用于发动机控制的方法和系统与流程

本发明总体涉及用于控制配置有可调整活塞位移/排量(displacement)的发动机系统中的发动机压缩比的方法和系统。

背景技术：

发动机可以经配置以可变数目的活动(active)汽缸或停用(deactivated)汽缸进行操作以增加燃料经济性，同时任选地维持关于化学计量的总排气混合气空气-燃料比。其中，在通过诸如转速/负载窗口的参数定义的所选条件以及各种其他工况(包括车辆速度)期间，可以禁用一部分发动机汽缸。发动机控制系统可以通过以下操作来禁用所选汽缸组(例如一排汽缸)：控制影响汽缸的进气门和排气门的操作的多个汽缸气门停用器，以及控制影响汽缸加燃料的多个可选择性地停用的燃料喷射器。通过减少发动机泵送损耗，提高发动机效率。

用于选择停用汽缸的一个示例方法由Springer等人在US 20130276755中示出。其中，基于压缩比对汽缸进行分组。如在本领域中已知，内燃发动机的“压缩比”被定义为活塞处于下止点(BDC)处时的汽缸容积与活塞处于上止点(TDC)处时的汽缸容积的比值。一般来说，压缩比越高，则内燃发动机的热效率和燃料经济性越高。在Springer的方法中，基于发动机负载需求，从具有特定压缩比的组中选择一个或多个汽缸用于停用。具体地，具有高压缩比的汽缸可在与具有较低压缩比的汽缸不同的负载处停用。作为一个示例，在部分负载操作情况下，具有较低压缩比的汽缸组可被停用，而具有较高压缩比的汽缸组可保持启动。

然而，发明人在本文已经认识到此系统的潜在问题。作为一个示例，由于压缩比分组，可用于部分负载操作的压缩比的范围可受到限制。例如，响应于小负载变化，具有较高压缩比的汽缸组可停用，而具有较低压缩比的汽缸组可重新启动。相比于在选择性汽缸停用的情况下操作发动机的燃料经济优点，使用减小的压缩比进行发动机操作可产生更大的燃料损失。另外，即使是在部分负载操作的情况下，由于爆震约束，仍可能不得不选择性启动具有较低压缩比的汽缸组。这是因为压缩比受到防止在中高等发动机负载处的燃烧爆燃或爆震所需的高辛烷值燃料的可用性的限制。

技术实现要素：

发明人已经认识到，这些问题中的至少一些可以通过具有以下汽缸的发动机解决，所述汽缸可选择性地停用并且进一步包括可变压缩比机构(诸如具有可变位移能力的活塞)。其中，通过协调并同步选择性汽缸停用与对活动汽缸的压缩比的调整，可以改善爆震控制和发动机燃料经济性。在一个示例中，通过用于发动机的方法实现协同益处，所述方法包括：基于发动机负载选择性地停用一个或多个发动机汽缸；以及调整活塞位移以改变活动发动机汽缸的压缩比，从而将发动机的火花正时维持在峰值扭矩正时处，同时维持一个或多个汽缸停用。

作为示例，在发动机负载较低时的情况期间，发动机可以以可变排量模式操作，其中选择性地停用(例如，经由单独的汽缸气门停用机构)一个或多个汽缸。在本文，发动机的每个汽缸可以包括活塞，所述活塞耦接到活塞位移改变机构，所述活塞位移改变机构将活塞移动至更靠近或进一步远离汽缸盖，从而改变燃烧室的大小。通过改变活塞位移的大小，可以改变发动机的静态压缩比(也就是说，在活塞处于下止点时的汽缸的容积相对于活塞处于上止点时的汽缸的容积)。在部分汽缸停用之后，可以调整其余活动汽缸的活塞位移，使得活动汽缸能够以第一最高可能的压缩比进行操作，同时将火花正时维持在峰值扭矩正时处(例如，在MBT处)。当发动机负载增加时，并且/或者当发动机受到爆震限制时，可以调整活塞位移以减小压缩比，同时将火花正时维持在峰值扭矩正时处。当压缩比达到第二最低可能压缩比时，可以通过以下操作来解决爆震的进一步指示：从MBT延迟火花正时，直到在火花延迟情况下进行的操作的燃料效率等于(或高于)具有停用汽缸的减少的泵送损耗的燃料效益。之后，可以通过以下操作解决进一步的爆震：重新启动停用汽缸中的至少一个，并且以第一压缩比且以前进回到MBT的火花正时来恢复活动汽缸操作。

以此方式，可以使用选择性的汽缸停用来减少发动机泵送损耗，同时经由活塞位移来改变压缩比以减少发动机热损耗，从而提供协同益处。同步和协调汽缸停用安排与活塞位移改变的技术效果在于能够大大改善燃料经济性。具体地，通过实时地使用基于活塞位移的压缩比调整来解决爆震，同时停用一个或多个汽缸，可以将火花正时维持在峰值扭矩正时处达发动机操作的较长持续时间。通过推迟火花延迟的使用，并减少解决爆震所需的火花延迟的量，燃料经济性和发动机性能改善得以实现。

以上讨论包括由发明人作出的认识并且不被认为是众所周知的。因此，应当理解，提供以上发明内容是为以简化形式引入所选概念，所选概念将在具体实施方式中进一步描述。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出配置有单独的(individual)汽缸停用机构的发动机的示例实施例。

图2示出部分发动机视图。

图3示出用于协调(经由选择性的汽缸停用)对发动机排量的调整和(经由对汽缸内的活塞位移的调整)对发动机压缩比的调整以减少爆震并改善燃料经济性的高级流程图。

图4示出依赖于发动机排量变化和发动机压缩比变化之间的协同作用的示例爆震减轻操作。

具体实施方式

以下描述涉及用于改善发动机中的燃料经济性的系统和方法，所述发动机配置有单独的汽缸气门停用机构和活塞，所述活塞在燃烧室内的位移能够改变。如参考图1到图2的发动机系统所描述的，选择性汽缸停用允许改变发动机排量，同时可变活塞位移允许改变每个汽缸的压缩比。发动机控制器可以经配置执行控制例程诸如图3的例程，以基于发动机负载来改变发动机的活动汽缸的数目，并且连续地调整活动汽缸的压缩比以减少爆震并推迟点火延迟的使用。控制器可以经由压缩比调整协调爆震减轻与汽缸停用的变化和火花正时的变化，如参考图4的示例操作示出。

图1示出具有第一排15a和第二排15b的示例发动机10。在所描绘的示例中，发动机10是具有第一和第二排的V8发动机，所述第一排和第二排各自具有四个汽缸。发动机10具有带有节气门20的进气歧管16，以及耦接到排放控制系统30的排气歧管18。排放控制系统30包括一个或多个催化剂和空气燃料比传感器，诸如参考图2所描述。作为一个非限制性示例，发动机10能够被包括作为客运车辆的推进系统的一部分。

发动机系统10可以具有汽缸14，汽缸14具有可选择性地停用的进气门50和可选择性地停用的排气门56。在一个示例中，进气门50和排气门56经配置用于经由单独的基于凸轮的汽缸气门致动器进行凸轮致动(如在图2处详尽说明)。每个发动机排可以包括一个凸轮轴，凸轮轴致动进气门和排气门。在替代示例中，每个发动机排可以包括致动进气门的一个凸轮轴和致动排气门的分开的凸轮轴。在替代示例中，气门可以经配置用于经由单独的电动汽缸气门致动器进行电动气门致动(EVA)。尽管所描绘的示例示出每个汽缸具有单个进气门和单个排气门，但在替代示例中，每个汽缸可以具有多个可选择性地停用的进气门和/或多个可选择性地停用的排气门。

在所选条件期间，诸如当不需要发动机的最大扭矩能力时(诸如，当发动机负载小于阈值负载时，或者当操作者扭矩需求小于阈值需求时)，可以选择发动机10的一个或多个汽缸以用于选择性地停用(本文中也称为单独汽缸停用)。这可以包括选择性地停用仅在第一排15a上的一个或多个汽缸，或者仅在第二排15b上的一个或多个汽缸，或者在第一排和第二排中的每个上的一个或多个汽缸。在每排上停用的汽缸的数目和标识可以是对称的或非对称的。

在停用期间，通过闭合单独的汽缸气门机构(例如进气门机构、排气门机构或两者的组合)可停用所选汽缸。汽缸气门可以经由以下装置被选择性地停用：液压致动的挺杆(例如，耦接到气门推杆的挺杆)；停用从动件机构，其中从动件的凸轮提升从动部分能够自从动件的气门致动部分脱离；或电气致动的汽缸气门机构，其耦接到每个汽缸。另外，到停用汽缸的燃料流和火花可以(诸如通过停用汽缸燃料喷射器)来停止。

尽管所选汽缸被禁用，但其余的启用汽缸或活动汽缸在燃料喷射器和汽缸气门机构活动并操作的情况下继续执行燃烧。为满足扭矩要求，发动机在活动汽缸上产生相同扭矩的量。这需要较高歧管压力，从而引起降低的泵送损耗和增加的发动机效率。并且，暴露于燃烧的较少有效表面积(仅来自启用汽缸)减少发动机热损耗，从而改善发动机的热效率。

发动机10可以借助多种物质进行操作，所述物质可以经由燃料系统8递送。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统控制。控制器12可以从耦接到发动机10(且参考图2描述)的传感器82接收各种信号，并且将控制信号发送到耦接到发动机和/或车辆的各种致动器81(如参考图2所描述)。各种传感器可以包括例如各种温度传感器、压力传感器以及空气-燃料比传感器。另外，控制器12可以从沿汽缸体分布的一个或多个爆震传感器接收汽缸爆震的指示。当被包括时，多个爆震传感器可以沿汽缸体对称地或非对称地分布。进一步地，一个或多个爆震传感器可以包括加速计、离子传感器或汽缸内压力传感器。

图2描绘内燃发动机10(诸如图1的发动机10)的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以从包括控制器12的控制系统接收控制参数，并且接收经由输入装置132来自车辆操作者130的输入。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板，和用于生成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(本文中也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，其中活塞138定位在燃烧室壁136中。活塞138可以耦接到曲轴140，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由传动系统耦接到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可以经由飞轮耦接到曲轴140以启用发动机10的起动操作。

具体地，活塞138可以经由活塞位移改变机构耦接到曲轴140，所述活塞位移改变机构将活塞移动至更靠近或进一步远离汽缸盖，从而改变燃烧室14的大小。例如，曲轴140可以被配置为偏心轴。在另一示例中，偏心器可以耦接到活塞销或在活塞销的区域中，所述偏心器改变活塞在燃烧室内的位移。偏心器的移动可以由活塞杆中的油道控制。应当认识到，仍可以使用机械地改变活塞在燃烧室内的位移的其他机构。通过调整活塞的位移，能够改变发动机的有效(静态)压缩比(即，在TDC处的汽缸容积相对于BDC处的汽缸容积之间的差异)。如本文中详尽说明，当发动机在部分汽缸停用的情况下操作时，活塞位移的改变和发动机压缩比的最终变化可以有利地用于解决爆震，由此延长发动机操作，其中火花正时处于峰值扭矩正时(例如，MBT)。例如，减小压缩比包括通过增加活塞的顶部与汽缸盖之间的距离来减小活塞在燃烧室内的位移。

汽缸14能够经由一系列进气通道142、144以及146接收进气。除汽缸14以外，进气通道146还能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可以包括增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出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142和进气通道144之间的压缩机174，以及沿排气通道148布置的排气涡轮机176。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴180提供动力，其中增压装置配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，诸如在发动机10具有机械增压器的情况下，排气涡轮176可以任选地省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门20可以沿发动机的进气通道设置，以用于改变提供给发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，节气门20可以被设置在压缩机174的下游，如图1所示，或替代地可以被提供在压缩机174的上游。

除汽缸14以外，排气通道148还能够接收来自发动机10的其他汽缸的排气。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。传感器128可以选自用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器，诸如例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(如所描绘)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器等。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。

排气温度可以通过位于排气通道148中的一个或多个温度传感器(未示出)来估计。替代地，可以基于诸如转速、负载、空气-燃料比(AFR)、火花延迟等发动机工况来推断排气温度。进一步地，可以通过一个或多个排气传感器128来计算排气温度。应当认识到，可以替代地通过本文所列的温度估计方法的任何组合来估计排气温度。

发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示汽缸14包括位于汽缸14的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽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150可以由控制器12通过经由凸轮致动系统151的凸轮致动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由凸轮致动系统153来控制。凸轮致动系统151和凸轮致动系统153可以各自包括一个或多个凸轮，并且可以利用可以由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个以改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别通过气门位置传感器155和气门位置传感器157确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可以由电动气门致动控制。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，以及经由凸轮致动控制的排气门，所述凸轮致动包括CPS系统和/或VCT系统。在其他实施例中，进气门和排气门可以通过共同的气门致动器或致动系统，或者可变气门正时致动器或致动系统来控制。

汽缸14能够具有压缩比，压缩比为活塞138处于下止点处时的容积与活塞138处于上止点处时的容积的比值。常规地，压缩比在9∶1到10∶1的范围内。然而，在其中使用不同燃料的一些示例中，压缩比可增大。例如，当使用较高辛烷值的燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料时，这种情况可发生。如果使用直接喷射，则由于其对发动机爆震的影响，压缩比也可增大。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于发起燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下，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可以省略，诸如在发动机10可以通过自动点火或者通过燃料的喷射来开始燃烧的情况下，正如在一些柴油发动机的情况下。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有一个或多个燃料喷射器以用于将燃料提供到汽缸。作为非限制性示例，汽缸14被示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示为直接耦接到汽缸14以用于与经由电子驱动器168接收自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到汽缸14中。以此方式，燃料喷射器166提供到燃烧汽缸14中的所谓的燃料的直接喷射(下文也称为“DI”)。尽管图2将喷射器166示为侧喷射器，但喷射器也可以位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞192的位置。当使用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，所以此位置可以改善混合和燃烧。替代地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门以改善混合。燃料可以从高压燃料系统8递送到燃料喷射器166，所述高压燃料系统8包括燃料箱、燃料泵以及燃料轨。替代地，燃料可以通过单级燃料泵在较低压力下递送，在这种情况下，直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间可比使用高压燃料系统的情况下更受限制。进一步地，尽管未示出，但燃料箱可以具有将信号提供到控制器12的压力传感器。应当认识到，在替代实施例中，喷射器166可以是进气道喷射器，其将燃料提供到在汽缸14的上游的进气道中。

还应当认识到，尽管所描绘的实施例说明通过经由单个直接喷射器喷射燃料来操作发动机；但在替代实施例中，可以通过使用两个喷射器(例如，直接喷射器和进气道喷射器)并改变来自每个喷射器的相对喷射量来操作发动机。

在汽缸的单个循环期间，燃料可以通过喷射器递送到汽缸。进一步地，从喷射器递送的燃料的分配和/或相对量可以随工况而改变。此外，对于单次燃烧事件，每个循环可以执行所递送的燃料的多次喷射。在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间，可以执行多次喷射。并且，在所述循环期间，可以喷射燃料以调整燃烧的空气与喷射的燃料的比(AFR)。例如，可以喷射燃料以提供化学计量的AFR。可以包括AFR传感器以提供汽缸内AFR的估计。在一个示例中，AFR传感器可以是排气传感器，例如EGO传感器128。通过测量排气中的残余氧的量(对于稀混合气)或未燃碳氢化合物的量(对于富混合气)，传感器可以确定AFR。由此，AFR可以被提供为λ值，也就是说，作为给定混合气的实际AFR与化学计量的比值。因此，1.0的λ指示化学计量混合气，富于化学计量混合气的λ可具有小于1.0的λ值，但稀于化学计量混合气的λ可具有大于1的λ值。

如上文所述，图2仅示出多缸发动机的一个汽缸。由此，每个汽缸可以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。

燃料系统8中的燃料箱可以容纳具有不同燃料质量(诸如不同燃料成分)的燃料。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合和/或其组合等。

发动机10可以进一步包括爆震传感器90，爆震传感器90耦接到每个汽缸14以用于识别异常汽缸燃烧事件。在替代实施例中，一个或多个爆震传感器90可以耦接到汽缸体的所选位置。爆震传感器可以是汽缸体上的加速计、或配置在每个汽缸的火花塞中的离子传感器。爆震传感器的输出可以与曲轴加速传感器的输出组合，以指示汽缸中的异常燃烧事件。在一个示例中，基于爆震传感器90在一个或多个定义窗口(例如，曲轴角度正时窗口)中的输出，可以识别并辨别由于爆震和预点火中的一个或多个而导致的异常燃烧。进一步地，可以相应地解决异常燃烧。例如，可以通过减小压缩比同时维持火花正时直到达到阈值压缩比来解决爆震，并且之后，可以通过延迟火花正时同时维持或增大压缩比来解决进一步的爆震。

返回图2，所示控制器12为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在该特定示例中被示为只读存储器芯片(ROM)110的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器112、保活存储器114以及数据总线。控制器12可以从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，除先前论述的那些信号外，还包括：来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火拾取信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)，来自EGO传感器128的汽缸AFR，以及来自爆震传感器90和曲轴加速传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以由控制器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可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12接收来自图1到图2的各种传感器的信号，并且采用图1到图2的各种致动器以基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。例如，调整发动机的压缩比可以包括调整耦接到活塞移位机构的致动器，以将活塞移动至更靠近或进一步远离汽缸盖，以由此改变燃烧室的容积。

非暂时性存储介质只读存储器110能够用计算机可读数据编程，所述计算机可读数据表示可由处理器106执行以用于执行下文描述的方法以及预期但未具体列出的其他变型的指令。

现在转向图3，描述了一种示例例程300，其用于调整在配置有单独的汽缸停用机构和活塞的发动机中的汽缸停用程度和活动汽缸的压缩比，所述活塞在燃烧室内的位移能够被改变。所述方法使得能够调整活塞位移以便改变(例如，增大或减小)活动发动机汽缸的压缩比，由此延长其中发动机的火花正时维持在峰值扭矩正时同时一个或多个汽缸被停用的持续时间。通过协调可变排量发动机(VDE)调整与可变压缩比(VCR)调整，能够实现协同作用的益处。用于进行方法300的指令可以通过控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如，以上参考图1到图2所描述的传感器)接收的信号来执行。根据下文描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。

在302处，所述例程包括估计和/或测量发动机工况。这些工况可以包括例如发动机转速、发动机负载、操作者扭矩需求(例如，来自踏板位置传感器)、EGR流量、燃料辛烷值、燃料醇含量、环境温度、压力和湿度、增压水平、歧管压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)、大气压力(BP)、发动机温度、催化剂温度、进气温度、爆震极限等。

在304处，基于所估计的工况，可以确定是否已经满足汽缸停用条件。在一个示例中，如果驾驶员需求小于阈值或者如果发动机负载小于阈值，则可以认为满足汽缸停用条件。进一步地，仅当发动机冷却液温度高于阈值，才可以启用汽缸停用，以预先制止与冷汽缸条件有关的问题。如果不满足汽缸停用条件，那么在306处，所述例程在所有汽缸活动的情况下(也就是说，在非VDE模式下)继续发动机操作，并且例程结束。

如果满足汽缸停用条件，那么在308处，所述例程包括选择性地停用一个或多个发动机汽缸。在一个示例中，选择性地停用一个或多个发动机汽缸包括选择性地停用被选择用于停用的一个或多个汽缸的单独的汽缸气门机构。在另一示例中，选择性地停用包括停用所选汽缸的燃料和火花，同时维持气门操作。选择性地停用可以进一步包括选择用于停用的汽缸。在一个示例中，可以选择汽缸组用于停用，诸如发动机排(诸如在V型发动机中)中的一个或多个汽缸。通过选择性地停用一个或多个汽缸，由于减少的泵送损耗，可以在VDE模式下以较小排量和较高效率来操作发动机。

在310处，所述方法包括以第一较高压缩比(例如，可能的最高压缩比)来操作其余的活动汽缸，同时将活动汽缸的火花正时维持在峰值扭矩正时处(诸如，在MBT处)，并且同时维持一个或多个汽缸停用。在本文，第一压缩比是上阈值压缩比。具体地，经由活塞位移改变机构可以调整活动汽缸的活塞位移，以在允许将火花正时维持在峰值扭矩正时处的可能的最高压缩比处操作活动汽缸。在一个示例中，在发动机在部分停用的情况下操作时应用的第一压缩比可以低于在所有汽缸均活动时应用的压缩比。也就是说，在汽缸停用时，其余活动汽缸的压缩比可以减小至第一压缩比。通过在部分汽缸停用并且活动汽缸的压缩比增大的情况下以及在火花正时处于MBT处的情况下进行操作，能够减少发动机泵送损耗和热损耗，从而优化燃料经济性。如本文中所使用，压缩比是静态压缩比。

在一些示例中，在停用之后的活动汽缸中的可能的第一最高压缩比可以高于在所有汽缸均活动时应用的压缩比。也就是说，在汽缸停用时，其余活动汽缸的压缩比可以增大至第一压缩比。可发生这种情况的示例条件包括发动机未达到操作温度、在部分汽缸停用模式下的NVH问题，或者如果VDE进入未完成或不可能。

在312处，在以处于MBT处的火花正时和第一较高压缩比操作活动汽缸时，可以确定是否存在爆震的指示。爆震的指示可以包括基于爆震传感器输出(例如，基于爆震传感器输出高于爆震阈值)的爆震的反馈指示、离子信号、压力信号以及爆震的前馈估计(诸如，基于发动机转速/负载、燃料辛烷值、发动机爆震历史等)中的一个或多个。

如果不存在爆震的指示，则在316处，可以确定发动机负载是否增加。由此，爆震的可能性可随着发动机负载增加而增加。如果发动机负载增加，则在318处，所述方法包括，响应于发动机负载的增加，减小活动汽缸的压缩比，同时维持部分汽缸停用。例如，可以将活动汽缸的压缩比逐渐地从第一压缩比减小至第二较低压缩比或者朝向第二较低压缩比减小，同时将火花正时维持在MBT处，并且同时维持一个或多个汽缸停用。以此方式，随着活动汽缸中的发动机负载增加，活动汽缸的压缩比可以经由对活塞位移的调整而逐渐减小。通过经由随着发动机负载增加而减小压缩比来减小活动汽缸中的压缩比，可以预先制止爆震并减少火花正时延迟的使用。通过在不使用火花延迟的情况下延长发动机操作的持续时间，提高燃料经济性。

如果存在爆震的指示，则在314处，所述方法类似地包括，响应于爆震的指示，在将火花正时维持在峰值扭矩正时处时，并且在维持一个或多个汽缸停用时，随着爆震的指示增加(或持续)而减小压缩比。以此方式，随着爆震的指示增加，活动汽缸的压缩比可以经由对活塞位移的调整而逐渐减小，使得压缩比逐渐地从上阈值(第一压缩比)减小至下阈值(第二压缩比)。通过经由压缩比的减小来解决活动汽缸中的爆震，对解决爆震的火花正时延迟的需求减少。通过在不使用火花延迟的情况下延长发动机操作的持续时间，提高燃料经济性。

尽管上述例程描绘了基于爆震的指示来改变压缩比，但应当认识到，在替代示例中，可以基于接收爆震指示的发动机转速(也就是说，在开环前馈控制方法中)来进一步改变(例如，增大或减小)压缩比。

在一个示例中，减小压缩比(诸如，在314处和318处)包括，基于来自控制器的输入致动活塞位移改变机构，以增加活动汽缸的活塞的顶部与汽缸盖的距离。同样地，增大压缩比(诸如，在310处)包括，基于来自控制器的输入致动活塞位移改变机构，以减小活动汽缸的活塞的顶部与汽缸盖之间的距离。在一个示例中，调整活塞位移以改变压缩比包括，经由椭圆形曲轴和耦接到活塞销的偏心器中的一个或多个来增大或减小活动汽缸的压缩室内的活塞位移。

应该认识到，尽管改变(例如，增大或减小)了压缩比，但仍可维持活动汽缸的燃料喷射正时和气门正时中的每个。进一步地，在通过停用燃料喷射器并维持气门操作来停用所选汽缸的实施例中，可以维持停用汽缸的气门正时同时调整活动汽缸的压缩比。

以此方式，活动汽缸的压缩比可以响应于爆震和/或发动机负载的增加而逐渐地减小，同时维持其余汽缸停用并且同时将火花正时维持在MBT处，直到达到下阈值压缩比。在320处，可以确定即使在压缩比已经减小至下阈值(诸如，减小至第二压缩比)之后，是否仍存在爆震的进一步指示。如果否，则在324处，可以维持在部分汽缸停用以及较低压缩比的情况下的发动机操作。否则在322处，响应于在达到第二(较低)压缩比后的另一爆震指示，所述方法包括从峰值扭矩正时延迟火花正时(诸如，通过从MBT延迟火花正时)，同时将活动汽缸的压缩比维持在第二压缩比处。

在326处，可以确定在以延迟的火花正时操作时的燃料使用量是否高于阈值量。替代地，可以确定火花正时是否已经变为临界火花限制(也就是说，延迟越过临界火花BDL)。具体地，确定在以延迟的火花正时操作时的燃料使用量是否与在部分汽缸停用的情况下(并且火花正时处于MBT处)操作时的燃料节约量相同或高于所述燃料节约量。如果否，则在328处，所述方法包括在部分汽缸停用的情况下维持发动机操作，并且其中活动汽缸使用火花延迟和较低压缩比进行操作。如果燃料使用量高于阈值量，则可以确定以从MBT延迟以解决爆震的火花正时操作的燃料损失高于在一个或多个汽缸停用的情况下操作的燃料经济性。因此，在330处，所述方法包括重新启动至少一个停用汽缸。在一个示例中，发动机可以在非VDE模式下通过重新启动停用的汽缸组来恢复操作。替代地，可以重新启动一个汽缸以降低部分停用的程度。另外，在332处，所述方法包括恢复在活动汽缸中的峰值扭矩正时处的火花正时，同时还将活动汽缸的压缩比升高至较高阈值。例如，可以在火花正时处于MBT处的情况下以第一压缩比操作活动汽缸。

在替代示例中，取代比较燃料使用量与阈值，可以确定在达到第二压缩比后火花正时是否受到临界火花限制(也就是说，火花正时是否延迟越过临界火花阈值)，可以触发汽缸重新启动。具体地，响应于所需火花正时达到临界火花，可以重新启动至少一个停用的汽缸，并且可以在火花正时返回到峰值扭矩正时的情况下以较高阈值(第一压缩比)操作活动的发动机汽缸。

以此方式，当压缩比和火花正时调整不足以解决爆震时，可以逐渐地重新启动一个或多个汽缸，直到重新启动所有的发动机汽缸。之后，发动机可以在所有汽缸活动并且压缩比设定到较高阈值的情况下恢复操作。

现在转向图4，其示出VCR调整与VDE调整的示例协调。映射图400在曲线402处描绘爆震传感器输出，在曲线404处描绘汽缸停用，在曲线406处描绘发动机负载，在曲线408处描绘汽缸压缩比，在曲线410处描绘火花正时，并且在曲线414处描绘扭矩需求。所示所有曲线均沿x轴随时间变化。

在t1之前，由于升高的扭矩需求，发动机可以在所有汽缸活动的情况下操作。另外，发动机汽缸可以以较低负载操作。另外，汽缸可以使用在较高(“高”)阈值处的压缩比操作。在本示例中，发动机在高负载下进行操作，其中火花正时在MBT附近。然而，在其他示例中，诸如通过虚线段411示出的示例中，当以高发动机负载进行操作时，发动机火花正时可受到临界限制，例如，火花正时可从MBT延迟至火花延迟阈值412或者朝向火花延迟阈值412延迟。

如本文所使用，发动机负载用于描述标准化空气充气。也就是说，发动机负载确定为汽缸空气充气除以在标准温度和压力下的理论最大空气充气。因此，负载类似于体积效率。通常，自然吸气发动机具有小于1.0的负载。增压发动机可以具有高达～2.0(或在竞赛应用中更高)的负载。作为示例参考，示例自然吸气车辆中的水平道路负载可以为1500 RPM和在MBT火花提前下操作的0.35的负载，并且可以为45 ft 1bs的扭矩。当火花从MBT正时延迟时，扭矩减小。然而，为保持在相同扭矩需求水平处，节气门可以打开，从而增加空气充气并因此增加负载。因此，在相同扭矩输出的情况下，发动机负载可以增加至0.38。由此，这可不如MBT正时一样高效，因为我们需要更多空气来获得相同扭矩，并且考虑到空气燃料比保持在化学计量(14.7)，则必须添加更多燃料以维持恒定的空气燃料比，并且因此使用更多燃料来产生相同扭矩。

在t1处，响应于发动机扭矩需求的下降和发动机负载的下降，诸如由于操作者松开加速器踏板，可以选择性地停用一个或多个汽缸。在本文，控制器可以确定在部分汽缸停用的情况下操作更加高效。在本示例中，停用一半发动机汽缸，使得部分停用的程度为50％(0.5)。进一步地，将活动汽缸的火花正时保持在MBT处。由此，因为发动机负载被定义为在恒定扭矩处的标准温度和压力下的空气充气/最大空气充气，所以当进入50％的汽缸关闭的VDE模式时，总空气质量保持基本相同(略微较少)，然而，平均汽缸负载几乎加倍，因为现在仅一半发动机汽缸引入相同量的空气。平均汽缸负载的此增加减少发动机泵送损耗。

另外，活动汽缸的压缩比增大至允许将火花正时保持在MBT处的可能的最高阈值。在本示例中，活动汽缸的允许维持MBT火花正时的可能的最高压缩比在较高(“高”)与较低(“低”)阈值之间。换句话说，在t1处，响应于汽缸停用，压缩比从在所有汽缸活动时(在t1之前)应用的压缩比(“高”)减小至第一压缩比409。

在t2和t3之间，当扭矩需求和发动机负载增加时，可接收到多个爆震指示，如通过爆震传感器的输出高于爆震阈值(Knk_Thr)所确定的爆震指示。因此，为解决爆震，将活动汽缸的压缩比逐渐地从第一压缩比409减小至较低阈值，诸如通过调整活塞在活动汽缸内相对于汽缸盖的位置。同时，维持一半的发动机汽缸停用，并且将火花正时保持在MBT处。由此，如果压缩比未减小，则发动机控制器可需要将火花正时从MBT延迟以解决爆震，从而导致燃料损失。替代地，控制器可需要重新启动停用的汽缸中的一个或多个，以减少每个汽缸的平均汽缸负载，由此减少在VDE模式下操作的燃料经济效益。

在t3之前不久，活动汽缸的压缩比可以处于较低阈值(“低”)，并且发动机可以继续在部分汽缸停用的情况下以较低压缩比和在MBT处的火花正时进行操作。在t3和t4之间，可再次接收到多个爆震指示，如通过爆震传感器的输出高于爆震阈值(Knk_Thr)所确定的爆震指示。因此，为解决爆震的进一步指示，在将活动汽缸的压缩比保持在较低阈值时，并且在部分汽缸停用的情况下继续进行操作时，活动汽缸的火花正时逐渐地从MBT延迟。当火花正时从MBT延迟时，发动机负载增加以维持扭矩。这是因为需要更多的空气和燃料，因为延迟的火花正时不是那么高效。

在t4处，火花正时被延迟到或超出火花延迟阈值412。此时，由于在火花正时延迟的情况下进行操作而导致的燃料损失超出在部分汽缸停用的情况下进行操作的燃料经济性。因此，在t4处，重新启动停用的汽缸中的至少一个。在本示例中，仅重新启动停用的汽缸中的一个。另外，调整其余活动汽缸的活塞位移，以便以升高到第一压缩比409的压缩比且以返回到MBT的火花正时来操作活动汽缸。然而，应该认识到，在替代示例中，在重新启动一个停用汽缸时，可以以高于第一压缩比409的压缩比(诸如在较高阈值(“高”)处或者在第一压缩比409和较高阈值之间的压缩比)操作其余活动汽缸。

在t5和t6之间，由于略微增加的扭矩需求，发动机负载可以逐渐地增加。在此时间期间，响应于发动机负载的增加(以及增加的爆震可能性)，活动汽缸的压缩比从第一压缩比409逐渐地减小至较低阈值(“低”)，同时维持其余汽缸停用。由此，如果压缩比未减小，则发动机控制器可需要将火花正时从MBT延迟以减少由增加的发动机负载引起的爆震，由此导致燃料损失。替代地，控制器可需要重新启动停用的汽缸中的一个或多个，以减少每个汽缸的平均汽缸负载，由此减少在VDE模式下操作的燃料经济效益。

在t6处，活动汽缸的压缩比可以处于较低阈值，并且发动机可以继续在部分汽缸停用的情况下并且以在MBT处的火花正时进行操作。在t6和t7之间，发动机负载可以进一步增加且可接收到多个爆震指示，如通过爆震传感器的输出高于爆震阈值(Knk_Thr)所确定的。因此，为解决由增加的发动机负载产生的爆震指示，在将活动汽缸的压缩比保持在较低阈值时，并且在继续在部分汽缸停用的情况下进行操作时，活动汽缸的火花正时逐渐地从MBT延迟。

在t7处，火花正时可以变得被延迟到或超出火花延迟阈值412。此时，由于在火花正时延迟的情况下进行操作而导致的燃料损失超出在部分汽缸停用的情况下进行操作的燃料经济性。因此，在t7处，重新启动其余停用汽缸中的一个或多个。在本示例中，重新启动所有的其余停用汽缸。然而，应该认识到，在替代示例中，控制器可以响应于发动机负载和/或扭矩需求的增加反复地执行t4和t7之间的步骤(和/或响应于爆震来执行t1和t4之间的步骤)，直到重新启动所有发动机汽缸。具体地，控制器可以一次重新启动一个停用汽缸，使活动汽缸的压缩比返回至较高阈值，使活动汽缸的火花正时返回至MBT，并且随后仅在压缩比已经减小至较低阈值并且火花正时已延迟到临界界限之后才重新启动另一停用汽缸。

以此方式，在VDE模式中并且在火花正时处于相当于峰值扭矩正时的正时的情况下进行的发动机操作可以通过以下操作来延长：协调选择性汽缸停用与针对汽缸压缩比的基于活塞位移的调整。

用于发动机的一种示例方法包括：基于发动机负载或扭矩需求选择性地停用一个或多个发动机汽缸；以及调整活塞位移以改变活动发动机汽缸的压缩比，从而将发动机的火花正时维持在峰值扭矩正时处，同时维持一个或多个汽缸停用。在前述示例中，所述调整包括，在将火花正时维持在峰值扭矩正时处的同时，在爆震指示增加时，调整活塞位移以将压缩比从较高阈值压缩比减小。在前述示例中的任一个或全部中，所述方法可以另外地或任选地进一步包括，响应于爆震，减小压缩比同时将火花正时维持在峰值扭矩正时处，直到达到较低阈值压缩比，并且响应于另一爆震指示，延迟火花正时同时将压缩比维持在较低阈值处。在前述示例中的任一个或全部中，所述方法可以另外地或任选地进一步包括，响应于爆震的进一步指示延迟火花正时直到燃料使用量高于阈值量，并且随后重新启动停用的汽缸，在活动汽缸中恢复在峰值扭矩正时处的火花正时，并且将活动汽缸的压缩比升高至较高阈值压缩比。在前述示例中的任一个或全部中，所述调整可以另外地或任选地包括，响应于爆震的进一步指示延迟火花正时，直到火花正时达到阈值正时，并且随后重新启动停用的汽缸，在活动汽缸中在峰值扭矩正时处恢复火花正时，并且升高活动汽缸的压缩比(诸如，升高至较高阈值压缩比或者朝向较高阈值压缩比升高)。在前述示例中的任一个或全部中，所述方法可以另外地或任选地进一步包括，响应于发动机负载的增加，减小压缩比同时将火花正时维持在峰值扭矩正时处，直到达到较低阈值压缩比，并且响应于爆震的进一步指示，延迟火花正时同时将压缩比维持在较低阈值处。在前述示例中的任一个或全部中，所述方法可以另外地或任选地进一步包括，响应于发动机负载的进一步增加，延迟火花正时直到燃料使用量高于阈值量，并且随后重新启动停用的汽缸，在活动汽缸中在峰值扭矩正时处恢复火花正时，并且升高活动汽缸的压缩比(诸如，升高至较高阈值压缩比或者朝向较高阈值压缩比升高)。在前述示例中的任一个或全部中，调整活塞位移以改变压缩比可以另外地或任选地包括通过以下操作来减小压缩比：经由椭圆形曲轴旋转和耦接到活塞销的偏心器中的一个来减小活动汽缸的压缩室内的活塞位移。在前述示例中的任一个或全部中，所述方法可以另外地或任选地进一步包括维持燃料喷射正时以及气门正时中的每个，同时改变压缩比。在前述示例中的任一个或全部中，压缩比另外地或任选地为静态压缩比，并且另外地或任选地基于接收到爆震指示的发动机转速进一步改变压缩比。在前述示例中的任一个或全部中，选择性地停用一个或多个发动机汽缸另外地或任选地包括选择性地停用一个或多个发动机汽缸的独立汽缸气门机构。

另一示例发动机方法包括：当在部分汽缸停用的情况下进行操作时，以第一较高压缩比和在MBT处的火花正时来操作活动汽缸；以及响应于爆震的指示，在维持部分汽缸停用时，首先经由对压缩室内的活塞位移的调整来减小活动汽缸的压缩比，直到达到第二较低压缩比，并且之后延迟火花正时同时维持第二较低压缩比。前述示例可以另外地或任选地进一步包括，从MBT延迟火花正时，直到在火花延迟情况下的燃料使用达到阈值量，并且响应于爆震的进一步指示，重新启动停用的汽缸并朝向第一较高压缩比升高活动汽缸的压缩比。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，在部分汽缸停用的情况下进行操作响应于发动机负载低于阈值负载，所述方法进一步包括，响应于发动机负载的增加，减小活动汽缸的压缩比，直到达到第二压缩比，并且之后，响应于发动机负载的进一步增加，重新启动停用的发动机汽缸。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，爆震的指示包括来自爆震传感器输出的爆震的反馈指示、离子信号、压力信号以及爆震的前馈估计中的一个或多个。

另一示例发动机系统包括：发动机，其包括多个汽缸；活塞位移改变机构，其耦接到多个汽缸中的每个的活塞；火花塞；踏板位置传感器，其用于接收操作者扭矩需求；爆震传感器，其耦接到汽缸体；电气致动的汽缸气门机构，其耦接到多个汽缸中的每个；可选择性停用的燃料喷射器，其耦接到多个汽缸中的每个；以及发动机控制器。发动机控制器可以配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令以用于：响应于操作者扭矩需求的降低，选择性地停用多个汽缸中的至少一个；经由活塞位移改变机构来调整其余活动汽缸中的每个中的活塞的位置，从而以第一较高压缩比操作活动汽缸；以及将活动汽缸的火花正时维持在MBT处，同时维持多个汽缸中的至少一个停用。在前述示例中，另外地或任选地，控制器可以包括进一步的指令以用于：响应于爆震传感器的输出高于阈值，减小压缩比，同时将活动汽缸的火花正时维持在MBT处并且同时维持多个汽缸中的至少一个停用。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，控制器可以包括进一步的指令以用于：响应于在压缩比减小至第二较低压缩比之后爆震传感器的输出高于阈值，延迟活动汽缸的火花正时，直到达到临界火花极限。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，控制器可以包括进一步的指令以用于：响应于在火花正时达到临界火花极限之后爆震传感器的输出高于阈值，重新启动选择性地停用的多个汽缸中的至少一个；将活动汽缸的压缩比增大至第一较高压缩比；并且使活动汽缸的火花正时返回至MBT。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，减小压缩比包括增加活动汽缸的活塞的顶部与汽缸盖之间的距离，并且其中增大压缩比包括减少活动汽缸的活塞的顶部与汽缸盖之间的距离。

在进一步的表示中，一种用于发动机的方法可以包括：响应于发动机负载低于阈值，停用发动机的一个或多个汽缸，并且以第一压缩比和指定的火花正时操作汽缸；当火花正时达到临界极限时，减小活动汽缸的压缩比以维持指定的火花正时；并且响应于压缩比减小至阈值比且燃料喷射量超过阈值，启动一个或多个停用汽缸中的一个并且将压缩比增大回到第一压缩比。在前述示例中，另外地或任选地，响应于降低的发动机负载，所述方法可以进一步包括停用发动机的一个或多个汽缸，并且以第一压缩比和指定的火花正时来操作活动汽缸；并且当火花正时达到临界极限时，减小活动汽缸的压缩比以维持指定的火花正时。进一步地，响应于压缩比减小至阈值比并且燃料喷射量超过阈值量，启动一个或多个停用汽缸中的一个并且将活动汽缸的压缩比增大至第一压缩比。

以此方式，在选择性汽缸停用的情况下进行的发动机操作可以与对汽缸压缩比的基于活塞位移的调整协调，以延长在火花正时处于峰值扭矩正时的情况下的发动机操作的持续时间。通过在其他汽缸停用时借助于调整活塞位置以减小活动汽缸的压缩比来解决活动汽缸中的爆震，发动机热损耗和泵送损耗减少。另外，能够在不需要增加火花正时延迟的情况下解决爆震。通过延长在VDE模式中的发动机操作，能够扩展汽缸停用益处。通过减少对用于解决发动机爆震的火花延迟的依赖性，燃料经济性得以改善。总的来说，可变位移和可变压缩比的益处协同加强，以改善发动机性能和燃料经济性。

注意，本文包括的示例控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器以及其他发动机硬件来实施。本文描述的具体例程可以表示任何数目的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。由此，所说明的各种行为、操作和/或功能可以按所说明的顺序执行、同时执行或在一些情况下省略。同样地，处理的次序并非是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的特定策略，可以重复执行所说明的动作、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以用图形表示将被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在包括各种发动机硬件组件的系统中结合电子控制器执行指令来实施。

应该认识到，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制性意义，因为可能有许多变化。例如，以上技术能够被应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

随附权利要求特别指出被认为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可以通过本权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。此类权利要求，无论其范围比原始权利要求的范围更宽、更窄、相同或不同，仍被认为包括在本公开的主题内。