CN110410224A - 用于可变压缩比发动机的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“用于可变压缩比发动机的系统和方法”。提供了用于基于施加到相关联的可变压缩比机构的致动器的电流来估计发动机气缸的实际压缩比的方法和系统。所述压缩比根据由电动马达施加在所述致动器上以将所述致动器保持在命令压缩比设定下的峰值保持电流的值和相对于气缸活塞位置的位置两者来估计。以此方式，车辆控制系统可更准确地推断每个气缸的当前实际压缩比。

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

内燃发动机的压缩比(CR)被限定为活塞处于下止点(BDC)时的气缸容积与活塞处于上止点(TDC)时的气缸容积之比。一般来说，压缩比越高，内燃发动机的热效率和燃料经济性越高。可变压缩比(VCR)发动机可(例如，经由联接到每个气缸的活塞的偏心轮)在高压缩比(HCR)与低压缩比(LCR)设定之间机械地改变每个气缸的压缩比。具体地，经由使孔中的活塞位置机械移位使得其更靠近或更远离孔的顶部，可改变TDC处的容积，从而改变压缩比设定。HCR设定可用于轻至中度负荷(即，在无爆震状况期间)，以利用更高的热效率和所得的改善的燃料经济性。可保持HCR设定直到自早期爆震开始的火花延迟削弱燃料经济性益处为止。之后，发动机可转变到LCR设定，从而对热效率进行折衷以获得燃烧定相效率。连续可变系统可调整压缩比设定，以针对给定工况在最低压缩比设定与最高压缩比设定的极限之间优化燃烧定相和热效率。

为了改善发动机控制并且出于诊断要求，发动机控制器可能需要确定发动机的实际压缩比，其可能与命令压缩比不同。这是因为可基于原型发动机校准CR校准(例如随着发动机转速和负荷的变化命令的CR)。由于零件间变化和装配公差，实际CR可能与基于原型发动机估计的CR显著不同。因此，已经开发了各种方法来估计发动机的实际压缩比。

Tanaka在US 9,528,437中示出了一种示例性方法。其中，控制器测量根据实际膨胀比而变化的排气温度和/或排气压力，并基于所测量的值估计发动机的当前机械压缩比。在一个示例中，实际压缩比是基于所测量的增压压力估计的。另外，可经由气门正时调整来补偿实际压缩比与命令压缩比之间的差值。这种方法的一个潜在问题在于，可能由于燃烧事件的可变性而易于出错。此外，所述方法要求持续增强的发动机操作。更进一步地，可能存在气门正时调整可能不能够补偿CR差值的情况。

Kamada等人在US 7,802,544中示出了另一种示例性方法。其中，使改变活塞上止点(TDC)位置的VCR致动器的驱动输出与发动机的实际CR和发动机负荷关联。然而，这种方法的一个潜在问题在于，基于进气和排气凸轮正时(或气门正时)，估计的CR可能与实际(或有效)CR不同。由于VCR控制轴所经受的角度漂移，可能存在另外的变化。这些变化是由缸内压力的波动造成的。在高峰值压力期间，活塞力可反向驱动VCR机构。如果VCR控制单元的更新频率低于高压峰值的频率，则尤其如此。这样，在TDC处获得的压力是滞留空气质量的函数，并且将由理想气体定律决定。滞留空气质量由气门正时事件决定。较少的滞留空气导致较低的峰值压力，而较多的滞留空气导致较高的峰值压力。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过一种用于发动机的方法来解决，所述方法包括：经由机械致动的可变压缩比机构对气缸命令压缩比；以及响应于所述气缸的实际压缩比来调整致动器，所述实际压缩比基于联接到所述可变压缩比机构的马达的峰值电流的值和相对于活塞位置的位置中的每一者来估计。以此方式，可以更可靠地确定气缸的实际压缩比。

作为一个示例，一种VCR机构可包括偏心轮，所述偏心轮用于根据命令的压缩比改变气缸的活塞位置。然后可经由连接到所述VCR机构的“s形”连杆和偏心轮的谐波驱动马达来确定每个气缸的实际压缩。本发明人已经认识到连杆和马达经受燃烧负荷。随着每个气缸燃烧，燃烧力经由联动装置传递到谐波驱动马达，谐振驱动马达必须抵抗这些力以保持压缩比。谐波驱动马达可具有位置反馈，并且发动机控制器施加保持电流以基于所述反馈将位置保持在期望位置。由于保持电流与燃烧力(以及由于联动装置引起的杠杆率)是成正比的，所以电流轨迹将具有与燃烧负荷类似的形状。由于燃烧负荷(或气缸压力)是压缩比的函数，所以在考虑任何扭转漂移变化的同时，可根据施加到马达以保持给定位置的峰值保持电流来推断压缩比。由于气门正时影响保留在气缸中的空气充量，并因此影响气缸压力，所以可通过进一步补偿气缸气门正时来准确地确定有效气缸峰值压力。另外，峰值电流的位置(按照曲柄角度)允许活塞上止点的位置变化与压缩比的变化相关联。通过在后气缸燃烧期间(诸如当火花正时从MBT显著延迟时)、或者当发动机正在未加燃料地自旋时(诸如在减速燃料切断(DFSO)期间)执行测量，可改善信噪比，从而允许可靠地确定实际CR。在DFSO事件期间，虽然没有气缸燃烧，但是可主动地将VCR机构命令到离散位置，并且可测量被施加以将机构保持在给定位置的马达电流，以便确定实际压缩比。基于每个压缩比设定下命令压缩比与实际压缩比之间的差值，可调整发动机操作。例如，当在高发动机负荷下操作时，如果期望压缩比设定与实际压缩比设定之间的差值高于阈值，那么可命令较低压缩比设定以改善爆震控制。作为另一个示例，在经由单个VCR致动器控制所有气缸的CR的情况下，可基于发动机效率来选择命令CR。例如，如果只有一个气缸以高于期望的CR操作，那么以更高的CR继续操作这个气缸可能更节省燃料，同时使这个气缸的火花延迟更大的量而不是降低所有气缸的CR(从而以较低的热效率运行它们)使得具有高于期望CR的气缸受BDL限制较少。然而，如果新的CR可导致发动机操作效率的净改善，那么可以向所有气缸发出命令。

以此方式，可通过检测压缩比的气缸间变化并进行补偿来改善VCR发动机的效率。使联接到VCR机构的谐波驱动马达的电流与燃烧扭矩和压缩比相关联的技术效果在于，在不需要另外的传感器的情况下可实时地获知CR变化。通过在DFSO期间执行程序，发动机气缸中没有燃料燃烧使得VCR马达电流与CR之间的更一致的关系能够用于CR估计。此外，燃烧可变性从输入中去除，而依赖于更加可重复的发动机带动泵送功来推断压缩比。此外，可在不依赖于可能与给定发动机明显不同的原型发动机的情况下获知每个特定发动机的CR变化。总的来说，可改善VCR发动机的发动机性能和燃料效率。

应当理解，提供以上发明内容来以简化形式引入一系列概念，这些概念在具体实施方式中有进一步描述。这并不意味着标识所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唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局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现方式。

附图说明

图1示出示例性可变压缩比(VCR)发动机系统。

图2示出用于基于发动机工况选择发动机气缸的压缩比设定的方法的高级流程图。

图3描绘示例性压缩比校准表，其示出在不同压缩比设定下VCR发动机的实际压缩比与命令压缩比之间的差值。

图4示出用于在加燃料的发动机操作期间使用VCR马达电流推断气缸的实际压缩比的示例性方法的高级流程图。

图5示出用于在DFSO期间使用VCR马达电流推断气缸的实际压缩比的示例性方法的高级流程图。

图6示出气缸的实际压缩比与VCR马达控制轴扭矩的示例性映射。

图7示出VCR估计的示例性时间线。

图8示出峰值气缸压力的位置与压缩比之间的示例性关系。

图9示出VCR控制轴所经受的扭转漂移的示例。

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的发动机系统所描述。控制器可被配置为执行控制程序(诸如图2和图4的示例性程序)，以通过基于向联接到VCR机构的谐波驱动马达施加的保持电流来获知实际的气缸间CR变化来校准在给定发动机转速-负荷下的发动机操作期间命令的CR。通过将VCR机构致动到限定位置并测量谐波驱动马达的峰值保持电流以及发生保持电流的发动机位置(图5)，控制器还可获知DFSO或后燃烧事件期间每个气缸的实际CR。控制器可基于经由联动装置从VCR机构传递到谐波驱动马达的燃烧力来映射实际压缩比，如参考图6所示。所述映射可考虑VCR控制轴所经受的扭转漂移(图9)、以及不同压缩比下活塞上止点的变化之间的关系(图8)。通过获知每个CR设定下命令CR与实际CR之间的差值(图3)，可更新CR校准表以获得改善的发动机控制和VCR诊断。在图7处示出示例性VCR估计。以此方式，可改善VCR发动机的性能和燃料经济性。

图1描绘内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例性实施例。发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数以及来自车辆操作者130的经由输入装置132的输入。在此示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸(本文中也称为“燃烧室”)30可包括活塞38定位在其中的燃烧室壁32。活塞38可联接到曲轴40，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由变速器系统联接到乘用车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可经由飞轮联接到曲轴40，以实现发动机10的起动操作。

发动机10可被配置为可变压缩比(VCR)发动机，其中每个气缸的压缩比(CR)(即，活塞处于下止点(BDC)时的气缸容积与活塞处于上止点(TDC)时的气缸容积之比)可被机械地改变。可经由致动VCR机构180的VCR致动器192来改变发动机的CR。在一些示例性实施例中，CR可在第一较低CR(其中活塞处于BDC时的气缸容积与活塞处于TDC时的气缸容积之比较小)与第二较高CR(其中所述比率较高)之间变化。在再一些示例性实施例中，可存在预定义数量的阶梯式压缩比。更进一步地，CR在第一较低CR与第二较高CR之间可以是连续可变的(到其间的任何CR)。

VCR机构180包括具有减速机构194的VCR致动器192、VCR致动器联动装置195、控制轴196、位置传感器193、控制连杆197、下连杆198以及上连杆199。在一些示例中，VCR致动器在上连杆和下连杆中间可另外地具有一个或多个中间连杆。VCR致动器192经由致动器联动装置195联接到控制轴196。位置传感器193可联接到控制轴196并且可被配置为向控制器12提供关于控制轴196的位置的反馈。在一个示例中，位置传感器193指示控制轴196的旋转程度。控制轴196经由控制连杆197联接到下连杆198。下连杆198联接到曲轴40，经由上连杆199进一步联接到活塞38。

在图1所描绘的示例中，VCR致动器192是电动马达，并且经由电池58供应电力以产生马达扭矩。在其他示例中，VCR致动器192可以是液压或气动驱动的。在一个示例中，减速机构194可以是谐波驱动器，并且VCR致动器可以是电动马达，使得谐波驱动器结合致动器联动装置195可将给定量的电动马达旋转转变成较少量的控制轴196旋转但足够高的扭矩以承受燃烧负荷。减速机构194可替代地可包括摆线减速齿轮。在所描绘的示例中，位置传感器193是用于感测控制轴196的旋转角度的旋转式电位计。然而，在其他示例中，位置传感器193可以是旋转编码器或其他类型的位置传感器，并且可联接到VCR机构180的部件中的任一个，只要位置传感器输出使得控制器12能够推断VCR机构的当前位置，并且由此推断气缸CR即可。在图1所描绘的示例中，致动器联动装置195是S形联动装置，并且控制轴196可旋转地支撑在发动机主体上并且具有偏心区域。控制连杆197可附接到控制轴196的偏心区域，使得当控制轴196改变角度位置时，偏心区域也改变角度位置，从而致使控制连杆197根据控制轴196的初始位置和最终位置向上(朝向活塞38)或向下(背离活塞38)移动。在一个示例中，下连杆可在(下连杆198的)中心或中间区域处附接到曲轴40，其中控制连杆197和上连杆199附接在此中心区域的相反侧处，使得当下连杆198围绕其曲轴40附接点枢转时，控制连杆向上(朝向活塞38)的移动致使上连杆向下(背离活塞38)移动，或反之亦然。当上连杆199向上或向下移动时，包括活塞TDC位置相对于活塞BDC位置的活塞冲程特性将改变，从而改变气缸CR。

控制系统12可经由位置传感器193来测量控制轴196的位置。通过经由位置传感器193感测控制轴196的旋转角度，控制器12可推断气缸CR。由电池58供应给VCR致动器192的电流可由控制器12基于VCR致动器的提供目标CR设定的期望位置来控制。一旦命令了CR设定，控制器就可进一步经由基于来自位置传感器(诸如位置传感器193)的输入的位置反馈控制来控制VCR致动器位置。其中，基于如通过位置传感器193确定的控制轴196的所测量位置来保持对应于命令CR设定的控制轴196位置。由于控制轴经受由发动机气缸30内的燃烧产生的力，控制器12可从电池58向VCR致动器192施加与控制轴扭矩成比例并且在一个方向上的电流，以将控制轴位置保持在命令设定点处(并且因此保持CR)。此电流在本文中也称为保持电流，即，被施加以将VCR致动器保持在(对应于命令CR的)给定位置所需的电流。

保持电流表示施加在VCR致动器的控制轴上的保持扭矩。由于VCR轴上气缸压力的周期性负荷(cyclical loading)，保持扭矩得以周期性地改变。这致使控制轴的实际位置在过冲的位置与低于期望位置的位置之间连续漂移。这造成远离平均位置的角度位置漂移(Δ_θ)-如图9所描绘。如映射图900所示，保持扭矩(曲线904，短划线)由于VCR控制轴的角度移动和轴在过冲位置与下冲位置之间的移动而波动。通过求出(曲线904的)扭转漂移模式的每个局部最大值和每个局部最小值之间的差值的总和，可计算平均保持电流的变化(由曲线902(实线)表示)。

然后将总VCR保持扭矩计算为：

总VCR保持Tq＝K(VCR保持电流+Δ_θ*增益)

Δθ表示控制轴位置的误差。增益应当足够高以施加延迟电流以抵抗位置的小误差，并且K是扭矩常数并且是电动致动器的将电流转变成扭矩的性质。总和应当接近零，以确保CR不漂移。

VCR 180机构可联接到常规的曲柄传动系统(cranktrain)或非常规的曲柄传动系统。VCR机构180可联接到的非常规的曲柄传动系统的非限制性示例包括可变盖距离(distance head)曲轴和可变运动长度曲轴。在一个示例中，曲轴40可配置为偏心轴。在另一个示例中，偏心轮可联接到活塞销的区域或位于其中，偏心轮由此改变燃活塞在烧室内的位置。偏心轮的移动可通过活塞杆中的油道来控制。

应当理解，可使用机械地改变压缩比的其他VCR机构。例如，可经由改变气缸盖容积(也就是说，气缸盖的余隙容积(clearance volume))的VCR机构来改变发动机的CR。在再一示例中，VCR机构可包括液压反作用活塞、气压反作用活塞或机械弹簧反作用活塞。更进一步地，VCR机构可包括多连杆机构或弯杆机构。其他VCR机构也是可能的。应当理解，如本文所用，VCR发动机可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。这样，VCR机构不包括经由对气门正时或凸轮正时的调整所实现的有效CR调整。

通过调整活塞在气缸内的位置，可改变发动机的实际(静态)压缩比(即，气缸容积在TDC处相对于在BDC处的差值)。在一个示例中，减小压缩比包括通过增大活塞的顶部与气缸盖之间的距离来减小活塞在燃烧室内的位移。例如，发动机可通过控制器向VCR致动器192发送信号以将VCR机构180致动到其中活塞在燃烧室内具有较小的有效位移的第一位置来以第一较低压缩比操作。作为一个示例，控制器12可选择较低的CR设定，并且将对应的电流命令给VCR致动器192，其中VCR致动器可以是谐波驱动马达。这致使谐波驱动马达经受指定量的旋转，所述指定量的旋转经由S形联动装置转换到控制轴196。然后，控制轴196的偏心区域经受角度位移，从而致使控制连杆197向上朝向活塞38移动。通过下连杆198的枢转动作，上连杆199和活塞38在TDC处的气缸30中移动得更低，从而减小气缸CR。作为另一个示例，发动机可通过控制器向VCR致动器192发送信号以将VCR机构180致动到其中活塞在燃烧室内具有较大的有效位移的第二位置来以第二较高压缩比操作。作为一个示例，控制器12可选择较高的CR设定，并且将对应的电流命令给谐波驱动马达。这致使谐波驱动马达经受指定量的旋转，所述指定量的旋转经由S形联动装置转换到控制轴196。然后，控制轴196的偏心区域经受角度位移，从而致使控制连杆197向下背离活塞38移动。通过下连杆198的枢转动作，上连杆199和活塞38在TDC处的气缸30中移动得更高，从而增大气缸CR。

本文的发明人进一步认识到，发生TDC的曲柄角度随压缩比而变化。在图8的映射图800处示出这种关系。如参考图4至图5所详述的，通过将VCR致动器命令到所选择压缩比，然后获知发生峰值保持电流(针对命令压缩比)的发动机位置(以CAD表示)，发动机控制器可获知CR位置的误差。换句话讲，可使用图8处所示的关系来推断给定气缸中VCR致动器的实际CR。作为一个示例，可使用进气门闭合(IVC)正时来定义气缸的压缩事件(或压缩冲程)的开始。如果基于气缸的IVC正时估计的CR对应于150个CAD，那么发动机控制器可外推读数并计算对应于180个CAD的实际CR。IVC闭合正时以及压力(映射图)和温度用于估计空气质量。基于理想气体定律，TDC附近的保持电流与TDC处的压力是成比例的。在DFSO事件期间可有利地使用这种技术，因为活塞位置和火花正时的组合改变峰值压力的位置和致动器电流。

可有利地使用发动机压缩比的变化来改善燃料经济性。例如，可使用较高压缩比来改善轻至中度发动机负荷下的燃料经济性，直到自早期爆震开始的火花延迟削弱燃料经济性益处为止。然后，可将发动机切换到较低压缩比，从而对较高压缩比的效率益处进行折衷以获得优化的燃烧定相的效率益处。连续VCR系统可持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，发动机控制器可参考查找表以基于发动机转速-负荷状况来选择要应用的压缩比。如以下所详述，所述选择可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30可经由一系列进气通道42和44接收进气。进气通道44可与发动机10的除气缸30之外的其他气缸连通。在一些实施例中，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示出被配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括布置在进气通道42与44之间的压缩机162和沿排气通道48布置的排气涡轮机164。在增压装置配置为涡轮增压器的情况下，压缩机162可至少部分地由排气涡轮机164经由轴163提供动力。然而，在其他示例中，诸如在发动机10设置有机械增压器的情况下，可选地可省略排气涡轮机164，其中压缩机162可由来自发动机的马达的机械输入提供动力。包括节流板64的节气门62可沿发动机的进气通道设置，以用于改变提供给发动机气缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门62可设置在压缩机162的下游(如图1所示)，或者可替代地可设置在压缩机162的上游。另外，发动机系统可包括在进气通道42中位于压缩机的上游的进气系统(AIS)节气门63和节流板65。

排气通道48可接收来自发动机10的除气缸14之外的其他气缸的排气。排气传感器126被示出为在排放控制装置72的上游联接到排气通道48。传感器126可从适用于提供排气空燃比指示的各种传感器(诸如例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态排气氧传感器或EGO(如所描绘的)、HEGO(加热的EGO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)或氧化碳(CO)传感器)之中选择。排放控制装置72可以是三元催化器(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。

排气温度可由位于排气通道48中的一个或多个温度传感器(未示出)来估计。可替代地，排气温度可基于发动机工况(诸如转速、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等)来推断。此外，排气温度可由一个或多个排气传感器126来计算。应当理解，可替代地可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的每个气缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸30被示出为包括位于气缸30的上部区域处的至少一个进气提升阀52和至少一个排气提升阀54。在一些实施例中，发动机10的每个气缸(包括气缸30)可包括位于气缸的上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气门52可由控制器12经由凸轮致动系统51通过凸轮致动来控制。类似地，排气门54可由控制器12经由凸轮致动系统53来控制。凸轮致动系统51和53可各自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廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者。进气门52和排气门54的位置可分别由气门位置传感器55和57来确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可通过电动气门致动来控制。例如，气缸30可替代地可包括经由电动气门致动控制的进气门和经由凸轮致动(包括CPS和/或VCT系统)控制的排气门。在再一些实施例中，进气门和排气门可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)来控制。

气缸30可具有一定压缩比，所述压缩比是活塞38处于下止点时的容积与处于上止点时的容积之比。常规地，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在其中使用不同燃料的一些示例中，可增大压缩比。例如，当使用辛烷值较高的燃料或具有较高潜伏蒸发焓的燃料时，可能发生这种情况。如果使用直接喷射，那么由于直接喷射通过充气冷却对发动机爆震的影响，也可增大压缩比。压缩比也可基于驱动器需求经由VCR致动器192对VCR机构做出的调整而机械地改变，从而改变活塞38在燃烧室14内的有效位置。在一个示例中，在VCR致动器192是电动马达的情况下，可根据提供给此电动马达的电流来推断压缩比。供应给VCR致动器192的电流在其中产生扭矩，所述扭矩经由致动器联动装置195转换到控制轴196，在控制轴196中其用于抵消作用在控制轴上的燃烧引起的扭矩，使得没有净扭矩作用在控制轴196上。以此方式，VCR致动器192将控制轴196保持在命令位置(旋转角度)处。作用在控制轴196上的燃烧引起的扭矩与发动机气缸30内发生的如通过联动装置在控制轴196与活塞38之间传送的燃烧力是成比例的。联动装置的布置将改变燃烧力与控制轴所经受的燃烧引起的扭矩之间的比例，因为机械杠杆率依赖于这种布置。发动机气缸30内的燃烧力又是这个气缸的压缩比的函数。因此，基于供应给VCR致动器192的电流，可推断出气缸30内的燃烧力，从而推断出这个气缸30的实际压缩比，而不需要另外的部件或传感器。

由于气门正时(或凸轮正时)影响滞留在气缸中的空气质量，所以其影响气缸压力。通过考虑气门正时，使用理想气体定律来估计TDC处的气缸压力是可能的。这一点可在获知TDC处的VCR保持扭矩(或VCR保持电流)时考虑，所述VCR保持扭矩用于测量气缸的实际CR，如图4至图5所详述的。

在一些实施例中，发动机10的每个气缸可包括用于引发燃烧的火花塞92。在所选择操作模式下，点火系统88可响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。然而，在一些实施例中，可省略火花塞92，诸如在发动机10可通过自动点火或通过喷射燃料来引发燃烧的情况下，如一些柴油发动机可能就是这种情况。

在一些实施例中，发动机10的每个气缸可被配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，气缸30被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为直接联接到气缸30，以用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地将燃料直接喷射到其中。以此方式，燃料喷射器66提供所谓的燃料到燃烧气缸30中的直接喷射(在下文中称为“DI”)。虽然图1将喷射器66示出为侧喷射器，但是喷射器66还可位于活塞的顶上，诸如接近火花塞92的位置。当以基于醇的燃料使发动机操作时，由于一些基于醇的燃料的较低挥发性，这种位置可增强混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于进气门的顶上和附近以增强混合。燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统输送到燃料喷射器66。可替代地，燃料可在较低压力下由单级燃料泵输送，在这种情况下，直接燃料喷射的正时与使用高压燃料系统的情况相比在压缩冲程期间可能更受限制。另外，虽然未示出，但是燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。应当理解，在替代实施例中，喷射器66可以是将燃料提供到气缸30上游的进气道中的进气道喷射器。

还应当理解，虽然所描绘的实施例展示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，可通过使用两个或更多个喷射器(例如，每个气缸一个直接喷射器和一个进气道喷射器，或每个气缸两个直接喷射器/两个进气道喷射器等)并改变从每个喷射器进入气缸中的相对喷射量来操作发动机。

在气缸的单个循环期间，燃料可由喷射器输送到气缸。此外，从喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可随着工况而变化。另外，对于单个燃烧事件，可每个循环执行所输送燃料的多次喷射。可在压缩冲程、进气冲程或其任何适当组合期间执行所述多次喷射。此外，可在循环期间喷射燃料以调整燃烧的空气-喷射燃比(AFR)。例如，可喷射燃料以提供化学计量AFR。AFR传感器可被包括以提供对缸内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126。通过测量排气中的残余氧气(对于稀混合气而言)或未燃烧的碳氢化合物(对于浓混合气而言)的量，传感器可确定AFR。这样，AFR可被提供作为Lambda(λ)值(即，作为给定混合气的实际AFR与化学计量之比)。因此，1.0的λ指示化学计量混合气，浓于化学计量混合气可具有小于1.0的λ值，而稀于化学计量混合气可具有大于1的λ值。

如上所述，图1示出多缸发动机的一个气缸。这样，每个气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。

发动机10还可包括联接到每个气缸30的爆震传感器90，以用于标识异常的气缸燃烧事件。在替代实施例中，一个或多个爆震传感器90可联接到发动机缸体的所选择位置。爆震传感器可以是气缸缸体上的加速度计，或被配置在每个气缸的火花塞中的离子传感器。爆震传感器的输出可与曲轴位置传感器(诸如霍尔效应传感器)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，可标识和区分因爆震和预点火中的一者或多者而造成的异常燃烧。例如，爆震可响应于在爆震窗中估计的爆震传感器输出高于爆震阈值来标识，而预点火可响应于在预点火窗中估计的爆震传感器输出高于预点火阈值来标识，所述预点火阈值高于所述爆震阈值，所述预点火窗早于所述爆震窗。另外，可相应地解决异常燃烧。例如，爆震可通过减小压缩比和/或延迟火花正时来解决，而预点火可通过富化发动机和/或限制发动机负荷来解决。此外，减小压缩比还减少进一步预点火的变化。

在一些示例中，车辆5可以是具有可供用于一个或多个车轮59的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆，或仅具有一个或多个电机的电动车辆。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40和电机52经由变速器48连接到车轮59。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴40与电机52之间，并且第二离合器56设置在电机52与变速器48之间。控制器12可向每个离合器56的致动器发送使离合器接合或脱离接合的信号，以便使曲轴40与电机52和与其连接的部件连接或断开连接，和/或使电机52与变速器48和与其连接的部件连接或断开连接。变速器48可以是齿轮箱、行星齿轮系统或其他类型的变速器。动力传动系统可以各种方式来配置，包括作为并联、串联或串并联混合动力车辆。

电机52从牵引电池58接收电力以向车轮59提供扭矩。电机52也可作为发电机操作，以例如在制动操作期间提供电力以便给电池58充电。

控制器12被示出为微计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于在此特定示例中示出为只读存储器芯片106的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110以及数据总线。控制器12可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除先前讨论的那些信号之外，所述各种信号还包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量结果；来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型的传感器)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122的歧管绝对压力信号(MAP)；来自EGO传感器126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。VCR机构位置可从传感器193获得，所述传感器193可以是旋转式电位计或旋转编码器，以用于感测控制轴196或致动器联动装置195的旋转。发动机转速信号RPM可由控制器12根据信号PIP生成。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从图1的各种传感器接收信号，并基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令采用图1的各种致动器来调整发动机操作。示例性致动器包括节气门62、燃料喷射器66、VCR致动器192、EGR阀152(其控制通过EGR管道150的流动)以及废气门82。作为一个示例，基于发动机转速和负荷，控制器可通过向VCR致动器192发送信号来调整发动机的压缩比，VCR致动器192致动控制轴196，这进而调整下连杆198的位置，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106可编程有计算机可读数据，所述计算机可读数据表示可由处理器102执行以用于实施以下描述的方法以及所预期但未具体列出的其他变型的命令。

每个气缸的实际CR特别地在高负荷下影响这个气缸的爆震极限。由于联接到发动机10的每个气缸30的VCR机构的制造公差和气缸盖腔室容积的变化，每个气缸的实际CR与这个气缸的命令CR之间可能存在显著的零件间变化。另外，对于期望(命令)的CR设定，实际CR可能存在显著的气缸间变化。由于这些差异，CR校准可能不是最佳的。作为一个示例，可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高于所预期的，所得的非最佳CR可能高于所期望的，从而导致气缸变得过度爆震受限。作为另一个示例，可响应于低负荷状况而命令较高CR设定。然而，由于气缸的实际CR低于所预期的，所得的非最佳CR可能低于所期望的，从而导致气缸变得燃烧稳定受限和NVH受限，并且燃料低效最小。

本文发明人已经认识到，可有利地利用供应给VCR致动器192的电流与发动机气缸内发生的燃烧力之间的关系来推断气缸的实际CR。供应给VCR致动器192的电流是基于对控制轴196位置的位置反馈控制。此位置反馈控制方案可利用一个或多个位置传感器(诸如位置传感器193)来确定VCR机构180的一个或多个部件的位置或扭矩，并且可基于此测量位置或扭矩向VCR致动器192供应电流。在所描绘的示例中，位置传感器193测量控制轴196的位置，并且控制器12向VCR致动器192供应足以抵消由发动机气缸30内的燃料燃烧引起的位移力的电流。因此，供应给VCR致动器的电流取决于发动机气缸30内的燃烧力，并且这些燃烧力又取决于所述气缸中的CR。可利用这种关系基于供应给发动机气缸的VCR致动器192的电流来推断这个气缸中的实际CR。

如参考图4至图5所详述的，发动机控制器可基于VCR发动机的每个CR设定下每个气缸的命令CR与实际CR之间的差值来更新CR校准(即，对给定发动机转速和负荷下要命令的CR的校准)。在一个示例中，基于期望的8.0的CR，控制器12命令VCR致动器192将控制轴196移动到对应于CR 8.0的位置。然而，如基于供应给VCR致动器的电流推断的实际压缩比在此控制轴196位置处为7.8。这样，控制器12可更新CR校准以包括在控制轴196位置处对应于8.0的CR，在给定发动机工况下实现7.8的实际CR。然后，控制器12可致动VCR致动器192以升高活塞38的TDC位置，直到如经由VCR致动器192电流推断的实际CR为8.0。在另一个示例中，根据存储在控制器12的存储器中的CR校准，为了实现9.0的实际CR，需要将气缸的控制轴196命令到对应于8.8的CR的位置。因此，为了实现9.0的期望CR，控制器12可利用此CR校准数据并将控制轴196命令到对应于8.8的CR的位置，从而实现9.0的实际CR。气门正时和扭转漂移可能影响这种命令CR 8.8以实现CR 9的基础偏移校准。如果气门正时使得所吸入的空气量与校准过程期间所吸入的空气量不同，那么将改变8.8的目标CR以实现9.0的实际CR。如果控制轴的角度漂移使得您处于波谷或谷中(诸如参考图9)，那么必须再次调整8.8的CR以实现正确的实际CR。因此，可改善VCR发动机性能。

现在转到图2，描述了用于基于发动机工况选择和命令VCR发动机的CR设定的示例性程序200。用于实行方法200以及本文所包括的其他方法的指令可由控制器基于存储在控制器的存储器中的指令并结合从发动机系统的传感器接收的信号来执行，所述传感器诸如以上参考图1描述的传感器。控制器可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。发动机工况可包括例如：驱动器动力需求(例如，基于联接到加速器踏板的踏板位置传感器的输出)；环境温度、压力和湿度；发动机转速、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；增压水平；燃料箱中可用的燃料的燃料辛烷值；等等。

在204处，方法200包括：基于所估计的发动机工况来选择用于操作发动机的期望的压缩比设定。发动机可被配置有VCR机构(例如，图1的VCR机构)，所述VCR机构在第一较低压缩比设定与第二较高压缩比设定之间机械地改变发动机压缩比。例如，每个气缸的VCR机构可被一前一后地致动到较高或较低CR设定。VCR机构可通过机械地改变每个气缸内的活塞位置来调整CR设定。可替代地，第一压缩比与第二压缩比之间的多个压缩比是可能的。在一个示例中，通过采用VCR致动器192以通过致动器联动装置195改变控制轴196的位置(角度)，VCR机构(诸如图1所描述的VCR机构)可实现不同的CR设定。在一个示例中，VCR致动器是谐波驱动马达，控制轴是包含偏心区域(例如，椭圆部)的轴，并且致动器联动装置是S形联动装置。当控制轴位置(角度)通过VCR致动器和致动器联动装置的作用而改变时，控制连杆(诸如控制连杆197)改变位置。随着控制轴的偏心区域旋转，附接到偏心区域的控制连杆将根据偏心区域的角度取向向上(朝向活塞顶部)或向下(背离活塞顶部)移动。在一个示例中，可通过以下方式来减小气缸的CR：改变控制轴的角度位置使得控制连杆向上移动，从而致使下连杆(诸如下连杆198)进行枢转、致使上连杆(诸如上连杆199)和活塞顶部(诸如活塞38)向下移动。这在活塞顶部位于TDC处时造成较大的燃烧室容积，并且因此造成较小的CR。可替代地，可通过以下方式来增大气缸的CR：改变控制轴的角度位置使得控制连杆向下移动，从而致使下连杆进行枢转、致使上连杆和活塞顶部在燃烧时升得更高。这在活塞位于TDC处时造成较小的燃烧室容积，并且因此造成较大的CR。以此方式，图1的示例性VCR机构可在最大CR与最小CR(如由控制轴的偏心轮的形状和尺寸所确定的)之间持续地控制发动机CR。

控制器可以在给定驱动器动力需求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。控制器可通过比较例如来自存储在控制器的存储器中的查找表的每个压缩比下发动机的制动燃油消耗率(BSFC)来比较每个压缩比下的燃料效率，所述查找表在基于每个气缸具有基本上相同的CR的原型发动机的初始发动机校准期间填充。每个压缩比下发动机的燃料效率可经由各自随着工况(例如，发动机转速、扭矩、温度、湿度、推断的燃料辛烷值等)的变化存储的表、映射图、算法和/或等式来确定，这些设定在基于原型发动机的初始发动机校准期间填充。一般来说，随着发动机负荷或BMEP增大，所选择压缩比可能由于较高CR的效率益处(其在较低负荷下占主导)与爆震受限燃烧定相的效率损失(其在较高负荷下占主导)之间的折衷而减小。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，所述方法包括：命令所选择压缩比设定。这包括：控制器向每个气缸的VCR致动器发送信号，以将VCR机构移动到与这个气缸中的所选择CR设定相对应的位置。作为一个示例，如果选择较低CR设定，那么控制器可向VCR致动器发送信号以将联接到每个气缸的VCR机构的控制轴的位置改变到第一位置(或第一角度)。此第一位置的采用导致结构变化通过VCR机构联动装置传播到活塞，从而致使活塞顶部在对应的发动机气缸中朝向曲轴进一步向下移动、在活塞位于TDC处时造成较大的气缸容积、并且由此使每个气缸移动到较小的压缩比。在另一个示例中，如果选择较高CR设定，那么控制器可向VCR致动器发送信号以将VCR机构的控制轴的位置改变到第二位置(或第二角度)。此第二位置的采用导致结构变化通过VCR机构联动装置传播到活塞，从而致使活塞顶部在发动机气缸中朝向火花塞进一步向上移动、在活塞位于TDC处时造成较小的气缸容积、并且由此使气缸移动到较大的压缩比。在一个示例中，在每个气缸的VCR机构受到共同的致动器致动的情况下，每个气缸的CR设定被一致地调整到命令的CR设定。

在207处，在向每个发动机气缸命令所选择CR之后，所述方法包括：估计当前设定下每个气缸的实际压缩比。如参考图4至图5所详述的，在补偿VCR控制轴的扭转漂移和气门(或凸轮)正时对气缸压力的影响的同时，控制器可基于供应给VCR致动器以保持控制轴的命令位置的电流来估计给定气缸的CR。因为VCR致动器可采用位置反馈控制来将控制轴位置保持在命令设定点处(基于命令CR)，所以供应给它的电流将取决于作用于使控制轴移位的燃烧力(和压力)。由于燃烧力与CR相关，所以在供应给VCR致动器的电流与发动机气缸的CR之间存在关系或传递函数。在由控制器供应给VCR致动器的电流与气缸内的燃烧力之间的这种关系或传递函数取决于VCR机构的几何结构，诸如在连接VCR机构和活塞顶部的各种部件之间产生的杠杆率和齿轮比。这种关系/传递函数还取决于各种其他因素，包括发动机油温和冷却剂温度、空气温度、发动机自旋速率、发动机负荷、VCR致动器温度、气门正时、VCR致动器的扭转漂移。

在208处，控制器可比较在命令CR设定下实现的燃料经济性，同时将可能需要应用于具有高于命令CR的实际CR的气缸的任何另外的火花延迟考虑在内。这包括：控制器确定每个发动机气缸的当前命令CR设定下实际CR与命令CR之间的差值，并进一步确定在当前命令CR设定下实际CR与命令CR之间的差值是否高于阈值。

例如，在较高的发动机负荷下，可以确定实际CR是否比命令CR高阈值差以上。作为另一个示例，在较低的发动机负荷下，可以确定实际CR是否比命令CR低阈值差以上。如果不是，那么在210处，所述方法包括：保持当前CR设定。另外，可更新存储在控制器的存储器中的CR校准表。

如果在当前设定下实际CR与命令CR之间的差值高于阈值，那么在212处，所述方法包括：命令替代CR设定。例如，在较高的发动机负荷下，如果实际CR比命令CR高阈值差以上，那么可将VCR机构命令到较低的CR设定。作为另一个示例，在较低的发动机负荷下，如果实际CR比命令CR低阈值差以上，那么可将VCR机构命令到较高的CR设定。作为一个示例，在重复方法200的顺序之前，控制器可向VCR致动器发送信号以移动VCR机构来使CR增大或减小0.2比率。对于在发动机受到爆震限制的高负荷下操作的其中一个或多个气缸具有高于标称CR的发动机，降低CR将改善爆震控制。同样地，对于在发动机受到燃烧稳定性限制的低负荷下操作的其中一个或多个气缸具有低于标称CR的发动机，提高CR将改善NVH。除了调整CR设定之外，还可以更新存储在控制器的存储器中的CR校准表。

在另一个示例中，发动机控制器可通过将高于期望CR下所有气缸的总和与处于或低于期望CR下针对每个气缸的热效率控制爆震所需要的火花延迟量进行比较来优化CR选择。这给出：

净效率＝(给定负荷、转速的当前CR下气缸热效率之和)-(给定负荷转速的由于爆震而需要延迟的气缸的火花延迟损失的效率之和)。为了响应于时间t+1处的转速和负荷的变化而确定下一个命令CR，针对新的转速-负荷组合重新计算根据上述等式的净效率。如果时间t+1处的净效率大于时间t处的净效率，那么应发出新的命令CR。但如果净效率下降，那么CR将保持不变。

换句话讲，如果净结果是正值，那么不改变CR。否则，如果净结果是负值，那么将CR转换为较高的CR。还应当理解，也可基于命令CR与实际CR值之间的差值来诊断VCR机构。例如，基于任何CR设定下的绝对差高于诊断阈值，可以推断出联接到给定气缸的VCR机构已退化并且给定气缸的CR调整可能受到限制。在一个示例中，通过将经由燃烧力估计的实际CR与由VCR位置传感器估计的实际CR进行比较，可以更可靠地诊断VCR机构。特别地，如果仅根据CR轴传感器诊断VCR机构并且没有独立的CR测量，那么在例如对轴的端部错误分度的情况下，CR轴传感器位置可能导致错误。

图3示出示例性表300，其中可存储实际CR数据并将其与命令CR设定进行比较。图3的表可以是存储在控制器的存储器中的查找表。所述查找表可在发动机制造、更换或大修之后立即填充数据，并且每当执行图2的程序时，可更新所述查找表。例如，可通过在制造期间测量关键发动机零件的尺寸来初始量化每个气缸的CR，然后在发动机操作期间更新所述CR。因此，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3的表300，气缸1的实际CR显著高于命令设定，而气缸4的实际CR显著低于命令设定，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与其他气缸相比更加爆震受限，从而需要另外的火花延迟。这造成了气缸1在高负荷下的净燃料效率损失。因此，通过基于VCR马达电流和位置精确地获知实际CR，可进行适当的补偿调整以改善发动机性能。

现在转到图4，示出用于基于联接到VCR机构的马达的电流来估计发动机气缸的实际压缩比的示例性方法400。在一个示例中，图4的方法可以作为图2的方法的一部分(诸如在步骤207处)执行。所述方法通过使提供给VCR致动器(诸如VCR致动器192)的电流与发动机的CR相关来使得能够在加燃料的发动机操作期间估计发动机气缸的实际CR。以此方式，控制器可更精确地调节每个气缸的CR，从而提高发动机效率。

方法400在402处开始，其中确定发动机是否正在燃烧燃料。如果发动机不在燃烧燃料，那么方法400进行到418，其中，在未加燃料的发动机操作期间(诸如在减速燃料切断(DFSO)事件期间)估计气缸的实际CR，如参考图5所详述的。DFSO期间的CR估计是基于将VCR致动器保持在命令位置所需的峰值保持电流、以及峰值电流(或峰值保持压力)的位置(以曲柄角度表示)两者。在DFSO期间，由于未加燃料的发动机操作的燃烧压力不足对估计VCR轴上的峰值保持压力造成较高的信噪比，从而改善VCR估计的可靠性。然后，方法移动到414。

如果在402处确定发动机正在燃烧燃料，那么方法400进行到404。在404处，方法包括：选择要进行CR估计的气缸。在一个示例中，所选择气缸是最近向其命令CR的气缸，其中命令CR是基于发动机工况。在另一个示例中，所选择气缸是点火顺序中的下一个气缸。在另一个示例中，气缸可基于在方法400的最后一次重复时的CR估计顺序来选择，上一次重复时最后一个所选择气缸被所选择为当前重复时的最后一个。在又一些示例中，气缸可根据预定义顺序或基于发动机缸体上气缸的位置来选择。然后，方法400可进行到405。

在405处，确定所选择气缸是否正在进行后燃烧。例如，可以确定如果所选择气缸具有被延迟使得其接近TDC的火花正时，那么燃烧事件的峰值压缩压力位于TDC后。作为一个示例，可以确定火花正时是否延迟15度延迟或更多。通常，MBT任一侧的5-7度导致扭矩相差约1％。如果是，那么方法进行到418，其中，在气缸的后燃烧事件期间基于将VCR致动器保持在命令位置所需的峰值保持电流、以及峰值电流(或峰值保持压力)的位置(以曲柄角度表示)两者来估计气缸的实际CR，如参考图5所详述的。在后燃烧事件期间，峰值燃烧压力的推迟位置对估计VCR轴上的峰值保持压力造成较高的信噪比，从而改善CR估计的可靠性。然后，方法移动到414。算法可标识TDC附近的峰值以查看峰值压缩压力发生的位置，并且稍后标识第二峰值以标识峰值燃烧压力发生的位置。

如果加燃料的发动机操作得到确认并且所选择气缸中的燃烧事件不是后燃烧事件，那么方法移动到406，其中控制器测量施加到所选择气缸的VCR致动器的电流。施加到VCR致动器的电流可由控制器(诸如控制器12)确定，并且可根据位置反馈控制方案提供，其中位置传感器(诸如位置传感器193)可在命令所选择CR设定之后向控制器提供位置反馈信息。随着一个或多个VCR机构部件的位置进一步远离设定点(或经受更大的位移力/扭矩)，可增大施加到VCR致动器以将VCR部件保持在期望的位置设定点处的电流。以此方式，由控制器施加到VCR致动器的电流可反映施加在VCR机构的一个或多个部件上的燃烧力，从而在所施加的VCR致动器电流与发动机燃烧力之间提供可测量的关系。在一个示例中，VCR致动器是谐波驱动马达，并且所施加的电流与此谐波驱动马达的扭矩输出是成比例的。在另一个示例中，可经由控制器持续监测施加到VCR致动器的电流并将其存储在存储器中。以此方式，可以获得电流时间进程。在另一个示例中，可在所选择时间点或曲轴位置处对施加到VCR致动器的电流进行采样。在按时间测量电流的情况下，可测量电流时间进程的一个或多个特征并使用所述一个或多个特征来推断气缸的CR。在一个示例中，可使用电流时间进程的均方根(rms)平均值来推断气缸CR。在另一个示例中，可使用一个或多个电流峰值或谷值来推断所选择气缸的CR，诸如在曲轴的一个完整旋转期间为保持VCR致动器位置而供应的最大电流。然后，方法400可进行到408。

在408处，基于在406处测量的电流，控制器可推断出作用在控制轴上的一个或多个燃烧力。所测量电流与作用在控制轴上的燃烧力之间的关系可根据当前的发动机工况来更新。施加到VCR致动器的电流与作用在控制轴上的燃烧力之间的关系可取决于以下中的一者或多者或全部：VCR致动器的温度、VCR致动器与控制轴之间的联动装置(诸如S形联动装置)的几何结构/布置、发动机油温、空气温度等。在一个示例中，控制器可在给定施加到VCR致动器的电流的情况下，参考存储在控制器的存储器中的查找表来获得作用在控制轴上的燃烧力。查找表可使用发动机工况和所施加VCR致动器电流作为输入，并且可输出所推断的作用在控制轴上的燃烧力。查找表还可包括增益值，所述增益值补偿VCR控制轴上经受的扭转漂移。例如，可在循环内对与期望设定的偏差进行求和(或积分)以确保位置得以保持。如果在循环的所选择段期间积分不为零，那么可推断CR机构的某种移动正在发生。

在另一个示例中，施加到VCR致动器的电流与作用在控制轴上的燃烧力之间的关系可以传递函数、算法或模型的形式存储，其中上述发动机工况的值作为变量。在一个示例中，如通过图6的映射图600所描绘的，施加到VCR致动器的rms平均电流(rms平均控制轴扭矩)可用于确定作用在控制轴上的燃烧力/扭矩。

在409处，随着气缸的气门或凸轮正时的变化进一步更新所推断的燃烧力值。例如，可随着IVC的变化更新燃烧力。凸轮/气门正时影响滞留在气缸中的空气质量。特别地，IVC定义气缸的压缩冲程的开始。控制器可使用获知的IVC和理想气体定律来补偿滞留空气质量对VCR控制轴所经受的保持扭矩的贡献。例如，如果基于气缸的IVC正时估计的CR对应于150个CAD，那么当创建气缸力与CR校准表时，控制器可外推读数并计算对应于基础IVC的实际CR(例如，180个CAD)。以此方式，基于所测量的VCR致动器保持电流，可以推断出作用在控制轴上的一个或多个燃烧力。然后，方法400可进行到410。在另一个示例中，压力的估计在TDC压缩冲程(通常被称为360度ATDC)处或其附近进行。

在410处，控制器基于映射的发动机工况更新使估计的燃烧力与实际气缸CR相关的传递函数。例如，可基于以下中的一者或多者来更新传递函数：映射的发动机油温、发动机冷却剂温度、环境空气温度、燃烧的燃料类型、机械部件的布置/几何结构(以推断相关的机械增益/杠杆率)、或可能改变燃烧力与CR之间的关系的其他参数。通过基于当前发动机工况更新燃烧力与气缸内CR之间的传递函数，可实现更准确的气缸CR估计。然后，方法400可进行到412。

在一个示例中，随着发动机油温增加，可更新传递函数以反映估计的燃烧力与实际CR之间的更陡的关系。因此，对于给定的燃烧力，当发动机温度较高时可估计出较低的实际CR，并且当发动机温度较低时可估计出较高的实际CR。在另一个示例中，随着进气温度降低，可更新传递函数以反映燃烧力与实际CR之间更陡的关系。因此，对于给定的燃烧力，当空气温度较低时可估计出较低的实际CR，并且当进气温度较高时可估计出较高的实际CR。在DFSO的情况下，可使用油温代替发动机冷却剂温度(ECT)，因为油温影响偏心轴轴承轴颈中的摩擦，并且因此影响所需的VCR致动器马达扭矩。如果油温不适用，ECT可用作替代量。

还可能需要知道VCT位置，以便估计空气充量。可使用如通过IAT传感器测量的进气温度(IAT)、或经由MCT传感器测量的歧管充气温度(MCT)来估计引入气缸中的空气充量，以考虑马达带动循环中压缩力与膨胀力的差。如果使用燃烧信息进行估计，那么控制器可能还需要估计并考虑从MBT的火花提前量或延迟量、以及空燃比、VCT设定和正在应用的任何外部EGR(例如，低压EGR)。例如，可基于发动机转速、发动机负荷或空气充量、VCT、EGR、空燃比和火花正时来推断扭矩估计值，然后可能需要从所推断的扭矩估计值中减去所估计的摩擦扭矩以计算发动机制动扭矩。

在412处，控制器可基于所推断的作用在控制轴上的燃烧力和所更新的使这个力与所选择气缸的CR相关的传递函数来估计气缸的CR。在一个示例中，控制器可基于所推断的作用在控制轴上的燃烧力和发动机工况，参考存储在控制器的存储器中的查找表来获得CR。查找表可使用发动机工况和施加到控制轴的燃烧力作为输入，并且可输出所估计的所选择气缸的CR。在另一个示例中，可将作用在控制轴上的燃烧力与所选择气缸的CR之间的关系存储为函数/模型，其中燃烧力和发动机工况的值作为输入变量，并且所估计的所选择气缸的CR作为输出。然后，方法400可进行到414。

在414处，检索在DFSO期间针对给定发动机气缸估计的实际CR，并将其与在燃料发动机操作期间确定的所选择发动机气缸的实际CR一起使用，以计算最终的实际CR值。例如，可将最终实际CR值计算为发动机燃烧期间估计的CR和DFSO期间估计的CR的加权函数。由于在没有燃烧力的情况下改善的信噪比，在DFSO条件期间估计的CR(相对于在燃料发动机操作期间估计的CR)具有更高的权重。

在416处，控制器可用所选择气缸的所估计实际CR，随着这个气缸的命令CR设定的变化来更新其存储器。作为一个示例，参考图3，控制器可利用在每个命令(或标称)CR(8，10，12，14)下针对每个气缸(图3中的Cyl_1-4)测量的实际CR来更新其存储器。在更具体的示例中，参考图3，控制器可更新其存储器以反映当被命令到8.0的CR时，气缸1具有8.4的实际CR。方法400随后可以结束。

然后，控制器可选择另一个气缸并重复方法400。可根据需要或根据进度表对每个气缸重复这一过程，并且以此方式，可保持与命令气缸CR和每个CR设定下每个气缸的实际CR有关的精确校准曲线。

应当理解，也可采用使所施加的VCR致动器电流与所选择气缸的实际CR相关的单个传递函数，而不是使用使所施加的VCR致动器电流与作用在控制轴上的燃烧力相关的第一传递函数、然后使用使此燃烧力与实际CR相关的第二传递函数的上述方法。

现在转到图5，示出了用于在DFSO事件和后燃烧事件期间基于联接到VCR机构的马达的电流来估计发动机气缸的实际压缩比的示例性方法500。在一个示例中，图5的方法可以作为图4的方法的一部分(诸如在步骤418处)执行。所述方法通过使提供给VCR致动器(诸如VCR致动器192)的保持电流与发动机的实际CR相关来实现在未加燃料的发动机操作期间(诸如在减速燃料切断(DFSO)事件或后燃烧期间)估计所选择发动机气缸的实际CR。以此方式，控制器可更准确地补偿每个气缸中的CR变化，从而提高发动机效率。

应当理解，虽然图5的方法教导了单独估计每个气缸的实际CR，这并不意味着具有限制性。例如，图5的方法可在其中存在旋转变压器马达联接到每个气缸的发动机系统中实施。在替代实现方式中，诸如其中单个旋转变压器马达经由连杆连接到同时改变所有气缸的CR的单个偏心控制轴，对马达的电流或扭矩的测量可根据点火顺序进行。其中，每个气缸可在每个CR下以720度的发动机旋转进行测量。例如，控制器可将CR设定命令到所有发动机气缸，并且在以命令CR操作发动机气缸的同时测量马达电流和对马达的燃烧力持续一段时间。然后，基于以其进行测量的点火顺序和正时(例如，以曲柄角度表示)，控制器可以解析出与每个适合气缸相对应的实际CR数据。

方法500在502处开始，其中确定是否满足一个或多个DFSO进入条件。DFSO进入条件可包括但不限于未被踩下的加速器踏板、恒定或降低的车速以及被踩下的制动器踏板中的一者或多者。可使用加速器踏板位置传感器来确定加速器踏板位置。当未应用或踩下加速器踏板时，加速器踏板位置可占据基础位置，并且当增加加速器应用时，加速器踏板可远离基础位置移动。另外地或可替代地，在加速器踏板联接到节气门的示例中或者在节气门以加速器踏板跟随模式操作的示例中，可经由节气门位置传感器来确定加速器踏板位置。当由于扭矩需求是恒定的或不增加而存在恒定或降低的车速时，可以发起DFSO。车速可由车速传感器确定。被踩下的制动器踏板可经由制动器踏板传感器确定。

如果未满足DFSO进入条件，那么在503处，确定是否正在发生后燃烧事件。如果火花正时在气缸中延迟了阈值量以上使得峰值燃烧压力从平均位置推迟，那么后燃烧事件得到确认。然后，方法移动到508。如果后燃烧事件未得到确认，那么在504处，发动机将加燃料地继续运行，并且控制器可根据图4的方法400在加燃料的发动机操作期间估计一个或多个发动机气缸的CR。方法500随后可以结束。

如果在502处控制器确定满足DFSO进入条件，那么控制器可以发起DFSO事件，所述DFSO事件包括在继续操作气缸阀以将空气泵送通过气缸的同时禁用气缸加燃料，如506处所示。在506处禁用发动机加燃料之后，方法500进行到508。在508处，方法包括：选择要进行CR估计的气缸。在一个示例中，所选择气缸是向其命令的CR最近发生变化的气缸。在另一个示例中，所选择气缸是点火顺序中的下一个气缸。在再一示例中，所选择气缸是DFSO期间首先被停用的气缸。在又一示例中，所选择气缸是其中第一压缩事件发生在TDC之后的气缸。在另一个示例中，气缸可基于在方法500的最后一次重复时的CR估计顺序来选择，上一次重复时最后一个所选择气缸被所选择为当前重复时的最后一个。在又一些示例中，气缸可根据预定义顺序或基于发动机缸体上气缸的位置来选择。一旦选择了气缸，方法就可以进行到510。

在510处，控制器将第一CR设定命令到所选择气缸的VCR机构。由于没有燃料正在燃烧，所以控制器可以命令VCR机构可获得的任何CR设定。在一个示例中，可基于自上次经由方法500校准CR以来经过的时间量将CR命令到所选择气缸。在另一个示例中，命令的CR可基于这个气缸的先前测量的可变性，使得可在给定气缸的实际CR与命令CR之间的测量偏差最大的情况下命令CR。在另一个示例中，命令的CR可基于固定的进度表，其中根据这个预定义进度表，命令的CR是下一个。

在选择CR并将这个CR命令到所选择气缸之后，方法500同时进行到512和520。命令所选择CR包括：控制器向VCR致动器发送信号以将VCR机构的一个或多个部件(诸如控制轴)调整到与所选择CR设定相对应的位置。控制器可从与VCR机构的一个或多个部件相关联的一个或多个位置传感器接收位置反馈，以监测VCR机构位置。基于由一个或多个位置传感器提供的反馈，控制器可调整发送到VCR致动器的信号，以便实现命令的CR设定。

在512处，控制器测量施加到所选择气缸的VCR致动器的电流。控制器可获知峰值保持电流，同时反映VCR控制轴上经受的峰值保持压力。施加到VCR致动器的电流可由实现位置反馈的控制器调节，以将VCR机构保持在命令位置处/CR下。这样，位置传感器(图1的位置传感器193)可在命令所选择CR设定之后向控制器提供关于VCR机构180的位置反馈信息。随着一个或多个VCR机构部件(诸如控制轴)的位置进一步远离命令位置(或经受更大的位移力/扭矩)，可增大施加到VCR致动器以将VCR部件保持在命令位置处/CR下的电流。换句话讲，由控制器施加到VCR致动器的电流可反映抵抗VCR机构的部件所经受的燃烧力/扭矩所需的保持扭矩。在DFSO期间，这些力由活塞在气缸内上下移动时的泵送动作引起。当气缸内的压力增大或减小时，力(本文中也称为泵送力)将通过活塞传导到VCR机构中，从而到达控制轴。因此，VCR致动器可提供保持扭矩以将VCR机构保持在命令位置处。以此方式，在DFSO事件期间施加到VCR致动器的电流可与保持扭矩相关，保持扭矩又与泵送力相关。在一个示例中，VCR致动器是谐波驱动马达，并且所施加的电流与此谐波驱动马达的扭矩输出是成比例的。在另一个示例中，可经由控制器持续监测施加到VCR致动器的电流并将其存储在存储器中。以此方式，可在DFSO的持续时间内生成电流分布或时间进程。在另一个示例中，可在所选择时间点或曲轴位置处对施加到VCR致动器的电流进行采样。在按时间持续测量电流的情况下，可测量电流时间进程的一个或多个特征并使用所述一个或多个特征来推断气缸的CR。在一个示例中，可使用电流时间进程的均方根(rms)平均值来推断气缸CR。在另一个示例中，可使用一个或多个电流峰值或谷值来推断所选择气缸的CR，诸如在曲轴的一个完整旋转期间为保持VCR致动器位置而供应的最大电流。方法500然后进行到514。

在514处，基于在512处测量的电流，控制器可推断将控制轴保持在命令位置所需的保持扭矩。可根据当前发动机工况、同时还考虑VCR控制轴上经受的扭转漂移来更新所测量电流与保持扭矩之间的关系(诸如使两者相关的传递函数)。例如，如果扭转“抖动”积分在一个循环内产生非零值，这表明发生了漂移，并且可使用此信息来调谐控制器以适应位置控制。因此，可使用通过积分跟踪控制轴的角度漂移Δθ来修改预期的CR，然后将修改的预期CR与根据气缸压力计算的CR进行比较。

施加到VCR致动器的电流与保持扭矩之间的关系可取决于以下中的一者或多者或每一者：VCR致动器的温度、VCR致动器与控制轴之间的联动装置(诸如S形联动装置)的几何结构/布置、发动机油温、空气温度以及其他发动机操作参数。在一个示例中，控制器可参考存储在控制器的存储器中的查找表，以获得与施加到VCR致动器的电流相对应的保持扭矩。查找表可使用发动机工况和所施加VCR致动器电流作为输入，并且可输出所推断的保持扭矩。在另一个示例中，施加到VCR致动器的电流与保持扭矩之间的关系可以传递函数、算法或模型的形式存储，其中上述发动机工况的值作为变量。在具有角度漂移的情况下，控制轴的实际位置与所预期的相差Δθ。此实际位置改变根据所测量电流计算的CR(所测量电流等于扭矩，扭矩等于气缸力)。以此方式，基于所测量的VCR致动器电流，可以推断出保持扭矩。方法500然后进行到515。

在515处，随着气缸的气门或凸轮正时的变化进一步更新所推断的保持扭矩。例如，可随着IVC的变化更新保持扭矩。凸轮/气门正时影响滞留在气缸中的空气质量。特别地，IVC定义气缸的压缩冲程的开始。控制器可使用获知的IVC和理想气体定律来补偿滞留空气质量对VCR控制轴所经受的保持扭矩的贡献。例如，如果基于气缸的IVC正时估计的CR对应于150个CAD，那么控制器可外推读数并计算对应于180个CAD的实际CR。在另一个示例中，CR的估计可在压缩处于TDC附近或处于TDC处的最大压力时进行。

接下来在516处，控制器基于映射的发动机工况来更新使保持扭矩与CR相关的传递函数。例如，可基于以下中的一者或多者来更新传递函数：映射的发动机油温、发动机冷却剂温度、环境空气温度、燃烧的燃料类型、机械部件的布置/几何结构(以推断相关的机械增益/杠杆率)、或可能改变保持扭矩与CR之间的关系的其他参数。在一个示例中，随着发动机油温增加，可更新传递函数以反映估计的保持扭矩与实际CR之间的更陡的关系。因此，对于给定的保持扭矩，当发动机温度较高时可估计出较低的实际CR，并且当发动机温度较低时可估计出较高的实际CR。通过基于当前发动机工况更新保持扭矩与气缸内CR之间的传递函数，可实现更准确的气缸CR估计。然后，方法500可进行到518。

在518处，控制器基于所推断的保持扭矩和更新的传递函数来估计所选择气缸的CR。在一个示例中，控制器可基于所推断的保持扭矩和发动机工况，参考存储在控制器的存储器中的查找表来获得CR。查找表可使用发动机工况和保持扭矩作为输入，并且可输出所估计的所选择气缸的CR。在另一个示例中，可将保持扭矩与所选择气缸的CR之间的关系存储为函数/模型，其中保持扭矩和发动机工况的值作为输入变量，并且所估计的所选择气缸的CR作为输出。以此方式，可估计命令的CR下所选择发动机气缸的实际CR。方法500然后进行到528。

与步骤512-518并行地，其中基于峰值保持压力的值估计CR，在步骤520-526处还随着峰值压力位置的变化估计CR。在520处，控制器测量施加在VCR致动器上的峰值保持电流。这是DSFO或最多延迟的火花正时期间保持电流曲线的最大值(诸如图9的曲线图900的最大值)。如图所示，对于后燃烧循环，峰值在TDC附近。如果估计是在DFSO期间进行的，那么在TDC处或其附近可能存在峰值而没有其他峰值ATC，因为没有燃烧。

在522处，控制器可基于峰值保持电流来推断峰值气缸压力。例如，可使用传递函数或算法根据峰值保持电流来估计峰值气缸压力。在524处，控制器可测量峰值压力的位置。本文中的位置是以曲柄角度(CAD)表示的发动机活塞位置。在526处，控制器可应用使峰值压力的位置与CR位置的变化相关的函数来估计实际CR。这是因为TDC的位置随CR而变化。在一个示例中，控制器可参考图8所示的关系来推断由于峰值压力位置的变化所致的CR变化。峰值压力位置估计值(尤其是在DFSO期间)可能对绝对压力或压差的其他噪声因子不太敏感，因为像温度和滞留空气质量等项可能影响压力。使用依赖于峰值压力位置的方法与基于峰值压力的绝对值的方法相比可更加稳健，因为后者受温度、气缸中的空气量、AFR差值等的影响。但是，CR与峰值CR位置之间的关系的动态范围可能是小的。例如，CR＝8和CR＝18的峰值压力位置之间可能只有5个CAD差异。

在528处，控制器可利用所选择气缸的所估计实际CR，随着这个气缸的命令CR的变化来更新其存储器。特别地，控制器可使用经由不同估计方法估计的CR的加权平均值。这包括：对与基于峰值保持电流的位置估计的CR不同的(512-518处)基于峰值保持电流的绝对值估计的CR进行加权。这两种方法一起使用可提供更佳的信息，其中峰值压力位置方法证实机构是如预期地那样定位，并且压力或压差方法确保实际CR是正确的(并且可用来适用于诸如燃烧室沉积等项)。为了更好地利用电流测量灵敏度，这两种方法可以在具有相对高的气缸压力的DFSO条件期间应用，而在较低的压力水平下，可以应用使用峰值压力位置的方法。

关于随着命令CR变化的所估计实际CR的图表或表被称为这个气缸的校准曲线或校准图表。在图3中示出校准图表的一个示例，其示出标称/命令CR为8、10、12和14的四个气缸的估计的实际CR。在520处，控制器可在命令的CR设定下用所选择气缸的新估计的CR更新校准图表/曲线(诸如图3所示的)。在一个示例中，参考图3，在所选择的气缸是气缸1并且命令的CR设定为10的情况下，控制器可用此新估计的实际CR的值对发现于图3的表中的列“Cyl_1”和行“10”的交叉点处的条目进行更新。以此方式，更新使每个气缸的命令CR与实际CR相关的校准曲线/图表。方法500然后进行到522。

在替代示例中，当处于DFSO模式时，控制器可将CR设定命令到所有发动机气缸并且利用命令的CR设定监测燃烧力和马达电流，直到已经收集到足以估计每个气缸的实际CR的数据为止。基于马达电流相对于活塞位置的正时以及气缸的点火顺序，控制器可以确定每个点火气缸的实际CR。作为一个示例，可在每个CR下以720度的发动机旋转来测量每个气缸。一旦已经在第一CR下测量了每个气缸，并且仍然处于DFSO条件时，控制器就可命令第二CR并在第二CR下测量每个气缸，以此类推。

如果由于进入DFSO条件而发起CR估计，那么在530处，控制器确定是否满足DFSO退出条件。DFSO退出条件可包括但不限于被踩下的加速器和被释放的制动器踏板中的一者或多者或全部。在另一个示例中，DFSO退出条件还可包括开启的车厢HVAC系统。在一些示例中，可存在退出DFSO的其他合适条件。如果满足DFSO退出条件(在发动机正以DFSO模式运行的同时)，那么控制器将恢复发动机加燃料，如532处所示。可选地，所述方法然后可进行到504，其中控制器可根据图4的方法400在加燃料的发动机操作期间估计一个或多个发动机气缸的实际CR。方法500随后可以结束。

如果在522处控制器确定未满足DFSO退出条件(在正以DFSO模式运行的同时)，那么方法500可进行到534，其中控制器选择新的CR设定并将其命令给所选择气缸的VCR机构。然后，方法500同时返回到512和520，其中控制器基于峰值电流的值和峰值电流的位置对命令CR设定重复估计所选择气缸的实际CR的过程。方法500可在每个命令CR设定下以此方式持续更新每个气缸的校准曲线/图表，直到满足DFSO退出条件为止。

以此方式，在DFSO或后燃烧事件期间，同时利用由TDC处的燃烧力不足或推迟所导致的较高信噪比，可以完全或部分地更新一个或多个气缸的使命令CR与实际CR相关的校准曲线/图表。通过在DFSO事件期间更新使命令CR与实际CR相关的校准曲线/图表，可利用在未加燃料的发动机自旋期间活塞所经受的力与CR之间的一致(低可变性)关系来提供对每个气缸的VCR机构的一致校准，并由此提供对发动机操作的更精确控制，从而提高发动机效率。

现在参考图6，展示可以使由VCR致动器提供的用于保持命令的控制轴位置的控制轴扭矩与给定气缸的CR相关的方式的示例。

曲线图600示出VCR机构的控制轴所经受的随着曲轴角度变化的扭矩的示例性时间轨迹。可以看出，控制轴经受取决于曲轴角度的不同扭矩。这是因为曲轴的角度与发动机冲程循环的相位相关联。曲线图600示出五个不同CR的控制轴扭矩时间轨迹。另外，曲线图600示出控制轴扭矩的平均(RMS)值，这些平均值由曲线图600中的平线表示。在一个示例中，时间轨迹610展示8.0的CR下控制轴所经受的随着曲轴角度变化的扭矩，而线618示出这个扭矩在CR 8.0下的平均(RMS)值。在另一个示例中，时间轨迹602示出10.0的CR下控制轴所经受的随着曲轴角度变化的扭矩，而线612示出这个扭矩在此CR下的平均(RMS)值。可以看出，控制轴扭矩的时间轨迹以及控制轴扭矩的RMS值都根据CR而变化。

通过对一系列已知CR的RMS控制轴扭矩进行绘图，可以产生曲线，诸如曲线图650所示的曲线。此曲线图展示RMS控制轴扭矩与CR之间的关系。作为示例，已知CR 8和CR 10的RMS控制轴扭矩由曲线图650上的点618和612示出。曲线图(诸如曲线图650)可用来产生RMS控制轴扭矩与CR之间的传递函数，所述传递函数又可用来使施加到VCR致动器的电流与给定气缸的CR相关，因为此电流与如上所讨论的控制轴扭矩相关。

图7示出用于推断气缸的随着VCR致动器电流和发动机工况变化的实际CR的示例性时间线700。时间线700包括曲线702，所述曲线702示出按时间的VCR致动器电流；曲线704，所述曲线704示出按时间的发动机油温；以及曲线706，所述曲线706示出如根据VCR致动器电流推断的发动机气缸的实际压缩比。曲线706还包括指示实际CR为10.0的线710和指示实际CR为8.0的线708。

在时间t1之前，发动机气缸的VCR致动器保持8.0的CR(如基于施加到VCR致动器的电流的量和模式所推断的)，如曲线702所示。此时的发动机油温较低(例如，相对较冷)。

在时间t1，控制器将10.0的CR命令给气缸。这样，由控制器施加以将VCR机构定位并保持在命令CR下的VCR致动器电流(模式和量)发生变化(在所描绘的示例中，所施加的电流增大)。如基于施加到VCR致动器的电流所推断的实际CR为10.0，如曲线706所示。在t1，发动机油温仍然处于较低值。

在时间t2，控制器命令气缸的CR返回到8.0。另外，在t2附近，发动机油温增加到较高值(例如，相对较暖)。相应地，更新使施加到VCR致动器的电流与实际CR相关的传递函数，以补偿较高的发动机油温。在t2，施加到VCR致动器的电流高于在t1之前施加的电流。然而，尽管施加到VCR致动器的电流的幅度增加(与VCR致动器所保持的8.0的CR的第一实例相比，所施加电流的波谷与谷之间的差异更大，如t0与t1之间)，但使用更新的传递函数，控制器仍正确地将气缸的CR推断为8.0。

在t3，控制器命令气缸的CR返回到10.0。这样，施加到VCR致动器的电流发生变化，从而反映这一新的VCR机构位置。在t3，施加到VCR致动器的电流高于在t2施加的电流。然而，尽管施加到VCR致动器的电流的幅度增加(与VCR致动器所保持的10.0的CR的第一实例相比，所施加电流的波谷与谷之间的差异更大，如t1与t2之间)，但使用更新的传递函数，控制器仍正确地将气缸的CR推断为10.0。

时间线700展示控制器的若干示例，所述控制器基于施加到与所述气缸的VCR机构相关联的VCR致动器的电流来推断发动机气缸的实际CR。时间线700还给出了可基于发动机工况更新使VCR致动器电流与CR相关的传递函数的方式的示例。所述传递函数的更新使得控制器能够保持气缸的实际CR的准确推断，即使在发动机工况改变时也是如此。

以此方式，可获知不同的命令CR设定下气缸压缩比的变化并对其进行补偿。通过对命令CR设定下施加于VCR机构上的燃烧力进行关联来推断VCR机构设置的实际CR，可以准确且可靠地获知CR偏差。通过基于由发动机控制器施加到VCR机构的谐波驱动马达的电流推断燃烧扭矩，可使用现有的部件获知CR变化，而不依赖于另外的传感器。此外，可实时地执行获知，从而允许将老化和磨损的影响考虑在内。通过依赖于可重复的发动机带动泵气功(engine motoring pumping work)来推断压缩比，降低了与CR估计相关联的噪声因子，从而改善准确度。通过获知气缸间CR偏差，可改善VCR发动机性能，从而改善VCR发动机的整体燃料效率。

一种用于发动机的示例性方法包括：经由机械致动的可变压缩比机构对气缸命令压缩比；以及响应于所述气缸的实际压缩比来调整致动器，所述实际压缩比基于联接到所述可变压缩比机构的马达的峰值电流的值和相对于活塞位置的位置中的每一者来估计。在前述示例中，另外地或可选地，所述马达是经由联动装置联接到所述可变压缩比机构的谐波驱动马达，并且所述电流是施加到所述马达以将所述联动装置保持在基于命令压缩比的一定位置处的保持电流。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述峰值电流基于所测量的基础电流和同在所述基础电流的施加期间所述联动装置上所经受的扭转漂移相关联的增益因子中的每一者来估计。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述估计包括：基于所述峰值电流来推断出施加在所述马达上的燃烧负荷；以及基于所推断的燃烧负荷经由传递函数来估计压缩比。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述传递函数是基于一个或多个映射的发动机工况，所述发动机工况包括发动机油压、发动机机械摩擦、发动机冷却剂温度、马达致动器温度、可变凸轮正时、外部EGR以及发动机进气温度，并且其中基于可变凸轮正时的所述传递函数包括：基于进气门闭合正时来调整所述传递函数。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述命令包括：在减速燃料切断条件期间清扫多个离散压缩比。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述估计包括：在所述发动机正在燃烧所述气缸中的燃料时，获知所述压缩比的第一估计值；在减速燃料切断事件期间，在空气经由气缸阀被泵送通过所述发动机气缸的情况下所述发动机正在未加燃料地自旋时，仅基于所述峰值电流的所述值来获知第二估计值；在所述减速燃料切断事件期间，仅基于所述峰值电流的所述位置来获知第三估计值；以及基于所述第一估计值、所述第二估计值和所述第三估计值的加权平均值来估计实际压缩比。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述方法还包括：随着所述可变压缩比机构的每个压缩比设定下所述命令压缩比与所述实际压缩比之间的差值的变化来更新标称压缩比校准进度表。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述方法还包括：基于所述命令压缩比下每个发动机气缸的所述实际压缩比和每个发动机气缸的火花正时对所述命令压缩比下所述发动机的第一燃料经济性和较低压缩比下所述发动机的第二燃料经济性进行比较；以及基于所述比较选择用于所述气缸的总压缩比设定，所述选择包括：当所述第一燃料经济性高于所述第二燃料经济性时选择所述命令压缩比，以及当所述第二燃料经济性高于所述第一燃料经济性时选择所述较低压缩比。

另一种示例性发动机方法包括：基于以下来指示气缸压缩比：施加在可变压缩比(VCR)机构的谐波驱动马达上的燃烧扭矩、由控制器在减速燃料切断事件和后燃烧事件中的每一者期间施加到所述谐波驱动马达的电流。在前述示例中，另外地或可选地，所述电流是由所述控制器施加到所述马达以将所述VCR机构的位置保持在命令压缩比设定下的峰值保持电流，并且所述方法还包括：响应于所指示的气缸压缩比来调整对所述VCR机构和/或发动机致动器的控制器命令。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述估计是基于所述峰值保持电流的绝对值和所述峰值保持电流相对于活塞位置的位置中的每一者。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所施加的电流基于来自联接到所述马达与所述VCR机构之间的联动装置的位置传感器的反馈来调整，并且其中施加在所述谐波驱动马达上的所述燃烧扭矩与施加到所述马达的所述电流成正比。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述推断是基于在所述减速燃料切断事件期间估计的所估计燃烧扭矩和在所述后燃烧事件期间估计的所估计燃烧扭矩的加权平均值。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述推断是经由使所述压缩比与所估计的燃烧扭矩、所述峰值保持电流相对于上止点位置的位置、以及指示所述VCR机构的控制轴上所经受的扭转位置漂移的因子相关联的传递函数进行的。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述后燃烧事件包括在高于阈值火花正时延迟情况下的加燃料发动机操作，其中所述命令CR设定是第一设定，所述方法还包括：在低于阈值火花正时延迟情况下的加燃料发动机操作期间将所述VCR机构命令到所述第一CR设定，以及获知随着所命令的第一CR设定变化的所述气缸压缩比。

另一种示例性发动机系统包括：发动机，所述发动机包括多个气缸；可变压缩比(VCR)机构，所述可变压缩比机构联接到所述多个气缸中的每个气缸的活塞，以用于经由机械地改变给定气缸内的活塞位置来将多个压缩比(CR)设定中的一个应用于所述给定气缸，所述机构包括椭圆部；谐波驱动马达，所述谐波驱动马达经由联动装置联接到所述椭圆部；位置传感器，所述位置传感器联接到所述联动装置；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：在所选择的加燃料发动机工况和所有未加燃料发动机工况期间，将气缸的VCR机构命令到第一压缩比(CR)设定；在所述命令之后经由位置传感器反馈感测所述VCR机构的联动装置的位置的变化；基于所述反馈感测向所述VCR机构的马达施加电流以保持所述联动装置的所述位置；基于所施加电流的峰值的值和相对于活塞位置的位置来推断出所述气缸的实际压缩比；以及基于所述实际压缩比与所述命令的第一CR设定之间的差值来调整发动机操作参数。在前述示例中，另外地或可选地，所述系统还包括：发动机气缸；可变压缩比(VCR)机构，所述可变压缩比机构联接到所述气缸的活塞以用于经由机械地改变所述给定气缸内的活塞位置来将多个压缩比(CR)设定中的一个应用于所述气缸，所述机构包括椭圆部；其中所述位置传感器联接到所述联动装置，并且所述马达是经由所述联动装置联接到所述椭圆部的谐波驱动马达；并且其中所述控制器包括另外的指令，所述指令用于：获知随着所述第一CR设定变化的所述差值；以及基于所获知的差值更新所述第一CR设定下的CR校准进度表。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所述控制器包括另外的指令，所述指令用于：将所述气缸的所述VCR机构命令到与所述第一CR设定不同的第二CR设定；以及基于施加到所述马达的电流、基于在所述将所述给定气缸的所述VCR机构命令到所述第二CR设定之后的反馈感测来推断出所述第二CR设定下所述给定气缸的实际压缩比。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或可选地，所选择的加燃料发动机工况包括：所述发动机在火花正时被延迟一定量的情况下加燃料地自旋，所述量是将所述给定气缸的燃烧压力推迟超过上止点的量。应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂态存储器中，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施。本文所描述的特定程序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)中的一种或多种。因此，所展示的各种动作、操作和/或功能可按所展示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下可省略。同样地，处理顺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必需的，而是为了便于说明和描述提供的。所展示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可根据所使用的特定策略而重复地执行。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暂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程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变化是可能的。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/或性质的所有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视为新颖且并非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“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这样的要素的合并，既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论是否与原始权利要求的范围相比更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题内。

根据本发明，一种用于发动机的方法包括：经由机械致动的可变压缩比机构对气缸命令压缩比；以及响应于所述气缸的实际压缩比来调整致动器，所述实际压缩比基于联接到所述可变压缩比机构的马达的峰值电流的值和相对于活塞位置的位置中的每一者来估计。

根据一个实施例，所述马达是经由联动装置联接到所述可变压缩比机构的谐波驱动马达，并且其中所述电流是施加到所述马达以将所述联动装置保持在基于命令压缩比的一定位置处的保持电流。

根据一个实施例，所述峰值电流基于所测量的基础电流和同在所述基础电流的施加期间所述联动装置上所经受的扭转漂移相关联的增益因子中的每一者来估计。

根据一个实施例，所述估计包括：基于所述峰值电流来推断出施加在所述马达上的燃烧负荷；以及基于所推断的燃烧负荷经由传递函数来估计压缩比。

根据一个实施例，所述传递函数是基于一个或多个映射的发动机工况，所述发动机工况包括发动机油压、发动机机械摩擦、发动机冷却剂温度、马达致动器温度、可变凸轮正时、外部EGR以及发动机进气温度，并且其中基于可变凸轮正时的所述传递函数包括：基于进气门闭合正时来调整所述传递函数。

根据一个实施例，所述命令包括：在减速燃料切断条件期间清扫多个离散压缩比。

根据一个实施例，所述估计包括：在所述发动机正在燃烧所述气缸中的燃料时，获知所述压缩比的第一估计值；在减速燃料切断事件期间，在空气经由气缸阀被泵送通过所述发动机气缸的情况下所述发动机正在未加燃料地自旋时，仅基于所述峰值电流的所述值来获知第二估计值；在所述减速燃料切断事件期间，仅基于所述峰值电流的所述位置来获知第三估计值；以及基于所述第一估计值、所述第二估计值和所述第三估计值的加权平均值来估计实际压缩比。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于，随着所述可变压缩比机构的每个压缩比设定下所述命令压缩比与所述实际压缩比之间的差值的变化来更新标称压缩比校准进度表。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于，基于所述命令压缩比下每个发动机气缸的所述实际压缩比和每个发动机气缸的火花正时对所述命令压缩比下所述发动机的第一燃料经济性和较低压缩比下所述发动机的第二燃料经济性进行比较；以及基于所述比较选择用于所述气缸的总压缩比设定，所述选择包括：当所述第一燃料经济性高于所述第二燃料经济性时选择所述命令压缩比，以及当所述第二燃料经济性高于所述第一燃料经济性时选择所述较低压缩比。

根据本发明，一种发动机方法包括：基于以下来指示气缸压缩比：施加在可变压缩比(VCR)机构的谐波驱动马达上的燃烧扭矩、由控制器在减速燃料切断事件和后燃烧事件中的每一者期间施加到所述谐波驱动马达的电流。

根据一个实施例，所述电流是由所述控制器施加到所述马达以将所述VCR机构的位置保持在命令压缩比设定下的峰值保持电流，并且所述方法还包括：响应于所指示的气缸压缩比来调整对所述VCR机构和/或发动机致动器的控制器命令。

根据一个实施例，所述估计是基于所述峰值保持电流的绝对值和所述峰值保持电流相对于活塞位置的位置中的每一者。

根据一个实施例，所施加的电流基于来自联接到所述马达与所述VCR机构之间的联动装置的位置传感器的反馈来调整，并且其中施加在所述谐波驱动马达上的所述燃烧扭矩与施加到所述马达的所述电流成正比。

根据一个实施例，所述推断是基于在所述减速燃料切断事件期间估计的所估计燃烧扭矩和在所述后燃烧事件期间估计的所估计燃烧扭矩的加权平均值。

在根据一个实施例，所述推断是经由使所述压缩比与所估计的燃烧扭矩、所述峰值保持电流相对于上止点位置的位置、以及指示所述VCR机构的控制轴上所经受的扭转位置漂移的因子相关联的传递函数进行的。

根据一个实施例，所述后燃烧事件包括在高于阈值火花正时延迟情况下的加燃料发动机操作，其中所述命令CR设定是第一设定，所述方法还包括：在低于阈值火花正时延迟情况下的加燃料发动机操作期间将所述VCR机构命令到所述第一CR设定，以及获知随着所命令的第一CR设定变化的所述气缸压缩比。

根据本发明，提供了一种发动机系统，其具有：发动机，所述发动机包括多个气缸；可变压缩比(VCR)机构，所述可变压缩比机构联接到所述多个气缸中的每个气缸的活塞，以用于经由机械地改变给定气缸内的活塞位置来将多个压缩比(CR)设定中的一个应用于所述给定气缸，所述机构包括椭圆部；谐波驱动马达，所述谐波驱动马达经由联动装置联接到所述椭圆部；位置传感器，所述位置传感器联接到所述联动装置；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：在所选择的加燃料发动机工况和所有未加燃料发动机工况期间，将气缸的VCR机构命令到第一压缩比(CR)设定；在所述命令之后经由位置传感器反馈感测所述VCR机构的联动装置的位置的变化；基于所述反馈感测向所述VCR机构的马达施加电流以保持所述联动装置的所述位置；基于所施加电流的峰值的值和相对于活塞位置的位置来推断出所述气缸的实际压缩比；以及基于所述实际压缩比与所述命令的第一CR设定之间的差值来调整发动机操作参数。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于，发动机气缸；可变压缩比(VCR)机构，所述可变压缩比机构联接到所述气缸的活塞以用于经由机械地改变所述给定气缸内的活塞位置来将多个压缩比(CR)设定中的一个应用于所述气缸，所述机构包括椭圆部；其中所述位置传感器联接到所述联动装置，并且所述马达是经由所述联动装置联接到所述椭圆部的谐波驱动马达；并且其中所述控制器包括另外的指令，所述指令用于：获知随着所述第一CR设定变化的所述差值；以及基于所获知的差值更新所述第一CR设定下的CR校准进度表。

根据一个实施例，所述控制器包括另外的指令，所述指令用于：将所述气缸的所述VCR机构命令到与所述第一CR设定不同的第二CR设定；以及基于施加到所述马达的电流、基于在所述将所述给定气缸的所述VCR机构命令到所述第二CR设定之后的反馈感测来推断出所述第二CR设定下所述给定气缸的实际压缩比。

根据一个实施例，所选择的加燃料发动机工况包括：所述发动机在火花正时被延迟一定量的情况下加燃料地自旋，所述量是将所述给定气缸的燃烧压力推迟超过上止点的量。

Claims (13)

1.一种用于发动机的方法，包括：

经由机械致动的可变压缩比机构对气缸命令压缩比；以及

响应于所述气缸的实际压缩比来调整致动器，所述实际压缩比基于联接到所述可变压缩比机构的马达的峰值电流的值和相对于活塞位置的位置中的每一者来估计。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述马达是经由联动装置联接到所述可变压缩比机构的谐波驱动马达，并且其中所述电流是施加到所述马达以将所述联动装置保持在基于命令压缩比的一定位置处的保持电流。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述峰值电流基于所测量的基础电流和同在所述基础电流的施加期间所述联动装置上所经受的扭转漂移相关联的增益因子中的每一者来估计。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述估计包括：

基于所述峰值电流来推断出施加在所述马达上的燃烧负荷；以及

基于所推断的燃烧负荷经由传递函数来估计压缩比。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述传递函数是基于一个或多个映射的发动机工况，所述发动机工况包括发动机油压、发动机机械摩擦、发动机冷却剂温度、马达致动器温度、可变凸轮正时、外部EGR以及发动机进气温度，并且其中基于可变凸轮正时的所述传递函数包括：基于进气门闭合正时来调整所述传递函数。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述命令包括：在减速燃料切断条件期间清扫多个离散压缩比。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述估计包括：在所述发动机正在燃烧所述气缸中的燃料时，获知所述压缩比的第一估计值；在减速燃料切断事件期间，在空气经由气缸阀被泵送通过所述发动机气缸的情况下所述发动机正在未加燃料地自旋时，仅基于所述峰值电流的所述值来获知第二估计值；在所述减速燃料切断事件期间，仅基于所述峰值电流的所述位置来获知第三估计值；以及基于所述第一估计值、所述第二估计值和所述第三估计值的加权平均值来估计实际压缩比。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：随着所述可变压缩比机构的每个压缩比设定下所述命令压缩比与所述实际压缩比之间的差值的变化来更新标称压缩比校准进度表。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：基于所述命令压缩比下每个发动机气缸的所述实际压缩比和每个发动机气缸的火花正时对所述命令压缩比下所述发动机的第一燃料经济性和较低压缩比下所述发动机的第二燃料经济性进行比较；以及基于所述比较选择用于所述气缸的总压缩比设定，所述选择包括：当所述第一燃料经济性高于所述第二燃料经济性时选择所述命令压缩比，以及当所述第二燃料经济性高于所述第一燃料经济性时选择所述较低压缩比。

10.一种发动机系统，包括：

发动机，所述发动机包括多个气缸；

可变压缩比(VCR)机构，所述可变压缩比机构联接到所述多个气缸中的每个气缸的活塞，以用于经由机械地改变给定气缸内的活塞位置来将多个压缩比(CR)设定中的一个应用于所述给定气缸，所述机构包括椭圆部；

谐波驱动马达，所述谐波驱动马达经由联动装置联接到所述椭圆部；

位置传感器，所述位置传感器联接到所述联动装置；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：

在所选择的加燃料发动机工况和所有未加燃料发动机工况期间，

将气缸的VCR机构命令到第一压缩比(CR)设定；

在所述命令之后经由位置传感器反馈感测所述VCR机构的联动装置的位置的变化；

基于所述反馈感测向所述VCR机构的马达施加电流以保持所述联动装置的所述位置；

基于所施加电流的峰值的值和相对于活塞位置的位置来推断出所述气缸的实际压缩比；以及

基于所述实际压缩比与所述命令的第一CR设定之间的差值来调整发动机操作参数。

11.如权利要求10所述的系统，还包括：发动机气缸；可变压缩比(VCR)机构，所述可变压缩比机构联接到所述气缸的活塞以用于经由机械地改变所述给定气缸内的活塞位置来将多个压缩比(CR)设定中的一个应用于所述气缸，所述机构包括椭圆部；其中所述位置传感器联接到所述联动装置，并且所述马达是经由所述联动装置联接到所述椭圆部的谐波驱动马达；并且其中所述控制器包括另外的指令，所述指令用于：

获知随着所述第一CR设定变化的所述差值；以及

基于所获知的差值来更新所述第一CR设定下的CR校准进度表。

12.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括另外的命令，所述命令用于：

将所述气缸的所述VCR机构命令到与所述第一CR设定不同的第二CR设定；以及

基于施加到所述马达的所述电流、基于在所述将所述给定气缸的所述VCR机构命令到所述第二CR设定之后的反馈感测来推断出所述第二CR设定下所述给定气缸的实际压缩比。

13.如权利要求10所述的系统，其中所选择的加燃料发动机工况包括：所述发动机在火花正时被延迟一定量的情况下加燃料地自旋，所述量是将所述给定气缸的燃烧压力推迟超过上止点的量。