利用预燃室的排气再循环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。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、o2或空气喷射器以及燃料喷射器。在发动机操作期间，将第一空气
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燃料混合物引入预燃室中，并且将第二空气
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燃料混合物引入气缸中。当请求点火时，预燃室中的火花塞致动，从而点燃第一空气
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燃料混合物。当第一空气
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燃料混合物燃烧时，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第二空气
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燃料混合物以产生扭矩。
3.在一些情况下，预燃室点火可以提供优于火花点火发动机的性能和效率益处。例如，与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，这可以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大，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)提前。
4.此外，经由预燃室壁中的一个或多个孔从预燃室流动到气缸的气体可能影响afr和/或气缸的稀释。例如，来自主动预燃室的未燃尽空气或o2可以从预燃室流到气缸，从而导致较高的(例如，较稀的)气缸afr。作为另一个示例，来自预燃室的排气可以稀释气缸中的空气。作为又一个示例，来自预燃室的排气可以是富燃料的，这可以导致较低的(例如，较浓的)气缸afr。


技术实现要素：

5.本文发明人有利地认识到，可以利用从预燃室到气缸的气流来逐缸地快速调整内部排气再循环(egr)。在一个示例中，一种方法包括：在燃烧循环期间对发动机的气缸加燃料之前使气体从预燃室流到所述气缸；通过调整至所述预燃室的空气喷射量和至所述预燃室的燃料喷射量中的至少一者来调整所述气体的成分；以及经由预燃室点火事件点燃所述气缸中的空气
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燃料混合物，所述气缸中的所述空气
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燃料混合物包括来自所述预燃室的所述气体。
6.作为一个示例，预燃室可以经由预燃室的壁中的开口流体地联接到气缸。例如，多个开口可以将预燃室流体地联接到气缸，使得气体可以响应于预燃室与气缸之间的压力差而在预燃室与气缸之间流动。具体地，在燃烧循环期间当预燃室中的压力超过气缸中的压
力时，气体可以从预燃室流出到气缸中。此外，在燃烧循环中，预燃室燃烧事件可以比预燃室点火事件更早，所述燃烧循环从气缸的进气冲程开始。例如，燃烧循环可以从气缸的进气冲程开始，并且还可以包括气缸的压缩冲程、气缸的动力冲程和气缸的排气冲程。例如，调整从预燃室流入气缸中的气体的成分可以包括基于发动机的温度、发动机负荷、所需的扭矩量和提供给所述发动机的外部排气再循环(egr)的量中的至少一者来确定气体的期望成分。例如，发动机的控制器可以通过针对发动机工况确定期望燃烧品质来确定气体的期望成分。在一些示例中，通过调整至预燃室的空气喷射量和至预燃室的燃料喷射量中的至少一者来调整气体的成分还包括基于气体的期望成分来确定用于预燃室燃烧事件的期望空燃比，并且所述方法还包括：基于用于所述预燃室燃烧事件的所述期望空燃比来确定所述空气喷射量和所述燃料喷射量；以及在将所述确定的空气喷射量喷射到所述预燃室并将所述确定的燃料喷射量喷射到所述预燃室之后并且在对所述气缸加燃料之前，致动联接到所述预燃室的火花塞。因此，气体的成分可以通过经由调整空气喷射量和燃料喷射量来改变用于预燃室燃烧事件的期望空燃比来调整。
7.作为一个示例，用于预燃室燃烧事件的期望空燃比响应于发动机负荷在下限阈值负荷与上限阈值负荷之间且发动机的温度大于阈值温度而为化学计量比，用于预燃室燃烧事件的期望空燃比响应于所需扭矩量大于阈值而为稀，并且所述期望空燃比响应于提供给发动机的外部egr的量大于阈值量和发动机的温度小于阈值温度中的至少一者而为浓。因此，可以基于一个或多个工况向气缸提供浓预燃室egr、稀预燃室egr和化学计量的预燃室egr。例如，提供浓预燃室egr可以增加气缸中的可燃性，化学计量的预燃室egr可以增加气缸中的稀释，并且稀预燃室egr可以增加气缸中的空气充气。此外，在一些示例中，响应于所需扭矩量大于阈值，期望成分是未燃尽空气，并且通过调整至预燃室的空气喷射量和至预燃室的燃料喷射量中的至少一者来调整气体的成分包括将所述燃料喷射量调整为零。作为另一个示例，使气体从预燃室流到气缸包括在预燃室中执行吹洗空气喷射。执行吹洗空气喷射可以将燃烧气体从预燃室吹洗到气缸中，并且可以增加预燃室中和气缸中的氧气量。例如，经由预燃室点火事件点燃气缸中的空气
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燃料混合物包括在执行吹洗空气喷射之后：向预燃室提供点火空气喷射量并且向预燃室提供点火燃料喷射量；对气缸加燃料；并且致动联接到预燃室的火花塞。因此，可以提高气缸效率。
8.以这种方式，可以将预燃室egr提供给发动机的气缸，其中基于气缸的期望燃烧品质和气缸燃料量来调整预燃室egr的成分，这可以增加气缸的燃烧稳定性和燃烧速率。在一些示例中，预燃室egr可以与外部egr结合来设置以实现气缸的期望燃烧品质。此外，通过针对气缸中的预燃室气体的量和成分补偿燃料喷射量，控制器可以防止气缸在非化学计量afr下操作，这可以提高车辆的燃料效率并减少车辆排放。
9.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。这并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由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。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现方式。
附图说明
10.图1示出了在车辆系统的发动机中具有预燃室系统的气缸的示意图。
11.图2示出了用于操作气缸的预燃室的示例性方法。
12.图3示出了基于预燃室燃烧的空燃比的来自预燃室的排气中的氧气、氢气和未燃尽的烃类化合物的相对量的示例性曲线图。
13.图4示出了用于操作预燃室以向气缸提供预燃室egr和点火的示例性时序图。
14.图5示出了基于发动机工况操作气缸以提供预燃室egr的预示的示例性时间线。
15.图6示出了气缸中的压力相对于活塞位置的示例性曲线图。
具体实施方式
16.以下描述涉及用于具有主动预燃室的发动机的系统和方法。发动机的每个气缸可以具有气缸配置，诸如图1中所示的气缸配置，其包括燃料喷射器、火花塞以及预燃室中的空气和/或o2喷射器。预燃室可以根据图2的方法来操作以向气缸提供气体(诸如预燃室排气再循环(egr))和/或点火源。图3示出了在各种燃烧空燃比下的预燃室egr的相对成分的示例性曲线图。此外，即使在未执行附加的预燃室egr事件时，预燃室排气和空气也可以在气缸的压缩冲程期间进入气缸。因此，图6示出了气缸中的压力与气缸内的活塞位置之间的特性关系的示例性曲线图，其可以由控制器用于确定预燃室喷射压力以及估计从预燃室到气缸的气体流量。图4示出了用于操作预燃室以向气缸提供预燃室egr和点火源的示例性时序图，并且图5示出了用于基于发动机工况操作气缸以提供预燃室egr的预示的示例性时间线。
17.现在转向附图，图1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。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可以在进气歧管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率和/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的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，例如像线性氧传感器或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可以是三元催化器、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)可以经由高压力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中的较高压力区域的排气输送到在节流阀62的下游的进气歧管44中的较低压力区域。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。作为一个示例，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。作为一个示例，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来冷却。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品质，诸如氮氧化合物的排放。作为一个示例，可以在低到中等发动机负荷时请求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荷(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荷作为输入并输出与输入的发动机转速
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负荷对应的期望的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荷、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流率)。在另外的其他示例中，控制器12可以依靠使发动机负荷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，当发动机负荷从低负荷增加到中等负荷时，所请求的egr量可以增加，然后随着发动机负荷从中等负荷增加到高负荷，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。可以由控制器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。所述凸轮致动系统可以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。分别根据设定好的进气门正时和排气门正时，可以经由进气门正时致动器101来致动进气凸轮151，并且可以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/或排气门可以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，可以通过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可以具有一定压缩比，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可以是向气缸130上游的进气道中提供燃料的进气道喷射器。此外，虽然图1示出了燃料经由单个喷射器喷射到气缸，但是发动机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可以改变来自每个喷射器的相对喷射量。
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，燃料可以由单级燃料泵在较低压力下输送。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中的燃料箱可以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燃料类型的乙醇。在另一个示例中，发动机可以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(它是大约85％的乙醇和15％的汽油)或m85(它是大约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，燃料可以由燃料喷射器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，可以每循环执行输送的燃料的多次喷射。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，其在喷射之前可以存储在加压罐中。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，其在喷射之前可以存储在加压罐中。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下。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力燃料系统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力燃料系统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更浓(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的正时可以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)正时提供火花以将发动机功率和效率最大化。控制器12可以将发动机工况(包括发动机转速、发动机负荷和排气afr)输入到查找表中，所述查找表可以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，诸如由于驾驶员所需的扭矩的减小或变速器换挡事件，火花可以从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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燃料混合物可以燃烧，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的开口从气缸130中排出到排气歧管48。
31.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实现的输入控制。加速踏板位置传感器118可以向控制器12发送与加速踏板116的位置相对应的踏板位置信号(pp)，并且制动踏板位置传感器119可以向控制器12发送与制动踏板117的位置相对应的制动踏板位置(bpp)信号。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可以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。
32.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。可以由控制器12从信号pip产生发动机转速信号rpm。可以使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号map来提供进气歧管中的真空或压力的指示。
33.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。控制器可以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2进行了描述。
34.在一些示例中，车辆5可以是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可以是马达或马达/发电机，并且因此还可以在本文称为电动马达。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还可以例如在制动操作期间作为发电机来操作以提供电力来对电池170进行充电。
35.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可以向每个离合器166的致动器发送信号以使所述离合器接合或脱离，以便将曲轴140与电机161以及与之连接的部件连接或断开，和/或将电机161与变速器167以及与之连接的部件连接或断开。变速器167可以是齿轮箱、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。
36.如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个气缸。因此，每个气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。应当理解，发动机10可以包括任何合适数量的气缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个气缸。此外，这些气缸中的每一个可以包括参考气缸130通过图1描述和描绘的各种部件中的一些或全部。
37.如上面详细描述的，高压力egr系统83可以选择性地将排气(例如，外部egr)引入气缸130的进气歧管44中。引入外部egr(诸如由高压力egr系统83提供的外部egr)可以调整气缸130中的一个或多个燃烧事件的燃烧品质。例如，增加外部egr的量可以稀释气缸中的空气
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燃料混合物，这可以降低峰值缸内温度。作为另一个示例，相对于不包括外部egr的发动机系统，引入外部egr可以提高发动机系统的效率。然而，外部egr系统可能在对气缸中的外部egr的请求之后经历延迟。此外，调整外部egr的成分可能会影响发动机性能的其他方面，诸如气缸afr和排放。
38.本文发明人有利地认识到，可以经由并入每个气缸中的主动预燃室(诸如图1的预燃室138)来提供egr。例如，空气
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燃料混合物可以在进气门关闭之后在预燃室中燃烧，并且来自该预燃室燃烧事件的排气可以在燃烧之前流入气缸中，从而提供预燃室egr。提供预燃
室egr可以改变气缸的燃烧品质，例如像燃烧速率、可燃性、空气充气量和空气
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燃料混合物的稀释。作为一个示例，预燃室egr可以包括非反应性燃烧排气、未燃尽的氧气(o2)、氢气(h2)和未燃尽的烃类化合物(例如，未燃尽的燃料)。
39.提供预燃室egr可以提供优于由外部egr系统(诸如图1的高压力egr系统83)提供的外部egr的若干性能提高。作为一个示例，可以每个燃烧循环调整所提供的预燃室egr的量和成分，从而降低在请求egr之后的延迟。例如，为了增加预燃室egr中的h2的量和未燃尽燃料的量，预燃室可以浓操作(例如，其中afr小于化学计量比)。作为另一个示例，为了增加气缸的空气充气，预燃室可以稀操作(例如，其中afr大于化学计量比)，以便增加预燃室egr中的o2的量。更进一步地，对于发动机中的每个气缸，可以不同地调整预燃室egr。在一些示例中，预燃室egr可以与外部egr(和/或经由可变凸轮正时调整产生的内部egr)结合使用，以便在每个气缸中实现期望的燃烧品质。作为一个示例，预燃室egr可以用于平衡发动机气缸上的外部egr分配，因为一些气缸由于它们相对接近egr入口而可以比其他气缸接收更高比例的外部egr。因此，不同的气缸可以用不同量的预燃室egr操作，以便向每个气缸提供基本上相同的总egr量，如经由例如在气缸之间的曲轴加速度平衡所确定。作为另一个示例，当预燃室egr与外部egr结合使用时，可以响应于发动机工况的变化(诸如发动机负荷的变化)而在没有显著延迟的情况下减小预燃室egr，从而实现即使外部egr可以更缓慢地减小，所提供的总egr量也可以快速地减小。
40.此外，在主动预燃室点火系统中，诸如图1中所示的气缸配置，预燃室气体可以在气缸燃烧之前进入对应的气缸，这可以改变气缸中的afr。预燃室气体可以包括喷射到预燃室中的空气和从预燃室吹洗的残余气体(例如，来自前一次燃烧的排气)。例如，喷射到预燃室中的空气的一部分可以在气缸燃烧之前流入对应的气缸中。作为另一个示例，预燃室残余气体可以在气缸燃烧之前流入气缸中。作为又一个示例，提供预燃室egr(如上面详细描述)会引入预燃室气体，这可以改变气缸中的afr。将此类预燃室气体添加到气缸可以致使气缸在与命令的afr不同的afr下操作。例如，如果预燃室空气(例如，喷射到预燃室中的空气)在气缸燃烧之前进入气缸，则气缸afr可能比命令的更稀(例如，具有更高的空燃比)。作为另一个示例，如果在气缸燃烧之前将浓燃料的残余气体吹洗到气缸中，则整个气缸afr可能比命令的更浓(例如，具有较低的空燃比)。例如，此类afr偏差(例如，非命令的稀操作和/或非命令的浓操作)可能增加车辆排放。需要用于补偿预燃室气体到气缸的添加(包括预燃室egr的添加)的方法，以便减少气缸中的燃料供给误差。
41.因此，图2示出了用于操作具有主动预燃室系统的发动机的示例性方法，所述方法可以用于产生按需egr和/或提供点火，同时在气缸中维持期望的操作afr。将关于图1所示的发动机10和气缸配置来描述方法200，但是方法200可以应用于包括具有火花塞、燃料喷射器和空气/o2喷射器的预燃室的其他系统中。此外，将针对一个预燃室和气缸对描述方法200，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200。例如，作为egr提供的来自预燃室的气体的成分可以在气缸之间和/或燃烧循环之间变化。用于实施方法200和本文中包括的其余方法的指令可以由诸如图1的控制器12的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，控制器可以采用发动机系统的致动器(包括预燃室燃料喷射器(例如，图1的预燃室燃料喷射器96)、预燃室火花塞(例如，图1的预燃室火花塞
92)、预燃室空气喷射器(例如，图1中所示的预燃室空气喷射器94)和气缸燃料喷射器(例如，图1的气缸燃料喷射器66))来调整发动机操作。
42.在202处，方法200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、进气空气流量、节气门的位置(例如，节气门位置)和egr阀(例如，图1的egr阀80)的位置。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踏板位置传感器(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。此外，至少在一些示例中，可以基于egr阀的位置来确定所提供的外部egr的量或流率。作为又一个示例，可以基于来自质量空气流量(maf)传感器(诸如图1中所示的maf传感器123)的测量结果来确定进气空气流量。作为另一个示例，控制器可以使用来自节气门位置(tp)传感器的输出来确定节气门的位置。
43.估计和/或测量工况还包括估计气缸压力，所述气缸压力包括峰值气缸压力。例如，控制器可以估计和/或确定气缸压力与活塞位置之间的特性关系。暂时转向图6，示出了在气缸的进气冲程、压缩冲程和动力冲程期间气缸的压力与气缸的活塞位置之间的特性关系的示例性曲线图600。对于曲线图600，竖直轴线示出气缸压力。水平轴线示出在气缸的压缩冲程和动力冲程期间相对于上止点(tdc)和下止点(bdc)的活塞位置。
44.曲线图600包括示出气缸压力与活塞位置之间的关系的非线性曲线602。控制器(诸如图1的控制器12)可以例如基于理想气体定律来估计气缸压力，其包括峰值气缸压力，所述理想气体定律指出封闭容器的气体的体积、压力和温度之间的关系。具体地，理想气体定律指出气体的压力与气体的体积成反比。例如，当活塞位置在bdc处时，气缸容积较高，因此气缸压力较低。作为另一个示例，当活塞位置接近tdc(由虚线616示出)时，气缸容积较低，并且因此气缸压力较高。当气缸容积在tdc处为最低时，可以实现峰值气缸压力(例如，p
p
)。如本文所使用的，峰值气缸压力被定义为基于气缸体积的气缸中的最大空气压力，并且由虚线604示出。尽管气缸压力可以在燃烧期间进一步增加，但是燃烧压力不由曲线602表示。此外，峰值气缸压力可以根据发动机工况而变化。作为一个示例，相对于高负荷工况下的峰值气缸压力，峰值气缸压力在低负荷工况下可以更低。也就是说，当发动机在节气门打开程度更大的情况下操作时，更多的空气进入发动机，从而在点火和燃烧之前的压缩冲程期间产生更高的峰值气缸压力。
45.返回到图2，因此，基于活塞位置与气缸压力之间的特性关系，控制器可以在整个燃烧循环中估计气缸中的压力。具体地，可以基于进气歧管压力(例如，map)确定的空气充气量(例如，在进气冲程期间引入的气缸中空气质量)与气缸的容积一起用于确定气缸压力(例如，经由理想气体定律)。例如，可以基于活塞位置、曲柄位置、冲程、缸径和连杆长度来估计整个燃烧循环中的气缸的容积。作为一个示例，控制器可以将当前工况(诸如发动机转速、发动机温度和进气歧管压力)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相对于活塞位置的估计的气缸压力。此外，控制器可以通过将当前
发动机工况(诸如发动机转速、发动机温度和进气歧管压力)输入到一个或多个查找表、函数或映射图中来估计峰值气缸压力。在一些示例中，控制器可以实时地或以预定间隔主动地计算估计的气缸压力，包括峰值气缸压力，而在其他示例中，控制器可以根据发动机工况访问存储在查找表中的预定估计值和/或在控制器存储器中的映射图。
46.在204处，方法200包括确定是否请求预燃室egr。因为可以调整预燃室egr的成分，如将在下面进一步详细描述，所以可以在比外部egr更宽的工况范围上请求预燃室egr，以便实现各种燃烧品质或效果。此外，除了外部egr之外或作为外部egr的替代，可以请求预燃室egr。预燃室egr成分通常可以被分类为惰性、浓或稀，并且可以在某些工况期间请求不同的成分以对气缸燃烧产生不同的影响。
47.作为第一示例，可以请求惰性的预燃室egr以增加发动机稀释，由此提高燃料效率和排放品质。在第一示例中，可以在低至中等发动机负荷下请求惰性的预燃室egr，并且可以在第一egr模式下操作预燃室。例如，惰性的预燃室egr可以包括通过在预燃室的化学计量燃烧产生的基本上惰性(例如，非反应性)气体。因此，在第一示例中，可以响应于发动机负荷在由第一较低阈值负荷和第二较高阈值负荷限定的阈值范围内而请求惰性的预燃室egr。第一阈值负荷是指非零发动机负荷，低于所述非零发动机负荷，稀释会降低燃烧稳定性，并且第二阈值负荷是指不同的非零发动机负荷，高于所述不同的非零发动机负荷，稀释会降低发动机的功率输出。另外，在排气催化器(例如，图1的排放控制装置178)达到其起燃温度之后，可能需要惰性的预燃室egr，因为惰性的预燃室egr可以降低燃烧温度。因此，在一些示例中，在发动机温热(例如，催化剂高于其起燃温度)时，可以响应于发动机负荷在阈值范围内而请求惰性的预燃室egr。
48.作为第二示例，可以请求浓预燃室egr来帮助燃烧。在第二示例中，浓预燃室egr可以通过预燃室中的浓燃烧产生，并且可以包括相对较大浓度的氢气(例如，h2)，其在氧气存在下燃烧良好。因此，在第二示例中，可以响应于气缸中的燃烧稳定性降低的状况而请求浓预燃室egr，并且可以在第二egr模式下操作预燃室。燃烧稳定性降低的状况可以包括以相对较高的稀释度来操作发动机，诸如当提供相对大量的外部egr时。例如，当外部egr的量超过外部egr的阈值量时，可以请求具有相对较大的h2浓度的浓预燃室egr。外部egr的阈值量可以是非零的预定量的外部egr，高于所述阈值量，失火的发生可能增加。另外或替代地，燃烧稳定性降低的状况可以包括发动机温度低于阈值发动机温度。阈值发动机温度可以是例如将发动机冷起动与发动机热起动区分开的非零正温度值。
49.作为第三示例，可以请求稀预燃室egr以将气缸的空气充气增加到超过经由进气门引入的空气充气。在第三示例中，由稀预燃室egr提供的附加的空气充气可以通过实现燃料供给的相应增加来增加气缸的功率输出。因此，在第三示例中，可以响应于所需的发动机扭矩(或发动机功率)量超过阈值扭矩(或阈值功率)而请求稀预燃室egr，并且预燃室可以在第三egr模式下操作。阈值扭矩(或阈值功率)是指非零的正扭矩(或功率)值，高于所述阈值扭矩，仅进气冲程进气不能提供足够大的空气充气来满足需求。
50.可能存在来自第一至第三示例中的任一个的任何或所有上述状况以请求预燃室egr。因此，请求预燃室egr包括请求以下各项中的任一者：惰性的预燃室egr(例如，请求以第一egr模式操作预燃室)、浓预燃室egr(例如，请求以第二egr模式操作预燃室)或稀预燃室egr(例如，请求以第三egr模式操作预燃室)。因此，预燃室可以基于所请求的egr类型而
在三种不同的egr模式下操作，如下面将详细描述。
51.如果未请求预燃室egr，则方法200前进到206，并且包括不提供预燃室egr。也就是说，预燃室将不被操作来向气缸提供egr，但是可以理解，预燃室气体仍然可以被动地流动和/或可以主动地吹洗到气缸。例如，可以操作预燃室以向气缸提供点火，这可以导致预燃室燃烧气体排放到气缸，即使当未专门操作预燃室以提供预燃室egr时也是如此。下面将从214处开始详细描述操作预燃室以向气缸提供点火。
52.如果相反在204处请求了预燃室egr，则方法200前进到208，并且包括确定预燃室egr的期望成分。预燃室egr的成分可以包括不同比例的燃烧排气(其可以包括一氧化碳、水蒸气、氮氧化物和氢气的混合物)、未燃尽的空气和/或未燃尽的燃料。作为一个示例，当请求预燃室egr以增加稀释(例如，通过以关于204描述的第一egr模式操作预燃室)时，预燃室egr的期望成分可能基本上不包括未燃尽的空气和未燃尽的燃料。作为另一个示例，当请求预燃室egr以帮助燃烧(例如，通过以关于204描述的第二egr模式操作预燃室)时，预燃室egr的期望成分可能包括相对高比例的氢气。作为又一个示例，当请求预燃室egr以增加气缸的空气充气(例如，通过以关于204描述的第三egr模式操作预燃室)时，预燃室egr的期望成分可能包括相对高比例的未燃尽的空气，诸如基本上全是未燃尽的空气。
53.作为一个示例，控制器可以将一个或多个工况(诸如发动机转速、发动机负荷、所需的扭矩量、发动机温度和所提供的外部egr量)输入到一个或多个查找表或映射图中，所述一个或多个查找表或映射图可以针对输入条件输出预燃室egr的期望成分。作为另一个示例，控制器可以使用作为发动机转速、发动机负荷、所需的扭矩量、发动机温度和所提供的外部egr量的函数的逻辑规则来确定预燃室egr的期望成分。例如，为了在气缸中实现期望的稀释量，控制器可以命令外部egr和预燃室egr两者。这可以实现稀释的快速变化，因为可以在燃烧循环中没有延迟的情况下减少(例如，停止)或增加预燃室egr。因此，外部egr可以包括期望稀释量的第一比例(例如，第一百分比)，并且预燃室egr可以包括期望稀释量的第二比例(例如，第二百分比)。在一些示例中，第一比例大于第二比例，而在其他示例中，第二比例大于或等于第一比例。此外，在一些示例中，控制器可以根据发动机工况(诸如发动机负荷和发动机温度)来确定第一比例和第二比例，而在其他示例中，第一比例和第二比例是固定值，所述固定值在其中请求外部egr的所有工况下应用。无论是可变的还是固定的，都可以校准第二比例以减少在快速负荷减小(例如，松加速器踏板事件)期间失火的发生。例如，响应于松加速器踏板事件，可以立即关闭预燃室egr(例如，所提供的egr总量的第二比例)，而外部egr的减少(例如，所提供的egr总量的第一比例)可能由于进气歧管容积而在一定延迟下发生。
54.在一些示例中，控制器还可以考虑期望的气缸afr。如下面将在220处详细描述的，为了在期望的气缸afr下操作气缸，或者前摄地调整预燃室egr的期望成分以产生期望的气缸afr而无需附加的气缸燃料供给调整，或者通过考虑预燃室气体的成分来调整气缸燃料供给以产生期望的气缸afr。例如，在第一afr补偿模式下操作时，前摄地调整预燃室egr，使得不产生气缸afr和燃料供给扰动。相反，在第二afr补偿模式下操作时，可以基于气缸中的预燃室气体的量和成分来调整气缸燃料供给。至少在一些示例中，可以在以第一预燃室egr模式操作时选择第一afr补偿模式，并且可以在以第二或第三预燃室egr模式操作时选择第二afr补偿模式。
55.在一些示例中，控制器可以将预燃室egr的期望成分与用于产生具有期望成分的预燃室egr的预燃室afr(例如，用于产生egr的预燃室afr)相关联。例如，控制器可以存储查找表或映射图，所述查找表或映射图将预燃室egr的成分与预燃室afr相关，诸如图3所示。暂时转向图3，图表300示出了预燃室afr与预燃室egr的成分之间的示例性关系。曲线图302中示出h2的相对量，曲线图304中示出未燃尽的烃类化合物的相对量，并且曲线图306中示出o2的相对量。此外，化学计量比由虚线308示出。对于所有上述情况，竖直轴线示出预燃室egr中的相对气体量，其中所述量沿竖直轴线从下向上增加。水平轴线示出预燃室afr，其中预燃室afr值沿着水平轴线从左向右增加。还相对于化学计量比(虚线308)示出了预燃室afr。稀预燃室afr在化学计量比(虚线308)的右侧，而浓预燃室afr在化学计量比(虚线308)的左侧。
56.如图表300所示，h2的相对量在极浓的预燃室afr(例如，显著小于化学计量比)下较高(曲线图302)。此外，随着相对预燃室afr增加到化学计量比，h2的相对量减小，并且在化学计量排气混合物中几乎不存在h2(曲线图302)。如曲线图302所示，在大于化学计量比(例如，相对于化学计量比为稀)的所有预燃室afr，h2的相对量保持接近零。
57.与曲线图302所示的h2的相对量类似，未燃尽的烃类化合物的相对量在极浓的燃预燃室afr(例如，显著小于化学计量比)下较高(曲线图304)。未燃尽的烃类化合物的相对量随着相对预燃室afr朝向化学计量比增加而减小，并且在化学计量比处大约等于零(曲线图304)。例如，根据定义，当预燃室以化学计量比操作时，基本上所有燃料都被消耗，从而导致基本上没有未燃尽的烃类化合物。当相对预燃室afr增加到高于化学计量比时，未燃尽的烃类化合物的相对量保持接近零。然而，在极稀的afr下，未燃尽的烃类化合物的相对量由于不完全燃烧而快速增加(曲线图304)。此外，在极稀的afr下，气缸失火的概率增加。
58.与h2的相对量(曲线图302)和烃类化合物的相对量(曲线图304)相反，对于相对于化学计量比为浓的所有预燃室afr，o2的相对量可以大约为零，如曲线图306所示。然而，在相对于化学计量比为稀的预燃室afr下，o2的相对量可以相对于相对预燃室afr线性地增加(曲线图306)。
59.返回到图2，在一些示例中，控制器可以使用将预燃室afr与预燃室egr成分相关(诸如图3所示的示例性关系)的查找表或映射图来确定用于产生egr的预燃室afr(例如，用于产生具有期望成分的预燃室egr的预燃室afr)。例如，控制器可以将预燃室egr的期望成分输入到一个或多个查找表、图或函数中，所述查找表、图或函数可以输出用于产生具有期望成分的egr的预燃室afr。用于产生egr的预燃室afr是专门用于产生预燃室egr的预燃室燃烧事件的afr(相对于用于提供点火的预燃室afr，如下面将在218处详细描述)。
60.在一些示例中，控制器可以基于预燃室egr的期望成分主动地计算用于产生egr的预燃室afr，而在其他示例中，控制器可以根据发动机工况访问存储在查找表中的预定估计值和/或在控制器存储器中的映射图。作为一个示例，当预燃室egr的期望成分基本上不包括未燃尽的空气和未燃尽的燃料时，用于产生egr的预燃室afr可以是化学计量比。作为另一个示例，当预燃室egr的期望成分包括相对较高比例的氢气时，用于产生egr的预燃室afr可以相对于化学计量比为浓。作为又一个示例，当预燃室egr的期望成分包括相对较高比例的未燃尽空气时，用于产生egr的预燃室afr可以相对于化学计量比为稀。然而，在另外的其他示例中，期望的预燃室egr成分可能不包括燃烧产物(例如，它可以仅包括空气或仅包括
未燃尽的燃料)，并且因此，控制器可能无法确定用于产生egr的预燃室afr。
61.在210处，方法200包括基于期望的预燃室egr成分来执行预燃室喷射。在一些示例中，燃料和空气两者都可以基于预燃室egr的期望成分而喷射到预燃室中。例如，可以基于如在208处确定的用于产生egr的预燃室afr来喷射空气和燃料。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或另一种可燃气体，诸如h2。例如，控制器可以通过将发动机工况(包括活塞位置和用于产生egr的预燃室afr)输入到查找表、算法或映射图中来确定空气量和燃料量，所述查找表、算法或映射图可以输出期望的空气量和期望的燃料量。在确定空气量之后，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所述空气量。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)来喷射燃料量。所喷射的燃料可以与所喷射的空气混合以形成具有用于产生egr的预燃室afr的空气
‑
燃料混合物。以这种方式，控制器可以基于期望的预燃室egr成分来执行预燃室喷射。
62.在其他示例中，基于预燃室egr的期望成分，可以仅将空气喷射到预燃室中。例如，当预燃室egr的期望成分基本上全是未燃尽的空气时，期望燃料量为零，并且控制器可以将期望量的空气喷射到预燃室中而不将燃料喷射到预燃室中。
63.在212处，方法200任选地包括在进气门关闭之后致动预燃室火花塞，从而产生egr预燃室燃烧事件。例如，当在210处将空气和燃料两者喷射到预燃室中时，可以在进气门关闭之后致动火花塞，以便燃烧预燃室中的空气
‑
燃料混合物。例如，响应于进气门关闭，控制器可以生成被发送到点火系统(例如，图1的点火系统88)的控制信号(例如，信号sa)以致动预燃室火花塞。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。在一些示例中，诸如当在210处仅将空气喷射到预燃室中时，在212处可以不致动火花塞，并且可以不发生egr预燃室燃烧事件。
64.在214处，方法200包括确定用于点火的期望的预燃室afr。作为一个示例，用于点火的期望的预燃室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
‑
燃料混合物的燃烧点燃气缸中的空气
‑
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，用于点火的期望的预燃室afr可以是化学计量比。作为另一个示例，用于点火的期望的预燃室afr可以在发动机冷起动状况期间相对于化学计量比为浓，这可以例如提高冷起动状况下的燃烧稳定性。作为再一个示例，当使用具有较高蒸发温度的燃料(诸如e85)以便考虑参与燃烧的蒸发燃料和不参与燃烧的非蒸发燃料从而利用蒸发燃料实现基本上化学计量的燃烧时，用于点火的期望的预燃室afr可比化学计量比更浓。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用于点火的期望的预燃室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。用于点火的期望的预燃室afr可以不同于用于产生egr(在适用时)的预燃室afr以便提供期望的点火性质。
65.在216处，方法200包括在压缩冲程期间以大于或等于峰值气缸压力的压力将空气和/或o2喷射到预燃室中。此外，对于每个喷射事件，空气可以以高于峰值气缸压力的压力
喷射一次或多次。例如，第一空气喷射可以是排出预燃室排气的吹洗喷射，所述预燃室排气可以从前一燃烧事件保留在预燃室中，并且第二空气喷射可以被提供用于当前燃烧事件。前一燃烧事件可以来自前一燃烧循环(诸如当前一燃烧事件是用于点火时)或来自同一燃烧循环(诸如当前一燃烧事件是用于产生预燃室egr时)。返回到图6，控制器可以在进气冲程和/或压缩冲程期间基于气缸压力执行所述空气喷射。例如，控制器可以在气缸的进气冲程期间执行第一空气喷射并且在气缸的压缩冲程期间执行第二空气喷射。作为另一个示例，控制器可以在气缸的压缩冲程期间执行第一空气喷射和第二空气喷射两者。作为非限制性示例，曲线图600包括活塞位置610与活塞位置612之间的第一吹洗区域606，以及活塞位置618与活塞位置620之间的第二吹洗区域607。例如，控制器可以在第一吹洗区域607(其在进气冲程期间发生)和第二吹洗区域606(其在压缩冲程期间发生)中的至少一个期间执行吹洗喷射。在一些示例中，控制器可以在第一吹洗区域607和第二吹洗区域606之间分配第一喷射(例如，吹洗喷射)。在第二吹洗区域606中，控制器可以在气缸中的压力在活塞位置610处为低时命令预燃室中的空气喷射，这可以促进来自前一燃烧循环和/或预燃室egr燃烧的预燃室气体吹洗到气缸中。作为另一个非限制性示例，控制器可以在第一吹洗区域607期间在活塞位置618处排气门关闭之后命令预燃室中的空气喷射，这可以将来自前一燃烧循环的预燃室气体吹洗到气缸中。作为另一个非限制性示例，曲线图600包括活塞位置612与活塞位置614之间的喷射区域608。在喷射区域608中，可以将空气喷射到预燃室中以在预燃室燃烧之前将空气引入到预燃室中。
66.返回到图2的216，在第一空气喷射和第二空气喷射中的每一者期间喷射到预燃室中的空气的压力可以通过将发动机工况(例如，发动机负荷和发动机温度)和峰值气缸压力输入到一个或多个查找表、映射图或函数中来确定，所述查找表、映射图或函数可以输出针对输入状况的大于或等于峰值气缸压力的空气压力。此外，通过例如在压缩冲程期间致动空气喷射器来将空气喷射到预燃室中。例如，对于第一空气喷射和第二空气喷射中的每一者，控制器可以调整被发送到空气喷射器的致动信号的脉冲宽度，以便以所确定的空气压力将所确定量的空气(例如，环境空气、o2等)喷射到预燃室中。例如，以处于或高于峰值气缸压力的压力喷射第一空气喷射可以促使将预燃室气体(例如，预燃室egr或来自前一点火事件的排气)吹洗到气缸中。作为另一个示例，以峰值气缸压力或高于峰值气缸压力喷射第二空气喷射可以增加预燃室中的空气和燃料的混合，这可以增加空气
‑
燃料混合物(例如，预燃室中用于点火的空气
‑
燃料混合物)的可燃性。然而，在一些工况下，诸如燃料断供状况，可以执行单次空气喷射以便减少逸出预燃室的氧气量。
67.在218处，方法200包括在压缩冲程期间以大于或等于峰值气缸压力的压力将燃料喷射到预燃室中。此外，可以在上面介绍的图6的喷射区域608期间执行预燃室燃料喷射。例如，在第二空气喷射期间，在218处喷射的预燃室燃料可以与在216处喷射的预燃室空气混合，并且可以产生用于点火的预燃室空气
‑
燃料混合物。例如，通过在压缩冲程期间致动空气喷射器来将期望的燃料量喷射到预燃室中。期望的燃料量可以根据用于点火的期望的预燃室afr来确定。喷射到预燃室中的燃料的压力可以基于发动机工况通过参考一个或多个查找表、映射图或函数来确定，并且可以进一步被校准以提升燃烧稳定性。例如，控制器可以调整被发送到燃料喷射器的致动信号的脉冲宽度来以确定的燃料压力将期望的燃料量喷射到预燃室中。例如，高于峰值气缸压力喷射燃料可以促使流动到预燃室中。作为另一个
示例，高于峰值气缸压力喷射燃料可以增加预燃室中的空气和燃料的混合，这可以增加预燃室中空气
‑
燃料混合物的可燃性。通过在216处将空气喷射到预燃室中并且在216处将燃料喷射到预燃室中，预燃室可以填充空气
‑
燃料混合物以进行点火。
68.在220处，方法200包括确定是否选择了第一afr补偿模式。如上所述，第一afr补偿模式包括前摄地调整预燃室气体，包括预燃室egr和/或来自预燃室点火的排气，以便在气缸中产生期望的afr。相反，在第二afr补偿模式中，调整气缸燃料供给以补偿气缸中预燃室气体的量和成分。在以第一预燃室egr模式操作时和/或在将化学计量气体从预燃室吹洗到气缸时，可以选择第一afr补偿模式。在以第二或第三预燃室egr模式操作时和/或在将非化学计量(例如浓或稀)气体从预燃室吹洗到气缸时，可以选择第二afr补偿模式。
69.作为一个示例，控制器可以基于预燃室egr的期望成分和/或用于点火的期望的预燃室afr来确定是否选择第一afr补偿模式。例如，控制器可以响应于预燃室egr(当被包括时)的期望成分和用于点火的期望的预燃室afr一起在气缸中产生化学计量的预燃室气体而确定选择第一afr补偿模式。作为另一个示例，控制器可以响应于预燃室egr(当被包括时)的期望成分和用于点火的期望的预燃室afr一起在气缸中产生非化学计量的预燃室气体而确定不选择第一afr补偿模式(例如，选择第二afr补偿模式)。
70.如果在220处控制器确定未选择第一afr补偿模式，则方法200继续到222，并且包括确定气缸中预燃室气体的量和成分。气缸中预燃室气体可以包括预燃室egr和来自前一燃烧循环的被吹洗的预燃室气体两者的混合物，并且成分可以包括惰性排气、未燃尽的燃料和未燃尽的空气的混合物。因此，确定气缸中预燃室气体的量可以包括确定从预燃室吹洗的(惰性)排气的量和成分(或排气在预燃室气体的总量中的比例)、从预燃室吹洗的未燃尽的燃料量(或未燃尽的燃料在预燃室气体的总量中的比例)以及从预燃室吹洗的空气量(或空气在预燃室气体的总量中的比例)。作为一个示例，从预燃室吹洗的排气量可以基于用于产生egr的预燃室afr和从预燃室吹洗的排气的体积来确定，所述体积可以等于预燃室的容积。因此，在一些示例中，从预燃室吹洗的排气量可以基于气缸压力、预燃室的几何形状和预燃室开口的几何形状之间的已知关系通过参考一个或多个查找表、映射图或函数来确定。例如，控制器可以基于在预燃室吹洗(例如，在216处)期间的活塞位置来估计气缸压力，并且可以通过将估计的气缸压力输入到一个或多个查找表、映射图或函数中来确定排气量。作为另一个示例，气缸中预燃室气体的成分可以基于如上面在图3中详细描述的在预燃室afr与预燃室egr的成分之间的已知关系来确定。例如，控制器可以将用于egr的预燃室afr输入到一个或多个查找表、映射图或函数中，所述查找表、映射图或函数可以输出气缸中预燃室气体的成分。
71.在224处，方法200包括基于气缸中的预燃室气体的量和成分以及期望的气缸afr来确定气缸燃料供给。具体地，确定气缸燃料供给可以包括确定用于在气缸中喷射以便使气缸以期望的afr操作的燃料量。气缸的期望afr可以是例如化学计量比。在其他示例中，气缸的期望afr可以比化学计量比更低(例如，更浓)或更高(例如，更稀)。控制器可以基于期望的afr、气缸中预燃室气体量和在进气冲程期间引入气缸中的空气量来确定用于在气缸中喷射的燃料量。例如，用于在气缸中喷射的燃料量可以等于引入到气缸中的空气质量加上从预燃室吹洗的空气量减去从预燃室吹洗的排气量减去从预燃室吹洗的未燃尽的燃料量。在一个示例中，当控制器确定附加的未燃尽空气存在于气缸中(例如，如从预燃室中吹
洗的)时，它可以增加气缸燃料供给量以便维持气缸中的化学计量比。在另一个示例中，当控制器确定浓燃料预燃室气体存在于气缸中时，它可以减少气缸燃料供给量以便维持气缸中的化学计量比。尽管来自预燃室的空气和燃料在图6的喷射区域608期间可能会逸出到预燃室中，但是这种泄漏可以被认为是例如化学计量的，并且在气缸燃料调整中可以不被补偿。控制器可以基于来自map传感器、节气门位置传感器和maf传感器中的一者或多者的输出与进气门打开时间相结合通过参考一个或多个查找表、映射图或函数来确定在进气冲程期间引入的空气量。此外，在具有外部egr的气缸配置(诸如图1的气缸配置)中，控制器可以基于流入气缸中的egr量和egr的afr通过参考一个或多个查找表、图或函数来调整所确定的气缸燃料供给。
72.返回到220，如果控制器确定选择了第一afr补偿模式，则方法200前进到226，并且包括基于期望的气缸afr来确定气缸燃料供给。例如，控制器可以将期望的气缸afr、引入气缸中的空气量和其他发动机工况输入到一个或多个查找表、映射图或函数中，所述一个或多个查找表、映射图或函数可以输出要在气缸中喷射的燃料量。期望的气缸afr可以基于包括发动机负荷、发动机温度和排气温度的发动机工况来确定。例如，期望的气缸afr可以是大约化学计量比。作为另一个示例，期望的气缸afr可以相对于化学计量比为稀，以便例如增加排气的温度。
73.在228处，方法200包括将气缸燃料喷射到气缸中。控制器可以基于在224或226处确定的气缸燃料量来喷射气缸燃料。例如，控制器可以通过调整被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fpw1)来喷射气缸燃料量。所喷射的燃料可以与气缸中存在的气体(包括预燃室气体和在进气冲程期间引入的空气)混合以形成空气
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燃料混合物。因此，在气缸中的燃烧之前，气缸可以包括所引入的空气、所喷射的燃料和预燃室气体(例如，预燃室egr和/或来自前一燃烧循环的吹洗气体)的混合物。在一些示例中，气缸还可以包括由外部egr系统提供的外部egr。
74.在230处，方法200包括确定用于提供点火的期望点火正时以及用期望点火正时来致动预燃室火花塞以点燃气缸燃料。确定预燃室点火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，预燃室中空气
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燃料混合物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)的点火正时来调整传统的火花点火发动机中的气缸点火正时，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，预燃室点火正时可以相对于mbt正时延迟以提高排气温度，而预燃室点火正时可以提前更接近mbt正时以增加气缸的扭矩输出。作为另一个示例，如果发动机受到边界限制并且不能以mbt正时进行操作，则发动机爆震控制可以将预燃室点火正时提前或延迟来以边界极限操作发动机。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、发动机负荷、排气温度、边界爆震极限和气缸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，关于预燃室点火正时)。此外，控制器可以产生控制信号，所述控制信号被发送到点火系统以在期望的点火正时致动预燃室火花塞。在预燃室中产生火花可以导致预燃室中的空气
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燃料混合物燃烧，从而经由预燃室壁中的多个孔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
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燃料混合物时，热气体和火焰射流点燃气缸中的空气
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燃料混合物。在224之后，方法200可以结束。例如，可以在每个燃烧循环期间重复方法200以经由预燃室egr主动地管理气缸燃烧。
75.以这种方式，可以通过有利地利用主动预燃室来提供预燃室egr来调整气缸的燃烧品质，从而调整气缸的燃烧品质。此外，在一些示例中，可以基于气缸中的预燃室气体的成分来补偿气缸燃料供给，而在其他示例中，可以前摄地调整预燃室气体的成分而不是调整气缸燃料供给。在一些示例中，方法200可以在标称发动机操作期间连续运行，以便在指示时连续地提供气缸点火源。方法200提供主动的预燃室点火的益处并且利用主动的预燃室来提供响应性和可调整的内部egr系统。提供预燃室egr可以允许控制气缸燃烧品质，例如像可燃性、燃烧速率和效率。例如，在气缸燃烧之前向气缸提供预燃室egr可以包括提供附加的h2，其可以增加气缸中的空气
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燃料混合物的可燃性。因此，通过经由专用的预燃室燃烧事件提供预燃室egr，除了通过预燃室点火所提供的性能益处之外，还可以在一系列工况中提高气缸的性能和效率。
76.现在转向图4，示出了包括预燃室egr的利用预燃室点火操作气缸的示例性时序图400。气缸可以是例如图1中的发动机10的气缸130，并且可以包括预燃室点火系统(例如，图1的预燃室138)。时序图400示出了一个燃烧循环的进气冲程和压缩冲程，其中燃烧循环(例如，气缸循环)是指气缸内的发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)。曲线图402中示出相对于上止点(tdc)、下止点(bdc)和燃烧循环的两个冲程(进气和压缩)的活塞位置。此外，曲线图404中示出预燃室燃料喷射信号，曲线图406中示出预燃室空气喷射信号，曲线图408中示出进气门升程，曲线图410中示出排气门升程，曲线图412中示出气缸燃料喷射信号，并且曲线图414中示出火花塞致动信号。对于以上所有曲线图，水平轴线表示发动机位置(例如，以曲柄转角度数为单位)，其中曲柄转角度数(cad)从左向右增大。竖直轴线表示每个标记的参数。对于曲线图402，竖直轴线示出相对于tdc的活塞位置。对于曲线图404、406、412和414中的每一者，参数的量值的增加高于零指示对应喷射器或火花塞的致动。对于曲线图408和410，对应气门的升程沿竖直轴线从零开始增加。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，并且压缩冲程对应于从180cad到360cad的间隔。
77.在进气冲程开始处(例如，在0cad处)，进气门打开(虚线曲线图408)，经由进气歧管和一个或多个进气道将空气引入气缸中。此外，排气门打开持续时间可以与进气门打开持续时间重叠，使得排气门在0cad处打开(曲线图410)。刚好在进气冲程在cad1处开始之后，排气门关闭(曲线图410)，从而导致进气门与排气门之间的正气门重叠。刚好在排气门在cad1处关闭之后，将吹洗空气喷射到预燃室中，以便吹洗来自前一燃烧循环的燃烧气体。在0cad与180cad之间，活塞位置移动到气缸的底部(曲线图402)，以便增加气缸内的容积。刚好在进气冲程在cad2处结束之前，经由预燃室燃料喷射器(例如，图1的预燃室燃料喷射器96)将燃料引入到预燃室(曲线图404)中，并且经由预燃室空气喷射器(例如，图1的预燃室空气喷射器94)将空气引入到预燃室(曲线图406)中，从而在预燃室中形成第一空气
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燃料混合物。
78.接下来，刚好在压缩冲程在cad3处开始之后，进气门关闭(曲线图410)，从而将燃烧室与进气歧管封离。在本文称为点火的过程中，经由在cad3处致动火花塞(例如，图1的火
花塞92)点燃预燃室中的第一空气
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燃料混合物(曲线图414)，从而使预燃室中的第一空气
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燃料混合物燃烧。因此，火焰和热气体喷射到气缸中，而来自燃烧的排气的一部分保留在预燃室中。然而，因为气缸未加燃料，所以来自预燃室燃烧事件的火焰和热气体的射流不向气缸提供点火，并且不产生气缸燃烧事件。此外，在使预燃室中的空气
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燃料混合物燃烧之后，空气喷射事件在cad4处将附加的吹洗空气引入到预燃室中(曲线图406)。将附加的吹洗空气引入到预燃室中迫使预燃室排气作为预燃室egr进入气缸。例如，非反应性燃烧排气、浓氢排气、未燃尽的燃料、未燃尽的空气和吹洗空气的混合物可以流入气缸中并且可能影响气缸中的燃烧品质。
79.在压缩冲程期间，活塞朝向气缸盖移动以便压缩气缸内的空气(曲线图402)。在cad5处，经由预燃室燃料喷射器将燃料引入到预燃室中(曲线图404)，并且经由预燃室空气喷射器将空气引入到预燃室中(曲线图406)，从而在预燃室中形成第二空气
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燃料混合物。此外，气缸燃料喷射事件在cad6处将一定量的气缸燃料引入到气缸中(曲线图412)，使得喷射的燃料与经由一个或多个进气道引入到气缸中的空气和预燃室egr形成第三空气
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燃料混合物。
80.刚好在压缩冲程在cad7处的tdc之前，火花塞致动(曲线图414)，从而点燃预燃室中的第二空气
‑
燃料混合物。在预燃室燃烧期间，火焰和热气体的射流点燃气缸中的第三空气
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燃料混合物，从而为气缸燃烧提供点火源，所述气缸燃烧为发动机产生扭矩。
81.以这种方式，可以通过在预燃室中的第一预燃室燃烧事件提供预燃室egr，并且可以经由吹洗空气喷射将所得排气从预燃室吹洗到气缸中。如在图2的方法中详细描述的，预燃室egr的期望成分可以基于气缸的期望燃烧品质，并且可以经由第一燃烧事件期间的预燃室afr(例如，第一预燃室afr)来控制。例如，可以通过调整图4所示的信号来调整预燃室egr的成分。例如，可以经由调整预燃室空气喷射信号(曲线图406)和预燃室燃料喷射信号(曲线图404)来控制第一燃烧事件期间的预燃室afr。在第一示例中，可以通过提供很大程度上惰性的预燃室egr，诸如通过在第一燃烧事件期间命令化学计量的第一预燃室afr，来使用预燃室egr增加气缸中的稀释。例如，在cad2处喷射的预燃室燃料量(曲线图404)和预燃室空气量(曲线图406)可以被调整用于化学计量比。在第二示例中，可以通过增加预燃室egr中的h2和未燃尽的烃类化合物的量，诸如通过在第一燃烧事件期间命令较浓的第一预燃室afr，来使用预燃室egr增加可燃性。例如，在cad2处喷射的预燃室燃料量(曲线图404)和预燃室空气量(曲线图406)可以诸如通过增加喷射的相对燃料量和/或减少喷射的相对空气量被调整用于浓afr。在第三示例中，可以通过增加预燃室egr中的氧气量来使用预燃室egr增加气缸的空气充气。为了增加预燃室egr中的o2的量，控制器可以在第一燃烧事件期间命令较稀的第一预燃室afr。例如，控制器可以增加在cad2处喷射的预燃室空气量(曲线图406)。另外或替代地，控制器可以通过喷射o2而不喷射燃料并且不致动火花塞以在每个燃烧循环中提供第一燃烧事件来增加预燃室egr中的o2的量。例如，控制器可以在cad2处喷射预燃室空气(曲线图406)，但可以在cad2处不喷射预燃室燃料(曲线图404)，并且可以在cad3处不致动预燃室火花塞。此外，预燃室可以用于向气缸提供点火源，从而点燃气缸中的空气
‑
燃料混合物，从而产生扭矩。
82.现在转向图5，示出了操作具有预燃室的气缸的预示的示例性时间线500。响应于发动机工况，预燃室可以提供预燃室egr以调整气缸的燃烧品质。发动机可以是例如图1的
发动机10，并且可以包括控制器(例如，控制器12)。如图1所示，发动机的每个气缸包括气缸燃料喷射器(例如，气缸燃料喷射器66)和预燃室(例如，预燃室138)，所述预燃室包括预燃室火花塞(例如，火花塞92)、燃料喷射器(例如，预燃室燃料喷射器96)和预燃室空气喷射器(例如，预燃室空气喷射器94)。曲线图502中示出预燃室egr模式，曲线图504中示出用于提供egr的预燃室afr(例如，第一预燃室afr)，曲线图506中示出气缸燃料量，曲线图508中示出发动机负荷，曲线图510中示出发动机温度，曲线图512中示出外部egr的量，并且曲线图514中示出所需的扭矩量。此外，在没有预燃室egr的情况下用于气缸操作的气缸燃料量通过虚线516示出。因此，曲线图506中所示的气缸燃料量被示出为相对于没有预燃室egr的气缸燃料量(虚线516)，但是应当理解，没有预燃室egr的气缸燃料量的值可以基于工况而改变。此外，虚线518示出了第一上限阈值发动机负荷，虚线520示出了第二下限阈值发动机负荷，虚线522示出了阈值发动机温度，虚线524示出了外部egr阀的阈值位置，并且虚线526示出了阈值扭矩。
83.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。竖直轴线表示每个标记的参数。对于曲线图506、508和510中的每一者，参数的量值沿着竖直轴线增加。对于曲线图502，竖直轴线示出发动机是在无预燃室egr(“0”)、在第一预燃室egr模式(“1”)下、在第二预燃室egr模式(“2”)下还是在第三预燃室egr模式(“3”)下操作。例如，在第一预燃室egr模式下操作包括向气缸提供化学计量的预燃室egr，诸如在关于方法200的204描述的第一示例中。在第二预燃室egr模式下操作包括向气缸提供浓预燃室egr，诸如在关于方法200的204描述的第二示例中。在第三预燃室egr模式下操作包括向气缸提供稀预燃室egr，诸如在关于方法200的204描述的第三示例中，其包括向气缸提供基本上全是未燃尽的空气。在无预燃室egr的情况下操作包括不向气缸提供预燃室egr。对于曲线图504，第一预燃室afr相对于化学计量(“s”)沿竖直轴线朝向高度稀的混合物(“l”)增加，并且沿竖直轴线朝向高度浓的混合物(“r”)减小。高度稀的混合物可以基本上全是未燃烧的空气，而高度浓的混合物可以基本上全是未燃烧的燃料。对于曲线图512，竖直轴线示出了外部egr阀从全开位置(“打开”)到全闭位置(“关闭”)的位置。
84.在时间t0与时间t1之间，发动机负荷(曲线图508)低于第二较低阈值发动机负荷(虚线520)。第二较低阈值发动机负荷表示以下负荷：在所述负荷以下，不提供惰性egr(预燃室和外部egr两者)以用于发动机稀释，因为可能发生失火。此外，发动机温度(曲线图510)低于阈值发动机温度(虚线522)的情况下，指示冷起动状况。为了增加气缸中的燃烧稳定性，发动机在第二预燃室egr模式(曲线图502)下操作，并且因此以浓预燃室afr操作以产生egr(曲线图504)。因此，包括h2的浓预燃室egr流到气缸，从而增加气缸中的空气
‑
燃料混合物的可燃性。此外，因为附加的未燃尽的燃料经由浓预燃室egr输送到气缸，所以气缸燃料量相对于没有预燃室egr的气缸燃料量(虚线516)被调整到较低的燃料量(曲线图506)。
85.在时间t1处，发动机负荷增加(曲线图508)高于第二下限阈值发动机负荷(虚线520)，同时保持低于第一上限阈值发动机负荷(虚线518)。第一上限阈值发动机负荷对应于以下负荷：高于所述负荷，不提供惰性egr(预燃室和外部egr两者)，因为发动机稀释可能降低发动机的功率输出。此外，发动机温度(曲线图510)增加到高于阈值发动机温度(虚线522)，指示发动机不再处于冷起动状况。由于这些工况，气缸在第一预燃室egr模式下操作以增加气缸稀释，如在图2的方法200中所概述。因此，第一预燃室afr是化学计量的(曲线图
504)，并且预燃室egr增加气缸稀释而不显著影响气缸空气
‑
燃料混合物的可燃性或气缸空气充气。因为在以第一预燃室egr模式操作时预燃室egr不包括未燃尽的空气和/或未燃尽的燃料，所以气缸燃料量(曲线图506)保持与没有预燃室egr的气缸燃料量(虚线516)相同。
86.在时间t1与时间t2之间，由于请求增加气缸稀释，外部egr阀位置(曲线图512)开始从全闭位置增加到打开更多的位置。在时间t2处，外部egr阀位置(曲线图512)增加到高于阈值外部egr阀位置(虚线524)。阈值外部egr阀位置对应于可能降低燃烧稳定性的egr比率。由于外部egr阀位置，预燃室在时间t2转换到第二预燃室egr模式(曲线图502)。校准第二预燃室egr模式以增加气缸中的可燃性，诸如以补偿来自外部egr的附加的气缸稀释。因此，第一预燃室afr在时间t2相对于化学计量比减小到浓afr(曲线图504)，以便增加预燃室egr中的h2和未燃尽的燃料的量。因为附加的未燃尽的燃料经由预燃室egr输送到气缸，所以气缸燃料量被调整到较低的燃料量(曲线图506)。
87.在时间t2与时间t3之间，发动机负荷(曲线图508)增加以便满足增加的扭矩需求(曲线图514)，但保持低于第一上限阈值发动机负荷(虚线518)。由于负荷增加，所提供的egr量开始减少，如通过外部egr阀被调整到进一步关闭位置(曲线图512)所示。在时间t3处，外部egr阀位置(曲线图512)减小到低于阈值外部egr阀位置(虚线524)。作为响应，预燃室转换回到第一预燃室egr模式(曲线图502)并且以化学计量比操作以产生预燃室egr(曲线图504)。因此，气缸燃料量(曲线图506)等于没有预燃室egr的气缸燃料量(虚线516)。
88.在时间t4处，发动机负荷(曲线图508)增加到高于第一上限阈值发动机负荷(虚线518)，以便满足仍增加的扭矩需求(曲线图514)响应于发动机负荷增加到大约上限阈值发动机负荷，不提供用于egr的预燃室(曲线图502)，并且气缸燃料量(曲线图506)保持与没有预燃室egr的气缸燃料量(虚线516)相同。例如，在预燃室中可以不产生空气
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燃料混合物并在进气门关闭后点燃。
89.在时间t5处，需求扭矩(曲线图514)增加到高于阈值需求扭矩(曲线图526)。因此，预燃室在第三预燃室egr模式(曲线图502)下操作。这样，预燃室以稀预燃室afr操作以产生egr(曲线图504)，并且气缸燃料供给被调整以补偿预燃室egr中的附加空气(曲线图506)。此外，预燃室afr(曲线图504)是高度稀的(例如，基本上全是未燃烧的空气)。这样，控制器可以通过喷射o2而不喷射燃料并且不致动火花塞以在每个燃烧循环期间提供第一燃烧事件来增加预燃室egr中的o2的量。因此，预燃室egr包括基本上全是未燃尽的空气，并且在每个燃烧循环期间从预燃室流入气缸中，从而增加气缸空气充气。气缸燃料量在时间t5处增加以维持与增加的气缸空气充气(曲线图506)的气缸化学计量比。在时间t5之后，响应于发动机负荷和发动机温度的降低，将第一预燃室afr调整为若干不同的稀预燃室afr(曲线图504)。此外，根据变化的预燃室afr来调整气缸燃料量(曲线图506)。
90.以这种方式，可以操作具有预燃室系统的气缸以通过燃烧空气
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燃料混合物来向气缸提供内部egr(例如，预燃室egr)，并且可以在燃烧循环期间调整气缸燃烧品质。预燃室egr可以包括未燃尽的空气、未燃尽的燃料和惰性排气的混合物，其中基于发动机工况(例如，发动机负荷、发动机温度和外部egr设置)来调整预燃室egr的期望成分，以便使气缸中的燃烧产生期望的效果。此外，可以基于气缸中的期望afr来前摄地调整预燃室气体(例如，预燃室egr和从预燃室吹洗的其他气体)，或者可以基于预燃室气体来调整气缸燃料供给，以保持气缸中的期望afr。通过经由快速作用的预燃室egr来调整气缸的燃烧品质，可以提
高气缸的燃料效率和/或燃烧稳定性。作为另一个示例，经由预燃室egr调整气缸的燃烧品质可以增加气缸的功率输出和燃烧速率。总的来说，相对于没有预燃室egr的发动机系统，经由预燃室燃烧事件提供预燃室egr可以提高客户满意度和预燃室可靠性。
91.从预燃室向气缸提供egr的技术效果是可以针对每个燃烧循环调整egr的气体成分，从而调整气缸中的燃烧品质，诸如可燃性、燃烧速率和空气充气。
92.作为一个示例，一种方法包括：在燃烧循环期间对发动机的气缸加燃料之前使气体从预燃室流到所述气缸；通过调整至所述预燃室的空气喷射量和至所述预燃室的燃料喷射量中的至少一者来调整所述气体的成分；以及经由预燃室点火事件点燃所述气缸中的空气
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燃料混合物，所述气缸中的所述空气
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燃料混合物包括来自所述预燃室的所述气体。在前述示例中，替代地或任选地，所述预燃室经由所述预燃室的壁中的开口流体地联接到所述气缸。在前述示例中的一者或两者中，替代地或任选地，调整所述气体的所述成分包括基于发动机的温度、发动机负荷、所需的扭矩量和提供给所述发动机的外部排气再循环(egr)量中的至少一者来确定所述气体的期望成分。在任何或全部前述示例中，替代地或任选地，通过调整至所述预燃室的所述空气喷射量和至所述预燃室的所述燃料喷射量中的至少一者来调整所述气体的所述成分还包括基于所述气体的所述期望成分来确定用于预燃室燃烧事件的期望空燃比，并且所述方法还包括：基于用于所述预燃室燃烧事件的所述期望空燃比来确定所述空气喷射量和所述燃料喷射量；以及在将所述确定的空气喷射量喷射到所述预燃室并将所述确定的燃料喷射量喷射到所述预燃室之后并且在对所述气缸加燃料之前，致动联接到所述预燃室的火花塞。在任何或全部前述示例中，替代地或任选地，在所述燃烧循环中，所述预燃室燃烧事件比所述预燃室点火事件更早，所述燃烧循环从所述气缸的进气冲程开始。在任何或全部前述示例中，替代地或任选地，用于所述预燃室燃烧事件的所述期望空燃比响应于所述发动机负荷在下限阈值负荷与上限阈值负荷之间且所述发动机的温度大于阈值温度而为化学计量比，用于所述预燃室燃烧事件的所述期望空燃比响应于所述所需扭矩量大于阈值而为稀，并且所述期望空燃比响应于提供给所述发动机的所述外部egr量大于阈值量和所述发动机的温度小于所述阈值温度中的至少一者而为浓。在任何或全部前述示例中，替代地或任选地，响应于所述所需扭矩量大于阈值，所述期望成分是未燃尽空气，并且通过调整至所述预燃室的所述空气喷射量和至所述预燃室的所述燃料喷射量中的至少一者来调整所述气体的所述成分包括将所述燃料喷射量调整为零。在任何或全部前述示例中，替代地或任选地，使所述气体从所述预燃室流到所述气缸包括在所述预燃室中执行吹洗空气喷射。在任何或全部前述示例中，替代地或任选地，经由所述预燃室点火事件点燃所述气缸中的所述空气
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燃料混合物包括在执行所述吹洗空气喷射之后：向所述预燃室提供点火空气喷射量并且向所述预燃室提供点火燃料喷射量；对所述气缸加燃料；并且致动联接到所述预燃室的火花塞。
93.作为另一个示例，一种方法包括：在以第一模式操作时，基于气缸的期望空燃比来调整吹洗到所述气缸的预燃室气体的成分；以及在以第二模式操作时，基于冲洗到所述气缸的所述预燃室气体的所述成分和所述气缸的所述期望空燃比来调整所述气缸的燃料喷射量。在前述示例中，另外地或任选地，所述预燃室气体包括预燃室空气、预燃室燃料和来自所述预燃室中的前一燃烧事件的预燃室燃烧气体中的一者或多者；并且所述预燃室气体的所述成分包括所述预燃室空气、所述预燃室燃料和来自所述预燃室中的所述前一燃烧事
件的所述预燃室燃烧气体中的每一者在吹洗到所述气缸的所述预燃室气体中的相对比例。在前述示例中的一者或两者中，另外地或任选地，在以所述第一模式操作时，基于所述气缸的所述期望空燃比来调整吹洗到所述气缸的所述预燃室气体的所述成分包括调整所述相对比例以基本上仅包括来自所述预燃室中的所述前一燃烧事件的所述预燃室燃烧气体。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，在以所述第一模式操作时，基于所述气缸的所述期望空燃比来调整吹洗到所述气缸的所述预燃室气体的所述成分包括基于所述气缸的所述期望空燃比调整用于所述预燃室中的所述前一燃烧事件的至所述预燃室的空气喷射量和燃料喷射量中的至少一者。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，基于所述气缸的所述期望空燃比调整用于所述预燃室中的所述前一燃烧事件的至所述预燃室的空气喷射量和燃料喷射量中的至少一者包括以下各项中的至少一者：随着所述气缸的所述期望空燃比增加而增加所述空气喷射量，随着所述气缸的所述期望空燃比增加而减少所述燃料喷射量，随着所述气缸的所述期望空燃比减小而增加所述燃料喷射量，并且随着所述气缸的所述期望空燃比减小而减少所述空气喷射量。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，在以所述第二模式操作时，基于吹洗到所述气缸的所述预燃室气体的所述成分和所述气缸的所述期望空燃比来调整所述气缸的所述燃料喷射量包括：随着预燃室空气量的增加，增加对所述气缸的所述燃料供给；随着预燃室燃料量的增加，减少对所述气缸的所述燃料供给；以及随着预燃室排气量的增加，减少对所述气缸的所述燃料供给。
94.作为又一个示例，一种系统包括：发动机，所述发动机包括气缸，所述气缸包括预燃室点火系统的预燃室；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：响应于满足用于预燃室排气再循环(egr)的条件，在单个燃烧循环期间，在对所述气缸加燃料之前在所述预燃室中执行egr燃烧事件，并且在对所述气缸加燃料之后在所述预燃室中执行点火燃烧事件；并且响应于不满足用于预燃室egr的所述条件，在所述单个燃烧循环期间，在所述预燃室中仅执行所述点火燃烧事件。在前述示例中，另外地或任选地，用于预燃室egr的所述条件包括满足用于在第一预燃室egr模式、第二预燃室egr模式和第三预燃室egr模式中的一者下操作的条件。在前述示例中的一者或两者中，另外地或任选地，用于在所述第一预燃室egr模式下操作的条件包括用于增加所述发动机的稀释的条件，用于在所述第二预燃室egr模式下操作的条件包括用于增加所述气缸的燃烧稳定性的条件，以及用于在所述第三预燃室egr模式下操作的条件包括用于增加所述气缸的功率输出的条件。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述预燃室包括预燃室空气喷射器、预燃室燃料喷射器和联接到其上的预燃室火花塞，并且为了在对所述气缸加燃料之前在所述预燃室中执行所述egr燃烧事件，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的终点附近并且在所述气缸的进气门关闭之前，经由所述预燃室空气喷射器喷射一定量的空气并且经由所述预燃室燃料喷射器喷射一定量的燃料，所述一定量的空气和所述一定量的燃料各自基于所述预燃室egr的期望空燃比来确定；并且响应于所述气缸的所述进气门关闭而致动所述预燃室火花塞。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，在以所述第一预燃室egr模式操作时，所述预燃室egr的所述期望空燃比是化学计量比，在以所述第二预燃室egr模式操作时，所述预燃室的所述期望空燃比为浓，并且在以所述第三预燃室egr模式操作时，所述气缸的所述期望空燃比为稀。
95.在另一个表示中，一种方法包括：基于在吹洗期间的在预燃室与气缸之间的压力差来确定从所述预燃室吹洗到所述气缸的气体量；以及基于从所述预燃室吹洗到所述气缸的所述气体量来调整对所述气缸的燃料供给。在前述示例中，所述方法另外地或任选地还包括：部分地基于前一预燃室燃烧事件的参数来确定从所述预燃室吹洗到所述气缸的所述气体的成分，并且所述吹洗包括在所述气缸的压缩冲程期间致动所述预燃室的空气喷射器。在前述示例中的一者或两者中，另外地或任选地，所述成分包括预燃室空气、预燃室燃料和预燃室排气中的至少一者，并且调整对所述气缸的所述燃料供给包括：随着预燃室空气量的增加，增加对所述气缸的所述燃料供给；随着预燃室燃料量的增加，减少对所述气缸的所述燃料供给；以及随着预燃室排气量的增加，减少对所述气缸的所述燃料供给。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述前一预燃室燃烧事件是用于在所述气缸的压缩冲程期间向所述气缸提供内部egr的预燃室egr燃烧事件。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述前一预燃室燃烧事件是用于在前一燃烧循环期间向所述气缸提供预燃室点火的预燃室点火燃烧事件。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，所述前一预燃室燃烧事件的所述参数包括预燃室燃料喷射压力、预燃室燃料喷射量、预燃室空气喷射压力、预燃室空气喷射量和预燃室点火正时。在任何或全部前述示例中，另外地或任选地，基于所述预燃室的空气喷射器的喷射压力和所述气缸的活塞位置来确定在所述吹洗期间所述预燃室与所述气缸之间的所述压力差，并且所述空气喷射器的所述喷射压力至少高于所述气缸的峰值压力。
96.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、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。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。所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者可以根据所使用的特定策略而重复地执行。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。
97.应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被视为具有限制意义，因为众多变化是可能的。例如，上述技术可应用于v
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6、i
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4、i
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6、v
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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。
98.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％。
99.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。这些权利要求可以指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应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、元件和/或性质的其他组合和子组合可以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。此类权利要求与原始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。