CN109723548A - 具有活塞加热系统的发动机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

提供用于主动加热燃烧室中的活塞以减小发动机中的扭矩不平衡的方法和系统。在一个示例中，一种用于操作发动机的方法包括：确定第一燃烧室与第二燃烧室中的压缩比之间的变差，并且基于所述压缩比之间的所述变差操作活塞加热系统以向第一活塞组件施加目标量的热量，所述第一活塞组件包括定位在所述第一燃烧室内的第一活塞。

Description

具有活塞加热系统的发动机及其操作方法

技术领域

本说明书总体上涉及一种具有活塞加热系统的发动机，并且涉及一种操作具有活塞加热系统的发动机的方法，所述活塞加热系统被设计成调节发动机中的燃烧室中的压缩比。

背景技术/发明内容

由于不同部件的制造公差以及部件组中的堆叠公差，发动机中可出现气缸压缩比的变差。例如，影响活塞挤压高度和皮碗容积的部件的公差可导致多缸发动机中的气缸压缩的变差。通常，气缸与气缸之间的压缩比可改变例如+/-1.0％，这可导致每个气缸所产生的动力的变差。因此，发动机的动力和燃料消耗可能降低，并且发动机所在的车辆的驾驶性能可能受到不利影响。这些问题在压缩点火发动机中可能特别普遍。然而，压缩比的变差也会对火花点火发动机产生不利影响。

Cannata在U.S.7,827,943 B2中示出的一种示例性途径包括通过机械组件改变气缸中的压缩比的系统，所述机械组件调节连杆和活塞附接的位置。然而，Cannata的系统以牺牲发动机可靠性为代价来实现压缩比适应性。例如，由于用于调节压缩比的机械部件的复杂性，Cannata的机械压缩比调节系统可能易于发生失灵和故障。

发明人已经认识到先前发动机的上述问题，并且面对这些挑战，在一个示例中，开发出一种用于操作发动机的方法以解决这些问题。所述方法包括：确定第一燃烧室与第二燃烧室中的压缩比之间的变差，并且基于所述压缩比之间的所述变差操作活塞加热系统以向第一活塞组件施加目标量的热量，所述第一活塞组件包括定位在所述第一燃烧室内的第一活塞。以这种方式，通过稳健且可靠的压缩比调节系统，可以调节每个气缸的压缩比以减小所述发动机中的所述压缩比之间的变差并且使气缸所产生的扭矩量稳定(如果需要的话)。因此，可以提高发动机效率，同时减小由扭矩不平衡引起的噪音、振动和粗糙性(noise,vibration,and harshness，NVH)。这种压缩比调节也使用不易发生失灵的可靠系统来进行。因此，可以提高车辆的驾驶性能和可靠性，从而提高顾客满意度。

在一个示例中，操作所述活塞加热系统可以包括启动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到连接到所述第一活塞和曲轴的第一活塞杆。以这种方式，可以将活塞组件加热器并入到润滑系统中，以便以有效且可靠的方式引起压缩比调节。

在另一个示例中，输送到所述发动机中的燃烧室的热量的量可以基于发动机负荷而改变。在这种示例中，在低负荷条件期间(例如，当所述发动机负荷低于预定阈限值时)，可以启动或操作连接到所述第一燃烧室和所述第二燃烧室的活塞组件加热器以增加输送到所述燃烧室的热量的量，从而增大所述燃烧室中的压缩比。因此，所述活塞加热系统也可用于例如在低负荷条件期间提高所述发动机中的燃烧效率。

应当理解，提供以上发明内容以便以简化形式引入具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求独特限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开中任何部分所指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了包括活塞加热系统的内燃发动机的示意图。

图2示出了图1所示的发动机和活塞加热系统的第一示例的横截面图。

图3示出了图1所示的发动机和活塞加热系统的第二示例的横截面图。

图4示出了用于操作内燃发动机和活塞加热系统的方法。

图5示出了用于操作内燃发动机和活塞加热系统的另一种方法。

图6示出了示例性活塞加热系统控制策略的时序图。

具体实施方式

以下描述涉及一种活塞加热系统以及一种用于操作活塞加热系统以调节发动机中的一个或多个燃烧室中的压缩比的方法。所述活塞加热系统包括活塞组件加热器，其向发动机活塞组件(例如，活塞和活塞杆)提供独立的目标加热，使得能够改变相关联燃烧室的压缩比。如本文所限定，压缩比是表示燃烧室在其最大容量时的容积与在其最小容量时的容积之比的值。应当理解，由于活塞、活塞杆、气缸体和气缸盖的材料特性，加热或冷却活塞组件可以增大或减小燃烧室的压缩比。具体地，温度在体积上影响活塞。如果活塞被等温加热，那么活塞的体积形状在所有方向上膨胀。然而，在实际发动机中，活塞温度不是等温的，因此沿任何轴线X(宽度、高度、半径)的膨胀可以根据函数Cexp＝dT/dX变化，其中Cexp是活塞材料的热膨胀系数。当例如从压力或接近传感器信号查明压缩比的变异时，可以加热对应于具有更小压缩比的燃烧室的活塞组件(例如，活塞和活塞杆)以减小压缩比变异。因此，可以在减小发动机中的噪音、振动和粗糙性(NVH)的同时提高发动机效率。而且，应当理解，活塞加热系统比用于调节气缸压缩比的先前机械系统更可靠。另外，活塞加热系统还可以被设计成在低负荷和冷启动条件期间加热活塞和/或活塞杆，以进一步提高发动机效率。

图1示出了采用活塞加热系统的发动机的示意图，所述活塞加热系统被设计成改变发动机中的燃烧室压缩比。图2示出了具有润滑剂加热器的活塞加热系统的第一示例。图3示出了具有感应加热器的活塞加热系统的第二示例。图4和图5示出了用于操作发动机和活塞加热系统以调节发动机中的压缩比的方法。图6示出了用于减小发动机中的扭矩不平衡以及提高发动机效率的示例性活塞加热系统控制策略的时序图。

转到图1，示意性地示出了车辆14中的具有活塞加热系统12的发动机10。尽管图1提供了各种发动机和活塞加热系统部件的示意图，但是应当理解，至少一些部件与图1所示的部件相比可具有不同的空间位置和更大的结构复杂性。本文关于图2至图3更详细地讨论了部件的结构细节。

图1中还示出了进气系统16，其向第一燃烧室18和第二燃烧室20提供进气。第一活塞17定位在第一燃烧室18中，并且第二活塞19定位在第二燃烧室20中。活塞17和19经由机械部件23(例如，活塞杆)连接到曲轴21。每对活塞和相关联的机械部件(例如，活塞杆)可以称为活塞组件。燃烧室18和20由连接到气缸盖24的气缸体22形成。尽管图1描绘了具有两个燃烧室的发动机10。但是在其他示例中，发动机10可以具有替代数量的燃烧室。例如，在其他示例中，发动机10可以包括单个燃烧室、三个燃烧室、六个燃烧室、八个燃烧室等。此外，在一些示例中，燃烧室可以布置在不同组中。例如，第一燃烧室18可以布置在第一气缸组中，而第二燃烧室20可以布置在第二气缸组中。

进气系统16包括进气管道26和连接到进气管道的节气门28。节气门28被配置成调整提供给燃烧室18和20的气流量。在所描绘示例中，进气管道26将空气进给到进气歧管30。进而，进气歧管30分别经由第一进气流道36和第二进气流道38将空气引导到第一进气门32和第二进气门34。然而，在其他示例中，诸如在单缸发动机的情况下，进气管道26可以将进气直接导引到一个燃烧室中的进气门。

进气门32和34可分别由进气门致动器40和42致动。同样，排气门44和46可分别由排气门致动器48和50致动。在一个示例中，进气门致动器40和42以及排气门致动器48和50可以分别采用连接到进气凸轮轴和排气凸轮轴(未示出)的凸轮来打开/闭合气门。继续凸轮驱动阀致动器示例，进气凸轮轴和排气凸轮轴可以旋转地连接到曲轴。此外，在这种示例中，气门致动器可以利用凸轮廓线变换(cam profile switching，CPS)、可变凸轮正时(variable cam timing，VCT)、可变气门正时(variable valve timing，VVT)和/或可变气门升程(variable valve lift，VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。因此，如果需要的话，可以使用凸轮正时装置来改变气门正时。因此应当理解，可能发生气门重叠。在另一个示例中，进气门和/或排气门致动器40、42、48和50可以通过电子气门致动来控制。例如，气门致动器40、42、48和50可以是通过电子致动控制的电子气门致动器。在又一个示例中，发动机10可以可替代地包括通过电动气门致动控制的排气门以及通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的进气门，或者反之亦然。在再其他实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统控制。

发动机10还包括润滑系统52，其向诸如活塞17和19、曲轴21、机械部件23等的发动机部件提供润滑剂。润滑系统52包括润滑剂储器54，其接收来自被润滑部件(例如，活塞、曲轴、活塞杆等)的润滑剂。因此，润滑系统52中的润滑剂储器54可以被设计成接收来自被润滑部件(诸如活塞17和19、曲轴21、机械部件23等)的排出油。例如，润滑剂储器54可以位于被润滑部件下方以接收已经喷淋或以其他方式输送到被润滑部件的油。在所示示例中，润滑剂泵56定位在润滑剂储器54中。然而，在其他示例中，润滑剂泵56可以定位在润滑剂储器的外部，有拾取线延伸到储器中。润滑剂泵56被配置成使加压润滑剂流动到多条润滑管线58。示意性地示出了多条润滑管线58。然而，应当理解，润滑管线可以延伸穿过气缸体22和/或气缸盖24的不同区段，以向活塞17和19、曲轴21、机械部件23等提供润滑剂。润滑系统52还可以包括喷嘴，其被设计用成将润滑剂喷淋或以其他方式引导到活塞、曲轴等，并且在本文中关于图2和图3进行了更详细的讨论。润滑系统52还包括阀门，其被设计成调整提供给被润滑部件的润滑剂的流速，这在本文中关于图2和图3进行了更详细的讨论。

活塞加热系统12包括连接到第一燃烧室18的第一活塞组件加热器62以及连接到第二燃烧室20的第二活塞组件加热器64。活塞组件加热器62和64被配置成向活塞17和19提供不同量的热量。改变提供给活塞的热量的量使得能够调节燃烧室中的压缩比。以这种方式，可以调节特定气缸中的压缩比以减小发动机中的扭矩不平衡并提高发动机10中的燃烧效率。本文更详细地讨论了用于改变发动机中的压缩比的控制策略。在一个示例中，第一活塞组件加热器62和/或第二活塞组件加热器64可以是电加热器，其被设计成加热被引导到第一活塞17、第二活塞19和/或连接到所述活塞的机械部件23(例如，活塞杆)的润滑剂。在这种示例中，能量存储装置66可以向第一活塞组件加热器62和第二活塞组件加热器64输送电力。然而，在其他示例中，第一活塞组件加热器62和/或第二活塞组件加热器64可以是感应加热器，其被设计成经由感应加热向第一活塞17、第二活塞19和/或机械部件23(例如，活塞杆)提供目标量的热量。具体地，在一个示例中，感应加热器可以被设计成在活塞杆下降到燃烧室衬套下方时加热所述杆。此外，在其他示例中，第一活塞组件加热器62和/或第二活塞组件加热器64可以包括热交换器，其被配置成将热量从发动机冷却剂传递到被输送到第一活塞17、第二活塞19和/或连接到所述活塞和曲轴21的机械部件23(例如，活塞杆)的润滑剂。以这种方式，发动机冷却系统中的过量热量可以传递到活塞加热系统，以提高发动机效率。可以在活塞加热系统中使用的其他类型的活塞组件加热器包括电加热元件、热泵装置、冷却剂到油热交换器等。应当理解，对活塞组件(例如，活塞和/或活塞杆)进行加热允许活塞和/或活塞杆热膨胀以增大对应燃烧室的燃烧比。活塞和活塞杆的热膨胀可以与它们的垂直长度成比例。在一些示例中，活塞杆可以比活塞高(例如，是其三倍高)。因此，加热活塞杆对压缩比增长可以具有显著的影响。

活塞加热系统12可以被设计成改变输送到目标活塞和/或活塞杆的热量，以减小发动机10中的压缩比变异。通过减小压缩比变异，发动机中的NVH得以减小，同时燃烧效率得以提高。例如，如果确定燃烧室中的一个与另一个燃烧室相比具有更小的压缩比，那么可以加热具有更小压缩比的燃烧室内的活塞和/或活塞杆以增大所述燃烧室的压缩比。因此，可以减小压缩比变异。在一个示例中，活塞加热系统12还可以被配置成在低负荷和/或冷启动条件期间向活塞17和19输送热量，以进一步提高发动机效率。低负荷条件可以是发动机负荷小于阈限值的条件，并且冷启动条件可以是发动机温度小于阈限值的条件。在一个示例中，发动机负荷阈限压力可以是10巴制动平均有效压力(brake mean effectivepressure，BMEP)。然而，应当理解，发动机负荷阈限可以取决于发动机的尺寸和应用。在另一个示例中，在一种情况下，低负荷状况阈限可以近似等于发动机在城市或高速公路驾驶循环期间经历的最大BMEP。还应当理解，发动机负荷阈限也可以高度取决于车辆的传动比或驱动桥减速比。在一个示例中，在一种情况下，发动机温度阈限值可以等于发动机在控制器在近似65℃下改变操作模式的情况下的冷却剂温度。可替代地，可以基于排气歧管温度或催化剂排出温度是否超过催化剂的T80温度来确定发动机温度阈限值，T80温度是其中催化剂转化80％的NOx或总碳氢化合物排放(total hydrocarbon emission，THC)排气排放物的温度。

发动机10另外包括发动机冷却系统68，其被配置成从发动机10并且特别是从气缸体22和气缸盖24移除热量。发动机冷却系统68包括发动机冷却剂套70。发动机冷却剂套70被示出为定位在气缸盖24中。然而，应当理解，在其他示例中，气缸体22可以另外地或可替代地包括冷却剂套。此外，应当理解，发动机冷却剂套70可以包括多个通道，这些通道将冷却剂引导到发动机中的高温区域(诸如燃烧室)周围。发动机冷却剂套70包括接收来自冷却剂泵74的冷却剂的入口72和将冷却剂输送到热交换器78(例如，散热器)的出口76，热交换器78被设计成从流过其中的冷却剂移除热量。以这种方式，可以在发动机冷却系统68中形成冷却剂回路。发动机冷却系统68中还可以包括冷却剂管线80，其具有定位在冷却剂管线中的阀82。然而，在其他示例中，仅冷却剂管线80中的一个可以包括阀。冷却剂管线80可以被配置成引导加热的冷却剂穿过润滑系统中的润滑管线以加热润滑剂。在这种示例中，发动机冷却剂可以用于加热朝向活塞17和19的润滑剂。因此，在一个示例中，活塞组件加热器62和64中可以包括冷却剂管线80。

图1中还示出了燃料输送系统84。燃料输送系统84向燃料喷射器86提供加压燃料。在所示示例中，燃料喷射器86是分别连接到第一燃烧室18和第二燃烧室20的直接燃料喷射器。另外地或可替代地，燃料输送系统84还可以包括端口燃料喷射器，其被设计成在燃烧室上游将燃料喷射到进气系统16中。燃料输送系统84包括燃料箱88和燃料泵90，所述燃料泵90被设计成使加压燃料流动到下游部件。燃料输送系统84可以包括诸如高压燃料泵、止回阀、返回管线等的常规部件，以使得能够在所希望的压力下向喷射器提供燃料。

图1所示的车辆14中还包括被配置成管理来自燃烧室18和20的排气的排气系统92。排气系统92包括排气门44和46，其被设计成打开和闭合以允许和抑制排气从燃烧室流动到下游部件。排气系统92还包括在排气歧管94与第一燃烧室18和第二燃烧室20之间提供流体连通的排气流道93。排气系统92还包括位于排气歧管94下游的排放控制装置96，所述排放控制装置96连接到排气管道98。排放控制装置96可以包括过滤器、催化器、吸附器等，以用于减少排气尾管排放物。

图1中还示出了排气再循环(exhaust gas recirculation，EGR)系统140。EGR系统140包括EGR管道142，其流体连接到进气系统16和排气系统92。因此，EGR系统140可以被设计成使排气从排气系统92流动到进气系统16。EGR系统140还包括EGR阀144，其被配置成调节流过EGR管道142的排气的流速。EGR系统140中还包括EGR冷却器146。EGR冷却器146被配置成从流过EGR管道142的排气移除热量。例如，EGR冷却器146可以包括使冷却剂在排气管道附近循环的冷却剂管道。然而，已经考虑了众多EGR冷却器设计。

在发动机操作期间，燃烧室18和20通常经历四冲程循环，这包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常地，排气门闭合并且进气门打开。空气经由对应的进气管道被引入到燃烧室中，并且活塞移动到燃烧室的底部，以便增大燃烧室内的容积。活塞位于燃烧室的底部附近且在其冲程结束时(例如，当燃烧室处于其最大容积时)所处的位置通常被本领域技术人员称为下死点(bottom dead center，BDC)。在压缩冲程期间，进气门和排气门都闭合。活塞朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室内的空气。活塞在其冲程结束且最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室处于其最小体积时)所处的点通常被本领域技术人员称为上死点(top dead center，TDC)。在于本文中称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在于本文中称为点火的过程中，喷射在燃烧室中的燃料经由压缩点燃，从而导致燃烧。然而，在其他示例中，来自点火装置的火花可以用于点燃燃烧室中的空气燃料混合物。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞推回到BDC。曲轴将此活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。在排气冲程期间，在传统设计中，排气门打开以将残留的燃烧空气燃料混合物释放到对应的排气通道，并且活塞返回到TDC。

图1还示出了车辆14中的控制器100。具体地，控制器100在图1中被示出为常规微计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。控制器100被配置成从连接到发动机10的传感器接收各种信号。传感器可以包括：发动机冷却剂温度传感器120、排气成分传感器122、排气气流传感器123、进气气流传感器124、燃烧室温度传感器126、连接到燃烧室18和20的压力变换器128、发动机速度传感器130、爆震传感器132等。在其他示例中，传感器另外可以包括连接到燃烧室18和20的接近传感器。压力变换器和/或接近传感器可以用于查明相关联燃烧室的压缩比。在其他示例中，可以使用接近传感器代替压力变换器。另外，控制器100还被配置成从连接到由操作者116致动的踏板114的节气门位置传感器112接收节气门位置(throttle position，TP)。

另外，控制器100可以被配置成触发一个或多个致动器和/或向部件发送命令。例如，控制器100可以触发对以下的调节：节气门28、润滑系统52、进气门致动器40和42、排气门致动器48和50、活塞加热系统12、发动机冷却系统68、EGR系统140和/或燃料输送系统84。具体地，控制器100可以被配置成向第一活塞组件加热器62和第二活塞组件加热器64发送信号，以调节提供给活塞的热量的量。在一个示例中，控制器100还可以被配置成向润滑剂泵56发送控制信号，以调节提供给活塞的加热的润滑剂的流速。另外，控制器100可以被配置成向阀82发送控制信号，以改变提供给润滑系统52的冷却剂流的量。此外，控制器100可以被配置成向燃料泵90和燃料喷射器86发送控制信号，以控制提供给燃烧室18和20的燃料喷射的量和正时。在一个示例中，控制器100还可以被配置成向EGR阀144和EGR冷却器146发送命令信号。

因此，控制器100从各种传感器接收信号，并采用各种致动器来基于所接收信号和存储在控制器的存储器(例如，非暂时性存储器)中的指令来调节发动机操作。因此，应当理解，控制器100可以发送和接收来自活塞加热系统12的信号。

例如，调节第一活塞组件加热器可以包括：调节活塞组件加热器致动器以调节活塞组件加热器。在又一个示例中，调节经由活塞组件加热器62和64输送到活塞的热量的量可以凭经验确定并存储在预定的查找表和/或功能中。例如，一个表可以对应于在燃烧室压缩比存在变异时确定输送到活塞的活塞加热量，一个表可以对应于基于发动机负荷的变化确定输送到发动机中的活塞的活塞加热量。这些表可以与发动机操作条件(诸如发动机温度和发动机负荷，以及其他发动机操作条件)挂钩。此外，在每个气缸循环时，所述表可以输出要经由燃料喷射器喷射到燃烧室的燃料的量。

图2以横截面示出了内燃发动机200和活塞加热系统202的第一示例。图2以及图3中提供了z轴和x轴以供参考。在一个示例中，z轴可以与重力轴平行。然而，在其他示例中，已经考虑了其他z轴取向。应当理解，图2所示的发动机200和活塞加热系统202是图1所示的发动机10和活塞加热系统12的示例。因此，图2所示的发动机200和活塞加热系统202中可以包括图1所示的发动机10和活塞加热系统12的特征，或者反之亦然。

图2示出了发动机200，其包括气缸体204，所述气缸体204连接到气缸盖206，从而形成燃烧室208。尽管图2中仅描绘了一个气缸，但是应当理解，发动机200可以包括类似于图2所示的那些的另外的燃烧室和活塞加热系统部件。因此，发动机中的其他燃烧室可以包括类似的活塞组件加热器、润滑管线等。另外，排气门210和进气门212被示出为连接到燃烧室208。相应地，图2中还描绘了在上游进气系统部件与下游排气系统部件之间提供流体连通的进气管道214和排气管道216。

活塞218定位在燃烧室208内。活塞218包括被设计成密封燃烧室208的活塞环220。活塞杆222附接到活塞218和曲轴224。活塞218和活塞杆222可以包括在活塞组件中。

活塞加热系统202包括润滑管线226和连接到润滑管线的阀228。阀228被配置成调节流动到润滑管线226的润滑剂的量。阀228以及本文所述的其他润滑剂阀可以是开/关电动电磁阀、开/关气动电磁阀、开/关电动压电堆叠阀、电动比例阀、或气动比例阀。

喷嘴230定位在润滑管线226的末端处。喷嘴230被设计成将润滑剂喷雾朝向活塞218的下面232引导。活塞加热系统202还包括连接到润滑管线226的活塞组件加热器234。在一个示例中，活塞组件加热器可以是电加热器。然而，在其他示例中，活塞组件加热器可以接收来自图1所示的发动机冷却系统68的加热的冷却剂，以加热流过润滑管线226的润滑剂。

活塞加热系统202还可以包括润滑剂管道236和连接到润滑剂管道的阀238。阀被配置成调节流动到润滑管线240的润滑剂的量。喷嘴242定位在润滑管线240的末端处。喷嘴242被设计成朝向活塞杆222喷淋润滑剂。另一个活塞组件加热器244可以连接到润滑管线240。然而，在其他示例中，活塞加热系统202中可以仅包括活塞组件加热器234和244中的一个。再次地，在一个示例中，活塞组件加热器244可以是电加热器，或者在其他示例中，可以接收来自发动机冷却系统的加热的冷却剂，如先前所讨论。当活塞组件加热器接收来自发动机冷却系统的加热的冷却剂时，可以改变流向加热器的冷却剂流量，以调节由活塞组件加热器提供给流过其中的润滑剂的加热量。

图2中还示出了压力传感器246(例如，压力变换器)。压力传感器246穿过气缸盖206延伸到燃烧室208中。压力传感器246被配置成感测燃烧室208中的压力。来自压力传感器246的压力信号可以用于确定燃烧室的压缩比。在其他示例中，发动机200可以另外地或可替代地包括接近传感器，所述接近传感器感测活塞与气缸盖206的上部部分的接近度，以使得能够确定燃烧室208的压缩比。在这种示例中，接近传感器可以与压力传感器类似的方式延伸穿过气缸盖。还示出了穿过气缸体204延伸到燃烧室208中的温度传感器248。温度传感器248被配置成确定燃烧室208中的温度。发动机200还包括连接到曲轴224的发动机速度传感器250，其被设计成感测曲轴的旋转速度。

还示出了连接到燃烧室208的直接燃料喷射器252。然而，发动机中可以另外地或可替代地包括端口燃料喷射器。应当理解，阀228、阀238、活塞组件加热器234和活塞组件加热器244可以从图1所示的控制器100接收控制信号。因此，可以改变输送到流过润滑管线226和240的润滑剂的热量的量以及流过润滑管线的润滑剂的流速。润滑剂加热和/或润滑剂流速上的变差使得能够改变输送到活塞和/或活塞杆的热量，从而引起对燃烧室中的压缩比的调节。例如，当活塞被加热时，活塞的轴向长度253增大，从而减小燃烧室208中的压缩比。在一个示例中，活塞可以由诸如钢、铝等的金属构成。活塞的增长可以取决于活塞的热膨胀系数、热传导率和传热系数(例如，传导和/或对流传热系数)。热膨胀系数和热传导率是活塞材料的特性，并且如果活塞不是由单一材料组成，诸如是由具有不同材料(即，铝、钢等)或合金的较小部件的组件，那么热膨胀系数和热传导率可以沿着活塞的高度变化。传热系数根据活塞的表面积、粗糙度和材料而变化。在一个示例中，活塞的底部可以被粗糙化以增大表面积并增强对流热传递，这将增大压缩比对冷却/加热喷口和加热器的灵敏度。此外，活塞的横截面形状将影响活塞内的热梯度，这将影响压缩比对冷却/加热喷口和加热器的灵敏度。

图3以横截面示出了内燃发动机300和活塞加热系统302的另一示例。发动机300和活塞加热系统302是图1所示的发动机10和活塞加热系统12的示例。因此，图3所示的发动机300和活塞加热系统302中可以包括图1所示的发动机10和活塞加热系统12的特征，或者反之亦然。此外，内燃发动机300和活塞加热系统302可以具有与图2所示的内燃发动机200和活塞加热系统202类似的特征。因此，省略了冗余的描述。

发动机300包括气缸体304，所述气缸体304连接到气缸盖306，从而形成燃烧室308。发动机300还包括燃烧室衬套310。另外，排气门312和进气门314被示出为连接到燃烧室308。相应地，图3中还描绘了在上游进气系统部件与下游排气系统部件之间提供流体连通的进气管道316和排气管道318。

活塞加热系统302包括感应加热器320。感应加热器320可以至少部分地围绕活塞杆322延伸，活塞杆322连接到定位在燃烧室308中的活塞324。在一个示例中，感应加热器320可以包括绝缘线，所述绝缘线被重复地环绕以形成通常称为感应线圈的环。在某些情况下，感应线圈的内径可以不小于发动机的气缸孔直径。此外，在这种示例中，感应线圈可以附接到气缸套或孔的底部，使得活塞杆穿过感应线圈的中心。在一个示例中，感应线圈可以缠绕在衬套周围。在另一个示例中，感应线圈可以嵌入在缸体材料中。然而，在这些示例中，衬套和发动机缸体通常由金属构成，并且因此会干扰对活塞杆的感应加热。继续感应线圈示例，可以向感应线圈施加交流电流，所述感应线圈内定位有导电金属件。感应线圈中的交流电流在导电金属件内部产生涡流，所述涡流加热对导电金属件。还应当理解，在一个示例中，当活塞杆322下降到燃烧室衬套310下方时，感应加热器320可以加热所述杆。在这种示例中，感应加热器320可以不直接加热活塞而是加热活塞杆，活塞杆又加热活塞。因此，在一个示例中，感应加热器320可以在竖直方向上定位在燃烧室衬套310下方，以避免直接加热衬套。然而，已经考虑了其他感应加热器位置。

活塞杆322还被示出为可旋转地附接到曲轴326。感应加热器320还延伸穿过燃烧室衬套310。感应加热器320可以被配置成经由感应加热活塞杆和/或活塞。因此，感应加热器320可以包括如以上所讨论的使得能够在活塞杆和/或活塞中产生涡流以在其中产生热量的部件，诸如电磁铁、电子振荡器、线圈等。使用感应加热器来加热活塞具有独立于润滑系统操作加热活塞的益处。此外，如果需要的话，感应加热器可以提供对活塞的目标加热，以避免所不希望的对周围部件的加热。

能量存储装置328(例如，电池、飞轮、电容器等)被配置成向感应加热器320提供能量。应当理解，在一些示例中，能量存储装置328可以向其他发动机系统提供能量。此外，在一些示例中，能量存储装置328可以经由连接到曲轴326的交流发电机再充电。

图3中还描绘了润滑管线330。润滑管线330包括定位在一个末端处的喷嘴332。喷嘴332被配置成朝向活塞杆322喷淋润滑剂。阀334也连接到润滑管线330。阀334被设计成使得能够调节润滑剂穿过润滑管线的流速。阀334、感应加热器320和能量存储装置328可以从图1所示的控制器100接收控制信号，以调节部件的操作。

图3还示出了直接燃料喷射器336。图3中还示出了压力传感器338(例如，压力变换器)。压力传感器338穿过气缸盖306延伸到燃烧室308中。压力传感器338被配置成感测燃烧室308中的压力。还示出了穿过气缸体304延伸到燃烧室308中的温度传感器340。温度传感器340被配置成确定燃烧室308中的温度。发动机300还包括连接到曲轴326的发动机速度传感器342，其被设计成感测曲轴的旋转速度。

另外，在一些示例中，应当理解，发动机300可以包括具有对应的感应加热器(诸如图3所示的感应加热器)的一组活塞，以及具有对应的润滑管线活塞组件加热器(诸如图2所示的活塞组件加热器)的一组活塞。

图4示出了用于操作具有活塞加热系统的发动机的方法400。方法400以及本文描述的其他方法可以由上文关于图1至图3描述的发动机和活塞加热系统来实施，或者在其他示例中，可以由其他合适的发动机和活塞加热系统来实施。用于实行方法400和本文描述的其他方法的指令可以由控制器基于存储在存储器(例如，非暂时性)中的可由控制器执行的指令并且结合从发动机和对应系统中的传感器(诸如上文参考图1至图3所描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据下文描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。

在402处，所述方法包括：确定发动机操作条件。发动机操作条件可以包括：燃烧室压力、进气流速、发动机温度、排气流速、排气成分、发动机速度、发动机负荷、燃烧室温度、活塞位置等。

接下来在404处，所述方法包括：确定多个燃烧室的压缩比是否存在偏差。具体地，在一个示例中，可以确定第一压缩比与第二压缩比之间的差是否大于可接受值。在一个示例中，阈限值可以与发动机尺寸、发动机速度和/或发动机负荷相关。此外，在一个示例中，阈限值可以与指示的平均有效压力(indicated mean effective pressure，IMEP)的变异系数(COV)强相关。在这种示例中，针对发动机的给定速度和负荷点，可以计算平均有效压力(MEP)的COV并使用COV来计算每个气缸的循环间+/-3西格玛分布(cycle to cycle+/-3sigma spread)。继续这种示例，由于压缩比造成的气缸间MEP最大变差不应超过3西格玛的循环间3西格玛分布。因此，可能必须对发动机进行不同压缩比的测试，以在相同的校准和边界条件设置下量化压缩比对MEP的影响。基于这些测量，可以针对给定的发动机、速度和负荷计算最大压缩比变异。在一个示例中，可以使用以下示出的方程1来确定燃烧室之间的压缩比变异。

(方程1)

然而，已经考虑了用于确定压缩比变异的其他合适的技术。在一个示例中，可以基于来自连接到燃烧室的压力传感器的信号、来自连接到燃烧室的接近传感器的信号、和/或来自连接到燃烧室的温度传感器的信号来确定燃烧室中的每一个中的压缩比。

如果确定压缩比之间没有偏差(在404处为否)，则所述方法前进到406。在406处，所述方法包括：维持发动机操作参数。维持发动机操作参数可以包括：持续活塞组件加热器的关闭并根据预定的控制策略操作润滑系统。

另一方面，如果确定压缩比之间存在偏差(在404处为是)，则所述方法前进到408。在408处，所述方法包括：基于压缩比偏差操作活塞加热系统以向活塞组件施加目标量的热量，所述活塞组件至少包括定位在燃烧室内的活塞。在另一个示例中，步骤408可以包括：主动加至少热包括第一活塞的第一活塞组件以减小第一燃烧室与第二燃烧室之间的扭矩不平衡，所述第一燃烧室具有定位在其中的第一活塞，并且所述第二燃烧室具有定位在其中的第二活塞。此外，在一个示例中，操作活塞加热系统以向活塞组件施加目标量的热量可以包括：操作活塞组件加热器以发起活塞和/或活塞杆加热。在一个示例中，活塞组件加热器的操作可以包括：向电加热器发送电力，所述电加热器连接到润滑管线，所述润滑管线朝向活塞杆和/或活塞的下面喷淋润滑剂。在其他示例中，活塞组件加热器的操作可以包括：向感应加热器发送电力，所述感应加热器被设计成感应加热活塞和/或活塞杆。在另一个示例中，活塞组件加热器的操作可以包括：增加提供给活塞组件加热器的加热的冷却剂的量。在这种示例中，来自流过活塞组件加热器的冷却剂的热量传递到流过活塞组件加热器的润滑剂。如先前所讨论，活塞加热将增大对应燃烧室中的压缩比。此外，在一个示例中，可以仅在发动机冷却剂温度低于阈限值时加热活塞。在一个示例中，可以基于用于指示从催化剂起燃模式到标准操作模式的转变的温度来确定阈限温度。然而，已经考虑了用于确定上述阈限的其他技术。

接下来在410处，所述方法包括：抑制经由活塞加热系统对第二活塞进行加热，所述第二活塞定位在第二燃烧室中。例如，可以防止被设计成加热第二活塞的第二活塞组件加热器的启动。换句话说，可以持续第二活塞组件加热器的停用。以这种方式，可以启动一个活塞组件加热器而停用另一个活塞组件加热器，以使得能够减小压缩比之间的偏差。因此，可以减小发动机中的扭矩不平衡，从而减小发动机中的NVH。扭矩不平衡的减小还使得能够提高燃烧效率。此外，在其他示例中，可以减少对第二活塞的加热量而不是抑制对第二活塞的加热。

在412处，所述方法包括：确定发动机负荷是否有增大或减小。如果发动机负荷增大，则所述方法前进到414。在414处，所述方法包括：操作活塞加热系统以减少提供给发动机中的活塞的热量的量。操作活塞加热系统以减少提供给活塞的热量的量包括：分别停用对应于第一燃烧室和第二燃烧室的第一活塞组件加热器和第二活塞组件加热器。在其他示例中，可以减小用于每个燃烧室的活塞组件加热器的输出，以减少经由活塞加热系统提供给活塞的热量的量。在高负荷条件期间减小燃烧室的压缩比可以提高燃烧效率。

但是，如果发动机负荷减小，则所述方法前进到416。在416处，所述方法包括：操作活塞加热系统以增加提供给发动机中的活塞的热量的量。操作活塞加热系统以增加提供给活塞的热量的量包括：分别启动对应于第一燃烧室和第二燃烧室的第一活塞组件加热器和第二活塞组件加热器或增加其热输出。在低负荷条件期间加热活塞使得能够增大燃烧室的压缩比以提高燃烧效率。

图5示出了用于操作具有活塞加热系统的发动机的另一种方法500。如以上所讨论，所述方法以及本文描述的其他方法可以由上文关于图1至图3描述的发动机和活塞加热系统来实施，或者可以由其他合适的发动机和活塞加热系统来实施。

在502处，所述方法包括：确定发动机操作条件。发动机操作条件可以包括：燃烧室压力、进气流速、发动机温度、排气流速、排气成分、发动机速度、发动机负荷、燃烧室温度、活塞位置等。

接下来在504处，所述方法包括：确定发动机中是否存在扭矩不平衡。在一个示例中，可以基于燃烧室压力信号来查明发动机中的扭矩不平衡。例如，如果两个燃烧室中的压缩比的变化量大于阈限值，则可以查明发动机中存在扭矩不平衡。在一个示例中，可以使用上文关于图4描述的技术来确定阈限值。然而，已经考虑了用于确定是否发生扭矩不平衡的其他策略。例如，可以基于第一燃烧室和第二燃烧室中的温度和/或压力之间的比较来确定扭矩不平衡。此外，应当理解，在某些条件下，发动机可以在具有扭矩不平衡的情况下进行操作，并且在其他条件期间在没有扭矩不平衡的情况下进行操作。

如果确定发动机中没有扭矩不平衡(在504处为否)，则所述方法进行到506。在506处，所述方法包括：维持发动机操作参数。维持发动机操作参数可以包括：持续活塞组件加热器的关闭并根据预定的控制策略操作润滑系统。

另一方面，如果确定发动机中存在扭矩不平衡(在504处为是)，则所述方法前进到508。在508处，所述方法包括：操作活塞加热系统以向对应于燃烧室的活塞组件施加目标量的热量，以减小扭矩不平衡。例如，可以给向活塞和/或活塞杆提供加热的电加热器或感应加热器供电，以增加提供给活塞的热量的量，从而增大活塞所在的燃烧室的压缩比。

在510处，所述方法包括：确定发动机中是否发生爆震状况。爆震状况可以包括产生爆震的一个或多个发动机操作条件，诸如发动机温度、发动机速度、发动机负荷等。具体地，在一个示例中，可以使用来自连接到发动机的爆震传感器的信号来确定发动机爆震是否发生。例如，如果来自爆震传感器的指示振动的信号超过阈限值，则可以确定发生爆震。此外，应当理解，发动机可以在爆震状况下操作。如果发动机中没有发生爆震状况(在510处为否)，则所述方法前进到512。在512处，所述方法包括：维持发动机操作参数。例如，可以维持预定的气门正时和/或喷射正时策略。

另一方面，如果确定发动机中发生爆震状况(在510处为是)，则所述方法进行到514。在514处，所述方法包括：调节发动机操作参数以减小(例如，停止或阻止)发动机爆震。调节发动机操作参数以减小(例如，停止或阻止)发动机爆震可以包括：延迟或提前气门正时、延迟喷射正时、和/或减少燃料喷射量。以这种方式，可以通过减小发动机爆震来提高发动机中的燃烧效率。在一个示例中，可以调节EGR流速以减小发动机爆震。例如，当检测到爆震时，可以增大冷却的EGR气体的流速。这种爆震控制策略可以在压缩点火发动机中实施。在另一个示例中，在火花点火发动机中，可以延迟火花正时以减小(例如，停止或防止)爆震。继续火花点火示例，当发动机低于爆震极限时，可以提前火花正时以提高燃烧效率。在另一个示例中，可以降低喷淋到活塞组件上的油的温度以减小(例如，停止或防止)爆震。在另一个示例中，可以增加前导喷射量以减小(例如，停止或防止)爆震。前导喷射可以是在主燃料喷射事件之前发生的喷射事件。在又一个示例中，可以延迟喷射正时以减小(例如，停止或阻止)爆震。此外，在一些示例中，可以结合使用爆震减小策略来停止或防止爆震。接下来在516处，所述方法包括：确定发动机是否低于阈限温度。阈限温度可以对应于冷启动阈限温度(例如，80℃)。在一个示例中，可以使用发动机温度传感器来确定发动机温度。如果确定发动机不低于阈限温度(在516处为否)，则所述方法前进到518。在518处，所述方法包括：维持发动机操作参数，例如维持当前活塞加热策略。然而，如果确定发动机低于阈限温度(在516处为是)，则所述方法移动到520。在520处，所述方法包括：操作活塞加热系统以增加向发动机中的活塞施加的热量的量。例如，可以增加由向第一活塞和第二活塞提供热量的活塞组件加热器产生的热量的量，以减少冷启动持续时间。具体地，可以操作活塞加热系统以增加向燃烧室输送的热量的量，直到发动机温度超过阈限温度为止。因此，发动机排放得以减少。

现在转向图6，图600结合诸如图1至图5中所描述的不同燃烧室曲线图的发动机负荷和压缩比描绘了示例性活塞加热系统控制信号。图6的示例基本上是按比例绘制的，即使未用数值对每一点进行标记。这样，可以通过绘制尺寸估计正时的相对变差。然而，如果需要的话，可以使用其他相对正时。此外，曲线和曲线图时间中的每一者都在x轴上表示。

继续图6，曲线602描绘第一燃烧室的压缩比，并且曲线604描绘第二燃烧室的压缩比(沿y轴)。信号606指示向第一活塞组件加热器发送的控制信号，并且信号608指示向第二活塞组件加热器发送的控制信号。曲线610描绘发动机中的发动机负荷(沿y轴)。图6所示的用于活塞组件加热器的控制信号意图用于电加热器或感应加热器。然而，应当理解，在其他示例中，可以向利用加热的发动机冷却剂来使被引导到活塞的发动机润滑剂变暖的活塞组件加热器发送控制信号。

在t0处，压缩比曲线602和604之间具有变差612。具体地，对应于第一燃烧室的压缩比小于对应于第二燃烧室的压缩比。当识别到这种变差时，在t1处打开第一活塞组件加热器。打开第一活塞组件加热器产生活塞加热。当第一活塞被加热时，第一燃烧室的压缩比增大，以减小压缩比之间的变异。一旦压缩比基本上相等或在可接受的范围内，就关闭第一活塞组件加热器，如t2处所示。因此，当在不同燃烧室中的压缩比之间存在偏差时，加热具有更小压缩比的燃烧室中的活塞以减小压缩比之间的偏差，从而减小发动机中的扭矩不平衡。因此，发动机中的NVH得以减小并且发动机效率得以提高。因此，加热活塞以减小压缩比变差的技术效果是减小发动机中的NHV和提高燃烧效率。

另外，发动机负荷曲线610高于阈限值614，直到达到t3时为止。当发动机负荷减小到低于阈限值614时，打开第一活塞组件加热器和第二活塞组件加热器两者。以这种方式，可以在低负荷条件期间增大发动机中的燃烧室的压缩比，以提高发动机效率。

此外，在一些示例中，活塞组件加热器可以被设计成诸如以逐步方式或连续方式来输出可变量的热量。在这种示例中，可以基于燃烧室的压缩比之间的变差、发动机负荷(例如，发动机负荷的变化率)、发动机温度等来确定活塞组件加热器输出的程度。以这种方式，可以基于发动机操作条件来微调活塞加热程度。而且，应当理解，图6所示的曲线图在本质上是示例性的，并且在其他示例中，压缩比和活塞加热系统控制方案可不同。

图1至图3示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示出为直接接触彼此或直接连接，那么这些元件可以分别称为是直接接触或直接连接的。类似地，至少在一个示例中，被示出为与彼此相连或相邻的元件可以分别地是彼此相连或相邻的。作为示例，铺设成彼此共面接触的部件可以称为是共面接触的。作为另一个示例，在至少一个示例中，定位成彼此隔开、使得其间仅存在一定空间且无其他部件的元件可以称为是这样的。作为又一个示例，被示出为在彼此的上方/下方的、在彼此的相反侧的、或在彼此的左侧/右侧的元件可以称为是相对于彼此这样的。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可以称为部件的“顶部”，而最底部元件或元件的最底点可以称为部件的“底部”。如本文所使用，顶部/底部、上/下、上方/下方可以是相对于附图的纵轴的，并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。如此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件在竖直方向上定位在其他元件上方。作为又一个示例，附图中描绘的元件的形状可以称为具有那些形状(例如，诸如是圆形的、笔直的、平面的、弯曲的、浑圆的、倒角的、成角度的等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可以称为相交元件或彼此相交。更进一步，在一个示例中，被示出为在另一个元件内的元件或被示出为在另一个元件外的元件可以称为是这样的。

以下段落中将进一步描述本发明。在一个方面，提供了一种用于操作发动机的方法。所述方法包括：确定第一燃烧室与第二燃烧室中的压缩比之间的变差，并且基于所述压缩比之间的所述变差操作活塞加热系统以向第一活塞组件施加目标量的热量，所述第一活塞组件至少包括定位在所述第一燃烧室内的第一活塞。

在另一方面，提供了一种内燃发动机。所述内燃发动机包括：第一燃烧室，所述第一燃烧室具有定位在其中的第一活塞，所述第一活塞经由第一活塞杆连接到曲轴；第二燃烧室，所述第二燃烧室具有定位在其中的第二活塞，所述第二活塞经由第二活塞杆连接到所述曲轴；活塞加热系统，所述活塞加热系统包括被设计成向所述第一活塞提供热量的第一加热装置以及被设计成向所述第二活塞提供热量的第二加热装置；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的代码，所述代码能由处理器执行以：确定所述第一燃烧室与所述第二燃烧室的压缩比之间的变差；并且基于所述压缩比之间的所述变差操作所述活塞加热系统以向所述第一活塞、所述第一活塞杆、所述第二活塞和所述第二活塞杆中的至少一者施加目标量的热量。

在另一个方面，提供了一种用于操作发动机系统的方法。所述方法包括：主动加热至少包括第一活塞的第一活塞组件以减小第一燃烧室与第二燃烧室之间的扭矩不平衡，所述第一燃烧室具有定位在其中的第一活塞，并且所述第二燃烧室具有定位在其中的第二活塞。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，操作所述活塞加热系统可以包括：启动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到连接到所述第一活塞和曲轴的第一活塞杆。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，操作所述活塞加热系统可以包括：启动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到所述第一活塞的下面。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，操作所述活塞加热系统可以包括：启动连接到气缸体邻近所述第一活塞的区段的感应加热器。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：基于所述压缩比之间的所述变差来抑制对第二活塞组件进行加热，所述第二活塞组件至少包括定位在所述第二燃烧室中的第二活塞。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：响应于识别到爆震状况，增加到所述第一燃烧室和所述第二燃烧室中的至少一者中的前导喷射量以减小爆震。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：响应于识别到爆震状况，增大所述发动机中的冷却的排气再循环的流速以减小爆震。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述压缩比之间的所述变差可以基于燃烧室压力和燃烧室温度中的至少一者来确定。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述第一加热装置可以是连接到润滑管线的加热器。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述润滑管线可以包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到连接到所述第一活塞和所述曲轴的所述第一活塞杆。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述第一加热装置可以是连接到气缸体与所述第一活塞相邻的部分的感应加热器。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述内燃发动机可以被配置成在所述第一燃烧室和所述第二燃烧室中实施压缩点火。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述第一活塞可以包括在第一气缸组中，并且所述第二活塞包括在第二气缸组中。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：确定所述燃烧室中的爆震状况，并且响应于确定所述爆震状况，使所述第一燃烧室中的火花正时提前以防止爆震。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述扭矩不平衡可以基于所述第一燃烧室与所述第二燃烧室中的温度和压力中的至少一者之间的比较来确定。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：基于所述扭矩不平衡来抑制对第二活塞组件进行加热，所述第二活塞组件至少包括所述第二活塞。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，加热所述第一活塞组件可以包括：致动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线具有喷嘴，所述喷嘴在连接到所述第一活塞的第一活塞杆处喷射润滑剂。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，加热所述第一活塞组件可以包括：致动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线具有喷嘴，所述喷嘴在所述第一活塞的下面处喷射润滑剂。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：基于发动机负荷的变化来调节对所述第一活塞的主动加热的量并主动加热所述第二活塞。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述扭矩不平衡可以基于所述第一燃烧室与所述第二燃烧室中的温度之间的比较来确定。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：在低负荷期间增加由所述活塞加热系统向所述燃烧室输送的热量的量，以增大所述燃烧室的所述压缩比。

在本文的这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：在高负荷条件期间减少向所述燃烧室输送的热量的量，以减小所述燃烧室的所述压缩比。

在这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述方法还可以包括：在所述发动机低于阈限温度时，增加向所述燃烧室输送的热量的量。

在这些方面或这些方面的组合中的任一者中，所述第一活塞组件可以包括第一活塞杆。

应当注意，本文所包括的示例性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。本文所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，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实行。本文所描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、间歇驱动、多任务、多线程等)中的一种或多种。这样，所示的各种动作、操作和/或功能可按所示的顺序执行，可并行地执行，或在一些情况下，可省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所需要的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据所使用的特定策略重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可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临时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行所述指令来实施。

应当理解，本文所公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应当被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，以上技术可应用于V型6缸、直列4缸、直列6缸、V型12缸、对置4缸及其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的全部的新颖且并非显而易见的组合和子组合。

以下权利要求特别地指出被认为新颖且并非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以是指“一个”要素或“第一”要素或其等效物。此类权利要求应当理解为包括一个或多个此类要素的合并，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/或特性的其他组合和子组合可通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。无论与原始权利要求相比在范围上是更宽、更窄、相同还是不同，此类权利要求也被认为是包括在本公开的主题内。

根据本发明，提供了一种用于操作发动机的方法，其包括：确定第一燃烧室与第二燃烧室中的压缩比之间的变差；并且基于所述压缩比之间的所述变差操作活塞加热系统以向第一活塞组件施加目标量的热量，所述第一活塞组件至少包括定位在所述第一燃烧室内的第一活塞。

根据一个实施例，操作所述活塞加热系统包括：启动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到连接到所述第一活塞和曲轴的第一活塞杆。

根据一个实施例，操作所述活塞加热系统包括：启动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到所述第一活塞的下侧。

根据一个实施例，操作所述活塞加热系统包括：启动连接到气缸体邻近所述第一活塞的区段的感应加热器。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：基于所述压缩比之间的所述变差来抑制对第二活塞组件进行加热，所述第二活塞组件至少包括定位在所述第二燃烧室中的第二活塞。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：响应于识别到爆震状况，增加到所述第一燃烧室和所述第二燃烧室中的至少一者中的前导喷射量以减小爆震。

根据一个实施例，所述压缩比之间的所述变差是基于燃烧室压力和燃烧室温度中的至少一者来确定的。

根据一个实施例，所述第一活塞组件包括第一活塞杆。

根据本发明，提供了一种内燃发动机，其具有：第一燃烧室，所述第一燃烧室具有定位在其中的第一活塞，所述第一活塞经由第一活塞杆连接到曲轴；第二燃烧室，所述第二燃烧室具有定位在其中的第二活塞，所述第二活塞经由第二活塞杆连接到所述曲轴；活塞加热系统，所述活塞加热系统包括被设计成向所述第一活塞提供热量的第一加热装置以及被设计成向所述第二活塞提供热量的第二加热装置；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的代码，所述代码能由处理器执行以：确定所述第一燃烧室与所述第二燃烧室的压缩比之间的变差；并且基于所述压缩比之间的所述变差操作所述活塞加热系统以向所述第一活塞、所述第一活塞杆、所述第二活塞和所述第二活塞杆中的至少一者施加目标量的热量。

根据一个实施例，所述第一加热装置是连接到润滑管线的加热器。

根据一个实施例，所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到连接到所述第一活塞和所述曲轴的所述第一活塞杆。

根据一个实施例，所述第一加热装置是连接到气缸体邻近所述第一活塞的部分的感应加热器。

根据本发明，提供了一种用于操作发动机系统的方法，其包括：主动加热至少包括第一活塞的第一活塞组件以减小第一燃烧室与第二燃烧室之间的扭矩不平衡，所述第一燃烧室具有定位在其中的第一活塞，并且所述第二燃烧室具有定位在其中的第二活塞。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：确定所述燃烧室中的爆震状况，并且响应于确定所述爆震状况，使所述第一燃烧室中的火花正时提前以防止爆震。

根据一个实施例，所述扭矩不平衡是基于所述第一燃烧室与所述第二燃烧室中的温度和压力中的至少一者之间的比较来确定的。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：基于所述扭矩不平衡来抑制对第二活塞组件进行加热，所述第二活塞组件至少包括所述第二活塞。

根据一个实施例，加热所述第一活塞组件包括：致动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线具有喷嘴，所述喷嘴在连接到所述第一活塞的第一活塞杆处喷射润滑剂。

根据一个实施例，加热所述第一活塞组件包括：致动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线具有喷嘴，所述喷嘴在所述第一活塞的下面处喷射润滑剂。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：基于发动机负荷的变化来调节对所述第一活塞的主动加热的量并主动加热所述第二活塞。

根据一个实施例，所述第一活塞组件包括第一活塞杆。

Claims (15)

1.一种用于操作发动机的方法，其包括：

确定第一燃烧室与第二燃烧室中的压缩比之间的变差；以及

基于所述压缩比之间的所述变差操作活塞加热系统以向第一活塞组件施加目标量的热量，所述第一活塞组件至少包括定位在所述第一燃烧室内的第一活塞。

2.如权利要求1所述的方法，其中操作所述活塞加热系统包括：启动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到连接到所述第一活塞和曲轴的第一活塞杆。

3.如权利要求1所述的方法，其中操作所述活塞加热系统包括：启动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到所述第一活塞的下面。

4.如权利要求1所述的方法，其中操作所述活塞加热系统包括：启动连接到气缸体邻近所述第一活塞的区段的感应加热器。

5.如权利要求1所述的方法，其还包括：基于所述压缩比之间的所述变差来抑制对第二活塞组件进行加热，所述第二活塞组件至少包括定位在所述第二燃烧室中的第二活塞。

6.如权利要求1所述的方法，其还包括：响应于识别到爆震状况，增加到所述第一燃烧室和所述第二燃烧室中的至少一者中的前导喷射量以减小爆震。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述压缩比之间的所述变差是基于燃烧室压力和燃烧室温度中的至少一者来确定的。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一活塞组件包括第一活塞杆。

9.如权利要求1所述的方法，其还包括：确定所述燃烧室中的爆震状况，并且响应于确定所述爆震状况，使所述第一燃烧室中的火花正时提前以防止爆震。

10.如权利要求1所述的方法，其还包括：基于发动机负荷的变化来调节对所述第一活塞的目标加热的量并主动加热所述第二活塞。

11.如权利要求1所述的方法，其中操作所述活塞加热系统以向所述第一活塞组件施加目标量的热量包括：致动连接到润滑管线的加热器，所述润滑管线具有喷嘴，所述喷嘴在连接到所述第一活塞的第一活塞杆处喷射润滑剂。

12.一种内燃发动机，其包括：

第一燃烧室，所述第一燃烧室具有定位在其中的第一活塞，所述第一活塞经由第一活塞杆连接到曲轴；

第二燃烧室，所述第二燃烧室具有定位在其中的第二活塞，所述第二活塞经由第二活塞杆连接到所述曲轴；

活塞加热系统，所述活塞加热系统包括被设计成向所述第一活塞提供热量的第一加热装置以及被设计成向所述第二活塞提供热量的第二加热装置；以及

控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的代码，所述代码能由处理器执行以：

确定所述第一燃烧室与所述第二燃烧室的压缩比之间的变差；并且

基于所述压缩比之间的所述变差操作所述活塞加热系统以向所述第一活塞、所述第一活塞杆、所述第二活塞和所述第二活塞杆中的至少一者施加目标量的热量。

13.如权利要求12所述的内燃发动机，其中所述第一加热装置是连接到润滑管线的加热器。

14.如权利要求13所述的内燃发动机，其中所述润滑管线包括喷嘴，所述喷嘴在发动机操作期间将润滑剂引导到连接到所述第一活塞和所述曲轴的所述第一活塞杆。

15.如权利要求12所述的内燃发动机，其中所述第一加热装置是连接到气缸体邻近所述第一活塞的部分的感应加热器。