用于增加主动式预燃室中氧气水平的系统和方法与流程

1.本说明书总体上涉及用于具有预燃室点火系统的发动机的方法和系统。


背景技术：

2.内燃发动机在气缸内燃烧空气
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燃料混合物以产生扭矩，所述扭矩可以用于推进车辆。在一些此类发动机中，点火源用于在压缩冲程期间点燃每个气缸内的空气
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燃料混合物。例如，在传统的火花点火发动机中，每个气缸包括用于直接点燃气缸内的空气
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燃料混合物的火花塞。在其他示例中，气缸内的空气
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燃料混合物可以被来自预燃烧腔室(在本文中称为“预燃室”)的热气体和火焰射流点燃。“被动式”预燃室可以是位于气缸的余隙容积中的壁围腔室，并且可以包括火花塞。在发动机操作期间，将空气
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燃料混合物引入气缸中，并且在活塞的压缩冲程期间将空气
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燃料混合物的一部分引入预燃室中。当请求点火时，预燃室中的火花塞致动，从而点燃空气
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燃料混合物在预燃室中的所述部分。在预燃室燃烧期间，火焰和热气体射流可以离开预燃室并经由预燃室壁中的一个或多个孔进入气缸。这些射流点燃气缸中的空气
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燃料混合物以产生扭矩。
3.在一些情况下，被动式预燃室点火可以提供优于传统火花点火发动机的性能和效率优点。例如，与传统的火花点火发动机的类似气缸相比，具有预燃室点火的气缸可以在更高(例如，更稀)的空燃比(afr)下操作，这可能导致具有预燃室点火的气缸中的燃料消耗较少。在其他示例中，具有预燃室点火的气缸可以产生比由火花塞点火的气缸更多的功率，这是由于气缸中燃烧速率增加，这可以减少发生爆震燃烧的时间量，由此允许点火正时进一步朝向最大制动扭矩(mbt)前进。
4.然而，被动式预燃室系统不提供对预燃室中的燃料水平和氧气水平的直接控制。例如，在被动式预燃室系统中，残余气体(例如，预燃室排气)可能在预燃室中累积，这会减少预燃室中的氧气量。被动式预燃室中的较高的残余气体量和较低的氧气量可能导致燃烧稳定性降低和预燃室失火的发生率增加。
5.解决被动式预燃室系统的空气和燃料控制问题的其他尝试包括用于将燃料和空气两者直接喷射到预燃室中的系统，在本文中称为“主动式”预燃室系统。riley等人在u.s.8,925,518b1中示出了一种示例性方法。其中，公开了一种主动式预燃室系统，其包括预燃室中的直接燃料喷射和直接氧气喷射。通过在预燃室中包括直接燃料喷射，可以独立于气缸的afr来命令预燃室的afr，这可以提高燃烧稳定性、燃烧速率和气缸效率。
6.然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，在具有直接空气喷射的系统中，诸如由riley等人所示的方法，当气缸中的压力低于预燃室中的压力时，直接喷射的氧气可能从预燃室流到气缸，从而降低预燃室中的氧气水平。预燃室中的低氧气水平可能会降低可燃性并且可能导致更高的失火发生率，特别在低负载下更是如此。


技术实现要素：

7.本文发明者已经识别上述问题并已经识别一种至少部分地解决它们的方法。在一
个示例中，一种方法包括：通过将氧气喷射到预燃室中来将气体从所述预燃室吹洗(purge)到气缸；以及通过经由气缸燃料喷射事件将燃料朝向流体地联接所述预燃室和所述气缸的孔口引导来减少所述氧气从所述预燃室到所述气缸的流动。以这种方式，可以在燃烧循环期间调整预燃室气体的成分，以便增加预燃室的燃烧稳定性。
8.作为一个示例，将气体从预燃室吹洗到气缸可以包括基于预燃室与气缸之间的压力差来使气体从预燃室经由孔口流动到气缸。例如，压力差可以包括预燃室中的较高压力和气缸中的较低压力，这可以促进从预燃室到气缸的流动。具体地，从预燃室吹洗出的气体可以是来自预燃室中前一燃烧事件的残余气体。作为一个示例，氧气可以是纯氧气，而在另一个示例中，氧气可以是至少部分地由氧气组成的另一种可燃气体(例如，空气或富氧空气)。此外，作为一个示例，将氧气喷射到预燃室中可以包括在气缸的进气冲程期间执行到预燃室中的第一次氧气喷射，并且还可以包括在气缸的压缩冲程期间执行到预燃室中的第二次氧气喷射。例如，第一次氧气喷射可以相对于气缸增加预燃室中的压力，并且所喷射的氧气还可以使残余气体从预燃室转移到气缸。作为一个示例，第一次氧气喷射的量可以大于第二次氧气喷射的量。例如，第二次氧气喷射可以替换在吹洗期间从预燃室流到气缸的任何氧气。作为一个示例，也可以在压缩冲程期间将燃料喷射到预燃室中，并且可以通过致动预燃室火花塞来点燃氧气和燃料。
9.作为另一个示例，通过经由气缸燃料喷射事件将燃料朝向孔口引导来减少氧气从预燃室到气缸的流动可以包括用来自气缸燃料喷射事件的燃料的一部分至少部分地阻塞孔口。例如，气缸可以包括直接燃料喷射器，所述直接燃料喷射器具有对准所述孔口的喷射口，并且所述直接燃料喷射器可以被致动以使燃料的所述部分从所述喷射口流到所述孔口。与在气缸燃料喷射事件期间喷射的总质量相比，来自气缸燃料喷射事件的所述部分燃料可以是相对较小质量的燃料。孔口可以被配置为使(气态)氧气比(液体)燃料更容易流动，并且因此通过用燃料的所述部分至少部分地阻塞孔口，与不将燃料朝向孔口引导相比更大量的氧气可以保留在预燃室中并且不流动到气缸。
10.以这种方式，可以在气缸的燃烧循环期间调整预燃室气体的成分。通过控制预燃室气体的成分，可以增加燃烧之前预燃室中的氧气量，同时可以减少燃烧之前预燃室中的残余气体量，这可以提高气缸的性能。此外，通过用燃料至少部分地堵塞预燃室孔口，可以更准确地控制气缸的afr，这可以提高车辆的燃料效率并减少车辆排放物。
11.应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别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唯一地由在详细描述之后的权利要求限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
12.图1示出了在车辆的发动机系统中的包括具有直接空气喷射的预燃室的气缸的示意图。
13.图2示意性地示出了图1的气缸和预燃室的局部视图。
14.图3示出了用于在操作预燃室以向气缸提供点火时经由直接空气喷射控制预燃室中的氧气量的示例性方法。
15.图4示出了操作具有预燃室点火系统的发动机中的气缸和预燃室的预示的示例性时间线。
具体实施方式
16.以下描述涉及用于增加气缸的预燃室中的氧气量的系统和方法。注意，如本文所使用的，术语“空气”可以是指环境空气、纯氧气(例如，o2)或此类气体的混合物(例如，富氧空气)。气缸可以具有包括主动式预燃室的气缸配置，所述主动式预燃室包括燃料喷射器、火花塞和空气喷射器，诸如图1和图2所示。具体地，图1示出了在发动机系统的背景下的气缸，而图2强调了预燃室的部件。此外，可以根据图3的方法操作预燃室以向气缸提供点火源并且用直接空气喷射将残余气体吹洗到气缸中。图4示出了用于操作气缸和预燃室以提供点火并增加预燃室氧气的量(或浓度)的示例性时序图。
17.现在转向附图，图1至图2示出了可以包括在车辆5中的内燃发动机10的单个气缸130的局部视图，其中相同的部件编号相同并且在附图之间不重新介绍。图1示出了包括在车辆5的示意图中的气缸130，其包括排气系统部件。图2示出了图1所示的气缸配置的局部视图，其包括气缸130和用于引发燃烧的预燃室138的更详细表示。首先转向图1，内燃发动机10可以是多缸发动机。气缸(例如，燃烧室)130包括冷却剂套筒114和气缸壁132，其中活塞136定位在所述气缸中并连接到曲轴140。燃烧室130被示出为经由进气门4和进气道22与进气歧管44连通并且经由排气门8与排气道86与排气歧管48连通。包括节流板64的节气门62可在进气歧管44上游设置在进气通道中，以用于改变提供给发动机气缸的进气的流量和/或压力。
18.除了气缸130之外，排气通道135还可以从发动机10的其他气缸接收排气。排气传感器128被示出为在排放控制装置178上游联接到排气通道135。例如，排气传感器128可以从用于提供排气空燃比(afr)的指示的各种合适的传感器中选择，例如诸如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或ego(如所描绘的)、hego(加热型ego)、nox传感器、hc传感器或co传感器。排放控制装置178可为三元催化器、nox捕集器、各种其他排放控制装置或者它们的组合。
19.外部排气再循环(egr)可以经由高压egr系统83提供给发动机，以经由egr通道81将来自排气通道135中的较高压力区的排气输送到在节气门62下游的在进气歧管44中的较低压力区。可以通过控制器12经由egr阀80来改变提供给进气歧管44的egr的量。例如，控制器12可以被配置为致动和调整egr阀80的位置以调整流过egr通道81的排气量。egr阀80可以在其中通过egr通道81的排气流动受阻的完全关闭位置和其中通过egr通道的排气流动被允许的完全打开位置之间进行调整。作为示例，egr阀80可以在完全关闭位置与完全打开位置之间连续地变化。因而，控制器可以增大egr阀80的打开程度以增加提供给进气歧管44的egr量，以及减小egr阀80的打开程度以减少提供给进气歧管44的egr量。作为示例，egr阀80可以是电子激活的电磁阀。在其他示例中，egr阀80可以由内置的步进马达定位，所述步进马达可以由控制器12致动以通过一系列离散步长(例如52步)调整egr阀80的位置，或者egr阀80可以是另一种类型的流量控制阀。此外，egr可以经由穿过egr通道81内的egr冷却器85被冷却。例如，egr冷却器85可以将来自egr气体的热量排出到发动机冷却剂。
20.在一些条件下，egr系统可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。此
外，可能需要egr以获得期望的发动机稀释，由此提高燃料效率和排放质量，诸如氮氧化合物的排放。作为示例，可以在低到中等发动机负载时请求egr。因此，可能期望测量或估计egr质量流量。egr传感器可以布置在egr通道81内，并且可以提供例如排气的质量流量、压力和温度中的一者或多者的指示。另外，在排放控制装置178达到其起燃温度后，可能需要egr。所请求的egr量可以基于发动机工况，所述发动机工况包括发动机负载(如经由踏板位置传感器134估计的)、发动机转速(如经由曲轴加速度传感器估计的)、发动机温度(如经由发动机冷却剂温度传感器116估计的)等。例如，控制器12可以参考查找表，所述查找表以发动机转速和负载作为输入并输出与输入的发动机转速
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负载对应的期望的egr量。在另一个示例中，控制器12可以通过确定直接考虑诸如发动机负载、发动机转速、发动机温度等的参数的逻辑规则来确定期望的egr量(例如，期望的egr流速)。在其他示例中，控制器12可以依赖于使发动机负载的变化与稀释需要的变化相关并进一步使稀释需要的变化与所请求的egr量的变化相关的模型。例如，当发动机负载从低负载增加到中等负载时，所请求的egr量可以增加，然后随着发动机负载从中等负载增加到高负载，所请求的egr量可以降低。控制器12还可以通过考虑针对期望的稀释速率的最佳燃料经济性映射来确定所请求的egr量。在确定所请求的egr量之后，控制器12可以参考查找表，所述查找表以所请求的egr量作为输入并以与要施加到egr阀的打开程度相对应(例如，如发送到步进马达或其他阀致动装置)的信号作为输出。
21.在所描绘的视图中，进气门4和排气门8位于燃烧室130的上部区域处。可由控制器12使用包括一个或多个凸轮的相应的凸轮致动系统来控制进气门4和排气门8。凸轮致动系统可利用可变排量发动机(vde)、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)系统中的一者或多者来改变气门操作。在所描绘的示例中，进气门4由进气凸轮151控制，并且排气门8由排气凸轮153控制。根据设定的进气门和排气门正时，可分别经由进气门正时致动器101来致动进气凸轮151，并且可经由排气门正时致动器103来致动排气凸轮153。在一些示例中，可以分别经由进气门正时致动器101和排气门正时致动器103来停用进气门和排气门。进气凸轮151和排气凸轮153的位置可以分别由凸轮轴位置传感器155和157确定。
22.在一些示例中，进气门和/或排气门可通过电动气门致动来控制。例如，气缸130替代地可以包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括cps系统和/或vct系统的凸轮致动控制的排气门。在另外的其他示例中，可以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进气门和排气门。各种气门控制系统可以用于改变进气门4和排气门8的正时、打开持续时间和升程。
23.气缸130可具有一定压缩比，所述压缩比是在活塞136处于下止点与上止点时的容积的比率。常规上，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增大压缩比。例如，当使用较高辛烷值燃料或具有较高的汽化潜焓的燃料时可能会出现这种情况。如果使用直接喷射，由于直接喷射对发动机爆震的影响，则压缩比也可能会增大。
24.作为一个非限制性示例，气缸130被示出为包括气缸燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为直接地联接到燃烧室130，以便与经由电子驱动器168从控制器12接收到的信号fpw1的脉冲宽度成比例地在所述气缸中直接地喷射燃料。通过这种方式，燃料喷射器66提
供被认为是将燃料直接喷射(在下文中也被称为“di”)到气缸130中的燃料喷射。在另一个示例中，喷射器66可为将燃料提供到在气缸130上游的进气道中的进气道喷射器。此外，尽管图1示出了燃料经由单个喷射器喷射到气缸，但是发动机可替代地通过经由多个喷射器(诸如一个直接喷射器和一个进气道喷射器)喷射燃料来操作。例如，进气道喷射器和直接喷射器两者都可以包括在称为进气道燃料和直接喷射(pfdi)的配置中。在这种配置中，控制器12可改变来自每个喷射器的相对喷射量。在一些示例中，气缸130可以包括附加的燃料喷射器。
25.可从包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统180将燃料输送到燃料喷射器66。替代地，可通过单级燃料泵在较低压力下输送燃料。此外，尽管未示出，但是燃料箱可以包括向控制器12提供信号的压力传感器。燃料系统180中的燃料箱可保持具有不同燃料品质(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、不同的燃料共混物和/或它们的组合等。具有不同的汽化热的燃料的一个示例包括作为具有较低汽化热的第一燃料类型的汽油和作为具有较高汽化热的第二种燃料类型的乙醇。在另一个示例中，发动机可使用汽油作为第一燃料类型并使用含醇燃料共混物(诸如e85(其为约85％的乙醇和15％的汽油)或m85(其为约85％的甲醇和15％的汽油))作为第二燃料类型。其他可行物质包括水、甲醇、乙醇与水的混合物、水与甲醇的混合物、醇的混合物等。通过这种方式，空气和燃料被输送到气缸130，其可以产生可燃空气
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燃料混合物。
26.在气缸的单个循环期间，燃料可由燃料喷射器66输送到气缸130。此外，从气缸燃料喷射器66输送的燃料的分配和/或相对量可以随工况变化。此外，对于单个燃烧事件，每个循环可对所输送的燃料执行多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或者它们的任何适当组合期间执行多次喷射。
27.在图1至图2所示的示例中，发动机10的每个气缸130包括用于发起燃烧的预燃室138。预燃室138由预燃室壁139限定，并且包括火花塞92、空气喷射器94和预燃室燃料喷射器96。空气喷射器94被示出为直接联接到预燃室138以用于将空气和/或氧气喷射到预燃室中。在一些示例中，空气喷射器94是电磁(例如，螺线管)喷射器。环境空气、氧气和另一种可燃气体中的一者或多者可以从预燃室空气源190输送到空气喷射器94。在一些示例中，空气喷射器94是电磁(例如，螺线管)喷射器，并且可以经由预燃室空气源190，与从控制器12接收的信号apw的脉冲宽度成比例地喷射空气和/或o2。应当注意，关于预燃室空气源190，术语“空气”在本文中可以指代环境空气、氧气(例如，o2)、氢气(例如，h2)或此类气体的混合物。在一些示例中，预燃室空气源190向空气喷射器94供应来自发动机的进气通道的环境空气，其可以在喷射之前储存在加压罐中。在其他示例中，预燃室空气源190向空气喷射器94供应车辆上产生的o2，其可以在喷射之前储存在加压罐中。例如，预燃室空气源190的加压罐可以通过相关联的泵维持在期望的压力。加压罐与预燃室之间的压力差和空气喷射器94的打开时间(例如，如由信号apw的脉冲宽度确定)可以确定例如被输送到预燃室138的空气或o2的质量。
28.预燃室燃料喷射器96被示出为直接地联接到燃烧室138，以与经由电子驱动器172从控制器12接收到的信号fpw2的脉冲宽度成比例地在所述预燃室中直接地喷射燃料。燃料可以通过如上所述的高压燃料系统180提供给预燃室燃料喷射器96。替代地，可以从专用预
燃室燃料系统向预燃室燃料喷射器96提供燃料，所述专用预燃室燃料系统可以包括在高压燃料系统180内或与高压燃料系统不同。因此，空气和燃料两者被输送到预燃室138，所述预燃室可以产生具有一定的空燃比(afr)的空气
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燃料混合物，所述空燃比可以不同于气缸130中的afr。在一个示例中，预燃室138中的afr可以比气缸130中的afr更富(例如，具有更高的燃料比例)。在另一个示例中，预燃室中的afr可以与气缸中的afr相同。在又一个示例中，预燃室138中的afr可以比气缸130中的afr更稀(例如，具有更高的空气比例)。
29.此外，预燃室壁139可以包括多个开口，诸如图1和图2中所示的开口142。开口142在预燃室138与气缸130之间提供孔口，从而将预燃室138的内部流体地联接到气缸130的内部。因而，在一些状况期间，气体可以在预燃室138的内部与气缸130的内部之间流动。例如，气体(例如，空气、燃料和/或残余燃烧气体)可以流过开口142，其方向性和速率基于开口142两端的压力差(例如，预燃室138的内部与气缸130的内部之间的压力差)。开口142(连同预燃室壁139中的任何其他开口)也可以提供从预燃室138到气缸130的点火火焰，如下面将详细描述的。
30.点火系统88可以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而经由火花塞92向预燃室138提供点火火花。信号sa的正时可基于发动机工况和驾驶员扭矩需求来调整。例如，可以在最大制动扭矩(mbt)正时提供火花以最大化发动机功率和效率。控制器12可将发动机工况(包括发动机转速、发动机负荷和排气afr)输入到查找表中，所述查找表可输出用于输入的发动机工况的对应的mbt正时。在其他示例中，火花可以从mbt延迟以防止爆震的发生。在另外的其他示例中，诸如由于驾驶员要求的扭矩的减小或变速器换挡事件，火花可从mbt延迟以快速地减小发动机扭矩。当火花塞92向预燃室138提供点火火花时，预燃室内的空气
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燃料混合物可燃烧，增加的燃烧压力经由预燃室壁139中的多个开口(包括开口142)将火焰射流发送到气缸130中。多个开口可以被布置成使得火焰射流均匀地分布在气缸130中。火焰射流可以点燃气缸130中的空气
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燃料混合物，从而引起燃烧。在燃烧之后，来自预燃室138和气缸130两者的排气的混合物可以经由排气门8的打开而从气缸130排出到排气歧管48。
31.如图2所示，气缸燃料喷射器66可以以基本上锥形的喷射模式喷射燃料。喷射模式的形状可以是喷射器几何形状、喷射压力和喷射量的结果。例如，喷射模式可以由多个燃料向量202限定。在一些示例中，燃料喷射器66可以包括多个喷射口，所述多个喷射口可以将燃料流分成多个燃料射流。在此类示例中，喷射模式可以由多个燃料射流限定，所述多个燃料射流可以遵循燃料向量202的流动路径。作为一个示例，第一燃料向量可以向下(例如，朝向活塞136)指向，而第二燃料向量可以向上(例如，远离活塞136)指向，并且第三燃料向量可以基本上平行于活塞136的上表面。燃料喷射器66可以被配置为产生针对流动向量202的期望的喷射模式。此外，在图2所示的示例中，燃料喷射器66可以被定向成其中燃料向量202中的一个或多个指向至少一个预燃室开口，诸如预燃室开口142。因此，在气缸中进行燃料喷射期间，喷射到气缸中的燃料量的一部分可以被引导到任何或所有的预燃室开口处，并且燃料可以用燃料至少部分地阻塞对应的预燃室开口。例如，由于燃料相对于氧气的更高粘度和更高表面张力，燃料可以堵塞至少一个预燃室开口，这可以减少预燃室中的氧气损失。
32.此外，如图2所示，火花塞中心电极204可以与预燃室顶表面206基本上齐平，而不
是如传统预燃室点火系统中那样偏离预燃室顶表面。将火花塞电极204定位成与预燃室顶表面206齐平消除了电极上方的余隙容积。在传统的预燃室预点火系统中，残余气体可能被推入余隙容积中，在所述余隙容积处，残余气体在例如火花塞致动期间可能不燃烧。移除余隙容积增加了在预燃室中燃烧的空气
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燃料混合物的容积，这可以提高预燃室中的混合和可燃性。
33.如图1所示，发动机10可以至少部分地由控制器12以及由来自车辆操作员113经由加速踏板116和加速踏板位置传感器118以及经由制动踏板117和制动踏板位置传感器119实现的输入来控制。加速踏板位置传感器118可将与加速踏板116的位置相对应的踏板位置信号(pp)发送到控制器12，并且制动踏板位置传感器119可将与制动踏板117的位置相对应的制动踏板位置(bpp)信号发送到控制器12。控制器12在图1中被示出为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的在所述特定示例中被示出为只读存储器106的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。存储介质只读存储器106可被编程有计算机可读数据，所述计算机可读数据表示可由微处理器102执行以用于执行本文中所述的方法和程序以及预期但未具体地列出的其他变型的指令。
34.控制器12除了先前讨论的那些信号之外还可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括来自质量空气流量传感器123的进气质量空气流量(maf)的测量结果；来自联接到冷却剂套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ect)；来自排气传感器128的信号ego，所述信号ego可以由控制器12使用来确定排气的afr；来自联接到排气通道135的温度传感器158的排气温度信号(egt)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型的传感器)的表面点火感测信号(pip)；来自联接到节气门62的节气门位置传感器的节气门位置(tp)；以及来自联接到进气歧管44的岐管压力信号(map)传感器122的绝对map。可由控制器12从信号pip产生发动机转速信号rpm。可使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号map来提供对进气歧管中的真空或压力的指示。
35.基于来自上文提及的传感器中的一者或多者的输入，控制器12可以调整一个或多个致动器，诸如气缸燃料喷射器66、节气门62、火花塞92、预燃室燃料喷射器96、预燃室空气喷射器94、进气门/排气门和凸轮等。控制器可从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并且基于被编程在致动器中的与一个或多个程序相对应的指令或代码，响应于处理后的输入数据而触发所述致动器，其示例关于图3进行了描述。
36.在一些示例中，车辆5可为具有可用于一个或多个车轮160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。在图1所示的示例中，车辆包括发动机10和电机161。电机161可为马达或马达/发电机，并且因此也可在本文中被称为电动马达。电机161从牵引电池170接收电力以将扭矩提供给车轮160。电机161还可例如在制动操作期间操作为发电机以提供电力来对电池170进行充电。
37.当接合一个或多个离合器166时，发动机10的曲轴140以及电机161经由变速器167连接到车轮160。在所描绘的示例中，在曲轴140与电机161之间提供第一离合器166，并且在电机161与变速器167之间提供第二离合器166。控制器12可将信号发送到每个离合器166的致动器以使离合器接合或脱离，以便使曲轴140与电机161和与所述电机连接的部件连接或断开，和/或使电机161与变速器167和与所述变速器连接的部件连接或断开。变速器167可
为齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置，包括被配置为并联、串联或混联式混合动力车辆。
38.由于预燃室中较高的氧气水平，因此图1至图2所示的气缸配置相对于没有直接空气喷射的系统具有提高的燃烧稳定性。例如，在轻负载操作期间，直接空气喷射可以通过提供附加的o2以供燃烧来减少失火的发生。作为另一个示例，直接空气喷射可以经由预燃室与气缸之间的压力差来吹洗来自预燃室中先前燃烧事件的残余气体。从预燃室吹洗残余气体可以增加预燃室中用于随后的燃烧事件的新鲜燃料和空气的容积。此外，通过用气缸燃料至少部分地堵塞一个或多个预燃室开口，相对于在预燃室中没有直接空气喷射和针对性的预燃室开口阻塞的系统，可以在预燃室中维持更高的氧气含量。
39.因此，图3示出了用于操作发动机的预燃室和气缸以增加预燃室中的氧气水平以进行预燃室点火的示例性方法。作为一个示例，操作预燃室为发动机的气缸提供点火源。将关于图1至图2所示的发动机10和气缸配置来描述方法300，但是方法300可以应用于包括具有火花塞、燃料喷射器和空气喷射器的预燃室的其他系统中。应注意，空气喷射器可以喷射环境空气、富氧空气、纯o2或其任何组合。o2可以在车辆上产生，或者可以储存在预填充的罐中。此外，将针对一个预燃室和气缸对描述方法300，但是可以理解，可以针对发动机的每个气缸同时和/或相继地执行方法300。用于实施方法300和本文中所包括的其余方法的指令可以由控制器(诸如图1的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据下面描述的方法，控制器可以采用预燃室点火系统和气缸的致动器来调整发动机操作，所述致动器包括预燃室燃料喷射器(例如，图1至图2的预燃室燃料喷射器96)、预燃室火花塞(例如图1至图2的预燃室火花塞92)、预燃室空气喷射器(例如图1至图2所示的预燃室空气喷射器94)和气缸燃料喷射器(图1至图2的燃料喷射器66)。
40.在302处，方法300包括估计和/或测量工况。工况可以包括例如车辆速度、发动机转速、发动机负荷、发动机温度、排气afr、加速踏板位置、制动踏板位置和节气门的位置(例如，节气门位置)。所述工况可以由通信地联接到控制器的一个或多个传感器来测量，或者可以基于可用数据来推断。例如，加速踏板位置可以由加速位置传感器(诸如图1的加速踏板位置传感器118)来测量，而制动踏板位置可以由制动踏板位置传感器(诸如图1的制动踏板位置传感器119)来测量。加速踏板位置和制动踏板位置一起可以指示要求的发动机扭矩量。作为另一个示例，可以基于由排气氧传感器(诸如图1的排气传感器128)检测到的氧水平来确定排气afr。类似地，可以使用联接到节气门的节气门位置传感器来测量节气门位置。
41.在304处，方法300包括确定是否在预燃室中请求点火事件。在一些示例中，可以在标称发动机操作期间请求预燃室点火事件，以在每个燃烧循环期间为气缸提供点火源。燃烧循环(例如，气缸循环)可以指代气缸的活塞的四冲程移动，所述四个冲程包括进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程。当在燃烧循环期间请求预燃室点火事件为气缸提供点火源时，点火事件可以在压缩冲程结束时发生。在另一个示例中，可以在燃烧循环的排气冲程期间请求预燃室点火事件以例如增加预燃室的温度。
42.如果在304处未请求预燃室点火事件，则方法300前进到306，并且包括不操作预燃室。在一些示例中，当发动机燃烧停止时，可以不请求预燃室点火事件。例如，当发动机停机
时或在燃料切断状况期间，诸如当在车辆速度降低时切断气缸燃料供应时，可以停止发动机燃烧。在另一个示例中，当在燃烧循环期间已经执行了预燃室点火事件时，可以不请求预燃室点火事件。不操作预燃室可以包括不将燃料和空气喷射到预燃室中，使得在预燃室内不存在用于燃烧的空气
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燃料混合物。在没有空气
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燃料混合物燃烧的情况下，不操作预燃室还可以包括不激活预燃室中的火花塞。此外，因为在预燃室中不执行燃烧，所以不操作预燃室还可以包括不向气缸提供点火源。然而，在其他示例中，可以向气缸提供替代点火源(例如，经由独立于预燃室火花塞的气缸火花塞或经由压缩点火)。在一个示例中，控制器可以调整到燃料喷射器和空气喷射器的致动信号的脉冲宽度，使得没有空气
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燃料混合物被喷射到预燃室中。例如，没有致动信号可以被发送到燃料喷射器和空气喷射器中的每一者。此外，控制器可以调整到发动机的点火系统的控制信号，使得预燃室中的火花塞不被激活。
43.如果在304处请求了预燃室点火事件，则方法300前进到308并且包括确定期望的预燃室afr(例如，喷射到预燃室中的空气量与喷射到预燃室中的燃料量的比率)。作为一个示例，预燃室的期望afr可以由控制器基于气缸的afr来确定，使得预燃室中的空气
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燃料混合物的燃烧点燃气缸中的空气
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燃料混合物，同时将排放降至最低。例如，控制器可以将气缸的afr和当前发动机工况(诸如发动机温度和燃料成分)输入到一个或多个查找表、函数和映射图中，所述查找表、函数和映射图可以输出期望的预燃室afr以实现燃烧。作为一个示例，预燃室的期望afr可以是化学计量比。作为另一个示例，预燃室的期望afr可以在发动机冷起动状况期间相对于化学计量比是富的，这可以例如提高冷起动状况下的燃烧稳定性。作为又一个示例，当使用具有较高蒸发温度的燃料(诸如e85)时预燃室的期望afr可以比化学计量比更富，以便考虑参与燃烧的蒸发燃料和不参与蒸发的非蒸发燃料，以利用蒸发的燃料实现基本上化学计量比燃烧。作为又一个示例，当根据化学计量比调整气缸的操作afr时，可以根据化学计量比调整预燃室的期望afr，使得当来自气缸和预燃室的燃烧气体组合时，组合气体具有大约等于化学计量比的afr。
44.在310处，方法300包括确定用于预燃室点火事件的期望的预燃室火花正时。确定期望的预燃室火花正时可以包括确定何时相对于气缸的活塞的位置点燃预燃室中的空气
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燃料混合物。尽管气缸火花塞点火在传统的火花点火发动机的气缸中引起燃烧，但是在具有预燃室点火的发动机中，预燃室中的燃烧在气缸中引起燃烧。因此，正如可以基于发动机工况相对于最大制动扭矩(mbt)的火花正时来调整传统的火花点火发动机中的气缸火花正时，可以基于发动机工况相对于mbt将预燃室点火事件的正时移位，以便实现期望的气缸点火正时。例如，预燃室火花正时可以相对于mbt正时延迟以提高排气温度，而预燃室火花正时可以提前更接近mbt正时以增加气缸的扭矩输出。在一个示例中，控制器可以将一个或多个发动机工况(例如，发动机转速、发动机负载、排气温度、期望的预燃室afr和气缸afr)输入到一个或多个查找表、函数或映射图中以确定预燃室点火事件的期望正时。在另一个示例中，控制器可以基于作为一个或多个发动机工况的函数的逻辑规则来做出逻辑确定(例如，关于预燃室火花正时)。
45.在312处，方法300包括在进气冲程期间将吹洗空气喷射到预燃室中。在一些示例中，所喷射的空气可以是来自发动机的进气歧管的环境空气，而在其他示例中，预燃室空气喷射器可以提供车辆上产生的o2。例如，吹洗空气喷射事件可以从预燃室吹洗来自前一预燃室点火事件的残余气体。在进气冲程期间，气缸中的压力可以低于预燃室中的压力，从而
产生可以帮助从预燃室吹洗残余气体的压力差。在一些示例中，吹洗空气喷射量可以保持基本上不变。在其他示例中，吹洗空气喷射量可以根据发动机工况而变化。例如，控制器可以基于如在308处确定的预燃室的期望afr、所估计的预燃室排气量和活塞位置来调整被喷射到预燃室中的吹洗空气的量。作为一个示例，控制器可以将发动机工况(包括活塞位置和预燃室的期望afr)输入到查找表、算法或映射图中，所述查找表、算法或映射图可以输出期望的吹洗空气喷射量。在确定要喷射的吹洗空气量之后，控制器可以通过调整发送到预燃室空气喷射器的致动信号的脉冲宽度来喷射期望的吹洗空气量。
46.在314处，方法300包括在气缸的压缩冲程期间将燃烧空气喷射到预燃室中。燃烧空气喷射可以向预燃室提供富氧空气以用于燃烧。此外，燃烧空气可以替换可能在进气冲程期间由于预燃室与气缸之间的压力差而流到气缸的一定量的吹洗空气。例如，可以在燃烧冲程开始时喷射燃烧空气。在一个示例中，控制器可以基于如在308处确定的预燃室的期望afr和气缸中活塞的位置来调整被喷射到预燃室中的燃烧空气的量。例如，控制器可以将发动机工况(包括活塞位置和预燃室的期望afr)输入到查找表、算法或映射图中，所述查找表、算法或映射图可以输出期望的燃烧空气喷射量。在一些示例中，燃烧空气喷射量可以保持基本上不变，同时仅燃料喷射量变化以补偿期望afr的变化(如下面在316处所述)。例如，所喷射的燃烧空气量可以大约等于预燃室中的容积。在确定要喷射的空气量之后，控制器可以通过调整发送到预燃室空气喷射器的致动信号的脉冲宽度来喷射期望的燃烧空气量。
47.在316处，方法300包括将燃料喷射到预燃室中。控制器可以基于在308处确定的预燃室的期望afr以及在312和314处喷射的空气量来调整喷射到预燃室中的燃料量。例如，控制器可以将期望的预燃室afr和在312和314处喷射的空气量输入到一个或多个查找表、函数和映射图中，所述查找表、函数和映射图可以输出要喷射的将在预燃室中实现期望的afr的期望燃料量。在一个示例中，控制器可以通过调整发送到预燃室燃料喷射器的致动信号的脉冲宽度(诸如图1所示的fpw2)来喷射期望的燃料量。喷射的燃料可以与喷射的空气(例如，在312和314处喷射的空气)混合以形成空气
‑
燃料混合物。
48.在318处，方法300包括将燃料喷射到气缸中。控制器可以基于气缸的期望afr和引入气缸中的空气量来调整被喷射到气缸中的燃料量。例如，控制器可以将期望的气缸afr和所估计的被引入到气缸中的空气量输入到一个或多个查找表、函数或映射图中，所述查找表、函数或映射图可以输出要喷射的将在气缸中实现期望的afr的期望燃料量。此外，可以确定喷射压力和正时以增加气缸中的空气
‑
燃料混合物的燃烧速率和/或可燃性。例如，控制器可以将期望的预燃室afr和诸如发动机负载的发动机工况输入到一个或多个查找表、函数和映射图中，所述查找表、函数和映射图可以输出要喷射的将在预燃室中实现期望的燃烧质量的期望燃料量。在一个示例中，控制器可以通过调整被发送到气缸燃料喷射器的致动信号的脉冲宽度(诸如图1中所示的fpw1)来喷射期望的燃料量。在一些示例中，可以在单个喷射事件中喷射确定量的燃料，而在其他示例中，可以将确定量的燃料分配在多个喷射事件中。
49.另外，对喷射正时的控制影响流入预燃室中的燃料总量。例如，第一量的燃料可恰好在气缸的压缩冲程开始之前或开始时喷射，以便增加预燃室中的燃料浓度。这种喷射在本文中可以称为“压缩前”喷射。所喷射的燃料可以与在进气冲程期间引入到气缸中的空气混合以形成空气
‑
燃料混合物，所述空气
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燃料混合物的一部分可以在压缩冲程期间由于预
燃室与气缸之间的压力差而被推入预燃室中。从压缩前气缸燃料喷射提供到预燃室的燃料可以是上面在316处描述的预燃室燃料喷射的补充或替代。再进一步，在一些示例中，将燃料喷射到气缸中可以包括将燃料量的一部分引导到一个或多个预燃室开口处，诸如图1和图2的预燃室开口142处，以便用燃料充满开口。由于燃料的粘度相对于空气的粘度较高，燃料可以在一个或多个预燃室开口上形成气密密封，这可以防止所喷射的空气在预燃室燃烧之前从预燃室流到气缸。在一个示例中，控制器可以通过调整被发送到气缸燃料喷射器的致动信号的脉冲宽度来将期望的燃料量引导到预燃室开口。作为一个示例，控制器可以命令第一次较大的气缸燃料喷射以提供用于气缸燃烧的燃料(例如，上述第一量的燃料)，然后控制器可以命令第二次较小的气缸燃料喷射以便完全充满一个或多个预燃室开口。例如，控制器可以控制燃料喷射器的喷射模式，使得仅第二次较小的气缸燃料喷射使一个或多个预燃室开口充满。具体地，可以以相对于第一次较大的燃料喷射的更高喷射压力命令第二次较小的气缸燃料喷射，这可以增加燃料向量(例如，图2的燃料向量202中的一个或多个)的大小。增加燃料向量的大小可以增加所喷射的燃料行进的距离。作为一个示例，燃料喷射器可以包括多个开口，其中当以某一喷射压力喷射燃料时，至少一个开口冲击一个或多个预燃室开口。所述至少一个开口的喷射方向可以是喷射器几何形状和放置的性质。例如，在某一燃料喷射压力下，来自至少一个开口的燃料可以充满一个或多个预燃室开口。此外，该第二次喷射可以在压缩冲程期间且在点火之前发生，并且在本文中可以称为“压缩喷射”。
50.作为一个示例，每个腔室(例如，预燃室和主燃烧室)中的afr可以通过在压缩冲程(例如，压缩前喷射)期间和之前(或在压缩冲程开始时)的燃料喷射与在压缩阶段(例如，压缩喷射)期间喷射的燃料量的比率来控制。在压缩喷射期间流入预燃室中的燃料量可以针对所有负载和速度通过实验被确定，并且被存储为查找表或校准，控制器可以参考所述查找表或校准来确定压缩前喷射与压缩喷射的比率。以这种方式，可以在预燃室中获得任何空燃比，并且还可以在主燃烧室中获得任何不同的空燃比。
51.在320处，方法300包括致动预燃室火花塞以在预燃室中产生火花。控制器可以产生控制信号(例如，信号sa)，所述控制信号被发送到点火系统(例如，图1和图2的点火系统88)以在310处确定的预燃室火花正时致动预燃室火花塞。在预燃室中产生火花可以引起预燃室中的空气
‑
燃料混合物燃烧，从而经由预燃室开口将热气体和火焰射流发送到气缸中。当气缸还包括可燃空气
‑
燃料混合物时，热气体和火焰射流点燃气缸中的空气
‑
燃料混合物。在320之后，方法300可以结束。
52.以这种方式，可以增加气缸的预燃室中的氧气量。具体地，相对于被动式预燃室系统(例如，没有主动的空气喷射和主动的燃料喷射的预燃室系统)，将空气和燃料两者主动地喷射到预燃室中增加了对预燃室中氧气量的控制及其准确度。由于预燃室中氧气量的增加，预燃室可以更可靠地燃烧预燃室中的第一空气
‑
燃料混合物，从而向气缸中的第二空气
‑
燃料混合物提供点火源，所述第二空气
‑
燃料混合物可以燃烧以便向发动机提供扭矩。相对于不具有吹洗功能的主动式预燃室系统，富氧空气的存在以及残余排气的去除可以提高预燃室中的燃烧稳定性。在一些示例中，方法300可以在标称发动机操作期间持续运行，以便持续提高预燃室中的燃烧稳定性并且可靠地向气缸提供点火。在预燃室中有主动的空气和燃料喷射的情况下，可以基于空气和燃料的喷射量来预测第一空气
‑
燃料混合物的
afr，这可以提高点火控制，并且主动的空气喷射还可以从预燃室吹洗来自例如先前燃烧循环的残余气体。此外，在使用火焰和热气体射流作为气缸点火源的情况下，与使用火花塞作为气缸点火源相比，气缸中的第二空气
‑
燃料混合物可以更充分地燃烧并且具有更低的峰值燃烧温度。因此，通过使用预燃室点火系统，可以相对于化学计量命令气缸中的第二空气
‑
燃料混合物为稀，而不会降低燃烧稳定性并且不会增加no
x
排放和/或不会提高燃烧温度。
53.接下来，图4示出了在具有主动吹洗的情况下操作预燃室并且操作气缸以用气缸燃料至少部分地阻塞预燃室的开口时活塞位置、相对的气缸和预燃室压力以及相对的预燃室气体成分之间的关系的预示的示例性时间线400。具体地，预燃室是包括直接空气和燃料喷射的主动式预燃室。气缸可以是例如包括图1和图2所示的预燃室138的发动机10的气缸130。时间线400示出了在单个燃烧循环期间的气缸操作，其中燃烧循环(例如，气缸循环)是指气缸内的活塞的四个冲程(例如，进气、压缩、做功和排气)。在曲线图402中示出了相对于上止点(tdc，在所述点处活塞最靠近气缸盖并且气缸中的容积最小)、下止点(bdc，在所述点处活塞离气缸盖最远并且气缸中的容积最大)的活塞位置以及燃烧循环的四个冲程。此外，以曲线图404示出了气缸中的压力(例如，气缸压力)，以虚线曲线图406示出了预燃室中的压力(例如，预燃室压力)，以虚线曲线图408示出了预燃室残余气体量，以曲线图410示出了预燃室空气量，以曲线图412示出了预燃室燃料喷射信号，以曲线图414示出了预燃室空气喷射信号，以曲线图416示出了进气门升程，以虚线曲线图418示出了排气门升程，以曲线图420示出了气缸燃料喷射信号，并且以曲线图422示出了火花塞致动信号。此外，大气压由虚线424示出。
54.对于以上所有曲线图，水平轴线表示时间，其中时间沿着水平轴线从左向右增加。还参考了随时间变化的相对发动机位置(例如，以曲柄转角角度cad为单位)。例如，如上所述，示出了一个燃烧循环，其从0到720cad(例如，发动机曲轴的两次完整旋转)发生。在时间线400的示例中，0cad被限定为进气冲程的tdc。竖直轴线表示每个标记的参数。对于曲线图402，竖直轴线示出了相对于tdc的活塞位置。对于曲线图404、406、408、410、416和418，参数的大小沿着竖直轴线从下到上增加。对于曲线图412、414、420和422中的每一者，竖直轴线如所标记般指示信号是开启(例如，对应的喷射器或火花塞被致动)还是关闭(例如，对应的喷射器或火花塞未被致动)。对于曲线图416和418，对应气门的升程从零开始沿竖直轴线增加。此外，在时序图400的顶部处指示燃烧循环的冲程。进气冲程对应于从0cad到180cad的间隔，压缩冲程对应于从180cad到360cad的间隔，做功冲程对应于从360cad到540cad的间隔，并且排气冲程对应于从540cad到720cad的间隔。
55.恰好在燃烧循环的进气冲程开始之前，打开进气门(曲线图416)。如时间线400所示，在一些示例中，排气门打开持续时间可以与进气门打开持续时间重叠。例如，在进气冲程开始之后排气门关闭(虚线曲线图418)，从而导致进气门与排气门之间的正气门重叠。恰好在时间t1之前，气缸压力(曲线图404)和预燃室压力(虚线曲线图406)都略低于大气压，其中气缸压力与预燃室压力之间的差值相对较小。在时间t1之前，预燃室不包含新鲜空气(曲线图410)，而是保持来自前一燃烧循环的残余气体(虚线曲线图408)。
56.活塞位置(曲线图402)在整个进气冲程中减小。在整个进气冲程中，随着气缸容积增加，气缸压力(曲线图404)相对于大气压(虚线424)减小。此外，随着新鲜空气流入气缸
中，预燃室中的空气量增加(曲线图410)。在时间t1，在进气冲程开始之后(例如，大约20cad)，在第一空气喷射事件期间将空气喷射到预燃室中(曲线图414)。作为第一空气喷射事件的结果，预燃室空气的量(曲线图410)增加，并且预燃室压力(虚线曲线图406)增加。此外，第一空气喷射事件将一定量的残余气体从预燃室吹洗到气缸，从而减少预燃室中的残余气体的量(虚线曲线图408)，其中新喷射的空气使残余气体转移。
57.在进气冲程的其余部分期间(例如，在20cad与180cad之间)，当活塞(曲线图402)朝向bdc移动时，经由打开的进气门(曲线图416)将空气引入气缸中，在所述bdc处活塞处于其在气缸中的最底部位置且处于进气冲程结束时(例如，当燃烧室处于其最大容积时)。作为响应，预燃室压力(曲线图406)和气缸压力(曲线图404)随着活塞位置(曲线图402)而继续逐渐减小。在进气冲程期间，特别是在将残余气体吹洗到气缸之后，空气会由于气缸与预燃室之间的压力差而从预燃室流入气缸中，从而减少预燃室中的空气量(曲线图410)。
58.在压缩冲程开始时(例如，大约180cad)，进气门关闭(曲线图416)。活塞(曲线图402)朝向气缸盖移动，以便压缩气缸内的空气，从而使气缸压力(曲线图404)和预燃室压力(虚线曲线图406)增加。在压缩冲程期间，当活塞朝向tdc移动时(曲线图402)，一系列喷射事件可以将空气
‑
燃料混合物引入预燃室中。首先，在时间t2，第二空气喷射事件(曲线图414)将空气喷射到预燃室中，同时活塞位置(曲线图402)相对较低(例如，同时气缸压力相对较低，如曲线图404所示)，从而导致预燃室压力(虚线曲线图406)相对于气缸压力(曲线图404)增加。由于附加的空气喷射，预燃室中的空气量(曲线图410)增加。此外，在图4所示的示例中，第二空气喷射事件的脉冲宽度小于第一空气喷射事件的脉冲宽度。因此，在第二空气喷射事件期间喷射的空气量比在第一空气喷射事件中喷射的空气量少。例如，第二次空气喷射可以补充在进气冲程期间从预燃室流到气缸的空气。
59.接下来，随着活塞位置进一步增加，在时间t3开始的预燃室燃料喷射事件(曲线图412)将预燃室燃料引入预燃室中，这在预燃室中形成空气
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燃料混合物并增加预燃室压力(虚线曲线图406)。为了在气缸中引入空气
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燃料混合物，在时间t4开始的在通过压缩冲程的大约一半(例如，大约250cad)，气缸燃料喷射器将第一量的气缸燃料(曲线图420)引入气缸中。为了用燃料充满一个或多个预燃室开口，在喷射第一量的气缸燃料之后预定数量的曲柄转角角度，气缸燃料喷射器将第二量的气缸燃料(曲线图420)引入气缸中。燃料充满(一个或多个)预燃室开口会防止预燃室空气量的减少。因此，在大约250cad，预燃室压力(虚线曲线图406)和空气量(曲线图410)保持相对恒定，而气缸压力(曲线图404)由于活塞位置(曲线图402)的增加而增加。
60.在时间t5，恰好在压缩冲程结束之前(例如，大约700cad)，火花塞致动(曲线图422)以便触发预燃室中的空气
‑
燃料混合物的燃烧。预燃室中的燃烧致使热气体和火焰射流离开预燃室并点燃气缸中的空气
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燃料混合物，从而提供动力以在做功冲程期间向下驱动活塞。因此，在火花塞致动(曲线图422)之后，预燃室压力(虚线曲线图406)呈指数增加，而随着预燃室中的燃烧反应消耗氧气，预燃室空气量(曲线图410)减小。此外，预燃室中的残余气体的量增加(虚线曲线图408)。此外，预燃室中的燃烧反应触发气缸中的燃烧反应，从而导致气缸压力(曲线图404)增加。应注意，在燃烧期间的高压力(例如，虚线曲线图406中的预燃室压力和曲线图404中的气缸压力)由于峰值燃烧压力的大小相对于燃烧循环的其他部分(例如，进气冲程)中的压力来说较高而从图4中的视图中被裁剪。
61.在做功冲程结束时(例如，大约540cad)，排气门打开(虚线曲线图418)以允许排气从气缸流出。排气门可以在排气冲程(例如，540cad至720cad)期间保持打开。在排气冲程期间，相对大量的残余气体保留在预燃室中(虚线曲线图408)，而实际上在预燃室中可能不存在新鲜空气(曲线图410)。例如，残余气体可以保留在预燃室中，直到在随后的进气冲程期间被吹洗为止。
62.以这种方式，可以操作具有预燃室的气缸以在燃烧循环期间吹洗一定量的残余气体并增加氧气量。通过将空气喷射到预燃室中，吹洗了残余气体并将氧气添加到预燃室，这可以在燃烧之前增加预燃室中的氧气总量。增加预燃室中的氧气量可以减少在低负载操作期间预燃室失火的发生。此外，通过经由气缸燃料喷射来阻塞预燃室孔口，减少了离开气缸的气流。此外，通过直接喷射空气以及通过用燃料至少部分地堵塞预燃室孔口，可以更准确地控制预燃室的afr，从而提高车辆的燃料效率并减少车辆排放物。
63.将空气主动地喷射到预燃室中的技术效果在于可以提高预燃室中的燃烧稳定性和可燃性，从而减小否则可能由预燃室操作引起的失火的发生率。
64.作为一个示例，一种方法包括：通过将氧气喷射到预燃室中来将气体从所述预燃室吹洗到气缸；以及通过经由气缸燃料喷射事件将燃料朝向流体地联接所述预燃室和所述气缸的孔口引导来减少所述氧气从所述预燃室到所述气缸的流动。在前述示例中，另外地或任选地，将所述气体从所述预燃室吹洗到所述气缸包括基于所述预燃室与所述气缸之间的压力差来使所述气体从所述预燃室经由所述孔口流动到所述气缸，并且所述气体是来自所述预燃室中前一燃烧事件的残余气体。在前述示例中的一者或两者中，另外地或任选地，将氧气喷射到所述预燃室中包括在所述气缸的进气冲程期间执行到所述预燃室中的第一次氧气喷射。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，将氧气喷射到所述预燃室中还包括在所述气缸的压缩冲程期间执行到所述预燃室中的第二次氧气喷射。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述第一次氧气喷射的量大于所述第二次氧气喷射的量。在任何或全部前述示例中，所述方法另外地或任选地还包括在所述压缩冲程期间将燃料喷射到所述预燃室中；以及通过致动预燃室火花塞来燃烧所述预燃室中的所述氧气和所述燃料。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，通过经由所述气缸燃料喷射事件将所述燃料朝向所述孔口引导来减少所述氧气从所述预燃室到所述气缸的所述流动包括用来自所述气缸燃料喷射事件的燃料的一部分至少部分地阻塞所述孔口，来自所述气缸燃料喷射事件的燃料的所述部分从所述气缸的直接燃料喷射器的指向所述孔口的喷射口流出。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述氧气包括至少部分地由氧气组成的气体。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，至少部分地由氧气组成的所述气体包括纯氧气。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，至少部分地由氧气组成的所述气体包括富氧空气。
65.作为另一个示例，一种方法包括：在气缸的进气冲程期间，执行到预燃室中的第一次空气喷射以使残余排气从所述预燃室经由预燃室开口流到所述气缸；以及在所述气缸的压缩冲程期间，执行到所述预燃室中的第二次空气喷射并且将燃料喷射到所述气缸中，喷射到所述气缸中的所述燃料的一部分被引导到所述预燃室开口处。在前述示例中，另外地或任选地，所述进气冲程和所述压缩冲程处于所述气缸的同一燃烧循环中。在前述示例中的一者或两者中，所述方法另外地或任选地还包括在所述气缸的所述压缩冲程期间：在执行到所述预燃室中的所述第二次空气喷射之后将预燃室燃料喷射到所述预燃室中；以及在
将所述预燃室燃料喷射到所述预燃室中并且将燃料喷射到所述气缸之后，致动所述预燃室的火花塞。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，将燃料喷射到所述气缸中包括针对至少一个燃料喷射事件致动被联接到所述气缸的直接燃料喷射器。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，喷射到所述气缸中的所述燃料的被引导到所述预燃室开口处的所述部分至少部分地堵塞所述预燃室开口。
66.作为另一个示例，一种系统包括：发动机，所述发动机包括多个气缸，每个气缸包括气缸燃料喷射器和预燃室点火系统的预燃室，所述预燃室经由预燃室开口流体地联接到所述气缸；和控制器，所述控制器将可执行指令存储在非暂时性存储器中，所述可执行指令在被执行时使所述控制器：将气体从所述预燃室吹洗到对应的气缸；并且经由所述气缸燃料喷射器将燃料喷射到所述预燃室开口上。在前述示例中，另外地或任选地，所述预燃室包括被配置为在所述预燃室中引发燃烧的火花塞，并且所述火花塞的电极与所述预燃室的顶表面齐平，并且其中从所述预燃室吹洗到所述对应的气缸的所述气体是来自所述预燃室中前一燃烧事件的残余气体。在前述示例中的一者或两者中，另外地或任选地，所述预燃室还包括空气喷射器，并且为了将所述气体从所述预燃室吹洗到所述对应的气缸，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的另外的指令，所述另外的指令在被执行时使所述控制器：在所述气缸的进气冲程期间致动所述空气喷射器，以用所喷射的空气使来自所述预燃室中所述前一燃烧事件的所述残余气体转移。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述气缸燃料喷射器包括喷嘴，所述喷嘴被配置为以多个燃料流动向量来喷射燃料，所述多个燃料流动向量中的至少一个燃料流动向量指向所述预燃室开口，并且为了经由所述气缸燃料喷射器将燃料喷射到所述预燃室开口上，所述控制器包括在非暂时性存储器中的另外的指令，所述另外的指令在被执行时使所述控制器：在所述气缸的压缩冲程期间，致动所述气缸燃料喷射器以经由所述至少一个燃料流动向量将燃料喷射到所述预燃器开口上。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述预燃室还包括预燃室燃料喷射器，并且所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的另外的指令，所述另外的指令在被执行时使所述控制器：在紧接在所述进气冲程的所述气缸的压缩冲程期间致动所述预燃室燃料喷射器以将燃料喷射到所述预燃室中；并且致动所述火花塞以燃烧所述预燃室中的空气和燃料。
67.在另一种表示中，一种方法包括：响应于气缸压力高于第一阈值气缸压力，经由气缸燃料喷射器以第一流动向量喷射第一量的气缸燃料；以及响应于气缸压力高于第二阈值气缸压力，经由所述气缸燃料喷射器以第二流动向量喷射第二量的气缸燃料，所述第二流动向量冲击所述气缸的至少一个预燃室开口。在前述示例中，另外地或任选地，所述第二量的气缸燃料至少部分地堵塞所述至少一个预燃室开口。在前述示例中的一者或两者中，另外地或任选地，以所述第二流动向量喷射所述第二量的气缸燃料包括基于喷射器几何形状、预燃室几何形状、期望的气缸afr和期望的预燃室afr来调整喷射压力。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，以所述第一流动向量喷射所述第一量的气缸燃料包括基于喷射器几何形状、预燃室几何形状、期望的气缸afr和期望的预燃室afr来调整喷射压力。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述第二阈值气缸压力高于所述第一阈值气缸压力。在任何或全部前述示例中，所述方法另外地或任选地还包括在所述压缩冲程期间将氧气喷射到所述预燃室中；在所述压缩冲程期间将燃料喷射到所述预燃室中；以及通过致动预燃室火花塞来燃烧所述预燃室中的所述氧气和所述燃料。
68.应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可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执行。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文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而提供的。可以根据所使用的特定策略来反复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地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指令来实施。
69.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，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于v
‑
6、i
‑
4、i
‑
6、v
‑
12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的且非明显的组合和子组合。
70.如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的
±
5％。
71.所附权利要求特别地指出被视为新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。此类权利要求应当理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、要素和/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。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。