本发明总体上涉及用于响应于可变压缩比机构(mechanism)的退化而控制发动机的方法和系统。
背景技术：
内燃发动机的压缩比被定义为活塞在下止点(bdc)时的气缸容积与活塞在上止点(tdc)时的气缸容积之比。通常，压缩比越高，内燃发动机的热效率越高。这进而导致提高的燃料经济性并且使得发动机的输出能量与输入能量之比更高。在常规发动机中，压缩比是固定的并且因此在工况下不能优化发动机效率以提高燃料经济性和发动机动力性能。
在可变压缩比(vcr)发动机中，发动机可以配备有用于机械地改变活塞tdc与bdc之间的容积比的各种机构，从而允许压缩比随着发动机工况改变而改变。作为非限制性示例，vcr发动机可以配置有活塞位移改变机构(例如，偏心器)，其移动活塞较靠近或较远离气缸盖，从而改变燃烧室的大小。另外的其他发动机可以改变气缸盖容积。
kolmanovsky等人在us6,553,949中示出了利用vcr机构的益处的一种示例方法。在所述方法中，可以在低发动机速度负载区域中使用较高压缩比，以增加热效率。可以在较高发动机速度负载区域中使用较低压缩比。进一步地，可以使用火花延迟来减轻低速度负载区域中的爆震，而经由对压缩比的调整来减轻较高速度负载区域中的爆震。当发动机在以较高压缩比操作的同时变得火花受限时，燃烧定相延迟可以削弱压缩比的热效率益处。此时，在火花正时被提前时可能降低压缩比，以提供燃烧定相与热效率之间的较有效平衡。另外，减小不同程度的压缩之间的摆动(hunting)并且可以更有效地使用给定压缩比。
而发明人在本文中已经确定这种系统的潜在问题。作为一个示例，vcr机构可能退化，从而导致发动机以不同于期望压缩比的压缩比操作。例如，vcr机构可能被卡住(beingstuck)。如果机构以高于期望压缩比的压缩比被卡住(如当机构在较高压缩比设定值时或者在向较低压缩比设定值过渡期间(但是在达到较低压缩比设定值之前)被卡住时)，则发动机爆震和提前点火(pre-ignition)的风险可能增加。具体地，在火花时的较高压力可以导致较高温度以及未燃尽尾气的自燃的概率较高。爆震和提前点火发生可能缩短发动机部件的寿命。
技术实现要素：
在一个示例中，通过一种用于发动机的方法至少可以部分地解决上述问题，所述方法包括：经由可变压缩比机构机械地改变发动机的压缩比；以及响应于所述机构退化，限制发动机负载。以此方式，减少了由于vcr机构退化引起的爆震或提前点火。
作为一个示例，发动机可以配置有vcr机构，所述vcr机构当被致动时机械地改变燃烧室内的活塞的位置，从而改变压缩比。响应于发动机工况，压缩比可以变化(如通过在较低发动机负载下应用相对较高压缩比以利用增加的热效率益处，而在较高发动机负载下转变为相对较低压缩比以利用燃烧定相益处)。vcr机构在较高与较低压缩比设定值之间转变期间可能被卡住。可以基于关于vcr机构的位置的反馈(如经由联接至机构的位置传感器)来推断vcr机构的退化。例如，如果检测到的位置不同于命令的位置，则可以推断，机构以错误的压缩比被卡住。可替代地，可以响应于高于期望爆震发生的爆震发生和/或延迟到早于期望阈值的阈值的自适应爆震来推断vcr机构的退化。可以基于位置传感器反馈或基于爆震发生来确定卡住压缩比。然后，可以将发动机负载限制到与针对给定卡住压缩比可能的最高负载相对应的限制。可以减小进气充气以限制负载(如通过减小进气节气门的开度或通过增大排气废气门阀的开度)。另外，可以基于卡住压缩比来调整临界火花。然后可以提前火花正时。
以此方式，可以更好地保护可变压缩比机构免受反复爆震和提前点火。限制进气充气以响应于可变压缩机构的退化来限制发动机负载的技术效果是可以防止反复爆震。具体地，可以减小由于以高于预期压缩比的压缩比操作而可能在气缸中引发的热应力(如由于机构以高于预期压缩比设定值的压缩比设定值被卡住而可能出现)。另外，发动机可以使用从火花延迟极限提前的火花操作。总之，可以延长发动机部件寿命。
应当理解的是，提供上述发明内容是为了以简化的形式介绍所选概念，其将在具体实施方式中进一步描述。上述发明内容不意在确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求书唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决在以上或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展示了配置有可变压缩比机构的示例发动机系统。
图2示出了用于响应于vcr机构退化的指示而限制发动机负载的高级流程图。
图3示出了用于确定vcr机构退化的高级流程图。
图4示出了在发动机操作期间vcr和发动机负载调整的预测示例。
图5描绘了示例查找表，所述示例查找表可以用于将压缩比映射到发动机速度负载状况。
具体实施方式
如参照图1的发动机系统所描述的，以下描述涉及用于减小发动机系统中的爆震和提前点火的风险的系统和方法，所述发动机系统配置有可变压缩比(vcr)机构。通过致动vcr机构，可以改变燃烧室内的活塞的位置，从而允许提高热效率。控制器可以被配置用于执行控制程序(如图2的示例程序)以基于发动机工况(如通过参照图5的表)来改变发动机的压缩比。响应于vcr机构的退化，控制器可以基于机构以其被卡在的压缩比来削减(clip)发动机负载。控制器可以基于关于机构的位置的反馈或基于爆震频率以及自适应火花延迟使用来检测vcr机构退化，如在图3处所描述的。在图4示出了使用vcr和发动机负载调整的示例发动机操作。以此方式，可以及时确定并处理vcr退化。
图1描绘了内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例实施例。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经由输入装置132从车辆操作者130接收输入。在此示例中，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的气缸(在本文中还为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，活塞138被定位在所述燃烧室壁中。活塞138可以联接至曲轴140，从而使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统联接至客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动器马达可以经由飞轮联接至曲轴140以启动发动机10的起动操作。
发动机10可以被配置为可变压缩比(vcr)发动机，其中，可以机械地改变每个气缸的压缩比(cr)(即活塞在下止点(bdc)时的气缸容积与活塞在上止点(tdc)时的气缸容积之比)。可以经由致动vcr机构194的vcr致动器192来改变发动机的cr。在一些示例实施例中，cr可以在第一较低cr(其中活塞在bdc时的气缸容积与活塞在tdc时的气缸容积之比较小)与第二较高cr(其中，所述比较高)之间变化。在其他示例实施例中，可以有预定数量的阶梯式压缩比。仍进一步地，cr可以在第一较低cr与第二较高cr之间连续可变(至其间的任何cr)。
在所描绘的示例中，vcr机构194联接至活塞138，从而使得vcr机构可以改变活塞tdc位置。例如，活塞138可以经由活塞位移改变vcr机构194联接至曲轴140，所述活塞位移改变vcr机构移动活塞较靠近或较远离气缸盖，从而改变燃烧室14的大小。位置传感器196可以联接至vcr机构192并且可以被配置用于向控制器12提供关于应用于气缸的vcr机构194的位置(以及由此为压缩比)的反馈。
在一个示例中，改变燃烧室内活塞的位置也改变了气缸内活塞的相对位移。活塞位置改变vcr机构可以联接至常规曲轴系统或非常规曲轴系统。vcr机构可以联接的非常规曲轴系统的非限制性示例包括可变距离头(distancehead)曲轴和可变运动长度曲轴。在一个示例中，曲轴140可以被配置为偏心轴。在另一个示例中，偏心器可以联接至活塞销或在活塞销的区域中，偏心器改变燃烧室内活塞的位置。偏心器的移动可以由活塞杆内的油通道控制。
应当理解的是，可以使用机械地改变压缩比的另外的其他vcr机构。例如，可以经由改变气缸盖容积(即气缸盖内的余隙容积)的vcr机构来改变发动机的cr。在另一个示例中，vcr机构可以包括液压件、空气压力件或机械反应活塞。仍进一步地，vcr机构可以包括多连杆机构或弯杆机构。另外的其他vcr机构也是可能的。应当理解的是，如本文中所使用的，vcr发动机可以被配置用于经由改变活塞位置或气缸盖容积的机械调整来调整发动机的cr。因此，vcr机构不包括经由对气门或凸轮正时的调整而实现的cr调整。
通过调整气缸内活塞的位置，可以改变发动机的有效(静态)压缩比(即在tdc与bdc处的气缸容积之间的差值)。在一个示例中，减小压缩比包括通过增加活塞的顶部与气缸盖之间的距离来减小燃烧室内活塞的位移。例如，可以通过以下方式使发动机以第一较低压缩比操作：控制器发送信号以致动vcr机构至活塞在燃烧室内具有较小有效位移的第一位置。在另一个示例中，可以通过以下方式使发动机以第二较高压缩比操作：控制器发送信号以致动vcr机构至活塞在燃烧室内具有较大有效位移的第二位置。可以有利地使用发动机压缩比的变化来提高燃料经济性。例如，可以使用较高压缩比来提高轻度到中等发动机负载下的燃料经济性，直到来自早期爆震开始的火花延迟削弱燃料经济性益处。然后可以将发动机切换至较低压缩比，从而折衷热效率来实现燃烧定相效率。连续vcr系统可以连续优化燃烧定相和热效率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，发动机控制器可以参照查找表(如图5的表500)来选择基于发动机速度负载状况而应用的压缩比。如下文详细阐述的，选择可以包括在较高发动机负载下选择较低压缩比以及在较低发动机负载下选择较高压缩比。
可能存在vcr机构退化的状况(如当机构被卡在非预期压缩比时)。例如，当被命令转变至较低压缩比设定值时，机构可能被卡在较高压缩比设定值。以较高压缩比的扩展非预期操作可以导致爆震和提前点火的倾向增加。如参照图2详细阐述的，响应于vcr机构退化的指示，控制器可以限制发动机负载以减小爆震和提前点火的发生。进一步地，可以基于来自联接至vcr机构的位置传感器(如位置传感器196)的反馈和/或基于爆震频率以及响应于爆震出现的自适应火花使用来推断vcr机构退化的指示。
气缸14可以经由一系列进气通道142、144以及146接收进气。进气通道146可以与发动机10的除气缸14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进气通道可以包括增压装置(如涡轮增压器或机械增压器)。例如，图1示出了发动机10，所述发动机配置有涡轮增压器，所述涡轮增压器包括设置在进气通道142与144之间的压缩机174以及沿着排气通道148设置的排气涡轮机176。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮机176经由轴180提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中(如，其中，发动机10具有机械增压器)，可以可选地省略排气涡轮机176，其中压缩机174可以由来自发动机的马达的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门20可以沿着发动机的进气通道设置，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20可以布置在压缩机174的下游(如图1所示)或者可以可替代地设置在压缩机174的上游。
排气通道148可以接收来自发动机10的除气缸14之外的其他气缸的排气。排气传感器128被示出为联接至排放控制装置178的上游的排气通道148。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中选择，如，例如：线性氧气传感器或uego(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或ego(如所描绘的)、hego(加热型ego)、nox、hc或co传感器。排放控制装置178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。
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)来估算排气温度。可替代地，可以基于发动机工况(如速度、负载、空燃比(afr)、火花延迟等)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。应当理解的是，可以可替代地通过本文中列出的温度估算方法的任何组合来估算排气温度。
发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示出为包括位于气缸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的每个气缸(包括气缸14)可以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控制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)系统中的一个或多个。可以通过气门位置传感器155和157分别确定进气门150和排气门156的位置。在可替代性实施例中，可以通过电动气门致动来控制进气门和/或排气门。例如，气缸14可以可代替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。在其他实施例中，可以通过普通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控制进气门和排气门。
气缸14可以具有压缩比，所述压缩比是活塞138位于下止点与上止点时的容积之比。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，压缩比可能增加。这可能在例如使用较高辛烷燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料时发生。如果由于直接喷射对发动机爆震的影响而使用直接喷射，也可能增加压缩比。也可以基于驾驶员需求经由对致动vcr机构194的vcr致动器192的调整来改变压缩比，从而改变燃烧室14内活塞138的有效位置。可以基于来自传感器196的关于vcr机构194的位置的反馈来推断压缩比。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以包括用于发起燃烧的火花塞182。点火系统190可以在选定的操作模式下响应于来自控制器12的火花提前信号sa经由火花塞182向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞182(如发动机10可以通过自动点火或通过燃料的喷射来发起燃烧)，如使用一些柴油发动机可能是这种情况。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以配置有用于为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14被示出为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出为直接联接至气缸14，以便与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号fpw的脉冲宽度成比例地直接向气缸内喷射燃料。以此方式，燃料喷射器166提供了进入燃烧气缸14的燃料的所谓的直接喷射(下文还被称为“di”)。尽管图1示出了喷射器166为侧喷射器，但喷射器也可以位于活塞的顶上(如靠近火花塞182的位置)。由于一些醇基燃料的较低挥发性，当使用醇基燃料操作发动机时，这样的位置可以促进混合与燃烧。可替代地，喷射器也可以位于进气门的顶上并且靠近进气门以促进混合。可以从包括燃料箱、燃料泵以及燃料轨的高压燃料系统8将燃料输送到燃料喷射器166。可替代地，燃料可以由单级燃料泵以较低压力输送，在这种情况下，在压缩冲程期间直接燃料喷射的正时比使用高压燃料系统的情况受到更多的限制。进一步地，尽管未示出，但燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。应当理解的是，在替代性实施例中，喷射器166可以是向气缸14的上游的进气道提供燃料的进气道喷射器。
还应当理解的是，尽管描绘的实施例展示了通过经由单个直接喷射器喷射燃料来操作发动机，但在替代性实施例中，可以通过使用两个或多个喷射器(例如，每个气缸的直接喷射器和进气道喷射器或每个气缸的两个直接喷射器/两个进气道喷射器等)并且改变从每个喷射器的进入气缸中的相对喷射量来操作发动机。
燃料可以在气缸的单循环期间通过喷射器输送到气缸。进一步地，从喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随着工况变化。此外，对于单次燃烧事件，可以在每个循环执行被输送燃料的多次喷射。所述多次喷射可以在压缩冲程、进气冲程或者其任何适当的组合期间执行。而且，可以在循环期间喷射燃料以调整燃烧的空气-喷射燃料比(afr)。例如，可以喷射燃料以提供化学计量的afr。可以包括afr传感器以提供对缸内afr的估算。在一个示例中，afr传感器可以是排气传感器(如ego传感器)128。通过测量排气中残留的氧气(对于稀混合物)或者未燃尽的碳氢化合物(对于富混合物)的量，传感器可以确定afr。因此，可以提供afr作为λ值，即作为给定混合物的实际afr与化学计量值之比。因此，λ为1.0指示比化学计量值混合物富的化学计量混合物可以具有小于1.0的λ值，并且比化学计量值混合物稀的化学计量混合物可以具有大于1的λ值。
如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个气缸。同样地，每个气缸可以类似地包括其自身的一组进气门/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不同燃料品质(如不同燃料组分)的燃料。这些差别可以包括不同醇含量、不同辛烷、不同汽化热、不同燃料混合、和/或其组合等。
发动机10可以进一步包括爆震传感器90，所述爆震传感器联接至每个气缸14用于识别异常气缸燃烧事件。在可替代实施例中，一个或多个爆震传感器90可以联接至气缸体的所选位置。爆震传感器可以是气缸体上的加速计或配置在每个气缸的火花塞中的离子传感器。可以将爆震传感器的输出与曲轴加速度传感器的输出相结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的在一个或多个限定窗口(例如，曲轴转角正时窗口)中的输出，可以识别并且区分由于爆震和提前点火中的一个或多个引起的异常燃烧。例如，可以响应于在爆震窗口中估算的爆震传感器输出高于爆震阈值来识别爆震，而响应于在提前点火窗口中估算的爆震传感器输出高于提前点火阈值来识别提前点火，所述提前点火阈值高于爆震阈值，并且提前点火窗口早于爆震窗口。进一步地，可以相应地处理异常燃烧。例如，可以通过减小压缩比和/或延迟火花正时来处理爆震，而可以通过富化发动机和/或限制发动机负载来处理提前点火。另外，降低压缩比还减小了进一步提前点火的变化。如本文中参照图3详细阐述的，爆震频率还可以用于指示vcr机构的退化(如当vcr机构被卡在非预期压缩比设定值(可能高于或低于预期压缩比设定值)时可能出现)。
返回图1，控制器12被示出为微型计算机，所述微型计算机包括微处理器单元(cpu)106、输入/输出端口(i/o)108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此特定示例中被示出为只读存储器芯片(rom)110)、随机存取存储器(ram)112、保活(kam)存储器114和数据总线。控制器12可以从联接至发动机10的传感器接收各种信号，除之前所讨论的信号之外，还包括来自质量空气流量传感器122的引入的质量空气流量(maf)的测量值、来自联接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ect)、来自联接至曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)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124的绝对歧管压力信号(map)、来自ego传感器128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以及来自位置传感器196的vcr机构位置。可以由控制器12根据信号pip产生发动机速度信号rpm。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真空或压力的指示。控制器12接收来自图1的各个传感器的信号并且采用图1的各个致动器来基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调整发动机操作。例如，基于发动机速度和负载，控制器可以通过向vcr致动器发送信号来调整发动机的压缩比，所述vcr致动器致动vcr机构机械地移动活塞较靠近或较远离气缸盖以由此改变燃烧室的容积。作为另一个示例，控制器可以将来自联接至vcr机构的位置传感器的输出与用于vcr机构的命令信号进行比较，以确定vcr机构是否被卡在非预期压缩比设定值。响应于vcr机构被卡住(例如，以高于预期压缩比设定值的压缩比设定值)，控制器可以向进气节气门发送信号以限制发动机的充气，从而限制发动机负载，以减小由以升高的压缩比设定值连续操作引起的爆震和提前点火的倾向。
非暂态存储介质只读存储器110可以使用代表指令的计算机可读数据进行编程，所示指令可以由处理器106执行用于实施下述方法以及预期到但未具体列出的其他变体。
以此方式，图1的系统提供了发动机系统，所述发动机系统包括：发动机，所述发动机具有气缸；可变压缩比机构，所述可变压缩比机构用于机械地改变所述气缸内的活塞位置；位置传感器，所述位置传感器联接至所述可变压缩比机构；火花塞，所述火花塞用于向所述气缸提供火花；进气节气门；涡轮增压器，所述涡轮增压器具有由排气涡轮机驱动的进气压缩机；废气门，所述废气门包括联接至所述排气涡轮机的废气门致动器；爆震传感器；以及控制器，所述控制器被配置有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令，所述指令用于：致动所述可变压缩比机构以将所述发动机从较高压缩比设定值转变为较低压缩比设定值；基于来自所述位置传感器和所述爆震传感器中的一个或多个的输出，指示所述机构被卡在所述较高压缩比设定值；以及响应于所述指示，在延迟火花正时的同时减小被输送到所述发动机的充气。所述指示可以包括响应于如基于来自所述爆震传感器的所述输出所指示的爆震频率高于阈值频率以及如基于来自所述位置传感器的所述输出所指示的所述机构的实际位置不同于命令位置中的一个或多个而指示所述机构被卡在所述较高压缩比设定值，所述命令位置和所述阈值频率中的每一个基于所述较低压缩比设定值。减小所述充气可以包括减小所述进气节气门的开度以及增大所述废气门致动器的开度中的一个或多个以限制在所述较高压缩比设定值下允许的最大发动机负载。所述控制器可以包括进一步指令，所述进一步指令用于：响应于如基于在减小所述进气充气之后来自所述爆震传感器的所述输出所指示的不同于爆震的提前点火指示，进一步限制在所述较高压缩比设定值下允许的所述最大发动机负载。
现在转到图2，描述了用于响应于vcr机构退化的指示而限制发动机负载的示例程序200。方法减小了发生由以高于预期压缩比的压缩比连续操作引起的爆震和提前点火。用于执行方法200以及本文中包括的其他方法的指令可以由控制器基于存储在所述控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(如以上参照图1所描述的传感器)接收到的信号来执行。根据以下所描述的方法，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202处，方法200包括估算和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括例如驾驶员动力需求(例如，如基于联接至操作员踏板的踏板位置传感器的输出)；环境温度、压力和湿度；发动机温度；歧管压力(map)；歧管空气流量(maf)；催化器温度；进气温度；增压水平；燃料箱中可用的燃料的燃料辛烷等。
在204处，方法200包括基于所估算的发动机工况选择用于操作发动机的压缩比。发动机可以配置有vcr机构(例如，图1的vcr机构194)，所述vcr机构在第一较低压缩比设定值与第二较高压缩比设定值之间机械地改变发动机压缩比。vcr机构可以通过机械地改变气缸内的活塞位置来实现此目的。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。控制器可以比较在给定驾驶员动力需求下的发动机的每个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。例如，控制器可以通过比较在每个压缩比下的发动机的致动燃料消耗率(bsfc)来比较在每个压缩比下的燃料效率。可以经由各自根据工况(例如，发动机速度、扭矩、温度、湿度、推断的燃料辛烷等)存储的表、映射图、算法和/或方程来确定发动机在每个压缩比下的燃料效率。
在一个示例中，控制器可以参照查找表或映射图(如图5的表500)来基于发动机速度负载状况选择用于操作发动机的压缩。如在映射图500处所示出的，随着发动机负载或bmep增加，所选压缩比可以减小。因此，在较高发动机负载下选择较低压缩比并且在较低发动机负载下选择较高压缩比。
在206处，方法200包括致动vcr机构以提供所选压缩比。例如，控制器可以向联接至vcr机构的vcr致动器(例如，图1的vcr致动器192)发送信号以将机构致动至提供所选压缩比的位置。在一个示例中，控制器可以发送信号以在低到中等发动机速度和负载下将vcr机构致动至较高压缩比设定值。作为另一个示例，控制器可以发送信号以在中等到高发动机速度和负载下将vcr机构致动至较低压缩比设定值。
在208处，方法200包括确定vcr机构是否退化。具体地，可以确定vcr机构是否在给定发动机速度负载状况下被卡在不同于预期压缩比设定值的压缩比设定值。如以下参照图3详细阐述的，可以基于vcr位置传感器的输出来推断vcr机构退化，所述输出指示基于预期压缩比设定值vcr机构的位置不同于期望位置。作为另一个示例，例如，可以基于爆震传感器的输出来推断vcr机构退化，所述输出指示爆震频率大于阈值频率。仍进一步地，可以响应于延迟超过期望自适应火花来指示vcr机构退化。
如果确定vcr机构未退化，则方法200进行至210，其中，控制器经由vcr机构调整继续基于发动机工况调整发动机的压缩比。例如，控制器可以继续比较在给定驾驶员动力需求下的发动机的每个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(如在204处描述的)并且继续致动vcr致动器以致动提供所选压缩比的vcr机构(如在206处所描述的)。如以下将描述的，方法200然后进行至220。
如果在208处确定vcr机构退化，则方法200进行至211，用于确定被卡在的压缩比。例如，vcr机构可能在压缩比设定值(如当发动机在较高压缩比设定值下并且被命令至较低压缩比设定值时、或当发动机在较低压缩比设定值下并且被命令至较高压缩比设定值时)之间转变期间退化。控制器可以基于vcr机构的感测位置来确定被卡在的压缩比。例如，基于来自联接至vcr机构的位置传感器(例如，图1的传感器196)的输出，控制器可以确定vcr机构的实际位置。如果实际位置(如感测的)与期望位置(如命令的)不匹配，则控制器可以得知实际位置为被卡在的位置并确定相应的被卡在的压缩比。vcr机构在被命令至较高比时可能被卡在较低压缩比、在被命令至较低比时可能被卡在较高压缩比或可能卡在初始比和命令比之间的位置。在其他示例中，可以基于例如爆震发生、自适应火花等来推断被卡在的压缩比。
方法然后移动至212，其中，方法包括响应vcr机构退化的指示，通过限制发动机的充气来限制发动机负载。具体地，控制器可以基于被卡在的压缩比并且独立于预期压缩比而限制允许的最大发动机负载。在一个示例中，当被命令转变至较低压缩比设定值时，vcr机构可能被卡在较高压缩比设定值(或在较高与较低压缩比设定值之间)。例如，由于在较高压缩比设定值下的增加的热效率，控制器可以在较低操作者扭矩需求(和较低发动机负载)下以较高压缩比操作发动机。然而，在较高压缩比下可能出现爆震，导致对火花延迟的使用。一旦自适应火花已经被充分延迟，发动机就可能变成被火花限制到燃烧定相延迟削弱以较高压缩比操作的热效率益处的点。响应于在以较高压缩比操作时自适应火花被延迟到极限，控制器可以命令转变至较低压缩比。然而，vcr机构在转变期间可能被卡在较高压缩比设定值(或在较高与较低压缩比设定值之间)。在本文中，响应于vcr机构退化的指示，在被卡在较高压缩比设定值时，控制器可以降低可以在发动机中接收到的最大充气，从而减小最大发动机负载和在被卡在的压缩比可实现的最大增压压力。因此，气缸可以在vcr机构未退化时在较少受限发动机负载(以及较少受限充气流量)下以较高压缩比操作，而在vcr机构退化时在较多受限发动机负载(以及较多受限充气流量)下以较高压缩比操作。
通过限制进气充气，发动机负载在被卡在的压缩比可以有效地保持低于针对气缸的极限。因此，可以减小来自由于以被卡在的压缩比的扩展操作而可能出现的爆震和/或提前点火的高压缸内振动。通过当由于vcr机构退化而以非预期压缩比操作时减小爆震和提前点火的倾向，可以延长发动机部件寿命并且及时修复vcr机构。
通过限制发动机的充气来限制发动机负载可以包括调整进气节气门开度(如在214处所指示的)和/或调整废气门阀开度(如在216处所指示的)。例如，可以将被定位在发动机的进气通道内的节流阀(例如，图1的节流阀20)致动至较关闭的位置，从而在被卡在的压缩比下减小进气节气门开度。这减小了流经节流阀并且进入发动机的气缸中的空气的量。在另一个示例中，如果发动机是涡轮增压发动机，则可以将联接在排气涡轮机两端的废气门的废气门阀或致动器致动至较大开启位置。通过增大废气门致动器的开度，可以增加在绕过排气涡轮机的同时流经废气门的排气的量，从而减小涡轮机转速以及进而减小通过进气压缩机的质量流，所述进气压缩机由排气涡轮机驱动。减小通过压缩机的质量流量减小了增压压力以及发动机的充气流量。
可以根据被卡在的压缩比以及其他发动机工况(如maf和map)来确定所需的负载限制程度以及节流阀或废气门致动器的命令的相应位置。例如，由于以高于预期压缩比的压缩比的扩展操作可能增加异常燃烧事件(如爆震和提前点火)的倾向，所以当vcr机构被卡在高于预期压缩比的压缩比时，可以运用较高负载限制程度。作为另一个示例，当vcr机构被卡在低于预期压缩比的压缩比时，可以运用较低负载限制程度。控制器可以参照映射图、算法、查找表等，其包括作为输入的被卡在的压缩比和预期压缩比以及作为输出的期望负载限制程度(包括相应节气门位置和/或废气门阀位置)。在一些示例中，废气门阀的位置可以进一步基于进气节气门的位置。
在218处，方法200包括基于测量的vcr机构位置(如例如，基于来自位置传感器的输出所确定的)设置火花正时。即，火花是基于被卡在的压缩比并且独立于预期压缩比(以及预期vcr位置)而被安排的。例如，基于实际或感测vcr机构位置，选择(例如，提前或延迟)针对测量的vcr位置被卡在的压缩比的火花正时，而不是基于命令vcr机构位置设置针对预期压缩比的火花正时。在不存在vcr机构退化的情况下，当活塞位于气缸内的某个位置(例如，在tdc之前)时，可以标称地执行火花正时调整，以使活塞上的由燃烧气体的膨胀产生的力的量最大化。由于在给定的曲轴转角下，气缸内的活塞的位置基于vcr机构位置而改变，所以最佳火花正时也基于vcr机构位置而改变。因此，当vcr机构退化并且发动机以其被卡在的实际压缩比不同于预期压缩比时，调整火花正时以补偿差异。例如，控制器可以通过参照映射图、算法或查找表选择针对被卡在的压缩比的火花正时，其中，感测的vcr机构位置、发动机速度、进气温度、map、map和空燃比作为输入以及火花正时作为输出。
在测量的vcr位置处安排火花可以包括基于测量的vcr位置并且进一步基于在测量的vcr位置处的发动机速度和负载安排火花。在一个示例中，在2500rpm的发动机速度和10barbmep的发动机负载下，对应于13：1的压缩比的测量的vcr位置可能需要将火花安排在2度btdc。在另一个示例中，对于相同的发动机速度和负载，在提供8：1的压缩比的测量的vcr位置处，可以将火花安排在约22度btdc。
在220处，方法200包括确定是否检测到爆震。如关于图1所描述的，可以基于在限定爆震窗口中获得的爆震传感器(例如，图1的爆震传感器90)的输出结合曲轴加速度传感器的输出检测爆震。具体地，在高缸内压力下，爆震的倾向增加，如如果发动机以高于预期压缩比的压缩比操作扩展持续时间而可能出现的情况一样。如果检测到爆震，则方法200进行至222用于执行爆震减轻动作，所述爆震减轻动作包括延迟火花正时。例如，火花正时可以从标称正时(在210处当vcr机构未退化时基于实际压缩比设置的)或从正时(在218处当vcr机构退化时基于被卡在的压缩比设置的)延迟。在一个示例中，vcr机构未退化时运用的标称火花正时比vcr机构退化时运用的火花正时更提前。作为另一个示例，在较高负载下，当发动机被卡在较高压缩比时，可能需要较延迟火花以避免爆震。在222之后，方法200退回。
如果未检测到爆震，则方法200进行至224并且包括确定是否检测到提前点火。可以基于在提前点火窗口中获得的爆震传感器和曲轴加速度传感器的输出检测提前点火。例如，与爆震正时窗口相比，提前点火正时窗口可能在较早的曲轴转角正时处出现。在一个示例中，当在气缸的火花事件之前存在异常燃烧时，可以指示所述气缸中的提前点火。相比之下，当在气缸的火花事件之后存在异常燃烧时，可以指示所述气缸中的爆震。另外，可以基于爆震窗口中的相对于爆震阈值的爆震传感器输出来检测爆震，而可以基于提前点火窗口中的相对于提前点火阈值的爆震传感器输出来检测提前点火，所述提前点火阈值高于所述爆震阈值。以此方式，可以基于不同窗口中的并且相对于不同阈值的爆震传感器输出来区分提前点火与爆震。
如果未检测到提前点火，则方法200进行至226并且包括保持发动机设定值。例如，可以基于发动机工况(包括改变操作员扭矩需求)继续标称调整火花正时、燃料供给以及发动机负载。在226之后，方法200退回。
如果检测到提前点火，则方法200继续进行，在228处，执行包括富化提前点火气缸的一个或多个提前点火减轻动作。通过相对于空气量增加输送到提前点火气缸的燃料的量，以操作比化学计量富的气缸，从而产生使提前点火气缸内的温度降低的充气冷却效果。通过冷却气缸，减轻了气缸中提前点火的进一步出现。由于燃料富集可以降低燃料经济性、降低排气排放并且导致可能的扭矩减小，仅选择性地富化(一个或多个)提前点火气缸。
在230处，方法200包括(进一步)限制发动机负载以减小进一步提前点火的可能性。例如，响应于在发动机处于被卡在的压缩比下接收到的提前点火的指示(其中，已经在212处限制了发动机负载)，可以进一步限制发动机负载。这可以包括进一步减小进气节流阀的开度和/或进一步增大废气门致动器的开度以进一步减小在被卡在的压缩比下允许的进气充气和最大增压压力。可以使用映射图、查找表或算法确定进一步受限的发动机负载。在230之后，方法200结束。
以此方式，图2提供了一种用于响应于vcr机构退化的指示而调整发动机操作的方法，其可以减小异常燃烧事件(如爆震和提前点火)的倾向。减小爆震和提前点火的出现有助于延长发动机部件的寿命。
现在转到图3，示出了用于确定发动机的vcr机构(例如，图1的vcr机构194)是否退化的示例方法300。如关于图1所描述的，如果被卡在不同于预期压缩比的气缸压缩比，则vcr机构可能退化。如果机构被卡在低于预期压缩比的压缩比，则发动机的热效率可能降低，从而导致燃料经济性降低。如果机构被卡在高于预期压缩比的压缩比，则爆震和提前点火的倾向可能增加。例如，方法300可以作为图2的方法200的一部分(例如，在208处)被执行。
方法300在302处开始并且包括确定是否可获得关于vcr机构位置的反馈。例如，如果位置传感器(例如，图1的位置传感器196)联接至vcr机构，则可以获得关于vcr机构位置的反馈。
如果可获得关于vcr机构位置的反馈，则方法300进行至304并且包括接收关于vcr机构的位置的反馈。例如，可以基于来自联接至vcr机构的位置传感器的输出确定vcr机构的位置。在一个示例中，确定vcr机构的位置可以包括确定气缸的实际压缩比。
在306处，在确定了vcr机构的实际位置(在本文中也被称为实际vcr位置)之后，可以确定vcr机构的实际(感测)位置是否不同于期望位置。期望或预期位置可以对应于基于由控制器向vcr致动器发送的命令的vcr机构位置。期望位置可以是命令位置，所述命令位置提供由控制器基于发动机速度负载状况选择的(例如，如在图2的204处选择的)压缩比。如果vcr机构退化，则实际位置可以对应于不同于命令压缩比的压缩比。
如果vcr机构的实际位置并非不同于期望位置(例如，实际位置与期望位置相同或在期望位置的阈值内)，则在320处，方法包括指示vcr机构未退化。在vcr机构起作用的情况下，控制器可以基于发动机工况经由vcr机构调整(例如，如之前在图2的210处详细阐述的)来继续调整压缩比。在320之后，方法300结束。
如果vcr机构的实际位置不同于期望位置(例如，实际位置在期望位置的阈值之外)，则在308处，方法包括指示vcr机构退化。指示vcr机构退化可以包括设置诊断故障代码(dtc)并且可以进一步包括照亮故障指示灯(mil)以警示车辆操作人员退化状况。在一个示例中，指示vcr机构退化包括指示vcr机构被卡在不同于预期位置的位置，导致发动机以不同于(例如，高于或低于)预期压缩比的压缩比操作。
在310处，方法包括得知测量的(被卡在的)位置以及相应被卡在的压缩比。例如，可以基于从vcr机构位置传感器接收的反馈来确定对应于实际vcr机构位置的被卡在的压缩比。在本文中，实际vcr位置是测量的位置。因此，例如，根据图2的方法，可以限制(即减小或降低)在被卡在的压缩比下允许的最大发动机负载以及最大增压压力，以减小在被卡在的压缩比下的异常燃烧事件的倾向。在310之后，方法300结束。
返回到302，如果无法获得关于vcr机构位置的反馈，则方法300进行至312并且包括确定是否检测到爆震。例如，可以基于沿着气缸体联接的爆震传感器(例如，图1的爆震传感器90)的输出结合来自曲轴加速度传感器的输出检测爆震。在一个示例中，当联接至气缸的爆震传感器的输出(在给定气缸中火花事件之后发生的曲轴转角窗口中感测到的输出)高于爆震阈值时，可以在所述气缸中确定爆震。
发明人在本文中已经认识到以高压缩比操作(如当扭矩需求提高时)可以提高热效率。然而，当扭矩需求提高并且发动机以高发动机速度和负载操作时，并且在高压缩比的情况下，存在爆震倾向。当vcr机构被卡在相对高的压缩比时，这种倾向在增压发动机应用中增加。因此，通过监测当以命令压缩比操作时发动机中的爆震发生，可以确定vcr机构是否被卡住。具体地，如果vcr机构被卡在高于预期压缩比状态的压缩比状态，则爆震发生可能开始增加并且火花延迟使用可能达到限制(hitaclip)。在另一个示例中，如果vcr机构被卡在低于预期压缩比状态的压缩比状态，则控制器可以尝试移动至较高压缩比并且增加火花提前。如果在中等到高发动机负载下不会发生爆震的情况下，火花可以以最高命令压缩比提前到mbt之前，则控制器可以确定vcr机构卡在低压缩比位置并且使火花不再提前到mbt之前或提前到如爆震控制器确定的临界极限。
如果未检测到爆震，则在320处，方法包括指示vcr机构未退化。例如，即使没有关于vcr机构的位置的反馈，也可以推断出发动机以命令压缩比操作，其中，vcr机构未退化(如果没有出现爆震(或爆震发生低于阈值))。
如果检测到爆震，则在312处，方法包括延迟火花正时。通过响应于爆震的指示而延迟火花正时，可以降低缸内压力，从而降低进一步爆震的倾向。可以基于初始火花正时并且进一步基于爆震的指示来确定运用的火花延迟的量。例如，随着爆震指示的增加(例如，随着爆震传感器的输出超出爆震阈值)，运用的火花延迟的量可能增加。作为另一个示例，当基础火花正时较接近mbt时，运用的火花延迟的量可能增加。在一个示例中，火花正时可以响应于爆震的指示而降低1至2度曲轴转角。
在316处，方法300包括确定火花延迟使用是否处于极限。即，可以确定火花延迟使用是否达到限制。可以根据命令压缩比确定极限。例如，当以较高压缩比操作时，可以容许火花延迟使用的较大量(并且因此较大火花延迟极限)，而当以较低压缩比操作时，可以容许火花延迟使用的较小量(并且因此较小火花延迟极限)。极限可以限定火花延迟量，超过所述火花延迟量，在命令压缩比下可能出现发动机动力损失、过热倾向以及高排放。不可从极限进一步延迟火花。
如果火花延迟使用处于极限，则方法300进行至308并且包括指示vcr机构退化(如上所述)。例如，如果火花延迟使用处于极限，则可以确定vcr机构被卡在高于预期压缩比的压缩比。
如果火花延迟使用未处于极限，则方法300进行至318并且包括确定爆震频率是否大于阈值。如果爆震频率大于阈值，即，即使在火花延迟使用的情况下也存在反复爆震，则方法300进行至308并且包括指示vcr机构退化。否则，如果爆震频率不大于阈值，则方法300进行至320并且包括指示vcr机构未退化。在替代性示例中，代替监测爆震频率，可以整合每个爆震事件的爆震强度，并且如果多个爆震事件的整合爆震强度超出阈值强度，则可以确定vcr机构退化。
在其他实施例中，可以结合爆震强度和火花延迟使用中的每一个以确定vcr机构是否退化。例如，响应于根据火花延迟使用与多个爆震事件的爆震强度的结合而确定的整合值超出阈值，可以确定vcr机构退化。在一个示例中，响应于火花延迟达到限制或极限以及爆震频率或整合爆震强度达到阈值中的每一个，可以确定vcr机构退化。
以此方式，发动机控制器可以指示可变压缩比机构的退化，所述可变压缩比机构基于来自联接至机构的位置传感器的输出、爆震传感器输出以及自适应火花中的一个或多个来机械地改变气缸内活塞位置；并且响应于所述指示，控制器可以限制发动机负载并提前火花正时，从而减小进一步爆震或提前点火的可能性。例如，指示退化可以包括指示发动机以不同于预期压缩比的被卡在的压缩比操作。所述指示可以包括当机构的基于位置传感器的输出的实际位置不同于机构的基于发动机的预期压缩比的期望位置、基于爆震传感器输出的爆震频率高于针对预期压缩比期望的阈值频率、以及自适应火花延迟到基于预期压缩比的阈值中的一个或多个发生时，指示退化。限制发动机负载包括降低在被卡在的压缩比允许的最大发动机负载以及最大增压压力。在一个示例中，可以通过在被卡在的压缩比减小进气节气门开度以及在被卡在的压缩比增大废气门致动器开度中的一个或多个实现限制发动机负载。进一步地，响应于指示，控制器可以基于被卡在的压缩比并且独立于预期压缩比来提前火花正时。
现在转到图4，示出了响应于vcr机构诊断的示例发动机负载调整。映射图400描绘了在曲线402处指示操作员扭矩需求的踏板位置(pp)。映射图400进一步描绘了在曲线404处的进气节气门位置、在曲线406处的火花正时、在曲线408处的气缸压缩比(cr)以及在曲线410处的爆震传感器输出。示出了相对于爆震阈值knk_thr和提前点火阈值pi_thr中的每一个的爆震传感器输出。示出了与mbt(虚线)和临界火花(bdl，虚线和点线)有关的火花正时。随着时间推移沿着x轴描绘所有曲线。
在t1之前，响应于较低操作员扭矩需求(曲线402)，发动机以较高压缩比操作(曲线408)。例如，发动机正在操作，其中，vcr机构被致动到对应于较高压缩比(高cr)的第一位置。另外，节气门开度被调整到较小开度以满足较低扭矩需求。此时，火花正时被保持在mbt或其附近(例如，略迟于mbt)。由于发动机在较低发动机速度和负载下并且以较高压缩比操作，所以发动机的爆震倾向保持为低，并且由于爆震传感器输出保持低于爆震阈值knk_thr，所以不会出现实际爆震。
在t1处，存在操作员踩加速器踏板。例如，存在从低发动机负载状况到中等发动机负载状况的转变。节气门开度响应于扭矩需求增加而增大。进一步地，由于发动机尚未受到爆震的限制，所以保持较高压缩比。例如，vcr机构保持在对应于较高压缩比的第一位置。另外，由于发动机在较高发动机负载下的较高爆震倾向并且在较高压缩比(即发动机受到爆震的限制较多)的情况下，从mbt延迟临界火花(bdl，虚线和点线)和火花正时。爆震传感器输出移动至较接近爆震阈值，但保持低于爆震阈值，指示发动机比在t1之前较多地受到爆震的限制。然而，由于爆震传感器输出保持低于爆震阈值knk_thr，所以不会出现实际爆震。
在t2处，踏板位置进一步增加。如果发动机保持在较高压缩比，则发动机的爆震倾向将会增加，导致需要火花延迟。火花延迟燃料损耗将抵消较高压缩比的燃料效率。因此，响应于扭矩需求的变化，发动机从较高压缩比转变至较低压缩比。例如，命令vcr机构从对应于高cr的第一位置移至对应于较低cr的第二位置。另外，节气门开度增大，以满足增加的扭矩需求。随着压缩比降低并且节气门开度增大，发动机变得较少地受到爆震限制，并且bdl可以在t2之前相对于其位置提前。另外，火花正时可以返回至mbt周围的标称正时。爆震传感器输出保持接近但低于爆震阈值。
在t3处，存在另一种操作员踩加速器踏板。响应于操作员扭矩需求增加，在发动机保持在较低压缩比的同时增大节气门开度。例如，vcr机构保持在第二位置处。由于发动机在这些状况下变得较多地受到爆震限制，所以在保持爆震传感器输出低于爆震阈值的同时，从mbt延迟bdl和火花正时。
在t4处，火花正时已经被延迟到与火花延迟相关联的燃料损耗抵消以所选压缩比操作的燃料效率的点。因此，此时，命令进一步降低压缩比。例如，命令vcr机构从第二位置移至对应于低于在所述第二位置处的压缩比的压缩比的第三位置。由于压缩比的降低，bdl被提前并且点火正时也提前到mbt附近的标称正时。
在命令转变之后，特别是t5以后，爆震倾向开始增加。具体地，由于爆震传感器输出间歇地超出爆震阈值knk_thr，所以出现间歇爆震。响应于爆震的每次指示，逐渐从mbt延迟火花正时。
在t6前不久，响应于间歇爆震，火花正时被延迟到极限(或限制)。响应于爆震频率即使在火花正时被延迟(到限制)的情况下也升高，可以推断在t4处命令的转变期间vcr机构退化。具体地，可以推断由于vcr机构被卡在第二与第三位置之间，所以发动机的实际压缩比(通过实线408所描绘的)高于发动机的预期压缩比(通过虚线409所描绘的)。在一个示例中，可以根据vcr机构的测量的位置(在第二与第三位置之间)(如经由位置传感器所指示的)推断被卡在的压缩比。
响应于vcr机构退化的指示，在t6处，限制发动机负载。具体地，降低在测量的vcr位置(卡住、高于预期压缩比)中操作时允许的最大发动机负载。在所描绘的示例中，通过将进气节气门开口从允许的最大节气门开度减小到较小节气门开度(曲线404，实线)，降低发动机负载。因此，减小流至发动机的充气。在替代性示例中，可以通过增大联接在排气涡轮机(其驱动进气压缩机)两端的排气废气门致动器的开度，来附加地或可选地降低发动机负载。因此，减小在给定cr下的最大允许增压压力。除限制发动机负载外，从mbt延迟bdl和火花正时。
这样，如果不限制发动机负载，则以高于预期cr的cr持续操作将导致缸内压力和温度升高。这将导致爆震发生的增加。另外，可能出现提前点火，其中，爆震传感器输出超出高于爆震阈值(knk_thr)的提前点火阈值(pi_thr)。应当理解的是，如果即使降低发动机负载之后也出现提前点火(如虚线段412所示出的)，则可以进一步降低发动机负载。例如，响应于t6之后的提前点火的指示，节气门开度可以被进一步减小(低于在404处所示出的水平)(如虚线段405所示出的)。
在t7处，在限制发动机负载之后，当已经充分降低爆震倾向时，bdl被提前并且火花正时返回至mbt附近，同时保持限制发动机负载并减小节气门开度。
以此方式，可以及时诊断可变压缩比机构并且相应地对其进行处理。通过当命令较低压缩比时，依靠将自适应火花延迟到限制，可以可靠地确定，vcr机构卡在高于预期压缩比位置的位置。通过响应于vcr机构被卡住的诊断而运用发动机负载限制，可以减轻由于以高于预期压缩比的压缩比连续发动机操作导致的爆震和提前点火。通过当可变压缩比机构被卡在高于预期压缩比的压缩比时，限制进充气以降低允许的发动机负载并将从火花延迟极限提前火花正时，可以降低缸内压力和温度，从而减小反复爆震或预点火的倾向。通过当vcr机构退化时减小施加在发动机上的热应力，可以延长发动机部件寿命。
一种示例方法包括：经由可变压缩比机构机械地改变发动机的压缩比；以及响应于所述机构退化，限制发动机负载。在前面示例中，附加地或可选地，机构退化包括发动机在给定发动机速度负载状况下被卡在不同于预期压缩比的压缩比。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，限制发动机负载包括基于被卡在的压缩比并且独立于预期压缩比限制允许的最大发动机负载。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，限制发动机负载包括限制进气节气门的开度以便以被卡在的压缩比限制发动机充气。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，限制发动机负载包括通过增大联接至排气涡轮机的排气废气门致动器的开度来限制增压压力。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括：基于来自联接至所述机构的位置传感器的传感器输出，响应于所述机构的实际位置不同于所述机构的命令位置而指示所述机构退化，所述命令位置基于所述给定发动机速度负载状况下的所述预期压缩比。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括：响应于自适应火花延迟超过阈值以及爆震频率在自适应火花被延迟的同时高于阈值频率中的一个或多个而指示所述机构退化，所述阈值基于所述预期压缩比。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括：响应于所述限制发动机负载而提前火花正时，所述火花正时提前基于所述被卡在的压缩比。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括：响应于在所述被卡在的压缩比下接收到的爆震的指示，延迟火花正时。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括：响应于在所述被卡在的压缩比下接收到的提前点火的指示，基于提前点火的指示进一步限制所述发动机负载。
另一种示例方法包括：指示可变压缩比机构的退化，所述可变压缩比机构基于来自联接至机构的位置传感器的输出、爆震传感器输出以及自适应火花延迟使用中的一个或多个来机械地改变气缸内活塞位置；以及响应于所述指示，在将火花正时向mbt提前的同时限制发动机负载。在前面示例中，附加地或可选地，指示退化包括指示发动机以不同于预期压缩比的被卡在的压缩比操作。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，所述指示包括当机构的基于位置传感器的输出的实际位置不同于机构的基于发动机的预期压缩比的期望位置、基于爆震传感器输出的爆震频率高于针对预期压缩比期望的阈值频率、以及自适应火花延迟到基于预期压缩比的阈值中的一个或多个发生时，指示退化。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，限制发动机负载包括降低在被卡在的压缩比允许的最大发动机负载以及最大增压压力。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，限制发动机负载包括在被卡在的压缩比减小进气节气门开度以及在被卡在的压缩比增大废气门致动器开度中的一个或多个。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括：响应于指示，基于被卡在的压缩比以及发动机负载限制并且独立于预期压缩比来提前临界火花。
另一种示例发动机系统包括：发动机，所述发动机具有气缸；可变压缩比机构，所述可变压缩比机构用于机械地改变所述气缸内的活塞位置；位置传感器，所述位置传感器联接至所述可变压缩比机构；火花塞，所述火花塞用于向所述气缸提供火花；进气节气门；涡轮增压器，所述涡轮增压器具有由排气涡轮机驱动的进气压缩机；废气门，所述废气门包括联接至所述排气涡轮机的废气门致动器；爆震传感器；以及控制器，所述控制器被配置有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令，所述指令用于：致动所述可变压缩比机构以将所述发动机从较高压缩比设定值转变为较低压缩比设定值；基于来自所述位置传感器和所述爆震传感器中的一个或多个的输出，指示所述机构被卡在所述较高压缩比设定值；以及响应于所述指示，在提前火花正时的同时减小被输送到所述发动机的充气。在前面示例中，附加地或可选地，所述指示包括响应于如基于来自所述爆震传感器的所述输出所指示的爆震频率在火花正时被延迟的同时高于阈值频率以及如基于来自所述位置传感器的所述输出所指示的所述机构的实际位置不同于命令位置中的一个或多个而指示所述机构被卡在所述较高压缩比设定值，所述命令位置和所述阈值频率中的每一个基于所述较低压缩比设定值。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，减小所述充气包括减小所述进气节气门的开度以及增大所述废气门致动器的开度中的一个或多个以限制在所述较高压缩比设定值下允许的最大发动机负载。在前面示例中的任何或所有示例中，附加地或可选地，所述控制器包括进一步指令，所述进一步指令用于：响应于在减小所述进气充气之后如基于来自所述爆震传感器的所述输出所指示的不同于爆震的提前点火指示，进一步限制在所述较高压缩比设定值下允许的所述最大发动机负载。
在进一步表示中，一种用于增压发动机的方法包括：响应于自适应火花被延迟到极限，命令可变压缩比机构从较高压缩比设定值至较低压缩比设定值；以及在命令之后响应于所述机构被卡在较高压缩比设定值，降低在较高压缩比设定值下允许的最大发动机负载。
应注意本文中包括的示例控制和估算程序可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文中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以及多个传感器、致动器以及其他发动机硬件的控制器系统执行。本文中所描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(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/或功能可以按所展示的顺序执行、并行执行，或在一些情况下略去。同样地，处理的顺序不是实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为便于展示和描述而提供。取决于所使用的具体策略，可以重复执行所展示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以在图形上表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂态存储器中的代码，其中，所描述的动作通过执行系统中的指令来执行，所述系统包括多个发动机硬件部件以及电子控制器。
应当理解的是，在本文中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，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸及其他的发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和配置，及其他特征、功能，和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。
以下权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能引用“一个”元件或“第一”元件或其等效物。应当将这样的权利要求理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不必需也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过对本权利要求书的修改或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求书而要求保护。这样的权利要求书，无论与原权利要求书相比范围是否更宽、更窄、相等或不同，都应被视为包括在本公开的主题范围内。