轮提升高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时的情况下，气门也能够经由凸轮轴上的附加凸轮凸角廓线而被致动。然而，如果期望，可以使用替代的凸轮轴(顶置和/或推杆)布置。进一步地，在一些示例中，汽缸30每个均可以具有多于一个进气门和/或排气门。在又一些示例中，一个或更多个汽缸中的排气门64和进气门62中的每个可以由共用凸轮轴来致动。更进一步地，在一些示例中，一些进气门62和/或排气门64可以由它们自身的独立凸轮轴或其它装置来致动。
[0028]发动机系统100可以包括可变气门正时系统，例如，可变凸轮正时VCT系统80。可变气门正时系统可以被配置成在第一操作模式期间打开第一阀第一持续时间。第一操作模式可以在发动机负载低于部分发动机负载阈值处发生。进一步地，可变气门正时系统可以被配置成在第二操作模式期间打开第一阀第二持续时间，该第二持续时间小于第一持续时间。第二操作模式可以在发动机负载高于发动机负载阈值并且发动机转速低于发动机转速阈值处(例如，在低到中等发动机转速期间)发生。
[0029]VCT系统80可以是双独立可变凸轮轴正时系统，用于改变彼此独立的进气门正时和排气门正时。VCT系统80包括耦接到共用进气凸轮轴68的进气凸轮轴相位器82，用于改变进气门正时。VCT系统可以同样地包括耦接到共用排气凸轮轴的排气凸轮轴相位器，用于改变排气门正时。VCT系统80可以被配置成通过提前或延迟凸轮正时来提前或延迟气门正时并且可以通过控制器38来控制。VCT系统80可以被配置成通过改变在曲轴位置和凸轮轴位置之间的关系改变气门打开和关闭事件的正时。例如，VCT系统80可以被配置成独立于曲轴旋转进气凸轮轴68以致使气门正时被提前或延迟。在一些实施例中，VCT系统80可以是被配置成快速地改变凸轮正时的凸轮扭矩致动的装置。在一些实施例中，气门正时(如进气门关闭(IVC)和排气门关闭(EVC))可以通过连续的可变气门提升(CVVL)装置来改变。
[0030]以上描述的气门/凸轮控制装置和系统可以是液压驱动的、电致动的或它们的组合。在一种示例中，凸轮轴的位置可以经由具有保真度的电致动器(例如，电致动的凸轮相位器)的凸轮相调整来改变，该保真度超过大多数液压操作的凸轮相位器的保真度。信号线能够发送控制信号到VCT系统80并且从VCT系统80接收凸轮正时和/或凸轮选择测量。
[0031]通过调整VCT系统80，进气凸轮轴68的位置能够被调整，从而改变进气门62的打开和/或关闭正时。这样，通过改变进气门62的打开和关闭，能够改变在进气门62和排气门64之间的正向重叠量。例如，VCT系统80可以被调整成提前或延迟进气门62相对于活塞位置的打开和/或关闭。
[0032]在发动机操作期间，汽缸活塞从上止点(TDC)逐渐地向下移动，在做功冲程的结束时在下止点(BDC)处降到最低点(bottom out) ο然后在排气冲程的结束时，活塞返至在TDC处的顶部。然后在进气冲程期间，活塞再次向下移回朝向BDC，在压缩冲程的结束时返至在TDC处的它最初的顶部位置。在汽缸燃烧期间，正当活塞在做功冲程的结束时降到最低点时，排气门可以被打开。然后当活塞完成排气冲程时，排气门可以关闭，保持打开至少直到随后的进气冲程开始。同样地，进气门在进气冲程的开始时或之前可以被打开，并且可以保持打开至少直到随后的压缩冲程开始。
[0033]基于在排气门关闭和进气门打开之间的正时差异，气门可以使用负向气门重叠来操作，其中对于在排气冲程结束之后和进气冲程开始之前的短持续时间，进气门和排气门两者都被关闭。在两个气门都被关闭的期间的这个时期被称为负向(进气到排气)气门重叠。在一个示例中，VCT系统可以被调整成使得负向进气到排气门重叠正时在汽缸燃烧期间可以是发动机的默认凸轮位置。
[0034]替代地，气门可以使用正向气门重叠来操作，其中对于在排气冲程结束之前和进气冲程开始之后的短持续时间，进气门和排气门二者都可用被打开。在两个阀都可以被打开期间的这个时期被称为正向(进气到排气)气门重叠。如本文所详述的，VCT系统80可以被调整成使得在选定的升压发动机工况期间的正向气门重叠的量增加正向气门重叠。具体地，进气凸轮轴的位置可以被调整成使得进气门正时的打开被提前。因此，进气门在排气冲程结束之前被更早地打开并且打开两个气门的持续时间可以被增加，从而导致更多的正向气门重叠。作为一个示例，正向气门重叠可以通过从一些正向气门重叠的位置移动进气凸轮轴到具有更多正向气门重叠的位置来增加。作为另一示例，正向气门重叠可以通过从负向气门重叠的位置移动进气凸轮轴到正向气门重叠的位置来增加。在一个示例中，VCT系统可以被调整成使得负向进气到排气门重叠正时在发动机冷启动期间可以是发动机的默认凸轮位置。
[0035]应当认识到虽然以上示例提出通过提前进气门打开正时而增加正向气门重叠，但在替代示例中，正向气门重叠可以通过调整排气凸轮轴以延迟排气门关闭来增加。更进一步地，进气和排气凸轮轴中的每个可以通过改变进气和排气门正时两者被调整以改变正向气门重叠。
[0036]在发动机系统100中，在快速地增加发动机负载的时期期间，如立刻在启动之后、踩加速器踏板时或退出DFSO时，由压缩机提供的进气空气压缩的量可能不足。在这些状况的至少一些期间，由于涡轮机不能加速旋转到足够高地旋转速度(例如，由于低排气温度或压力)，来自压缩机的可用升压压力的量可以被限制。这样，涡轮机加速旋转和驱动压缩机以提供压缩的进气空气的需要量的所需要的时间被称为涡轮迟滞。在涡轮迟滞期间，提供的转矩量会不匹配转矩需求，从而导致发动机性能降低。
[0037]为了加快涡轮机加速旋转并且减少涡轮迟滞，发动机在这些状况期间可以以直吹模式操作。其中，压缩的进气空气的量(在本文也被称为直吹空气)可以从进气歧管被引导到排气歧管，并且维持化学计量比的汽缸燃烧，以提供用于加速旋转涡轮机的额外的质量流量。在一些实施例中，燃料喷射可以被调整(例如，富集)成与直吹空气量相当以提供用于加速旋转涡轮机的额外的焓。当发动机具有至少一些升压时，即当进气歧管压力(MAP)比排气歧管压力高至少阈值量时，直吹空气可以被提供。基于当时普遍要求直吹空气的发动机工况，气门重叠量被调整成使得需要的直吹空气的量能够经由发动机汽缸通过正向气门重叠被提供到涡轮机。
[0038]例如，为了经由发动机汽缸提供直吹，VCT系统80可以从不具有正向气门重叠的初始位置被调整到具有增加的正向气门重叠的最终位置。在一个示例中，最终位置可以是完全气门重叠的位置(或最大正向气门重叠)。当本文的方法讨论总是经由正向气门重叠提供直吹空气时，在替代实施例中，只有用于提供正向气门重叠的气门正时不使发动机燃料经济性、燃烧稳定性和转矩输出退化，直吹空气才可以经由正向气门重叠被提供。
[0039]如参考图3所详述的，基于发动机工况，发动机控制器可以选择以直吹模式的发动机操作并且调整经由正向气门重叠输送的直吹空气的量。替代地，控制器可以维持以非直吹模式的发动机操作，其中无直吹空气被输送。
[0040]这样，在以直吹模式的操作期间，诸如那些由于预点火的异常燃烧事件更加可能发生。这是因为通常使用直吹模式的状况，即高负载低发动机转速状况，也是预点火倾向较高的同一状况。而汽缸预点火可以通过减缓动作(如富集受影响的汽缸或通过减少进气空气流而减少发动机负载)来常规地解决，发明人在此已经认识到常规的减缓步骤在直吹模式下可以加剧预点火，同时还使发动机性能退化。例如，汽缸富集能够导致排气催化剂过热并且从而催化剂退化。这是因为在直吹模式下，发动机在汽缸中以化学计量的空燃比操作但是在排气催化剂处是稀的，这是由于空气流在高气门重叠的时期期间从进气装置进入排气装置。在这样的状况期间减缓临时的发动机富集的预点火的使用引起丰富的燃料与在催化剂处的过量氧反应，从而导致催化剂处过温状况。此外，通过减少空气流的发动机负载限制能够减少直吹模式的益处。如本文参考图3-图4所详述的，发动机控制器可以基于预点火在直吹模式或非直吹模式期间是否被指示不同地解决预点火。例如，发动机负载限制可以经由在每种模式下的不同调整而被执行。同样地，当以直吹模式对非直吹模式时，控制器也可以不同地指示并且计数预点火(例如，在彼此独立的不同的计数器上)。
[0041]图1也示出电子控制系统38，其可以是其中安装有发动机系统10的车辆的任何电子控制系统。在根据可调整的正时至少一个进气门或排气门被配置成打开和关闭的实施例中，可调整的正时可以经由电子控制系统被控制以调节在点火期间燃烧室中存在的排气量。电子控制系统也可以被配置成命令发动机系统中的各种其它电子致动的阀门一一节流阀、压缩机旁通阀、废气门、EGR阀和截止阀、各种贮存器进气门和排气门，的打开、关闭和/或调整，例如，在需要展现本文描述的任意控制功能时。进一步地，为了评估与发动机系统的控制功能有关的工况，电子控制系统可以可操作地耦接到安排在整个发动机系统的多个传感器一一流传感器、温度传感器、踏板位置传感器、压力传感器等。
[0042]如上所述，图1示出内燃发动机的非限制性示例。应当理解在一些实施例中，发动机可以具有更多或更少的燃烧室、控制阀门、节气门和压缩装置等。示例发动机可以具有以“V”型配置安排的汽缸。进一步地，共用进气凸轮轴可以控制第一排上的第一组汽缸的进气门而第二进气凸轮轴可以控制第二排上的第二组汽缸的进气门。即，凸轮致动系统(例如，VCT系统)的共用凸轮轴可以用于控制一组汽缸的气门操作。
[0043]图2示出内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和经由输入装置132来自车辆操作员130的输入。在这种示例中，输入装置132包括加速器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(本文也称为“燃烧室”)可以包括具有活塞138定位在其中的燃烧室壁136。活塞138可以被耦接到曲轴140使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统被耦接到客车的至少一个驱动轮。进一步地，启动器马达可以经由飞轮被耦接到曲轴140以实现发动机10的启动操作。
[0044]汽缸14能够经由一系列进气通道142、144和146接收进气空气。进气通道146能够与除了汽缸14之外的发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括诸如涡轮增压器或机械增压器的升压装置。例如，图1示出被配置具有包括在进气通道142和144之间安排的压缩机174和沿排气通道148安排的排气涡轮机176的涡轮增压器的发动机10。在升压装置被配置为涡轮增压器的情况下，压缩机174可以至少部分地通过排气涡轮机176经由轴180驱动。然而，在另一些示例中，如发动机10被提供具有机械增压器的情况下，排气涡轮机176可以任选地被省略，其中压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输出驱动。包括节流板164的节气门20可以沿发动机的进气通道被提供用于改变提供到发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如，节气门20可以如图1所示被布置在压缩机174的下游或替代地可以被提供在压缩机174的上游。
[0045]排气通道148能够接收来自除了汽缸14之外的发动机10的其它汽缸的排气。排气传感器128被示出耦接到排放控制装置178上游的排气通道148。例如，传感器128可以从用于提供排气空燃比的指示的各种合适的传感器之间进行选择，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEG0(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它们的组合。
[0046]排气温度可以通过定位在排气通道148中的一个或更多个温度传感器(未示出)来估计。替代地，排气温度可以基于发动机工况(如转速、负载、空燃比(AFR)、火花延迟等)来推知。进一步地，排气温度可以通过一个或更多个排气传感器128来计算。应当认识到排气温度可以替代地通过本文列出的温度估计方法的任意组合来估计。
[0047]发动机10的每个汽缸包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
[0048]进气门150可以经由凸轮致动系统151通过凸轮致动由控制器12控$1」。类似地，排气门156可以经由凸轮致动系统153由控制器12控制。凸轮致动系统151和153每个均可以包括一个或更多个凸轮并且可以利用可以由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT，如图1所示)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个，以改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别地通过气门位置传感器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，汽缸14可以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。在又一些实施例中，进气门和排气门可以通过共用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。
[0049]汽缸14能够具有压缩比，该压缩比是活塞138在下止点与上止点时的容积的比。常规地，压缩比在9:1到10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增大。这可以发生在例如使用较高辛烷值燃料或具有较高蒸发潜焓的燃料的时候。压缩比也会在使用直接喷射的条件下而增加，这是由于直接喷射对发动机爆震的影响。
[0050]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于开始燃烧的火花塞92。在选择操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA点火系统190能够经由火花塞192将点火火花提供到燃烧室14。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，诸如其中发动机10可以通过自动点火或通过燃料的喷射开始燃烧，如可以是一些柴油机的情况。
[0051]在一些实施例中，发动机10的每