，可以在VCR机构劣化的任何时间上修改EGR和/或VCT计划，诸如可能因部件劣化或因不满足进入条件而发生。具体地，可以确定实际VCR机构位置是否与所期望的VCR不同。未满足的VCR致动器进入条件可以包括与温度、油压、电流限制等有关的条件。如果检测到VCR劣化，那么可以应用较低EGR量和/或较低气门重叠和/或较早EVC设定，如图5所示。
现在转向图3，示出了用于校准VCR发动机的另一个示例方法300。在302处，就如在202处那样，方法300包括估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括例如：驾驶员动力需要(例如，基于联接到操作者踏板的踏板位置传感器的输出)；环境温度、压力和湿度；发动机速度、发动机温度；歧管压力(MAP)；歧管空气流量(MAF)；催化剂温度；进气温度；升压水平；燃料箱中可用的燃料的燃料辛烷值；等等。
将了解，在一些情况下，可以在制造发动机之后的第一发动机起动期间触发方法300，以允许校准发动机。在其它情况中，可以响应于发动机修理或维修(如例如由断开的电池、输入或来自诊断工具的，或来自图形用户界面(GUI)的输入所指示的)而触发方法300。
在304处，方法300包括量化在发动机的每个CR设定下发动机的每个气缸的实际CR。作为一个示例，可以从存储在控制器的存储器中的查找表(诸如图4的表400)中检索实际CR数据。查找表可以在发动机制造、更换或大修之后立即填充数据。例如，每个气缸的CR可以在下线超速测试期间、基于所测量的气缸压力、或使用每个气缸中的射频收发器，或基于所测量的曲柄转角分辨的曲轴加速度曲线、或基于关键发动机部件的所测量的尺寸而量化。每个气缸的已知CR可以在发动机制造之后立即存储在控制器的存储器中，并且如果需要，在发动机更换或大修之后由维修技术人员更新。这样做时，对于每个气缸，可以确定给定气缸的实际CR是否高于或低于给定CR设定。例如，参考图4的表400，气缸1的实际CR显著高于预期设定，而气缸4的实际CR显著低于预期设定，并且预期CR与实际CR之间的差值随标称CR而变化。当在较高负荷下操作发动机时，气缸1的高于预期的实际CR可能导致气缸1比其它气缸更爆震受限，从而需要附加的火花延迟。这造成了燃料效率损失。
在306处，方法300包括根据在当前工况下的VCR机构设定(标称CR)来量化每个气缸的燃料流量和最大缸内平均有效压力(IMEP)。对于标称CR的每个可能设定，控制器以其实际压缩比计算每个单独气缸的燃料流量和IMEP。控制器可以通过使用存储在控制器的存储器中的查找表来计算在每个压缩比下燃料流量和IMEP，查找表在基于在每个气缸上具有基本上相同的CR的原型发动机的初始发动机校准期间填充。原型发动机上的每一气缸的燃料流量仅是总燃料流量除以气缸数量。IMEP是基于原型发动机上的气缸压力数据。在306处，针对每个标称CR(VCR机构设定)计算每个气缸的IMEP和燃料流量，但是使用的是每个气缸的实际CR。如果发动机的CR具有较小的气缸间变化，那么每个气缸中的计算出的IMEP和燃料流量几乎相同，并且在与原型发动机的最小燃料流量和IMEP相同的CR下实现最小总发动机IMEP和燃料流量。然而，对于CR具有高气缸间变化的发动机(诸如图4中所示的发动机)，当在发动机爆震受限的高负荷下操作时，计算出的燃料流量和IMEP将在每个气缸中都不同。对于图4中所示的发动机的气缸1，如图4所示，由于爆震受限的燃烧定相，在燃料流量计算中使用的CR将更高，并且在高CR下IMEP将更低。爆震受限的燃烧定相的影响是非线性的，因此不能通过简单地平均所有气缸的CR来确定最佳标称CR；具有最高CR的气缸在爆震受限的状况下具有不成比例的影响。在高负荷时，此发动机的最佳标称CR将比原型发动机低，如图7中的虚线所示。
将了解，虽然该方法建议量化每个气缸的燃料流量和IMEP，但是这不意味着进行限制，并且在替代示例中，可以使用指示燃料经济性和性能的其它气缸参数。例如，在替代示例中，由控制器量化的度量(在部分负荷状况下，诸如当低于阈值负荷时)可以包括效率或制动比燃料消耗(BSFC)，而在更高负荷状况下量化的度量(诸如近峰值负荷或在高于阈值负荷时)可以包括扭矩、动力或制动器比空气消耗(BSAC)。
在310处，可以确定驾驶员需要是否高于阈值。阈值可以是基于加速器踏板位置。因此，高于阈值，可推断出驾驶员优先考虑性能而不是效率，而低于阈值就不需要最大性能并且可以优化VCR控制的效率。
如果驾驶员需要低于阈值，那么在312处，该方法包括选择对应于最小总发动机燃料流量的VCR设定。通过选择对应于在部分负荷状况期间的最小总发动机燃料流量的VCR设定，燃料消耗和CO2排放量可以被最小化。否则，在314处，如果驾驶员需要高于阈值负荷，那么该方法包括选择对应于最大总IMEP的VCR设定。通过在峰值负荷状况期间选择对应于最大总IMEP的VCR设定，可以将车辆加速性能最大化。
从312和314中的每一个，该方法移动到316以确定是否需要发动机稀释控制。在一个示例中，当发动机负荷小于阈值负荷时，需要发动机稀释控制。如果需要稀释控制，那么在320处，可以更新标称VCT和/或EGR计划。具体地，控制器可以基于所有气缸的最低CR而修改标称EGR/VCT计划。较低CR引起在轻负荷下燃烧稳定性降低，这减小了稀释容差并因此降低了最佳EGR速率。它还使最佳VCT计划朝向较低“内部EGR”(较低重叠和/或较早排气门关闭时间)和/或朝向较高有效CR(较早进气门关闭时间)移动。来自实际CR的气缸间变化很小的原型发动机的映射数据可以用于根据CR来量化最佳(燃烧稳定性受限的)EGR和/或VCT计划。燃烧稳定性极限由“最坏情况”气缸确定，在这种情况下是具有最低CR的气缸。因此，基于最低CR气缸而不是使用标称CR来计算在轻负荷下的燃烧稳定性受限的EGR和/或VCT设定。例如，对于其中一个或多个气缸具有低于标称CR的在低于负荷阈值的情况下操作(其中燃烧稳定性受限机)的发动，可以应用较低EGR量和/或较低气门重叠和/或较早EVC设定，如以下进一步描述的图5所示。
如果不需要发动机稀释控制，那么在318处，可以确定VCR机构是否存在任何劣化或故障。具体地，可以确定实际VCR机构位置是否与所期望的VCR不同。可以响应于VCR部件劣化或因未满足VCR致动器进入条件而确定VCR劣化。未满足的VCR致动器进入条件可以包括与温度、油压、电流限制等有关的条件。如果检测到VCR劣化，那么可以应用较低EGR量和/或较低气门重叠和/或较早EVC设定，如图5所示。
如果未确认VCR劣化，那么在322处，可以保持标称VCT和/或EGR计划。标称EGR和/或VCT计划可以是基于发动机工况。否则，如果确定VCR劣化，那么该方法返回到320以用经修改的EGR和/或VCT计划操作。
图5示出了基于来自基本上在气缸上具有相同的CR的原型发动机的数据的在各种CR下负荷(BMEP)扫掠的有效EGR计划。曲线504示出了具有12:1CR的EGR计划，曲线506示出了具有10:1CR的EGR计划，并且曲线508示出了具有8:1CR的EGR计划。将了解，EGR计划还可以是根据发动机速度、发动机温度、空气温度和湿度等。EGR计划在中间BMEP处具有最大EGR速率。在较高BMEP下，EGR速率可能因EGR对容积效率的负面影响而降低。在较低BMEP下，EGR速率可能因EGR对燃烧稳定性的负面影响而降低。不过，CR越低，燃烧稳定性也就越差。例如，示出了负荷阈值502，在其下方，燃烧稳定性降低。因此，在一个或多个气缸的CR较低时，使用较低EGR速率。使用在每个气缸上具有基本上相同的CR的原型发动机的映射数据来创建该表，但是具有最低实际CR的气缸与该表一起使用以确定当前所期望的EGR速率。类似的方法将用于通过根据具有最低CR的气缸来改变用于VCT、VVL等的计划以限制“内部EGR”。图6示出了各种CR的燃料消耗与负荷(BMEP)的趋势。这些趋势对于此领域的专家来说是熟知的，因为它们是从较高CR的效率益处与爆震受限的燃烧定相的效率损失之间的基本权衡而产生的。这些权衡的结果确定每个BMEP的最佳CR(最佳CR也随发动机速度、燃料辛烷值、进气温度、湿度等而变化)。较高CR的效率益处在较低BMEP下占主导，而爆震受限的燃烧定相的效率损失在较高BMEP下占主导，如负荷受限的曲线604所示。因此，在发动机不爆震受限的低BMEP下，最佳CR高，并且图6示出了最低燃料消耗以13:1的高CR进行。曲线602a至602h示出燃料消耗随CR的增加而降低。在发动机最爆震受限的高BMEP下，最佳CR低，并且图6示出了最低燃料消耗以8:1的最低CR进行。在中间BMEP下，这两个因素在不同程度上权衡，并且最低燃料流量出现在低和高之间的各种CR下。图6中所示的趋势通过测试原型发动机来量化，并且用于根据BMEP、发动机速度、燃料辛烷值、进气温度、湿度等来确定最佳或所期望的标称CR，其例如在图2的步骤204和图3的步骤306中的示例中使用。
使用上述方法，可以更好地检测并虑及压缩比的气缸间变化。通过根据VCR发动机的每个标称所期望的CR设定来获悉所有气缸的燃料流量和IMEP，可以获悉发动机的实际CR变化并将其区别于在原型发动机上获取的CR数据。另外，VCR发动机可以以更具成本效益的方式可靠地校准，同时依赖于现有的传感器和致动器。通过调整CR设定以在低负荷状况下提供最高燃料经济性和在高负荷状况下提供最高发动机输出，尽管存在CR的气缸间变化，但是仍可提高发动机性能。通过还基于所有发动机气缸的映射CR而调整VCR发动机的EGR和VCT计划，改进稀释控制，以使得发动机能够以更少的NVH问题更靠近燃烧稳定性极限来操作。总的来说，通过改进VCR发动机的校准来提高发动机性能和燃料效率。
一种用于发动机的示例方法包括：根据经更新的校准来致动发动机的可变压缩比机构以机械地调整所述发动机的目标压缩比，所述经更新的校准是基于在所述机构的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个。在前述示例中，另外地或任选地，所述经更新的校准包括：估计在多个压缩比设定下每个气缸的所述燃料流量和所述峰值扭矩；量化在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总发动机燃料流量作为在对应的压缩比设定下每个气缸的所述燃料流量的总和；以及获悉在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总扭矩作为在所述对应的压缩比设定下每个气缸的所述扭矩的总和。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述致动包括：当驾驶员扭矩需要低于阈值时，将所述机构致动至多个压缩比设定中的具有最低总发动机燃料流量的一个压缩比设定；以及当驾驶员扭矩需要高于所述阈值时，将所述机构致动至所述多个压缩比设定中的具有最高总发动机扭矩的另一个压缩比设定。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述阈值是基于加速器踏板位置、发动机速度、燃料辛烷值、环境温度和环境湿度中的一个或多个。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述方法还包括基于单独气缸的多个压缩比中的最低者而调整发动机稀释校准。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述调整所述发动机稀释包括在所述发动机负荷低于阈值时，随着所述多个压缩比中的所述最低者减小而使用更少的稀释。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述方法还包括根据标称校准而选择所述发动机的所述目标压缩比。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述发动机联接在车辆中，所述方法还包括响应于在车辆制造之后的发动机操作而更新所述发动机的所述标称校准，所述标称校准是基于在所述车辆制造之前的发动机测试，所述车辆包括混合动力电动车辆。
另一种示例方法包括：将发动机的目标压缩比与所述发动机的每个气缸的实际压缩比进行比较；基于所述发动机的每个气缸的所述实际压缩比与所述目标压缩比之间的总计差值而计算与所述目标压缩比相关联的燃料损失；以及如果所述燃料损失超过阈值，那么就转变到较低的压缩比。在前述示例中，另外地或任选地，所述目标压缩比和所述实际压缩比中的每个压缩比设定是针对可变压缩比机构的限定压缩比设定，所述限定压缩比设定是所述发动机的多个压缩比设定中的一个。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述转变包括致动可变压缩比机构以机械地改变所述发动机的每个气缸的所述实际压缩比。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述方法还包括响应于所述转变而调整所述发动机稀释，所述调整包括：当发动机负荷低于阈值时，比较所述发动机的每个气缸的所述实际压缩比；以及应用对应于每个气缸的所述实际压缩比中的最低者的发动机稀释设定。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，调整发动机稀释包括调整排气再循环(EGR)量和可变凸轮正时计划中的一个。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，在每个气缸的所述实际压缩比中的所述最低者降低时，应用较低EGR量、较低气门重叠量和较早排气门关闭正时中的一个。
一种示例发动机系统包括；发动机，所述发动机包括多个气缸；VCR机构，所述VCR机构联接到所述多个气缸中的每个气缸的活塞，用于经由给定气缸内的活塞位置的机械改变来在所述给定气缸中应用多个压缩比设定中的一个；EGR通道，所述EGR通道包括EGR阀，用于将排气从发动机排气口再循环到发动机进气口；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以用于：基于在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个而更新所述发动机的压缩比校准；以及根据经更新的校准来致动发动机的可变压缩比机构以机械地调整所述发动机的目标压缩比，所述经更新的校准是基于在所述机构的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个。在前述示例中，另外地或任选地，所述更新包括估计在多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述多个气缸中的每个气缸的所述燃料流量和所述峰值扭矩；针对每个气缸，量化总发动机燃料流量作为在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述燃料流量的总和；以及获悉在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总扭矩作为在所述多个压缩比设定中的对应的压缩比设定下所述多个气缸中的每一个的所述扭矩的总和。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述控制器包括用于进行以下操作的另外指令：当驾驶员扭矩需要低于阈值时，将所述机构致动至多个压缩比设定中的具有最低总发动机燃料流量的一个压缩比设定；以及当驾驶员扭矩需要高于所述阈值时，将所述机构致动至所述多个压缩比设定中的具有最高总发动机扭矩的另一个压缩比设定。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述更新是从基于在车辆制造之前的发动机测试的标称压缩比校准。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述车辆是混合动力电动车辆，并且其中所述更新响应于在所述车辆制造之后的发动机操作。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述控制器包括用于进行以下操作的另外指令：基于在经更新的压缩比校准中所述多个发动机气缸中的一个的最低压缩比设定而更新所述发动机的EGR校准；以及基于发动机负荷且还基于所述经更新的EGR校准而致动所述EGR阀。
另一种用于发动机的示例方法包括：基于在所述发动机的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个而校准可变压缩比发动机的压缩比计划；以及基于所述压缩比计划校准而根据经更新的排气再循环(EGR)校准计划来调整通到所述发动机的EGR流量。在前述示例中，另外地或任选地，所述校准包括针对每个气缸获悉在多个压缩比设定中的每个压缩比设定下实际压缩比与命令的压缩比之间的差值。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述调整包括：识别在实际压缩比与命令的压缩比之间具有最高差值的发动机气缸，其中所述实际压缩比低于所述命令的压缩比；以及基于所识别的发动机气缸的所述实际压缩比而调整通到所述发动机的EGR流量。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述调整包括：识别具有最低实际压缩比的发动机气缸；以及基于所识别的发动机气缸的所述实际压缩比而调整通到所述发动机的EGR流量。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，根据经更新的EGR校准计划的所述调整包括基于所述发动机的单独气缸的多个压缩比设定中的最低者而进行调整。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述调整还包括：当发动机负荷低于阈值负荷时，随着多个压缩比设定中的所述最低者减小而减小EGR流量，减小所述EGR流量包括以下中的一个或多个：减小EGR阀的开度、调整气缸气门正时以将排气门关闭提前，以及调整所述气缸气门正时以减少进气门与排气门正重叠。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述发动机联接在车辆中，并且其中所述经更新的EGR校准计划是从基于在车辆制造之前的发动机测试的标称EGR校准计划更新，所述车辆包括混合动力电动车辆。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述调整还包括：当发动机负荷高于所述阈值负荷时，根据默认EGR校准计划来调整通到所述发动机的所述EGR流量。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述压缩比计划校准包括：估计在所述发动机的多个压缩比设定中的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个；获悉指示在多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的燃料流量的第一参数；获悉指示在多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的扭矩的第二不同参数；以及基于对所述第一参数和所述第二参数中的一个的选择而致动每个发动机气缸的可变压缩比机构，所述选择是基于驾驶员扭矩需要。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述选择包括：在所述驾驶员扭矩需要低于阈值时选择所述第一参数而不是所述第二参数，以及在所述驾驶员扭矩需要高于所述阈值时选择所述第二参数而不是所述第一参数，所述第一参数包括总发动机燃料流量和总制动器比燃料消耗中的一个，并且所述第二参数包括总发动机扭矩和总缸内平均有效压力中的一个。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，基于所述选择的所述致动包括：在所述驾驶员扭矩需要低于阈值时基于具有所述第一参数的最低值的发动机气缸而致动所述可变压缩比机构，以及在所述驾驶员扭矩需要高于所述阈值时基于具有所述第二参数的最高值的所述发动机气缸而致动所述可变压缩比机构。
又一种示例方法包括；针对具有多个压缩比设定的可变压缩比发动机的每个气缸将命令的压缩比与实际压缩比进行比较；以及基于具有最低实际压缩比的发动机气缸的所述实际压缩比而调整通到所述发动机的排气再循环(EGR)流量。在前述示例中，另外地或任选地，随着所述最低实际压缩比的值减小而从标称EGR流量减少通到所述发动机的EGR流量。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，调整所述EGR流量响应于低于阈值负荷的发动机负荷而进行，所述方法还包括响应于发动机负荷高于所述阈值负荷而保持所述标称EGR流量。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，减小所述EGR流量包括以下中的一个或多个减小EGR阀的开度、改变气门正时以减少正气门重叠，以及将排气门正时提前到较早排气门关闭正时。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述方法还包括当发动机负荷高于阈值负荷时，响应于发动机气缸的所述命令的压缩比与所述实际压缩比之间的差值高于阈值差值而经由可变压缩比机构的机械致动来转变到较低压缩比。
另一种示例发动机系统包括；发动机，所述发动机包括多个气缸；VCR机构，所述VCR机构联接到所述多个气缸中的每个气缸的活塞，用于经由给定气缸内的活塞位置的机械改变来在所述给定气缸中应用多个压缩比设定中的一个；EGR通道，所述EGR通道包括EGR阀，用于将排气从发动机排气口再循环到发动机进气口；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以用于：基于在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个而更新所述发动机的标称压缩比校准；基于在高于阈值发动机负荷下的所述标称压缩比校准而调整通到所述发动机的EGR流量；以及基于在低于阈值发动机负荷下的所述经更新的压缩比校准的最低压缩比而调整通到所述发动机的所述EGR流量。在前述示例中，另外地或任选地，所述基于所述最低压缩比而调整所述EGR流量包括：识别所述多个气缸中的具有最低实际压缩比的一个压缩比设定；针对所述多个气缸中的所识别的一个估计发动机稀释；以及基于所述所估计的发动机稀释而调整所述EGR阀的开度。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述基于所述最低压缩比而调整所述EGR流量包括在所述最低压缩比降低时减小所述EGR阀的开度。在前述示例中的任一个或全部示例中，另外地或任选地，所述发动机联接在混合动力电动车辆中，并且其中所述标称压缩比校准和所述标称EGR校准中的每一个是基于在车辆制造之前收集的发动机测试数据。
要注意，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以通过包括与各种传感器、致动器和其它发动机硬件结合的控制器的控制系统执行。本文所述的特定例程可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一个或多个。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以以所说明的序列执行、并行地执行，或在一些情况下被省略。同样地，处理顺序不一定是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供的。可以根据所使用的特定策略来重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要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，其中所描述的动作是通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行的。
将了解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被视为具有限制性意义，因为许多变型是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖且非明显的组合和子组合。
以下权利要求特别指出被视为新颖且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可以提到“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不需要也不排除两个或更多个此类要素。所公开的特征、功能、要素和/或性质的其它组合和子组合可以通过本发明的权利要求的修正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，无论在范围上相较原始权利要求来说更宽、更窄、相同还是不同，都被视为包括在本公开的主题内。
根据本发明，提供了一种用于发动机的示例方法，所述方法具有：根据经更新的校准来致动发动机的可变压缩比机构以机械地调整所述发动机的目标压缩比，所述经更新的校准是基于在所述机构的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个。
根据一个实施例，所述经更新的校准包括：估计在多个压缩比设定下每个气缸的所述燃料流量和所述峰值扭矩；量化在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总发动机燃料流量作为在对应的压缩比设定下每个气缸的所述燃料流量的总和；以及获悉在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总扭矩作为在所述对应的压缩比设定下每个气缸的所述扭矩的总和。
根据一个实施例，以上发明的特征还在于，当驾驶员扭矩需要低于阈值时，将所述机构致动至多个压缩比设定中的具有最低总发动机燃料流量的一个压缩比设定；以及当驾驶员扭矩需要高于所述阈值时，将所述机构致动至所述多个压缩比设定中的具有最高总发动机扭矩的另一个压缩比设定。
根据一个实施例，所述阈值是基于加速器踏板位置、发动机速度、燃料辛烷值、环境温度和环境湿度中的一个或多个。
根据一个实施例，以上发明的特征还在于，基于单独气缸的多个压缩比中的最低者而调整发动机稀释校准。
根据一个实施例，所述调整所述发动机稀释包括在所述发动机负荷低于阈值时，随着所述多个压缩比中的所述最低者减小而使用更少的稀释。
根据一个实施例，以上发明的特征还在于，根据标称校准来选择所述发动机的所述目标压缩比。
根据一个实施例，所述发动机联接在车辆中，所述方法还包括响应于在车辆制造之后的发动机操作而更新所述发动机的所述标称校准，所述标称校准是基于在所述车辆制造之前的发动机测试，所述车辆包括混合动力电动车辆。
根据本发明，提供了一种方法，所述方法具有：将发动机的目标压缩比与所述发动机的每个气缸的实际压缩比进行比较；基于所述发动机的每个气缸的所述实际压缩比与所述目标压缩比之间的总计差值而计算与所述目标压缩比相关联的燃料损失；以及如果所述燃料损失超过阈值，那么就转变到较低的压缩比。
根据一个实施例，以上发明的特征还在于，所述目标压缩比和所述实际压缩比中的每一个是针对可变压缩比机构的限定压缩比设定，所述限定压缩比设定是所述发动机的多个压缩比设定中的一个。
根据一个实施例，所述转变包括致动可变压缩比机构以机械地改变所述发动机的每个气缸的所述实际压缩比。
根据一个实施例，以上发明的特征还在于，响应于所述转变而调整所述发动机稀释，所述调整包括：当发动机负荷低于阈值时，比较所述发动机的每个气缸的所述实际压缩比；以及应用对应于每个气缸的所述实际压缩比中的最低者的发动机稀释设定。
根据一个实施例，调整发动机稀释包括调整排气再循环(EGR)量和可变凸轮正时计划中的一个。
根据一个实施例，以上发明的特征还在于，随着每个气缸的所述实际压缩比的所述最低者降低，应用较低EGR量、较低气门重叠量和较早排气门关闭正时中的一个。
根据本发明，提供了一种发动机系统，所述发动机系统具有；发动机，所述发动机包括多个气缸；VCR机构，所述VCR机构联接到所述多个气缸中的每个气缸的活塞，用于经由给定气缸内的活塞位置的机械改变来在所述给定气缸中应用多个压缩比设定中的一个；EGR通道，所述EGR通道包括EGR阀，用于将排气从发动机排气口再循环到发动机进气口；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以用于：基于在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个而更新所述发动机的压缩比校准；以及根据经更新的校准来致动发动机的可变压缩比机构以机械地调整所述发动机的目标压缩比，所述经更新的校准是基于在所述机构的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，估计在多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述多个气缸中的每个气缸的所述燃料流量和所述峰值扭矩；针对每个气缸，量化总发动机燃料流量作为在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述燃料流量的总和；以及获悉在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总扭矩作为在所述多个压缩比设定中的对应的压缩比设定下所述多个气缸中的每一个的所述扭矩的总和。
根据一个实施例，所述控制器包括用于进行以下操作的另外指令：当驾驶员扭矩需要低于阈值时，将所述机构致动至所述多个压缩比设定中的具有最低总发动机燃料流量的一个压缩比设定；以及当驾驶员扭矩需要高于所述阈值时，将所述机构致动至所述多个压缩比设定中的具有最高总发动机扭矩的另一个压缩比设定。
根据一个实施例，所述更新是从基于在车辆制造之前的发动机测试的标称压缩比校准。
根据一个实施例，所述车辆是混合动力电动车辆，并且其中所述更新响应于在所述车辆制造之后的发动机操作。
根据一个实施例，所述控制器包括用于进行以下操作的另外指令：基于在经更新的压缩比校准中所述多个发动机气缸中的一个的最低压缩比设定而更新所述发动机的EGR校准；以及基于发动机负荷且还基于所述经更新的EGR校准而致动所述EGR阀。

Claims (14)

1.一种用于发动机的方法，所述方法包括：
根据经更新的校准来致动发动机的可变压缩比机构以机械地调整所述发动机的目标压缩比，所述经更新的校准是基于在所述机构的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述经更新的校准包括：
估计在多个压缩比设定下每个气缸的所述燃料流量和所述峰值扭矩；
量化在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总发动机燃料流量作为在对应的压缩比设定下每个气缸的所述燃料流量的总和；以及
获悉在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总扭矩作为在所述对应的压缩比设定下每个气缸的所述扭矩的总和。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述致动包括：
当驾驶员扭矩需要低于阈值时，将所述机构致动至多个压缩比设定中的具有最低总发动机燃料流量的一个压缩比设定；并且
当驾驶员扭矩需要高于所述阈值时，将所述机构致动至所述多个压缩比设定中的具有最高总发动机扭矩的另一个压缩比设定。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述阈值是基于加速器踏板位置、发动机速度、燃料辛烷值、环境温度和环境湿度中的一个或多个。
5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：基于单独气缸的多个压缩比中的最低者而调整发动机稀释校准。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述调整所述发动机稀释包括：在所述发动机负荷低于阈值时，随着所述多个压缩比中的所述最低者减小而使用更少的稀释。
7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：根据标称校准来选择所述发动机的所述目标压缩比。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机联接在车辆中，所述方法还包括响应于在车辆制造之后的发动机操作而更新所述发动机的所述标称校准，所述标称校准是基于在所述车辆制造之前的发动机测试，所述车辆包括混合动力电动车辆。
9.一种发动机系统，所述发动机系统包括：
发动机，所述发动机包括多个气缸；
VCR机构，所述VCR机构联接到所述多个气缸中的每个气缸的活塞，用于经由给定气缸内的活塞位置的机械改变来在所述给定气缸中应用多个压缩比设定中的一个；
EGR通道，所述EGR通道包括EGR阀，用于将排气从发动机排气口再循环到发动机进气口；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以用于进行以下操作：
基于在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个而更新所述发动机的压缩比校准；以及
根据经更新的校准来致动发动机的所述可变压缩比机构以机械地调整所述发动机的目标压缩比，所述经更新的校准是基于在所述机构的每个压缩比设定下每个气缸的燃料流量和峰值扭矩中的每一个。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述更新包括：
估计在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述多个气缸中的每一个的所述燃料流量和所述峰值扭矩；
针对每个气缸，量化总发动机燃料流量作为在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述燃料流量的总和；以及
获悉在所述多个压缩比设定中的每个压缩比设定下所述发动机的总扭矩作为在所述多个压缩比设定中的对应的一个压缩比设定下所述多个气缸中的每一个的所述扭矩的总和。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括用于进行以下操作的其它指令：
当驾驶员扭矩需要低于阈值时，将所述机构致动至所述多个压缩比设定中的具有最低总发动机燃料流量的一个压缩比设定；并且
当驾驶员扭矩需要高于所述阈值时，将所述机构致动至所述多个压缩比设定中的具有最高总发动机扭矩的另一个压缩比设定。
12.如权利要求9所述的系统，其中所述更新是从基于在车辆制造之前的发动机测试的标称压缩比校准进行。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述车辆是混合动力电动车辆，并且其中所述更新是响应于在所述车辆制造之后的发动机操作。
14.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括用于进行以下操作的其它指令：
基于在经更新的压缩比校准中所述多个发动机气缸中的一个的最低压缩比设定而更新所述发动机的EGR校准；以及
基于发动机负荷且还基于所述经更新的EGR校准而致动所述EGR阀。
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