预点火控制的方法和系统的制作方法

专利名称：预点火控制的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及响应于预点火检测结果控制车辆引擎的方法和系统。
背景技术：
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发明内容
在某些操作工况下，具有较高压缩比例、或增压以提供比输出的引擎，可能易于出现低速预点火燃烧事件。由于预点火引起的早期燃烧可能导致很高的缸内压力，最终可能引起与燃烧爆震相似但强度更大的燃烧压力波。已有人开发出根据引擎操作工况对预点火进行预测和/或早期检测的方法。此外，检测步骤之后，可采取各种预点火缓解步骤。一种用于对付预点火的方法举例示于Miyazaki等人的US 7，275，519中。本发明中，在检测到预点燃风险后，立即于压缩冲程中执行缸内浓燃料喷射。随后恢复化学计量的燃料喷射。在替代方法中，可立即执行缸内稀燃料喷射，从而缓解发生预点火的风险。然而，此类方法的一个潜在问题在于，空燃比的突然改变会降级催化剂效率，从而导致废气排放水平降级。因此，在一个例子中，所述问题可以通过如下的引擎操作方法解决，其包括响应于汽缸中预点火指示，于第一时段期间用浓于化学计量的第一空燃比操作所述汽缸；以及于第二时段期间将所述汽缸从所述第一空燃比变为稀于化学计量的第二空燃比。本发明中，所述第二空燃比和第二时段中的一个或一个以上可以是基于所述第一空燃比和所述第一时段中的一个或一个以上。在一个例子中，引擎控制器可根据引擎操作工况(例如引擎转速、供气温度、歧管压力、燃料辛烷、引擎预点火计数等)判定预点火的前馈可能性，并根据所述前馈可能性限制引擎负荷。例如，引擎负荷可随着供气温度的上升受到限制。通过限制负荷及缓慢提升负荷，可以减少与预点火有关的异常燃烧事件的发生。然而，即使是限制了负荷，预点火仍有可能发生。预点火的指示可以是基于引擎操作工况，例如爆震强度(根据爆震传感器的判定)、曲柄轴加速度(根据曲柄轴传感器的判定)、火花塞电离，及/或基于由于汽缸异常燃烧事件导致的汽缸压力的变化。响应于预点火指示，引擎控制器可执行基于燃料喷射的预点火缓解操作。此时，受影响汽缸可被加浓一时段，之后汽缸再减稀操作一时段。此外，根据汽缸的预点火历史记录(例如根据预点火计数决定)，还可进一步限制引擎负荷。在基于燃料喷射的预点火缓解操作期间，引擎控制器可加浓汽缸，即于第一时段 (例如第一数量个燃烧事件)期间以浓于化学计量的第一空气喷射燃料比操作汽缸。所述加浓操作(即第一时段和第一空燃比的加浓程度)可以是基于引擎操作工况(如引擎转速和负荷)、预点火反馈(如预点火指示)、预点火计数及历史记录、以及预点火性质(例如是间断性还是持续性)。例如，响应于更频繁的预点火历史记录(如通过更高的预点火计数表示)，加浓操作可执行更长时段及/或使之更浓。在另一个例子中，预点火指示是基于缸内燃烧压力或爆震强度，则响应于预点火时更高的缸内燃烧压力、更高的振动强度或更高的爆震强度，加浓操作可执行更长的时段并使加浓程度更高。本发明响应于预点火的发生进行汽缸加浓操作，可以达到冷却汽缸供气的效果，从而减少异常燃烧事件的进一步发生。然而，其得到的浓于化学计量的空燃比(AFR)也会减少排出供气中氧气含量，从而降级控排装置催化剂效率。因此，为了减少汽缸加浓导致的催化剂降级，当第一时段结束后，引擎控制器可将汽缸从第一空燃比变成于第二时段(例如第二数量个燃烧事件)期间以稀于化学计量的第二空气喷射燃料比操作。可以根据前一加浓操作的第一时段和第一空燃比，调整所述减稀操作的所述第二时段和所述第二空燃比中的一个或一个以上。例如，当第一浓燃料喷射的浓度增加时，可增加减稀操作的第二时段(例如更大数量的燃烧事件)及/或增加燃料喷射的减稀程度(即使之更稀)。在一个示例中，控制器可集合加浓期间过多的喷射燃料量 (或加浓后剩余的未燃燃料)，并相应地确定减稀操作以使得第一时段期间过多的喷射燃料量被第二时段期间产生的过多的供气氧气量所补偿。在替代实施例中，控制器可集合所耗的过量供气氧气，并推断催化效率在所述(第一)时段期间可能会有所降低，并相应地调节稀燃料喷射以使得催化效率得到恢复。例如，稀燃料喷射可一直进行直至催化效率回到一阈值。由此，通过对浓燃料喷射执行这种调节，汽缸操作总时段期间的平均空燃比得以保持在化学计量或接近化学计量。当稀燃料喷射的所述(第二)时段结束后，控制器可根据引擎操作工况恢复汽缸中化学计量的燃料喷射。除了上述基于燃料喷射的预点火缓解操作，还可响应于预点火指示限制引擎负荷。例如，可通过减小节流阀开口、降低引擎增压、调节凸轮正时、气门正时或排气泄压阀正时中的一个或一个以上来减少进入引擎的气流，以此限制引擎负荷。受限的负荷也可逐步斜增(ramp in)，且其斜增速率要使得限荷操作与加浓操作协同进行。例如，受限负荷的斜增速率可以使得加浓操作和负荷斜增几乎同时完成。尽管减小引擎负荷可进一步减少预点火事件的发生，但对预点火的效果可能被延迟到稳定气流达到时。另外，除了加浓和限荷操作，火花正时也可以提前一定量。具体而言，火花可以可相对于检测到预点火时的火花正时朝MBT提前。可根据当前引擎转速和/或加浓操作调节火花提前量。因此，当加浓程度和/或加浓时段增加时，可增加火花提前量。由于加浓期间汽缸更能容忍浓于化学计量的空燃比所导致的火花提前，所以火花提前可有利地与加浓操作结合使用以保持汽缸浓态下的IMEP。因此，汽缸燃料加浓操作可用于迅速(几乎是顷刻)处理汽缸预点火，而引擎空气流和负荷调整操作可用于辅助处理汽缸预点火-但较缓慢。通过响应于预点火指示加浓汽缸，可利用喷射燃料的供应冷却效果缓解预点火。通过加浓操作后的减稀操作，废气含氧量水平可返回到不致降级废气催化效率的合理范围内。以此方式，可既缓解预点火又不致降级催化效率和废气排放。应知，以上发明内容是为了介绍一系列精选概念的简化形式，下文的具体实施方式
中将对所述概念进行详细描述。
具体实施方式
并不能确定本发明主张权利的主题的主要或关键特征，权利要求书中定义了本发明主张权利的标的物范围。此外，要求保护的主题并不限于解决了前述任何缺陷或任何公开所涉缺陷的实施方法。


图1所示为一示例燃烧室。图2所示为根据预点火前馈可能性、以及根据预点火反馈处理预点火的高阶例程图。图3所示为响应于引擎预点火的前馈可能性限制引擎负荷的高阶例程图。图4所示为响应于预点火指示更新预点火计数、继而限制引擎负荷的高阶例程图。图5所示为一预点火缓解例程的示意图。图6所示为根据本发明执行燃料喷射操作以处理预点火的高阶例程图。图7所示为根据预点火计数和预点火性质调节汽缸、汽缸排或引擎内的加浓概况及限荷操作的高阶例程图。图8至图9所示为根据本发明的示例燃料喷射操作。
具体实施例方式以下描述涉及如图1所示发动机系统中用于减少有关预点火的异常燃烧事件的风险的系统和方法。如此处参考图2-5所述，发动机控制器可首先基于发动机运转状况确定预点火发生的可能性，并基于确定的可能性限制发动机载荷。此处，响应预点火指示，该控制器可更新预点火历史记录(包括预点火计数)，并可进一步限制发动机载荷。在不降低废气排放的同时，该控制器可进一步调节燃油喷射至一个或多个发动机汽缸以处理预点火。例如，该控制器可配置为执行控制例程，比如图6所示例程，以加浓汽缸第一时间段，来冷却汽缸充气并减少进一步发生异常汽缸燃烧事件的风险。可基于发动机运转状况、预点火性质和预点火计数等来调节加浓和载荷限制。例如，随着预点火计数的增加和/或随着预点火变得更加频繁，该控制器可执行如图7所示的例程来增加加浓的浓度和事件，并且增加载荷限制的数量。加浓之后，可将汽缸过渡为稀燃油喷射概况第二时间段。可基于上次加浓来调节减稀以将废气中的氧气水平返回到不降低废气催化剂效果的范围内。预点火缓解燃油喷射操作之后，该控制器可继续按化学计量的燃油喷射。此处参考图8-9阐述了燃油喷射操作的示例。该控制器可将预点火事件的详细资料储存在数据库中以改善对将来预点火事件的预测。图1描述了一种内燃机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可从包括控制器12的控制系统接收控制参数并通过输入设备132从车辆操作者130接收输入。在本示例中，输入设备132包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸14 (也可是“燃烧室”)可包括带有活塞138的燃烧室壁136，该活塞138位于燃烧室壁内。活塞138可与曲轴140联接，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴140可通过传动系统与客运车辆的至少一个驱动轮联接。进一步地，起动电机可通过飞轮与曲轴140联接以使得能够进行发动机10的起动操作。汽缸14能通过一连串进气通道142、144和146接收进气空气。进气通道146除了能与汽缸14连通外，还能与发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可包括增压装置比如涡轮增压器或者增压器。例如，图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括设置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿着排气通道148设置的排气涡轮176。压缩机174可至少部分地由排气涡轮176通过轴180供电， 在该轴上该增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，比如，发动机10设有增压器，可任选地省略排气涡轮176，压缩机174可由来自电机或者发动机的机械输入供电。包括节流阀片164的节流阀20可沿着发动机的进气通道设置，用以改变提供给发动机汽缸的流速和/或进气压力。例如，节流阀20可如图1所示布置在压缩机174的下游，或者设置在压缩机174的上游。排气通道148除了能从汽缸14接收废气外，还能从发动机10的其它汽缸接收废气。所示的废气传感器1 与排放控制装置178上游的排气通道148联接。传感器1 可选自多种适当的用于提供废气空燃比指示的传感器，比如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气氧传感器)、二态氧传感器或EGO (如描述所示)，HEGO (加热EGO)、或者N0x、HC或 CO传感器。排放控制装置178可以是三效催化器(TWC)、Ν0χ捕集器、各种其它排放控制装置或者上述装置的组合。可通过一个或多个位于排气通道148内的温度传感器(未示出)来估计排气温度。或者，可基于发动机运行条件比如速度、载荷、空燃比(AFR)、火花延迟等来推断排气温度。进一步地，可通过一个或多个废气传感器1 来计算排气温度。要理解的是也可以通过此处列出的温度估计方法的任意组合来估计废气温度。发动机10的各个汽缸可包括一个或多个进气阀和一个或多个排气阀。例如，图中示出汽缸14包括至少一个进气提升阀150和至少一个位于汽缸14上部分的排气提升阀 156。在一些实施例中，发动机10的各个汽缸，包括汽缸14，可包括至少两个进气提升阀和至少两个位于汽缸上部的排气提升阀。进气阀150可由控制器12通过凸轮致动系统151的凸轮致动控制。相似地，排气阀156可由控制器12通过凸轮致动系统153控制。凸轮致动系统151和153可分别包括一个或多个凸轮，并可利用一个或多个凸轮轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、变阀门正时(VVT)和/或可变阀门升程(VVL)系统，这些系统可由控制器12操作以改变阀门操作。进气阀150和排气阀156的位置可分别由阀门位置传感器155和157确定。在替换实施例中，进气阀和/或排气阀可由电动阀门致动控制。例如，汽缸14或者可包括通过电动阀门致动控制的进气阀和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气阀。同样在其它实施例中，进气阀和排气阀可由普通阀门致动器或致动系统，或者可变阀门正时致动器或致动系统控制。汽缸14能具有压缩比，该压缩比为当活塞138处于底部中心至顶部中心时的体积比。照惯例，该压缩比在9 1至10 1范围内。然而，在一些使用不同燃料的示例中，该压缩比可能增大。这可能发生在，例如，当使用较高辛烷值燃料或较高潜在汽化焓燃料时。 如果使用直接喷射，基于其对发动机爆震的影响，该压缩比也可能增大。在一些实施例中，发动机10的各个汽缸可包括用于发起燃烧的火花塞192。在选择操作模式下，响应来自控制器12的火花提前信号SA,点火系统190能通过火花塞192将点火火花提供给燃烧室14。然而，在一些实施例中，火花塞192可被省略，比如，发动机10 可通过自动点火或者燃料喷射来发起燃烧，就如一些柴油发动机案例一样。在一些实施例中，发动机10的各个汽缸可配有一个或多个用于为汽缸提供燃料的燃料喷射器。作为非限制示例，图中示出了汽缸14包括一个燃料喷射器166。图中示出了燃料喷射器166直接与汽缸14联接以与通过电子驱动器168从控制器12接收的信号 FPff的脉宽成比例地将燃料直接喷射进汽缸内。以这种方式，燃料喷射器166提供所谓的燃料直接喷射(以下简称为DI)至燃烧汽缸14。而图1显示喷射器166为侧喷射器，其可位于活塞的上方，比如靠近火花塞192的位置。当用酒精燃料来操作发动机时，由于一些酒精燃料的较低挥发性，这样的一个位置可改善混合和燃烧效果。或者，该喷射器可位于上方靠近进气阀以改善混合效果。可从包括燃料箱，燃料泵和燃料分配管的高压燃料系统8将燃料输送至燃料喷射器166。或者，可在低压条件下通过单极燃料泵来输送燃料，这种情况下，在压缩冲程期间，可能会比使用高压燃料系统时较大的限制直接燃料喷射的正时。进一步地，虽然图中未标示，燃料箱可具有提供信号至控制器12的压力变送器。应理解，在替换实施例中，喷射器166可以是提供燃料至汽缸14上游的进气口的气口喷射器。应理解，所述实施例阐述了通过单一直接喷射器喷射燃料来操作的发动机，在替换实施例中，可通过使用两个喷射器(例如，直接喷射器和气口喷射器)并改变各个喷射器的相对喷射量来操作发动机。在该汽缸的单个周期期间可通过该喷射器将燃料输送至该汽缸。进一步地，根据操作条件，从该喷射器中输送出的燃料的概况和/或相对量可以不同。此外，对于单一燃烧事件，可在每个周期执行输送的燃料的多次喷射。可在压缩冲程，进气冲程或其任何适当的组合期间进行多次喷射。同样，如图6所述，可在周期期间喷射燃料以调节燃烧的空气和喷射的燃料之比(AFR)。例如，可喷射燃料来提供按化学计量的AFR。可包括AFR传感器来提供对汽缸内AFR的估计。在一个示例中，AFR传感器可以是废气传感器，比如EGO传感器 128。通过测量废气中剩余氧气(对于稀混合物)或者未燃尽的碳氢化合物(对于弄混合物)的量，传感器可确定出AFR。因此，AFR作为λ值被提供，换言之，作为给定混合物的实际AFR与化学计量关系的比率。因此，λ值等于1.0表明是按化学计量的混合物，浓于化学计量的混合物可具有小于1. 0的λ值，稀于化学计量的混合物可具有大于1. 0的λ值。如上所述，图1仅示出了多汽缸发动机的一个汽缸。但各个汽缸也可相似地包括其各自的进气/排气阀、燃料喷射器(多个燃料喷射器)和火花塞等。燃料系统8中的燃料箱可保存不同燃料质量的燃料，比如不同燃料组成。这些差别可包括不同酒精含量、不同辛烷值、不同汽化热、不同燃料混合、和/或其组合。参考图2-7所述，基于发动机运转状况和汽缸预点火历史记录，发动机控制器可确定出预点火发生的可能性，并可优先调节发动机载荷。响应汽缸内预点火的后续发生， 该控制器可进一步限制发动机载荷并调节该汽缸内的燃料喷射为一个定义的数量的后续燃烧事件以加浓该汽缸并缓解预点火。在一个示例中，预点火检测可涉及检测异常燃烧事件并基于来自预点火这些指示的爆震音来区分异常燃烧事件。例如，可结合来自汽缸内爆震传感器和曲轴加速传感器的输入来指明汽缸内的异常燃烧事件。该爆震传感器可以是发动机组上的加速表，或者是配置在各个汽缸的火花塞中的电离传感器。基于爆震传感器信号，比如信号正时、振幅、强度、频率等等，和/或基于曲轴加速信号，该控制器可识别出预点火。例如，较早、较大、和/或较频繁的来自所述爆震传感器的信号可表明是预点火，而较晚、较小、和/或不太频繁的来自所述爆震传感器的信号可表明是爆震。此外，可基于异常燃烧检测时候的发动机运转状况来区别预点火。例如，在较高发动机速度和载荷下测得的异常燃烧可归因于爆震音，而在较低发动机速度和载荷下测得的异常燃烧可表明是预点火。因此，处理爆震所采取的缓解措施可与控制器处理预点火所采取的缓解措施不同。例如，可使用火花延迟和EGR来处理爆震。此处参考图2-7进一步描述预点火处理措施。图1所示控制器12为微型计算机，其包括微处理器单元106、输入/输出端口 108、本特定示例中示为只读存储器芯片110的可执行程序及校准值的电子存储介质、随机存取存储器112、磨损修正系数存储器(ke印alive memory) 114和数据总线。控制器12可从联接至发动机10的传感器中接收多种信号，除上述信号外，还包括空气质量流量传感器122 的进入质量空气流量(MAF)、来自与冷却套管118联接的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)、来自与曲轴140联接的霍尔效应传感器120(或其它类型)的概况点火传感器信号(PIP)、来自节流阀位置传感器的节流阀位置(TP)、来自传感器IM的绝对歧管压力信号(MAP)、来自EGO传感器1 的汽缸AFR、以及来自爆震传感器和曲轴加速传感器的异常燃烧的测量。发动机速度信号RPM可由控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可在进气歧管中用于提供真空或者压力指示。存储介质只读存储器110能编程有处理器106可执行的计算机可读数据表示指令以进行下面描述的方法以及预料到了但没有具体列出的其它变体。发动机控制器12可配置为基于发动机运转状况预测预点火并基于预点火的前馈可能性限制发动机载荷。参考图3所述，可使用随机模式基于发动机运转状况比如发动机歧管压力、温度、燃料辛烷含量以及λ值，进一步基于发动机的预点火历史记录来确定预点火的可能性。预点火历史记录可用于确定代表在车辆的整个寿命期和给定发动机驱动周期中发生的预点火的预点火计数以及预点火发生的连续数。响应预点火事件，可更新预点火历史记录和预点火计数，更新的信息可用于调节在闭环方式中通过随机模式计算出的预点火可能性。基于来自多个传感器的输入，预点火事件自身可得到指示。可使用权重因子来确定指示预点火燃烧事件的信号的信心度(confidence)。基于预点火事件指示，可立即执行汽缸燃料加浓操作以较快地响应预点火，可进一步限制发动机载荷以较慢地响应预点火。通过使用较快的基于燃料喷射的方法和较慢的基于发动机载荷的方法来处理预点火， 可减少预点火的发生。现转向图2，描述了一种使用基于前馈可能性的优先措施和响应预点火发生的反应措施来处理汽缸预点火的示例例程200。在202处，可确定发动机运转状况。发动机运转状况可包括，例如，发动机速度、扭矩、发动机载荷、发动机温度、发动机气管压力、空气温度等等。在204中，参考图3所进一步描述，基于估计的发动机运转状况并进一步基于发动机预点火历史记录可确定前馈预点火可能性。在206中，基于预点火的前馈可能性可限制发动机载荷。如图3所进一步描述， 其可包括减少输送至发动机的充气量，并减缓受限发动机载荷的慢加速以减少突发异常燃烧事件的发生。限制发动机载荷可包括通过降低节流阀开度来减小空气流量，调节废气门正时、阀门正时和/或凸轮正时，或者减小增压。然而，即使是限制了发动机载荷，也可能发生预点火。在208中，可确认汽缸预点火的发生(指示)。预点火指示可基于汽缸压力、爆震强度、曲轴加速以及火花塞电离化中的一个或多个。如果没有发生汽缸预点火，或者没有确定汽缸预点火指示，该例程可结束， 发动机以受限的载荷运行。然而，如果确认有汽缸预点火指示，那么在210中，可进一步限制发动机。该限制可基于预点火反馈、更新的预点火计数以及检测到的预点火性质。参考图 4所述，可至少基于曲轴加速和爆震强度来指示预点火，相应地可在数据库中更新预点火历史记录，包括预点火计数。如图7进一步所述，可基于是否预点火属于持续性质还是间歇性质、是否已经发生了阈值数的预点火事件、以及预点火计数等等来调节载荷限制的数量和比率。进一步限制载荷可包括通过减小由增压装置(比如涡轮增压器)提供的增压来进一步减少空气流量、减小节流阀开度、和/或调节可变凸轮正时机构的凸轮轴正时以进一步调节阀门正时。因此，由于载荷限制可能要求发动机空气流量来进行稳定，因此载荷限制可能是预点火发生的一种较慢响应。在212中，同样是响应预点火的发生，可基于预点火缓解操作执行燃料喷射。具体地，可加浓汽缸来提供充分地即时汽缸充气冷却效果以缓解预点火。燃料喷射的加浓概况， 比如浓度、空燃比以及加浓时间段，可基于预点火指示、预点火反馈、更新的预点火计数以及预点火性质来进行调节。例如，当预点火指示至少基于爆震强度时，可基于爆震强度来调节加浓。例如，随着爆震强度(处于预点火指示时)的增加，可增加浓度和加浓持续时间。 如图6所述，通过响应预点火细节来调节加浓，可根据需要更积极地或温和地处理预点火。 加浓之后，为了补偿由低废原料气氧气水平引起的催化转化器效率的潜在下降，燃料喷射操作可进一步包括后续减稀。具体地，可减稀该汽缸，可基于前述加浓来调节燃料喷射的减稀概况，比如稀度、空燃比以及减稀持续时间。此外，或者任选地，该发动机控制器可配置来为受影响的汽缸和/或其它汽缸调节火花提前的数量。例如，相对于预点火检测时的火花正时，可将火花提前一个数量至MBT。 可基于发动机速度和加浓的一个或多个来调节火花提前的数量。在一个示例中，随着浓度和/或加浓持续时间的增加，可增加火花提前的数量。由于加浓期间高于化学计量的空燃比导致该汽缸可更能忍耐火花提前，因此可有利于将火花提前连同加浓一起使用以在汽缸的浓厚条件下保持IMEP。在一个示例中，可为整个发动机修改火花提前。在另一示例中，可为受影响的汽缸修改火花提前而为其余汽缸冻结火花提前。同样在另一示例中，可为整个发动机冻结火花提前。虽然上述示例展示了响应相似预点火提示加浓汽缸和限制发动机载荷，在替换实施例中，可响应不同预点火指示执行加浓和载荷限制，不同指示具有不同阈值。例如，响应高于第一阈值的汽缸内预点火的第一指示，可加浓该汽缸。相比之下，响应高于第二阈值的汽缸内预点火的第二指示，可加浓汽缸并限制该汽缸的发动机载荷。此处，该第二阈值可高于该第一阈值，在一个示例中，汽缸内预点火的指示是基于该汽缸的爆震强度，当爆震强度超过第一低阈值时，仅能通过加浓该汽缸来处理汽缸预点火。相比之下，当爆震强度超过第二高阈值时，可通过加浓该汽缸并限制该汽缸的发动机载荷来处理汽缸预点火。在214中，可用当前预点火缓解操作的细节来更新数据库。其可包括更新一个或多个预点火计数、用于处理预点火的载荷限制数量的细节、用于处理预点火的加浓的细节、 以及用于处理预点火的方法的效力。因此，随着汽缸内预点火发生的增加，该汽缸发生再次预点火的倾向也同时增加。因此，用汽缸预点火的细节来更新数据库，可更好地预测并更好地处理未来的预点火事件。例如，随着给定汽缸的预点火计数的增加，该汽缸(或排)的前馈载荷限制数量可能增加(例如，相对于前一个周期)。此外，如果该汽缸内再次发生预点火，虽然有载荷限制，但是该汽缸内的燃料喷射可能较浓，或者延长较长持续时间。这样，可使用前馈和反馈方法来更好地预测和更好地处理汽缸预点火。应理解，随着预点火缓解措施，也可采取另外的措施来优先处理预点火事件期间出现的NVH和振动。例如，可在具有预点火高发可能性的发动机速度载荷区域调节变矩器离合器和/或换挡离合器的啮合以减少触觉传动系统振动的传输。在一个示例中，可在发动机载荷接近载荷限值的区域增加变矩器滑动(slip)的数量以缓解预点火事件的传动系统NVH，如果这种事件真的发生的话。在一个示例中，可通过开环的方式来调节变矩器滑动。 因此，通过调节该变矩器滑动，可增加第一次预点火事件的触觉冲击的液压阻尼，从而改善车辆操作者感觉的驾驶质量。现转向图3，描述了一种基于发动机运转状况和发动机预点火历史记录来估计预点火可能性的示例例程300。通过确定预点火的前馈可能性，可基于汽缸发生预点火的倾向来优先限制发动机载荷，从而减少预点火相关的异常燃烧事件的发生。在302中，该例程包括估计，推断和/或测量歧管压力(MAP)、歧管充气温度 (MCT)、空燃比(λ)、燃料辛烷含量、发动机速度(和载荷)以及预点火计数。在一个示例中，预点火计数可包括至少发动机行程PI计数和发动机寿命期PI计数。发动机行程PI计数可包括对在整个目前行程或发动机周期内发动机发生的预点火事件的总数的估计。发动机寿命期PI计数可包括对在发动机运行的整个使用寿命期期内发动机发生的预点火事件的总数的估计。因此，可基于单个汽缸寿命期和行程PI计数来得到发动机寿命期PI计数和发动机行程PI计数。PI计数可指示各个汽缸的预点火历史记录，并可将各个汽缸再次发生预点火的倾向相关联。因此，基于各个汽缸的PI计数的组合，可估计发动机的预点火倾向。如此处所进一步描述，可在各个周期结束时更新各个汽缸的预点火历史记录和计数，从而更新发动机的预点火历史记录和计数，这些历史记录和计数在发生汽缸预点火时可用于确定如何调节加浓概况和载荷限制。在304中，该例程可包括确定要求的空燃比(Iambse)。在一个示例中，可通过比较预定的空燃比和按化学计量的空燃比来确定要求的空燃比。在306中，可基于计算出的要求的空燃比来确定预点火的有效百分率(即，预点火的可能性)。一般而言，在具有浓化学计量的空燃比时，预点火的倾向可能降低。同样地，在具有稀化学计量的空燃比时，预点火的倾向也可能降低。然而，在具有稍稀化学计量的空燃比时，预点火的倾向可能增加。在308中，可为发动机确定高载荷限值和低载荷限值。在一个示例中，可从使用歧管充气温度(MCT)和发动机速度(Ne)并计算理想状态下的载荷限值，和/或高燃料辛烷值的高载荷限值表来估算高载荷限值。因此，可从同样使用歧管充气温度(MCT)和发动机速度(Ne)并计算“折衷(compromised)”条件下的载荷限值，和/或低燃料辛烷值的低载荷限值表来估算低载荷限值。在310中，可通过使用有效百分率以混合来自高载荷和低载荷限值表的输出来确定载荷剪切(clip)。例如，该控制器输出的有效百分率可以是0到1之间的数字，并可用作计算出的高载荷和低载荷之间的插值因子。在312中，可缓慢斜增确定出的载荷剪切或载荷限值以减少扭矩干扰。具体地，可超时(例如，使用滤波器常数)过滤 (例如，使用滚动平均滤波器)载荷剪切以缓慢斜增确定的载荷剪切。该控制器可协调载荷斜增与发动机的燃料喷射操作以减少扭矩干扰。这样，通过确定预点火的前馈可能性，并通过减少发动机载荷和/或基于预点火可能性的空气流，可减少异常预点火相关的燃烧事件的发生。然而，即使是限制载荷并缓慢地斜增载荷之后，基于实时发动机运转状况也有可能发生预点火事件。因此，响应汽缸预点火的突然发生，发动机控制器可配置为基于燃料喷射的预点火缓解操作来进一步限制载荷并加浓该汽缸。由于发动机系统的延迟，减少载荷和/或空气流量是一种较慢的响应控制机构。这种延迟可归因于比如歧管填充效果等效果和为了得到稳定的气流而要求的时间常数。因此，在减小预点火概率方面，可能会延迟载荷减少的冲击直到气流稳定。相比之下，由于输送至汽缸的燃料量可以从0(当汽缸关闭)实质上立即变化到浓于空燃设定值(即，浓于化学计量)，所以基于加浓的调节可具有较快的冲击。参考图6所述，通过立即加浓指示了预点火的汽缸内的燃料，可立即使能汽缸充气冷却，从而快速地减小在该汽缸内进一步发生异常预点火相关的燃烧事件的概率。现转向图4，描述了一种识别和指示预点火相关的异常燃烧事件，更新预点火计数，并基于预点火指示进一步限制发动机载荷的示例例程400。在402中，可基于例如来自曲轴加速传感器的输出来确定曲轴加速数据。在404 中，可对曲轴加速数据进行处理来确定曲轴信心度。因此，该曲轴信心度可基于曲轴加速数据来表示预点火的潜在可能性。在一个示例中，该控制器可将来自发动机速度和载荷表的函数接收输入和曲轴加速数据一同用来确定该曲轴信心度。可填充(populate)该函数使得对于一种给定的发动机速度和载荷组合，曲轴加速数据具有较高信噪比的单元将产生较高的曲轴信心度度，而曲轴加速数据更倾向噪音(比如，来自曲轴扭转振动)的单元将产生较低的曲轴信心度数量。在406中，可基于例如来自爆震传感器的输出来确定爆震强度。在408中，可对该爆震强度进行处理来确定爆震信心度，该爆震信心度是基于爆震数据来表示预点火的潜在可能性。这样，可以曲轴信心度类似的方式来确定该爆震信心度。具体地，该控制器可将来自发动机速度和载荷表的函数接收输入和爆震数据一同用来确定该爆震信心度。可填充该函数使得对于一个给定的发动机速度和载荷组合，爆震强度具有较高信噪比(例如，高于阈值)的单元将产生较高的爆震信心度数，而爆震数据更倾向噪音(例如，高于机械发动机噪声)的单元将产生较低爆震信心度数。在410中，可将该爆震信心度和该曲轴信心度输出进行组合，并且在412中，可将组合后的输出与一个阈值作比较。在一个示例中，可给予该爆震信心度和该曲轴信心度相等的比重。在另一示例中，该爆震信心度的权重因子可与该曲轴信心度的权重因子不同，比重基于运转状况而不同。例如，在较高发动机速度时，爆震可能较加普遍，该爆震信心度可给予较高的比重。如果该组合后的输出大于该阈值，那么在418中，就可以确定预点火事件已经发生且可设置预点火标记(PI_flag)为真(true)。该预点火标记的输出可集成于至少两个不同的集成器。在420中，该输出可集成于对当前驾驶周期(分别响应汽缸和发动机)内发生的预点火事件的次数进行计数的行程预点火计数集成器(包括汽缸行程预点火计数集成器和发动机行程预点火集成器)上。具体地，可增加在行程PI计数集成器上的预点火(PI)计数，并且更新的计数可用于调节该集成器的行程载荷修改量输出(load_ modifier_trip) 0在422中，该输出可集成于对车辆发动机寿命期内发生的预点火事件的次数进行计数的寿命期预点火计数集成器(包括汽缸寿命期预点火计数集成器和发动机寿命期预点火集成器)。具体地，可增加寿命期PI计数集成器上的预点火(PI)计数，并且更新的计数可用于调节该集成器的寿命期载荷修改量输出(loacLmodifierJife)。相比之下，如果412中组合后的输出不大于该阈值，那么在414中，可以确定的是预点火事件没有发生且可将预点火标记(PI_flag)设置为假(false)。然后可将该预点火标记的输出集成于该行程PI计数集成器。可增加该行程PI计数集成器上的PI计数，或者可保留其不变，更新的计数可用于调节该集成器的行程载荷修改量输出。
在424中，来自该行程PI计数集成器和该寿命期PI计数集成器的更新的载荷修改量输出可用于更新该发动机的有效百分率。在426中，可基于更新的有效百分率调节载荷剪切。例如，随着预点火计数的增加，可进一步限制发动机载荷，并且可缓慢斜增该进一步受限的载荷剪切。例如，可用更新的滚动平均滤波器和更新的滤波器时间常数来对更新的载荷剪切进行过滤以减少扭矩干扰和刺耳感觉。因此，与基于燃料喷射的预点火缓解操作一起，可执行发动机载荷的进一步限制。因此，在一个示例中，发动机控制器可配置为协调燃料喷射操作和受限的发动机载荷的斜增。例如，可基于燃料喷射加浓的持续时间来调节受限载荷的斜增比，当完成了受限发动机载荷的斜增时可设置标记。该发动机控制器可使用该标记以停止预点火缓解燃料加浓操作。换言之，在快速响应燃料喷射预点火缓解期间喷射的燃料量可和较慢响应载荷减少一起分阶段实现。如参考图7进一步所述，在4 中，也可基于预点火的性质来调节载荷剪切。例如， 基于是否预点火是间歇性的还是持续性。该预点火的性质可从预点火计数推断出来。例如， 基于多次连续汽缸燃烧事件的连续预点火事件的次数，可看出预点火是间歇性质还是持续性质，并可相应地调节载荷限制和加浓操作。例如，当连续预点火事件的次数超过阈值时， 可以确定是持续性预点火，并且相对于间隙性预点火，可较多地限制载荷。应理解虽然上述示例调节了预点火计数，并因此基于一个驾驶周期内预点火事件的次数调节了预点火缓解操作，在替换实施例中，可基于一个钥匙周期，一个预定的时间量或里程数内预点火事件的次数来确定预点火计数。在一个示例中，使用的里程数可以是该车辆的整个寿命期或者当前行程内的总里程数。在另一示例中，可基于距离前一次预点火事件的里程数来调节该预点火计数。例如，如果确定单个预点火事件发生在距离前一次预点火事件一个阈值里程数之后，则可减小预点火计数。在另一示例中，当检测多个预点火事件时(比如，在持续性或间歇性预点火期间)，当连续多个预点火事件之间的里程数超过了阈值，则可减少与被检测的预点火事件有关的计数和预点火缓解(加浓，载荷限制等)。这样，通过响应预点火的发生来更新预点火计数和基于预点火反馈来限制发动机载荷，可以更好地处理预点火。图5是响应预点火进行的发动机载荷前馈和反馈限制的示意图。因此，该图是图 2-4所示例程的可选描述。方法500包括，在子例程510中(如先前图4所述)，确定预点火的前馈可能性并基于该前馈可能性限制发动机载荷，以此来减少汽缸预点火事件的发生。 方法500进一步包括，在子例程580中，确定并指示汽缸预点火事件的发生，并基于来自发生的反馈来进一步限制发动机载荷。因此，可在还未检测预点火的情况下执行子例程510， 即，预测预点火。相比之下，可响应预点火事件的指示，另外执行子例程580。子例程510包括将预定的空燃比501 (Fntqe-High-vol)与设置的空燃比 λ 502(比如，按化学计量的空燃比)进行比较，来确定要求的空燃比504。然后可通过乘数 506处理要求的空燃比来确定效率百分比508。因此，有效百分率508可以是代表预点火倾向，也可以作为0(无预点火可能性)到1(高预点火风险)之间的数字被输出。有效百分率 508可以用作高载荷限值514和低载荷限值516之间的插值因子来确定载荷剪切518。可在“理想”情况下(具有高燃料辛烷值)通过使用发动机载荷与发动机速度的对比表来计算高载荷限值514(i^tqe_high_ld_eff)。可在“折中”情况下(具有低燃料辛烷值)通过使用类似的发动机载荷与发动机速度的对比表来计算低载荷限值516(i^tqe_lOW_ld_eff)。控制器512可使用有效百分率508来混合高载荷限值514和低载荷限值516。在一个示例中，控制器512可使用以下等式来混合这两种限值，Tqe_ld_limit_tmp = (tqe_pct_eff_tmp*tq_ld_low_eff)+((l~tqe_pct_eff_ tmp)*tq_ld_high_eff),其中，Tqe_ld_limit_tmp是预点火预测的载荷剪切，tqe_pct_eff_tmp是预点火事件不存在时的有效百分率，tq_ld_l0W_efT是低载荷限值以及tq_ld_high_efT是高载荷限值。可通过滤波器520进一步处理载荷剪切518以产生过滤的载荷剪切522。过滤的载荷剪切522可包括用于载荷以减少扭矩干扰的斜增率。在一个示例中，可用时间常数来移动平均过滤载荷剪切518以得到过滤的载荷剪切522。如果发生预点火事件，可执行子例程580来用载荷乘数更新该有效百分率，从而进一步限制子例程510的载荷剪切。子例程580可包括基于曲轴加速传感器530和爆震传感器540的输出来识别预点火。然而，在替换实施例中，可基于一个或多个其它传感器的输出来识别预点火。可将曲轴加速传感器530的输出与一个阈值相比较来确定曲轴预点火呼叫(PI_CKP_cal 1)532。因此，PI_CKP_call 532可具有为0或1的值，当该输出低于该阈值 (即，无基于曲轴数据的预点火呼叫)时它为0，当该输出大于该阈值(S卩，存在基于曲轴数据的预点火呼叫)时它为1。同样地，可将爆震传感器540的输出与一个阈值相比较来确定爆震预点火呼叫(PI_KNK_cal 1)542。因此，PI_KNK_call可具有为0或1的值，当该输出低于该阈值时(即，无基于爆震数据的预点火呼叫)它为0，当该输出高于该阈值时(S卩，存在基于爆震数据的预点火呼叫)它为1。基于发动机速度和载荷表534，可通过乘数536处理曲轴预点火呼叫532来确定曲轴信心度(CKP_c0nfidence)538。可填充乘数536使得曲轴加速传感器输出具有高信噪比的小区将获得较接近1的曲轴信心度数(即，较高的预点火信心度)，而更倾向噪音(比如，来自曲轴扭转振动)的小区将获得较接近0的曲轴信心度(S卩，较低的预点火信心度)。 同样地，基于发动机速度和载荷表M4，可通过乘数546处理爆震预点火呼叫542来确定爆震信心度(KNK_C0nfidenCe)548。可填充乘数546使得爆震传感器输出具有高信噪比的小区将获得较接近1的爆震信心度数(即，较高的预点火信心度)，而较接近噪音(比如，来自机械发动机噪音)的小区将获得较接近0的曲轴爆震信心度数(即，较低的预点火信心度)。可通过加法器550将来自曲轴加速方法和爆震方法的信心度数进行组合，并通过控制器552将其与一个阈值进行比较，以确定是否会发生预点火事件。如果在控制器552处分析的组合输出大于该阈值，则可以确认为预点火事件，并且有关预点火事件的数据可用来处理预点火。具体地，可执行基于燃料喷射的缓解操作，在该缓解操作中可加浓紧接着的燃烧事件和其后已定义数量的燃烧事件来减小预点火的倾向。进一步地，可将预点火反馈数据路由至子例程510，在该子例程中，该数据可用于调节子例程510的过滤的载荷剪切。 如果该组合输出不大于该阈值，则可确认无预点火事件，发动机控制器可继续以子例程510 的过滤的(未调节的)载荷剪切来操作该发动机。这样，可将来自多种传感器的传感器信息进行组合以使预点火检测能更加稳定， 并使从与非预点火有关的异常燃烧事件(比如，不着火和爆震)中区别与预点火有关的异常燃烧事件更加稳定。此外，通过使用来自多个传感器的输出，在特定发动机运转状况下，其它传感器的存在可克服给定传感器中的不足，即使是多种传感器之一出现变劣也可检测到预点火。一旦确认预点火事件，控制器552可设置预点火标记，并可通过至少两个不同的集成器包括行程预点火(PI)集成器558和寿命期预点火(PI)集成器560来处理该标记数据。因此，该行程预点火集成器可对当前驾驶周期(即，从插上钥匙发动机启动到拔下钥匙)内发生的预点火事件的次数进行计数，并可在每个拔下钥匙事件时复位。因此，响应驾驶周期内的预点火事件，可通过行程PI集成器558来增加行程预点火计数5 (PI_count_ trip)。在一个示例中，行程预点火计数5 可包括各个汽缸(或各组汽缸)的至少一个汽缸行程预点火计数，以及基于独立的汽缸行程预点火计数的总发动机行程预点火计数。如果在至少一个驾驶周期期间内没有预点火事件发生，可减小该行程预点火计数。或者，如果没有预点火事件发生，可保持该预点火计数不变。相比之下，寿命期预点火集成器560可对在车辆寿命内发生的预点火事件的次数进行计数。因此，响应驾驶周期内的预点火事件，可通过寿命期预点火集成器560来增加寿命期预点火计数556 (PI_count_life)。在一个示例中，寿命期预点火计数556可包括各个汽缸(或各组汽缸)的至少一个汽缸寿命期预点火计数，以及基于独立的汽缸寿命期预点火计数的总发动机寿命期预点火计数。行程预点火集成器558可基于行程预点火计数554产生行程载荷修改量 562 (load_modifier_trip)，而寿命期预点火集成器560可基于寿命期预点火计数556产生寿命期载荷修改量564(l0ad_m0difier_life)。因此，行程预点火集成器558可配置为产生载荷修改量以减少在同一驾驶周期内进一步发生预点火的概率，而寿命期预点火集成器 560可配置为产生载荷修改量以抵消车辆超时的变化。结果是，由行程预点火集成器产生的行程载荷修改量可能比由寿命期预点火集成器产生的寿命期载荷修改量较能起到积极的作用。在一个示例中，载荷修改量562和564可具有介于0(较温和)到1(较积极)之间的值。然后载荷修改量可用于进一步调节有效百分率508，从而产生调节了的载荷剪切518 和调节了的过滤的载荷剪切522。这样，可基于来自检测到的预点火事件的预点火反馈来进一步减小发动机载荷。现转向图6，描述了一种响应预点火指示来调节喷射入汽缸的燃料的例程600。响应汽缸预点火事件的发生通过加浓汽缸，可立即实现汽缸冷却效果以减小进一步发生异常燃烧和发动机降级的风险。在602中，发动机控制器可基于发动机运转状况和预点火指示来确定第一加浓概况。如先前参考图2-4所述，预点火指示可包括基于发动机运转状况所确定的前馈预点火可能性以及基于传感器的(比如，基于爆震传感器和曲轴加速传感器的)预点火指示。如下面参考图7所述，加浓概况可进一步基于汽缸的预点火计数以及预点火的性质(比如，基于预点火是否是间隙性质还是持续性质)。该第一加浓概况可包括，例如，浓于化学计量的第一空气与喷射的燃料之比 (AFR)、AFR的浓度以及基于发动机运转状况而作调节的浓燃料喷射的第一时间段。该第一时间段可以是，例如，燃烧事件的第一次数。此外或任选地，该加浓概况可包括第一时间内的加浓率(即，浓AFR的变化率)。在一个示例中，随着预点火指示的增加，该第一加浓概况可包括较长的第一时间段和/或较高的第一空燃比浓度。例如，在预点火指示至少基于汽缸内压力或爆震轻度的情况下，随着预点火检测时的汽缸压力或爆震强度超过阈值，概况的调节可包括增加第一时间段和/或增加空燃比的浓度。在另一示例中，随着汽缸预点火计数的增加(例如，超过阈值)，可增加浓度和/或加浓时间。在另一示例中，响应持续性预点火，可较多地增加浓度和持续时间，而响应间歇性预点火，可较少地增加浓度和持续时间。在一个示例中，也可将加浓与载荷限制操作(如图4所示)配合起来。例如，可基于加浓的第一时间段和/或在第一时间段内的加浓率来调节受限载荷的斜增率，从而基本上同步地完成加浓操作和载荷斜增。在一个示例中，当受限发动机载荷的斜增完成时可设置标记。发动机控制器可使用该标记来相应地停止加浓操作使得在快速响应燃料喷射预点火缓解加浓操作期间喷射的燃料量可和较慢响应载荷减少一起分阶段实现。在604中，该控制器可根据第一加浓概况来供给燃料和操作该汽缸。例如，可用浓于化学计量的第一空燃比来操作该汽缸第一时间段。在另一示例中，可以第一加浓率来加浓该汽缸，并可用浓于化学计量的在第一时间段内以第一速率变化的空燃比来操作该汽缸。此处，通过往该汽缸内喷射过量的燃料，可获得充气冷却效果，并可降低汽缸峰值压力， 以减少进一步发生有关预点火的异常燃烧事件的风险。然而，为了缓解预点火风险而迅速喷射的过剩燃料也可能耗尽废原料气氧气，从而降低排放控制装置催化转化器的催化效率。过剩燃料对废气排放也可能有负面影响。因此，为了恢复催化转化器的催化效率，在606中，该控制器可基于前述加浓的第一加浓概况来确定第二减稀概况。该第二减稀概况可包括，例如，稀于化学计量的第二空气与喷射的燃料之比(AFR)、AFR的稀度、减稀的第二时间段以及减稀率，可基于第一空燃比和第一浓燃料喷射概况的第一时间段中的一个或多个来调节以上各项。该第二时间段可以是，例如，燃烧时间的第二次数。该调节可包括，例如，随着第一时间段和第一空燃比的浓度中的一个或多个的增加，增加该第二时间段和/或增加空燃比的稀度。在608中，在该第一时间段过去之后，该控制器可根据该第二减稀概况来供给燃料并操作该汽缸。例如，可用稀于化学计量的第二空燃比来操作该汽缸第二时间段。在另一示例中，可以第二减稀率来减稀该汽缸，并可以稀于化学计量的在第二时间段内以第二速率变化的空燃比来操作该汽缸。此处，通过往该汽缸内喷射相对较少的燃料和相对较多的空气，可补偿前述加浓的氧气耗尽效应，并可恢复催化转化器的催化效率。在610中，可估计和/或推断(例如，通过使用废气含氧量传感器)废气含氧量， 并可确认废气含氧量是否高于阈值。该阈值可以是一种氧气水平，在高于该阈值时，排放控制装置催化剂能以充分的催化效率运行。如果该含氧量已被恢复至阈值水平，那么在614 中，减稀之后，该控制器可重新开始以基本上等于化学计量的第三空燃比来运行该汽缸。如果在610中该含氧量没有达到阈值，那么在612中，该控制器可继续以第二空燃比来操作该汽缸直到恢复要求的氧气水平和要求的催化效率。一旦恢复了催化效率，可重新开始按化学计量的汽缸燃料喷射。在一个示例中，可调节该第二时间段和该第二减稀概况的稀度，从而在该第二时间段结束时恢复排气中的氧气水平阈值。例如，随着该第一时间段内消耗的排气中氧气总量的增加，该调节可包括增加该第二时间段和/或增加该第二空燃比的稀度。在另一示例中，从未燃尽的碳氢化合物(HC)和产生的一氧化碳的量来推断第一时间段内的氧气消耗量，随着在该第一时间段内产生的排出的未燃尽的HC的总量的增加，该调节可包括增加该第二时间段和/或增加该第二空燃比的稀度。在可选实例中，在该第二时间段结束后，该控制器可重新开始以实质上等于化学计量的第三空燃比来操作该汽缸。这样，响应预点火指示通过加浓汽缸，喷射燃料的充气冷却效果可用于即时且快速地处理预点火。通过基于预点火指示相应地限制发动机载荷，可实质上缓解预点火的进
一步发生。现转向图7，描述了一种基于预点火性质和/或预点火计数来调节基于燃料喷射的预点火缓解操作的燃料喷射概况的示例例程700。具体地，基于预点火计数和预点火性质，可调节用于执行加浓的积极性。例如，在一些预点火情况下，可仅在给定受影响的汽缸内温和地执行加浓，而在其它预点火情况下，可更积极地执行加浓，该加浓可扩展至汽缸排或发动机的其它汽缸。在702中，可以肯定的是检测了汽缸预点火事件。不然，该例程会结束。基于确认， 在704中，可更新预点火计数(比如，汽缸和/或发动机预点火计数)和预点火数据库(包括以前的预点火事件和预点火缓解操作的详细资料)。如前所述，其可包括例如在行程预点火计数器和寿命期预点火计数器上增加该预点火计数。该预点火计数可包括汽缸行程预点火计数、汽缸寿命期预点火计数、发动机行程预点火计数、发动机寿命期预点火计数、汽缸连续预点火计数和发动机连续预点火计数的一个或多个。该行程预点火计数可以表示在同一发动机周期/操作期间早前发生的预点火事件，而该寿命期预点火计数可以表示在整个车辆操作持续时间内早前发生的所有预点火事件。应理解，虽然上述示例响应预点火的发生(在一个驾驶周期、钥匙周期、预定时间数量内，等等)增加了预点火计数，在替换实施例中，增加预点火计数可包括基于发动机的里程数来增加该预点火计数。在一个示例中，使用的里程数可以是该发动机或者车辆(在该车辆的寿命期或当前行程内)的总里程数。在另一示例中，该里程数可包括距离前一次发生在发动机汽缸内的预点火以来的里程数。例如，响应距离前一次发生发动机预点火以来的里程数超过了阈值，因此可增加该发动机预点火计数。在另一示例中，如果确定单个预点火事件发生在距离前一次预点火事件一个阈值里程数之后，则可增加预点火计数。在另一示例中，当检测多个预点火事件时(比如，在持续性或间歇性预点火期间)，由于连续多个预点火事件之间的里程数超过了阈值，所以可增加与被检测的预点火事件有关的计数和预点火缓解(加浓，载荷限制等)。在706中，比如可基于更新的预点火计数来确定汽缸预点火事件的总数。在708 中，可确定连续汽缸预点火事件的总数(比如，通过连续汽缸预点火计数)。此处，可以确定在汽缸内发生的所有预点火事件中有多少是连续的，换言之，在不同汽缸内发生预点火的频率。在710中，可以确定汽缸预点火事件的总数是否大于阈值。换言之，可以确定预点火计数是否大于阈值。如果汽缸预点火事件的总数不大于阈值，那么在712中，如图6所讨论，基于发动机运转状况并基于预点火计数，可根据加浓概况来加浓给定受影响的汽缸。相比之下，如果超过了预点火事件的阈值次数，那么在714中，可确定连续预点火事件的次数 (即，连续预点火计数)是否也大于阈值。基于预点火发生的频率，可确定预点火的性质。在一个示例中，当在714中连续预点火事件的次数大于阈值时，在716中可确定为是持续性预点火。换言之，可响应多个连续汽缸燃烧事件内的多个连续不间断的预点火事件来推断出持续性预点火。相比之下，当在714中连续预点火事件的次数少于阈值，而在710中预点火事件的总数大于阈值时，在722 中可确定为是间隙性预点火。换言之，可响应多个连续汽缸燃烧事件中的多个不连续间歇的预点火事件来推断出间歇性预点火。在替换示例中，可响应汽缸行程和寿命期预点火计数的连续而稳定的增加来确定持续性预点火，而可响应行程预点火计数的较小增加以致寿命期预点火计数的给定增加来确定间歇性预点火。同样在另一示例中，可响应各个燃烧周期内的预点火燃烧事件来确定持续性预点火，而可响应在所有其它(或较多)燃烧周期内的预点火燃烧事件来确定间歇性预点火。在724中，响应汽缸内的间歇性预点火，可将发动机载荷限制为第一较小数量，而在718中，响应汽缸内的持续性预点火，可将发动机载荷限制为第二较大数量。例如，响应间歇性预点火，可减小增压一个(第一)较小数量，可减小节流阀开度一个(第一)较小数量，或者可调节曲轴正时一个(第一)较小数量。相比之下，响应持续性预点火，可减小增压一个(第二)较大数量，可减小节流阀开度一个(第二)较大数量，或者可调节曲轴正时一个(第二)较大数量。同样地，可不同地调节加浓概况。例如，在7 中，响应间歇性预点火，可较小浓度和/或较短时间地加浓，而在720中，响应持续性预点火，可较大浓度和/或较长时间地加浓。随着汽缸内连续预点火事件的次数的增加(例如，超过了阈值)，也可增加加浓的浓度和/或加浓的时间段，以及载荷限制的数量。换言之，可比间歇性预点火更积极地处理持续性预点火。进一步地，基于预点火性质和预点火计数，加浓和载荷限制可扩展到发动机的其它汽缸。在一个示例中，预点火汽缸可位于该发动机的第一汽缸组(或排)。此处，响应汽缸内的持续性预点火，限制发动机载荷可包括较第二组中的汽缸较多地限制第一组中的所有汽缸的发动机载荷。在一个示例中，可通过较第二组较多地调节第一组的曲轴正时来实现上述限制。相比之下，响应汽缸内的间歇性预点火，仅可限制第一组的发动机载荷，不可限制第二组的发动机载荷，例如，通过保持第二组的曲轴正时而调节第一组的曲轴正时。在另一示例中，响应持续性预点火，可限制所有发动机汽缸一个较大数量，而响应间歇性预点火，仅可限制第一组中的汽缸一个较小数量。同样地，响应第一组中的汽缸内持续性预点火，可加浓第一组中的汽缸而不可加浓第二组中的汽缸，相较第二组中的汽缸，可较大幅度地(例如，较大浓度和/或较长时间) 加浓第一组中的汽缸，或者可同等(以较高数量)浓度地加浓所有发动机汽缸。还有，在另一示例中，响应汽缸内持续性预点火，可加浓所有发动机汽紅，可较大幅度地(较大浓度和 /或较长时间)加浓预点火汽缸，可基于自身的点火顺序(例如，可将在受影响的汽缸之后立即点火的汽缸的加浓调节为浓于稍后点火的汽缸)来调节所有其它汽缸的加浓。如前所述，除了加浓和载荷限制，相对于预点火检测时的火花正时，可将汽缸火花正时提前一个数量至MBT。除了发动机速度和加浓，也可基于预点火的性质来调节火花提前的数量。例如，响应持续性预点火可将火花正时提前一个较大数量，而响应间歇性预点火可将火花正时提前一个较小数量。这样，较间歇性预点火可更积极地处理持续性预点火。虽然上述示例阐述了基于预点火的间歇性质或持续性质来不同地调节加浓和载荷限制，但是基于预点火计数的变化率，也可能存在其它中间的预点火情形。例如，响应预点火计数的较快增加可使用更积极地做法，而响应预点火计数的较慢增加可使用较温和的做法。基于预点火计数也可能存在其它对加浓和载荷限制概况的调节。如前面参考图6 所论，随着预点火计数增加并超过阈值，可增加汽缸的加浓。在一个示例中，在第一条件期间，在具有第一较低次数的(早前)预点火事件下，可响应第一汽缸内的预点火指示来调节 (比如，加浓)第一汽缸的操作。相比之下，在第二条件期间，在具有第二较高次数的(早前)预点火事件下，可响应第一汽缸内的预点火指示来调节(比如，加浓)第一和第二汽缸的操作。在一些示例中，第一条件下对第一汽缸的加浓可以比第二条件下对第二汽缸的加浓较小浓度和/或较短时间。同样地，在第一条件期间，可限制第一汽缸的载荷第一较小数量，而在第二条件期间，可限制第一和第二汽缸的载荷第二较高数量。基于不同的预点火计数，该调节也可不同地变化。例如，响应汽缸行程预点火计数的发动机载荷限制和加浓可以比响应汽缸寿命期预点火计数的载荷限制较多。换言之，较全部发动机预点火问题，可以更积极地处理在发动机周期内的预点火问题，以抑制在同一发动机周期内的进一步预点火事件。在另一示例中，响应发动机行程预点火计数的发动机载荷限制和加浓可以比响应汽缸行程预点火计数的载荷限制较多。同样在另一示例中，当受影响的汽缸是处在发动机汽缸的第一组中时，当连续预点火计数大于第一较高阈值时，可加浓所有发动机汽缸，而当连续预点火计数大于第二较低阈值时，可加浓第一组中的发动机汽缸，而不能加浓第二组中的发动机汽缸。相似地，当连续预点火计数大于第一较高阈值时，可限制所有发动机汽缸的发动机载荷，而当连续预点火计数大于第二较低阈值时，较第二组汽缸，可较多地限制第一组汽缸的发动机载荷。也可能存在其它组合。这样，不仅可以基于发动机运转状况，也可以基于汽缸的预点火历史记录，预点火计数和预点火性质，来调节响应汽缸预点火事件的汽缸内加浓和载荷限制。这样，可以更好地预测在受影响的发动机汽缸以及其它发动机汽缸内进一步发生预点火的倾向，并可更好地处理预点火。现在以图8-9所示的示例燃料喷射操作来解释上述的示例加浓和减稀概况。首先转向图8，示意图800描述了根据本公开的第一示例预点火缓解操作。y轴为喷射的燃料混合物的空燃比(AFR)，χ轴为时间。如图所示，tl之前，喷射入汽缸的燃料混合物可实质上等于化学计量。tl时，响应预点火指示801，可以浓于化学计量的第一空燃比 AFRl来操作受影响的汽缸第一时间段804。可基于预点火指示801时的发动机运转状况来调节喷射的浓度806和第一时间段804。该第一时间段结束后，t2时，控制器可配置为确定第一加浓操作期间喷射的过剩燃料的量。因此，可将过剩燃料的量计算为第一加浓操作曲线下的面积808。换言之，面积808可表示来自加浓的过剩燃料和未燃尽的HC的积分。t2时，可在第二时间段810将汽缸从第一空燃比AFRl过渡到稀于化学计量的第二空燃比AFR2。可基于第一时间段804和浓度806中的一个或多个来调节稀燃料喷射的稀度812和第二时间段810中的一个或多个。例如，随着第一加浓操作的第一时间段804 和浓度806的增加，可增加第二减稀操作的稀度812和/或第二时间段810。可选择稀度 812和第二时间段810使得在稀燃料喷射操作期间产生的过量废气氧的量可以补偿在浓燃料喷射操作期间喷射的过剩燃料。因此，可将过量氧的量算作是第二稀燃料喷射曲线下的面积814。换言之，面积814可以是来自减稀操作的过量氧的积分。因此，可基于废气含量来调节第二时间段810使得可以第二空燃比AFR2来继续操作该汽缸，直到废气氧含量恢复到高于阈值。t3时，在第二时间段810之后，废气氧含量已经恢复到高于阈值，可将该汽缸从第二空燃比AFR2过渡回实质上等于化学计量空燃比。现转向图9，示意图900描述了根据本公开的第二示例预点火缓解操作。此处，tl 之前，喷射入汽缸的燃料混合物可实质上等于化学计量。tl时，响应预点火指示901，在第一时间段内，可以在第一时间段904内以第一加浓率905来加浓受影响的汽缸。具体地， 可以浓于化学计量的空气与喷射的燃料之比来操作该汽缸，空气与喷射的燃料之比的浓度 906在第一时间段904内可以不同，从而在第一时间段904结束之前获得浓于化学计量的空燃比AFR1。在一个示例中，如上所述，可调节加浓率905，从而随着预点火导致的燃烧事件次数的增加，可增加该增加浓度。在替换示例中，可调节加浓率905，从而随着预点火导致的燃烧事件的增加，可降低该浓度。在第一时间结束后，t2时，该汽缸可配置为第一加浓操作期间喷射的过剩燃料的量。因此，可将加浓期间产生的过剩燃料的量计算为加浓操作曲线下的面积908。换言之，面积908可以表示来自加浓的过剩燃料和未燃尽的HCs的积分。t2时，可在第二时间段910将汽缸从浓于化学计量的空燃比过渡到稀于化学计量的第二空燃比。减稀的第二时间段910可以基于前述加浓的第一时间段904。具体地，在第二时间段910内可以第二减稀率915来减稀受影响的汽缸。此处，可以稀于化学计量的空气与喷射的燃料之比来操作该汽缸，在第二时间段910内，空气与喷射的燃料之比的浓度912 可以不同，从而在第二时间段910结束之前获得稀于化学计量的空燃比AFR2。可基于前述加浓的第一浓度906，加浓率905和第一时间段904中的一个或多个来调节稀度912，减稀率915和第二时间段910中的一个或多个。例如，随着前述加浓的第一时间段904和浓度 906的增加，可增加减稀操作的稀度912和/或第二时间段910。在一个示例中，如上所述， 可调节减稀率915，从而随着预点火导致的燃烧事件次数的增加，可增加该稀度。在替换示例中，可调节稀度915，从而随着预点火导致的燃烧事件次数的增加，可降低该稀度。可选择稀度912和第二时间段910使得在减稀期间产生的过量废气氧的量可补偿在前述加浓期间喷射的过剩燃料。因此，可将过量氧的量算作是减稀曲线下的面积914。换言之，面积914 可以是来自减稀操作的过量氧的积分。可基于废气含量来扩展第二时间段910使得可以继续减稀该汽缸，直到废气氧含量恢复到高于阈值。t3时，在第二时间段910之后，废气氧含量已经恢复到高于阈值，可将该汽缸过渡回实质上等于化学计量空燃比。虽然上述示例指示了修改喷射入受影响的汽缸内的燃料量，应理解在替换示例中，可响应汽缸之一中的预点火指示来调节喷射入发动机所有汽缸的燃料量。如上所述，可在单个汽缸或单组汽缸上调节各个汽缸的加浓。这样，可使用浓燃料喷射操作来快速处理预点火，而使用稀燃料喷射操作来处理潜在的由浓燃料喷射操作引起的催化剂效率的降级。具体地，通过平衡浓燃料喷射操作引起的过剩燃料和稀燃料喷射操作引起的过剩氧，废原料气氧气水平可恢复到要求的范围之内，从而也恢复了排放催化剂的催化效率。通过限制发动机载荷而加浓该汽缸，可以获得预点火缓解的附加汽缸冷却效益。进一步地，通过基于预点火的可能性，预点火反馈和预点火历史记录来调节加浓和发动机载荷限制，可以更好地预测和处理预点火，从而降低了发动机的劣化。注意本文所含示例性控制和估计例程可用于各种系统配置。本文所述具体例程可代表一个或多个任何数量的处理策略，如时间驱动、终端驱动、多任务、多线程等。因此，可以以所示顺序实施、并行实施或在一些情况下省略执行各种所示动作、操作或功能。类似地，所述处理顺序并不是实现本文所述示例性实施例的特征和优点所必须的，仅被提供以便展示和说明。一个或多于一个所示动作、功能或操作可根据使用的特定策略重复执行。另外，所述操作、功能和/动作可图表表示有待编入发动机控制系统中计算机可读存储媒介的代码。应理解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体的实施例不应视为限制性的，因为多种变体都有可能。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、反4及其它发动机类型。本公开的主题包括多种系统和配置及其在此公开的特征、功能和/或特性的所有新颖及非显而易见的组合与子组合。随附的权利要求特别指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这种权利要求应理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必须也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、 功能、元件和/特性的其它组合和子组合可通过当前权利要求的修订或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而要求保护。这些权利要求与原权利要求相比，无论其范围较宽，较窄，等同或不同，均被视为包括在本公开的主题内。
权利要求
1.一种操作引擎的方法，其包括响应于汽缸中预点火的指示，于第一时段期间用浓于化学计量的第一空气与喷射燃料比操作所述汽缸；以及所述第一时段结束后，于第二时段期间用稀于化学计量的第二空气与喷射燃料比操作所述汽缸。
2.根据权利要求1所述的方法，其中根据引擎操作工况和/或所述预点火指示，调整所述第一空气与喷射燃料比和第一时段。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述调整包括当所述预点火指示增加时，增加所述第一时段和所述第一空燃比的加浓程度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述预点火指示是基于汽缸压力、爆震强度、曲柄轴加速度及火花塞电离中的一个或一个以上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述调整包括当检测到预点火时的汽缸压力超过阈值时，增加所述第一时段且增加所述第一空燃比的加浓程度。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述调整包括当所述爆震强度增加时，增加所述第一时段且增加所述第一空燃比的加浓程度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述第一空气与喷射燃料比和第一时段中的一个或一个以上，调整所述第二空气与喷射燃料比和第二时段中的一个或一个以上。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述调整包括于所述第一时段和/或所述第一空燃比的加浓程度增加时，增加所述第二时段及/或增加所述第二空燃比的减稀程度。
9.根据权利要求1所述的方法，其还包括当所述第二时段结束后，以按化学计量的第三空气与喷射燃料比操作所述汽缸。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一时段为第一数量个燃烧事件，而所述第二时段为第二数量个燃烧事件。
全文摘要
本发明提供根据预点火的前馈可能性及来自预点火事件的反馈缓解引擎预点火的方法及系统。响应于预点火指示，可于限制引擎负荷的同时加浓汽缸。所述加浓步骤后，可继之进行减稀，以恢复废气催化剂供气氧气水平。所述缓和步骤可根据引擎操作工况、预点火计数、以及预点火性质加以调整。
文档编号F02D41/02GK102374051SQ20111021710
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年8月5日
发明者C.P.格鲁格拉, M.T.里纳伯格, R.S.巴斯肯斯 申请人:福特环球技术公司