阅读说明：本技术 用于可变压缩比发动机的系统和方法 (System and method for variable compression ratio engine ) 是由 法比安·加多 克里斯多夫·格鲁格拉 于 2019-06-25 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“用于可变压缩比发动机的系统和方法”。提供了用于经由制动器维持发动机的压缩比以及同时禁用施加到相关联的可变压缩比机构的致动器的电流的方法和系统。在压缩比转变之前和期间改变经由所述制动器施加在压缩比控制轴上的制动力以使所述控制轴按所需速度移动。将制动扭矩施加与来自VCR致动器的马达扭矩和施加在所述控制轴上的发动机扭矩进行协调以实现平滑的CR转变。(The present disclosure provides a system and method for a variable compression ratio engine. Methods and systems are provided for maintaining a compression ratio of an engine via a brake while disabling current applied to an actuator of an associated variable compression ratio mechanism. The braking force applied to the compression ratio control shaft via the brake is changed before and during the compression ratio transition to move the control shaft at a desired speed. Brake torque application is coordinated with motor torque from VCR actuators and engine torque applied on the control shaft to achieve a smooth CR transition.)

用于可变压缩比发动机的系统和方法

技术领域

本描述大体上涉及用于可变压缩比发动机的方法和系统。

背景技术

内燃发动机的压缩比(CR)由气缸几何形状限定，该压缩比是当活塞处于下止点(BDC)相对于上止点(TDC)时的气缸容积的比。较高压缩比通常与较高热效率和发动机燃料经济性相关。可变压缩比(VCR)发动机可以机械方式使每个气缸的压缩比在高压缩比(HCR)与低压缩比(LCR)设置之间改变。例如，通过使活塞在气缸筒中的位置机械地移位使得其离气缸筒顶部更近或更远(诸如经由联接到活塞的偏心轮)，可以改变TDC处的容积以及因此改变压缩比设置。可以在轻度到中等负荷下(也就是说，在无爆震状况期间)选择HCR设置以利用较高的热效率和所得的提高的燃料经济性，并且维持该HCR设置直到来自早起的爆震开始的火花延迟耗掉燃料经济性益处为止。之后，可以选择LCR设置，从而对热效率和燃烧定相效率进行折衷。可连续变化的系统可以将压缩比调整为LCR设置与HCR设置之间的可变值以优化任何工况下的燃烧定相效率和热效率。

VCR发动机的一个示例由Kamada等人在US 7,802,544中示出，其中活塞和曲轴经由多个连杆(那里是两个)彼此连接。然而，可能存在发动机需要以固定压缩比操作的工况，诸如在发动机起动期间。维持对应于固定压缩比的位置可能需要来自VCR致动器的扭矩，这又需要致动器汲取恒定功率。这可能耗掉VCR发动机的燃料经济性优点。在发动机起动期间，维持固定CR所需的电流可能对发动机增加显著起动电流负荷，从而致使发动机失速。另外，VCR发动机部件耐久性可能因恒定扭转而减小。

在其他示例中，VCR致动器可以配置有将VCR控制轴保持在对应于所需固定CR设置的固定位置的制动机构。联接到VCR控制轴的这种制动机构的一个示例由Meintschel等人在US 7,934,475中示出。其中，用于控制VCR致动器的驱动装置含有具有集成的制动功能的联接机构。激励安装于外壳的绕组以激活制动功能。

然而，发明者已经认识到，关于这种制动机构的可能问题是可能难以平衡在CR设置之间迅速转变与维持固定CR设置的冲突需要。具体地说，维持固定CR设置可能需要激活制动功能，并且将控制轴锁定在对应于固定CR设置的位置。另一方面，当激活制动功能并锁定控制轴时，发动机可能无法从高压缩比迅速转变为低压缩比。由于发动机在瞬态状况期间可以切换压缩比的速率取决于VCR控制轴可通过VCR致动器移动的速度，因此制动功能可能负面地影响发动机的瞬态加速度问题。缓慢转变可能导致令驾驶员反感的缓慢加速。

发明内容

在一个示例中，可以通过用于发动机的方法来解决上述问题，所述方法包括：经由来自制动器的制动力维持用于改变发动机的压缩比的控制轴的位置；以及在所述控制轴的致动之前和期间基于工况而调整所述制动力。以这种方式，VCR发动机可以减小的功率消耗保持在固定CR设置中，同时能够在扭矩瞬变期间在CR设置之间迅速切换。

作为一个示例，VCR机构可以包括用于根据命令的压缩比来改变气缸的活塞位置的偏心轮。发动机控制器可以通过向联接到VCR机构的控制轴(CRCS)的VCR致动器发送改变活塞位置的控制信号来改变活塞位置。VCR机构可以包括用于对控制轴施加制动力的制动装置，诸如带式制动器。可以经由以液压方式或电方式致动的弹簧加载的电磁阀打开或闭合带式制动器(从而分别将其解锁或锁定)。弹簧加载阀在默认位置时可以偏置在闭合/锁定带式制动器的方向上。当带式制动器锁定时，其对控制轴施加制动力，从而减少轴运动，并锁定发动机的CR设置。通过调整在与其偏置相反的方向上施加在弹簧上的压力，可以使带式制动器松弛，这减小施加在控制轴上的制动扭矩。所施加的制动扭矩可以基于发动机工况(诸如发动机转速、负荷和扭矩需求)以及基于安排的CR转变和变速器换档而变化。例如，可以在CR转变之前和期间减小经由带式制动器施加在控制轴上的制动扭矩，且将所述制动扭矩与由VCR致动器施加在轴上的扭矩进行协调，以便使得CR转变能够以所需速度完成。可以在发动机需要保持在高CR设置(例如，高于上限阈值)或低CR设置(例如，小于下限阈值)的发动机转速-负荷状况期间将较高制动扭矩与对VCR致动器停用电力进行协调，在所述发动机转速-负荷状况下不预期转速-负荷或需求的CR的突然的大变化。然而，在发动机需要保持在居中CR设置(例如，低于上限阈值且高于下限阈值)的状况期间，诸如在换档期间，甚至当发动机转速-负荷不变时，可以施加较低制动扭矩以保持控制轴足够松弛，这是因为预期突然的转变。另外，在扭矩瞬变期间，诸如当发动机转速-负荷改变时，可以施加较低制动扭矩以改进瞬态响应。

另外，在CR转变期间，可以基于所需CR转变速率相对于实际CR转变速率来调整制动扭矩。例如，在从较高CR设置到较低CR设置的转变期间，发动机扭矩可以用来实现转变的至少一部分。接着，如果需要额外扭矩来完成转变或加速转变，则可以减小经由制动机构施加在控制轴上的制动扭矩。或者，如果需要额外制动扭矩来减慢转变，则可以增大经由制动机构施加在控制轴上的制动扭矩。

以这种方式，经由制动机构施加在VCR发动机的控制轴上的制动扭矩可以用来以减小的功率消耗维持VCR发动机的固定CR设置，从而提高发动机的燃料经济性。根据工况改变施加在VCR控制轴上(经由制动机构)的制动压力(或制动扭矩)的技术效果是可以改进瞬态响应时间。另外，经由VCR致动器接收的位置信号可以用来计算控制轴的速度，从而允许更精细地控制CR转变速率。根据轴速度和CR设置来调整施加在轴上的制动扭矩的技术效果是可以按所需转变速率实现CR转变。可以将来自制动机构的制动扭矩与经由VCR致动器施加在轴上的马达扭矩进行协调以实现较平滑和较快的CR转变。另外，可以减少控制轴的机械紧急停车。通过改进CR转变同时减小功率消耗，可以提高VCR发动机的性能和燃料经济性。

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。这并不意味着表示所要求保护的主题的关键或基本特征，所述主题的范围是由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，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

图1示出了其中压缩比可变的示例发动机系统。

图2示出了包括VCR致动器和控制轴制动机构的可变压缩比(VCR)发动机系统的示例实施例。

图3-4示出了用于基于发动机工况而操作VCR发动机的VCR致动器和制动机构的方法的高级流程图。

图5示出了用于将VCR致动器和制动机构的操作与压缩比控制轴(CRCS)的发动机扭矩致动进行协调的方法的高级流程图。

图6A-6B示出了用于操作控制轴制动机构的致动器的示例实施例。

图7示出了可用以调整由制动机构施加在CRCS上的制动压力的示例压缩比映射图。

图8示出了施加在CRCS上的发动机扭矩的变化与压缩比的示例映射图。

图9示出了CRCS、VCR致动器和制动带在不同的发动机工况下的示例设置的表。

图10示出了随着发动机工况改变CRCS上来自制动机构的变化的制动压力的预见示例。

具体实施方式

以下描述涉及用于配置有可变压缩比(VCR)机构的发动机系统的系统和方法，如参考图1-2的发动机系统所描述。控制器可以被配置为执行控制程序，诸如图3-4的示例程序以锁定联接到VCR控制轴的带式制动器以维持固定CR设置，并且改变由带式制动器施加的制动压力以改进CR转变。如图5详细阐述，在CR转变期间可以根据施加在控制轴上的发动机扭矩来调节制动器压力，发动机扭矩是根据发动机转速-负荷而得知(图8)。可以经由液压或电动致动器来调整经由带式制动器施加的制动压力，如图6A-6B详细阐述。控制器可以在发动机的CR设置处于高区或低区中时锁定带式制动器，而在CR设置处于居中区中时将带式制动器解锁并调节制动压力，诸如参考图7的CR映射图。图9中将带式制动器的示例设置制成表格。图10中示出了关于制动机构的锁定和解锁以及对施加在VCR控制轴上的制动压力的调节的示例VCR操作。以这种方式，可以提高VCR发动机的性能和燃料经济性。

图1示出了内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数以及来自车辆驾驶员130的经由输入装置132进行的输入。在该示例中，输入装置132包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸(在本文中也称为“燃烧室”)30可以包括燃烧室壁32，活塞38位于其中。活塞38可以联接到曲轴40，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由变速器系统联接到乘客车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮联接到曲轴40，以实现发动机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，其中每个气缸的压缩比(CR)(也就是说，当活塞处于下止点(BDC)时的气缸容积与当活塞处于上止点(TDC)时的气缸容积的比)可以机械地更改。可以经由致动VCR机构180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(其中当活塞处于BDC时的气缸容积与当活塞处于TDC时的气缸容积的比较小)与第二较高CR(其中该比较高)之间变化。在其他示例实施例中，可以存在预定义数量的阶梯式压缩比。另外，CR可以在第一较低CR与第二较高CR之间连续地变化(到其间的任何CR)。

VCR机构180包括VCR致动器192(其包括减速机构194)、VCR致动器连杆机构195、控制轴196、位置传感器193、控制连杆197、下部连杆198和上部连杆199。在一些示例中，VCR致动器可以另外具有处于上部连杆与下部连杆之间的一个或多个中间连杆。VCR致动器192经由致动器连杆机构195联接到控制轴196。位置传感器193可以联接到控制轴196并且可以被配置为向控制器12提供关于控制轴196的位置的反馈。在一个示例中，位置传感器193指示控制轴196的旋转程度。控制轴196经由控制连杆197联接到下部连杆198。下部连杆198联接到曲轴40，曲轴40经由上部连杆199进一步联接到活塞38。制动机构，本文中也称为带式制动器191，可以联接到控制轴196以用于锁定控制轴的运动。通过锁定控制轴，可以维持固定压缩比。参考图2讨论了VCR致动机构和制动机构的详细实施例。

在图1-2中所示的示例中，VCR致动器192是电动马达，并且经由电池58被供应电力以产生马达扭矩。在其他示例中，VCR致动器192可以是液压或气动驱动的。在一个示例中，减速机构194可以是谐波驱动器，并且VCR致动器可以是电动马达，使得谐波驱动器结合致动器连杆机构195可以将给定量的电动马达旋转转换成较少量的控制轴196旋转但足够高的扭矩以耐受燃烧负荷。减速机构194可以替代地包括摆线减速齿轮。在所示示例中，位置传感器193是用于感测控制轴196的旋转角度的旋转式电位计。在图1所示的示例中，致动器连杆机构195是S连杆机构并且控制轴196可旋转地支撑在发动机主体中并拥有偏心区。控制连杆197可以附接到控制轴196的偏心区，使得当控制轴196改变角位置时，偏心区也改变角位置，从而致使控制连杆197取决于控制轴196的初始和最终位置而向上(朝向活塞38)或向下(远离活塞38)移动。在一个示例中，下部连杆可以在(下部连杆198的)中心或中间区附接到曲轴40，其中控制连杆197和上部连杆199附接在该中心区的相对侧，使得当下部连杆198围绕其曲轴40附接点枢轴时，控制连杆向上(朝向活塞38)的移动致使上部连杆向下(远离活塞38)移动，或反过来也一样。当上部连杆199向上或向下移动时，包括活塞TDC位置相对于活塞BDC位置的活塞冲程特性将改变，从而改变气缸CR。

控制系统12可以经由位置传感器193来测量控制轴196的位置。由电池58向VCR致动器192供应的电流可以由控制器12基于提供目标CR设置的VCR致动器的所需位置而控制。在命令CR设置后，控制器可以基于来自位置传感器(诸如位置传感器193)的输入经由位置反馈控制而进一步控制VCR致动器位置。其中，基于如通过位置传感器193确定的控制轴196的所测量位置而维持对应于命令的CR设置的控制轴196位置。当控制轴经受由发动机气缸30内的燃烧引起的力时，控制器12可以从电池58向VCR致动器192施加与控制轴扭矩成比例并且在一个方向上的电流，以将控制轴位置(以及因此将CR)维持在命令的设置点。该电流在本文中也称为保持电流，也就是说，为了将VCR致动器保持在给定位置(对应于命令的CR)而需要施加的电流。

VCR 180机构可以联接到常规曲柄连杆机构(cranktrain)或非常规曲柄连杆机构。VCR机构180可联接到的非常规的曲柄连杆机构的非限制性示例包括可变距离顶部曲轴和可变运动长度曲轴。在一个示例中，曲轴40可以被配置为偏心轴。在另一示例中，偏心轮可以联接到活塞销的区域，或在活塞销的区域中，偏心轮改变活塞在燃烧室内的位置。偏心轮的移动可以通过活塞杆中的油道来控制。

将了解，可以使用机械地更改压缩比的其他VCR机构。例如，发动机的CR可以经由改变气缸盖容积(也就是说，气缸盖中的间隙容积)的VCR机构来改变。在又一示例中，VCR机构可以包括液压、空气压力或机械弹簧反作用活塞。另外，VCR机构可以包括多连杆机构或弯杆机构。其他VCR机械化可以是可能的。将了解，如本文中所使用，VCR发动机可以被配置为经由改变活塞位置或气缸盖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正时或凸轮正时的调整而实现的有效CR调整。

通过调整活塞在气缸内的位置，可以改变发动机的实际(静态)压缩比(也就是说，在TDC处的气缸容积相对于在BDC处的气缸容积之间的差)。在一个示例中，减小压缩比包括通过增大活塞顶部距气缸盖之间的距离来减小活塞在燃烧室内的位移。例如，发动机可以通过控制器向VCR致动器192发送信号以将VCR机构180致动至第一位置来以第一较低压缩比操作，在第一位置活塞在燃烧室内具有较小的有效位移。作为一个示例，控制器12可以在发动机起动期间并且在高发动机转速-负荷区中选择较低CR设置。控制器12可以命令到VCR致动器192的对应电流，其中VCR致动器可以是谐波驱动马达。这致使谐波驱动马达经历指定量的旋转，该旋转经由S连杆机构转换到控制轴196。控制轴196的偏心区接着经历角位移，从而致使控制连杆197朝向活塞38向上移动。经由下部连杆198的枢转作用，上部连杆199和活塞38在TDC处在气缸30中移动得较低，从而减小气缸CR。作为另一示例，发动机可以响应于发动机转速或负荷的下降而以第二较高压缩比操作。控制器可以向VCR致动器192发送信号以将VCR机构180致动至第二位置，在第二位置活塞在燃烧室内具有较大的有效位移。作为一个示例，控制器12可以选择较高的CR设置，并且命令到谐波驱动马达的对应电流。这致使谐波驱动马达经历指定量的旋转，该旋转经由S连杆机构转换到控制轴196。控制轴196的偏心区接着经历角位移，从而致使控制连杆197远离活塞38向下移动。经由下部连杆198的枢转作用，上部连杆199和活塞38在TDC处在气缸30中移动得较高，从而增大气缸CR。

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，较高压缩比可以用来在轻度至中等发动机负荷下提高燃料经济性，直到来自早期爆震开始的火花延迟耗掉燃料经济性益处为止。接着，可以使发动机切换为较低压缩比，从而对较高压缩比的效率益处与优化的燃烧定相的效率益处进行折衷。连续VCR系统可以连续地优化燃烧定相与较高压缩比的效率益处之间的折衷，以在给定工况下提供在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考查找表以基于发动机转速-负荷状况而选择要应用的压缩比。如下文详细阐述的，选择可以包括在较高发动机负荷下选择较低压缩比，以及在较低发动机负荷下选择较高压缩比。

气缸30可以经由一系列进气通道42和44接收进气。除了气缸30之外，进气通道44还可以与发动机10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可以包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了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42与44之间的压缩机162和沿着排气通道48布置的排气涡轮164。压缩机162可以至少部分由排气涡轮164经由轴163提供动力，其中增压装置被配置成涡轮增压器。然而，在其他示例中，诸如在发动机10具备机械增压器的情况下，可以任选地省略排气涡轮164，其中压缩机162可以由来自发动机的马达的机械输入提供动力。可以沿着发动机的进气通道提供包括节流板64的节气门62以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62可以如图1所示设置在压缩机162的下游，或替代地可以设在压缩机162的上游。另外，发动机系统可以包括在进气通道42中位于压缩机上游的进气系统(AIS)节气门63和节流板65。

排气通道48可以接收来自发动机10的除了气缸14之外的其他气缸的排气。排气传感器126被示出为在排放控制装置72的上游联接到排气通道48。传感器126可以从各种合适的传感器中选择以用于提供排气空燃比的指示，所述传感器诸如例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所示)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置72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。

排气温度可以通过位于排气通道48中的一个或多个温度传感器(未示出)来估计。或者，可以基于发动机工况(诸如转速、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等)而推断排气温度。此外，可以通过一个或多个排气传感器126来计算排气温度。可以了解，可以替代地通过本文中列出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30示出为包括位于气缸30的上部区的至少一个进气提升阀52和至少一个排气提升阀54。在一些实施例中，发动机10的每个气缸(包括气缸30)可以包括位于气缸的上部区的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气门52可以由控制器12通过经由凸轮致动系统51进行的凸轮致动来控制。类似地，排气门54可以由控制器12经由凸轮致动系统53来控制。凸轮致动系统51和53可以各自包括一个或多个凸轮，并且可以利用可由控制器12操作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。进气门52和排气门54的位置可以分别通过气门位置传感器55和57来确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可以通过电动气门致动来控制。例如，气缸30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，进气门和排气门可以由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控制。

气缸30可以具有压缩比，该压缩比是当活塞38处于下止点时的容积与处于上止点时的容积的比。常规地，压缩比在9:1至10:1的范围中。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潜在蒸发焓的燃料时，可能发生这种情况。如果使用直接喷射，则由于其经由充气冷却对发动机爆震的影响，压缩比也可以增大。压缩比也可以基于驱动器需求经由VCR致动器192对VCR机构的调整而机械地改变，从而改变活塞38在燃烧室14内的有效位置。

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92。在选择的操作模式下，点火系统88可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞92为燃烧室30提供点火火花。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞92，诸如在发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射来发起燃烧的情况下，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的每个气缸都可以配置有一个或多个燃料喷射器以用于向其提供燃料。作为非限制性示例，气缸30被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为直接联接到气缸30，以用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到气缸30中。以这种方式，燃料喷射器66向燃烧室30中提供所谓的燃料直接喷射(在下文中也称为“DI”)。虽然图1将喷射器66示出为侧喷射器，但是喷射器也可以位于活塞顶部，诸如在火花塞92的位置附近。当利用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低的挥发性，这种位置可以提高混合和燃烧。或者，喷射器可以位于顶部并在进气门附近以提高混合。燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统输送到燃料喷射器66。或者，燃料可以通过单级燃料泵在较低压力下输送，在这种情况下直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间比在使用高压燃料系统的情况下更受限制。此外，虽然未示出，但是燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。将了解，在替代实施例中，喷射器66可以是向气缸30上游的进气道中提供燃料的进气道喷射器。

还将了解，虽然所示实施例示出了通过经由单个直接喷射器喷射燃料来操作发动机；但是在替代实施例中，可以通过使用两个或更多个喷射器(例如，每个气缸一个直接喷射器和一个进气道喷射器，或每个气缸两个直接喷射器/两个进气道喷射器等)并改变从每个喷射器进入气缸中的相对喷射量来操作发动机。

在气缸的单个循环期间，燃料可以通过喷射器输送到气缸。此外，从喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随工况而变化。此外，对于单个燃烧事件，每个循环可以对所输送的燃料执行多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何适当组合期间执行多次喷射。而且，可以在循环期间喷射燃料以调整燃烧的喷射空燃比(AFR)。例如，可以喷射燃料以提供化学计量AFR。可以包括AFR传感器以提供对缸内AFR的估计。在一个示例中，AFR传感器可以是排气传感器，诸如EGO传感器126。通过测量排气中的残余氧气(对于稀混合物而言)或未燃烧的碳氢化合物(对于富混合物而言)的量，传感器可以确定AFR。因此，可以提供AFR作为Lambda(λ)值，即，作为用于给定混合物的实际AFR与化学计量的比。因此，λ为1.0指示化学计量的混合物，富于化学计量的混合物可以具有小于1.0的λ值，而稀于化学计量的混合物可以具有大于1的λ值。

如上文描述，图1示出了多气缸发动机的一个气缸。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、燃料喷射器、火花塞等。

发动机10还可以包括联接到每个气缸30的爆震传感器90以用于识别异常气缸燃烧事件。在替代实施例中，一个或多个爆震传感器90可以联接到发动机缸体的选定位置。爆震传感器可以是气缸体上的加速度计，或者被配置在每个气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位置传感器(诸如霍尔效应传感器)的输出组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在一个或多个限定的窗(例如，曲柄转角正时窗)中的输出，可以识别和区分因爆震和预点火中的一个或多个而造成的异常燃烧。例如，可以响应于在爆震窗中估计的爆震传感器输出高于爆震阈值而识别爆震，同时可以响应于在预点火窗中估计的爆震传感器输出高于预点火阈值而识别预点火，预点火阈值高于爆震阈值，预点火窗早于爆震窗。另外，可以相应地解决异常燃烧。例如，可以通过减小压缩比和/或延迟火花正时来解决爆震，同时可以通过强化发动机和/或限制发动机负荷来解决预点火。另外，降低压缩比也减小了进一步预点火的变化。

在一些示例中，车辆5可以是具有可用于一个或多个车轮59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，或仅具有电机的电动车辆。在所示示例中，车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴40和电机52经由变速器48连接到车轮59。在所示示例中，第一离合器56设置在曲轴40与电机52之间，而第二离合器56设置在电机52与变速器48之间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号以使离合器啮合或脱离，以便使曲轴40与电机52和连接至其的部件连接或断开，和/或使电机52与变速器48和连接至其的部件连接或断开。变速器48可以是齿轮箱、行星齿轮系统，或另一类型的变速器。动力传动系统可以通过各种方式配置，所述方式包括并联、串联或串并联混合动力车辆。

电机52从牵引电池58接收电力以向车轮59提供扭矩。电机52还可以作为发电机操作，以例如在制动操作期间提供电力从而对电池58充电。

控制器12被示出为微计算机，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电子存储介质(在该特定示例中显示为只读存储器芯片106)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12还可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118(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122的绝对歧管压力信号(MAP)；来自EGO传感器126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。VCR机构位置可以从传感器193获得，传感器193可以是用于感测控制轴196或致动器连杆机构195的旋转的旋转式电位计或旋转编码器。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。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从图1的各种传感器接收信号，并基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令而采用图1的各种致动器来调整发动机操作。示例致动器包括节气门62、燃料喷射器66、VCR致动器192、EGR气门152(其控制通过EGR导管150的流量)，和废气门82。作为一个示例，基于发动机转速和负荷，控制器可以通过向VCR致动器192发送信号来调整发动机的压缩比，VCR致动器192致动控制轴196，控制轴196又调整下部连杆198的支柱以使活塞机械地移动得距气缸盖更近或更远，从而改变燃烧室的容积。

非暂时性存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，计算机可读数据表示可由处理器102执行以用于执行下文描述的方法以及预期但未具体地列出的其他变型的指令。

现在转向图2，示出了VCR机构和其相关联的制动机构的示例实施例200。在一个示例中，实施例200的VCR机构包括图1的VCR机构180。之前介绍的部件被类似地编号并且不再重新介绍。

本文中将发动机10示出为4缸直列式发动机，其中每个气缸的活塞98联接到曲轴40。每个气缸的压缩比(CR)(也就是说，当活塞98处于下止点(BDC)时的气缸容积与当活塞处于上止点(TDC)时的气缸容积的比)可以机械地更改。可以经由VCR致动器192来改变发动机的CR。在所示示例中，在从电池58汲取电力后以电方式致动VCR致动器192。具体地说，VCR致动器192是使用来自电池58的电力来产生马达扭矩以调整活塞98的位置的电动马达。

VCR致动器192经由输出轴202联接到致动器连杆机构195。在所示示例中，致动器连杆机构195是S连杆。致动器连杆机构195将VCR致动器联接到压缩比控制轴(CRCS)196。CRCS 196经由控制连接杆204联接到中间连杆206，中间连杆206又连接到曲轴40。CRCS 196可旋转地支撑在发动机10的主体上，具体地说是经由随曲轴旋转的中间连杆206支撑到曲轴40。因此，连接杆204横向地移动。控制连接杆204可以附接到CRCS 196的偏心区，使得当控制轴196改变角位置时，偏心区也改变角位置。例如，响应于需要CR的对应变化的发动机工况的变化，向使致动器连杆机构195移动的VCR致动器命令占空比。这又使含有偏心轮的CRCS 196移动。这又使连接杆204上下移动，并且接着在中间连杆206(表现得像跷跷板)的另一侧上使连接杆和活塞在气缸筒中上下移动。这改变包括活塞TDC位置相对于活塞BDC位置的活塞冲程特性，从而改变气缸CR。

位置传感器193联接到CRCS 196并且被配置为向控制器12提供关于CRCS 196的位置的反馈。例如，可以基于位置传感器193的输出而推断CRCS 196的旋转程度以及旋转速度。另外，在CRCS被锁定时的状况期间，可以较高准确度和可靠性推断发动机的CR设置。另外，当CRCS被锁定时，可以较高逼真度推断活塞98的路径，这实现较好的发动机爆震控制和对排气排放和燃料经济性的减小的影响。

在VCR致动器192处汲取电力以启用CR转变。然而，为了减小当需要固定CR设置时(诸如当发动机处于高或低CR设置并且不预期发动机转速-负荷点显著变化)的状况期间的功率消耗，可以(通过禁用到致动器的电力)禁用VCR致动器192并且可以经由制动机构(本文中由带式制动器191示出)锁定CRCS 196的位置。带式制动器可以是同轴地联接到CRCS196的制动盘。可以经由弹簧加载的电磁阀210来调整带式制动器在控制轴196上方绷紧或锁定的程度，弹簧加载的电磁阀210具有偏置在保持阀410闭合的方向上的弹簧216。带式制动器191经由连接器222联接到阀210。具体地说，柄218的位置可沿着阀210的长度L2在第一完全闭合位置与第二完全打开位置之间调整。第一完全闭合位置是由于弹簧216的偏置引起的默认位置。可以通过调整施加在腔室220内的液压(例如，油压)而改变柄218的位置。当腔室220中的液压增大时，压力能够克服弹簧压力，从而使阀朝向第二完全打开位置移动得离第一完全闭合位置更远。可以经由液压或电动致动而实现腔室220处的压力变化。

当阀210完全闭合时，带式制动器191的带紧紧地保持在控制轴上方。因此，由带式制动器191施加在CRCS 196上的制动压力增大，并且CRCS 196保持锁定。当阀210完全打开时，带式制动器191的带松弛地保持在控制轴上方。因此，由带式制动器191施加在CRCS 196上的制动压力减小，并且CRCS 196保持解锁。在该位置，CRCS能够自由地移动。因此，当经由VCR致动器192在CRCS 196上施加马达扭矩时，CRCS能够迅速转变为所需设置。当阀210部分打开时，诸如当柄218的位置在完全打开位置与完全闭合位置之间时，带式制动器191的带的绷紧程度是可变的。因此，由带式制动器191施加在CRCS 196上的制动压力改变，这影响CRCS 196的运动程度。在一个示例中，制动压力可以基于发动机工况而变化以在没有VCR致动器196协助的情况下将CRCS保持在适当位置，同时仍将CRCS维持为足够松弛的以允许VCR致动器在所需压缩比改变的情况下使CRCS移动。

可以液压方式或电方式致动带式制动器191。在所示示例中，通过改变腔室420中的液压而以液压方式致动带式制动器191。带式制动器191的液压致动器210可以螺栓连接至发动机10的一侧或油盘，其中利用垫片212将油密封件保持为完好的。可以将圆柱形特征214铸造至带式制动器191与之介接的CRCS 196中。圆柱形特征与CRCS 196同轴并且被配置为具有直径D1和长度L1。选择圆柱形特征214沿着CRCS 196放置的位置以在引起对曲柄凸角216的干扰之前增大制动带的制动盘的直径。

在替代示例中，以电方式致动带式制动器191。其中应用于阀210的占空比的脉冲宽度使柄218的位置在完全打开位置与完全闭合位置之间变化。与液压致动一样，当不提供电力时，阀默认为闭合位置，在该闭合位置带式制动器锁定CRCS。

以这种方式，图1-2的部件实现一种发动机系统，所述发动机系统包括：发动机；控制轴，所述控制轴用于改变所述发动机的压缩比；制动器，所述制动器用于对所述控制轴施加制动扭矩，所述制动器是经由弹簧加载的电磁阀致动的；电动致动器，所述电动致动器用于对所述控制轴施加马达扭矩；变速器，所述变速器包括多个档位；以及控制器，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致使所述控制器：经由所述制动器将所述控制轴维持在固定位置以维持所述发动机的第一压缩比设置；以及响应于使所述发动机转变为低于所述第一设置的第二压缩比设置的请求，根据因气缸燃烧而施加在所述控制轴上的发动机扭矩来调整所述控制轴上来自所述制动器的所述制动扭矩与来自所述电动致动器的所述马达扭矩的比。所述控制器还可以包括致使所述控制器进行以下操作的指令：在转变为所述第二压缩比设置之后，增大所述制动扭矩同时减小所述马达扭矩以维持所述控制轴的位置；以及接着发起变速器换档。本文中，当所述第二压缩比设置在对应于发动机转速或负荷的较高变化率的阈值压缩比范围内时，增大所述制动扭矩可以包括增大所述制动扭矩以实现第一程度的控制轴运动，以及当所述第二压缩比设置在所述阈值压缩比范围外时，增大所述制动扭矩可以包括增大所述制动扭矩以实现小于所述第一程度的第二程度的控制轴运动。所述控制器可以通过增大所述制动扭矩直到所述控制轴的位置在对应于所述阈值范围的位置范围的上限外为止，并且接着减小所述制动扭矩直到所述控制轴的所述位置在所述位置范围的下限外为止来实现所述第一程度的控制轴运动。

现在转向图3-4，描述了用于基于发动机工况而选择和命令用于VCR发动机的CR设置，以及将VCR致动器操作与控制轴制动操作进行协调的示例程序300。将了解，图4的方法是图3的方法的一部分。用于执行方法300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控制器的存储器中的指令且结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1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，方法300包括估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括例如：驱动器动力需求(例如，基于联接到加速踏板的踏板位置传感器的输出)；环境温度、压力和湿度；发动机转速、发动机温度；歧管压力(MAP)；歧管空气流量(MAF)；催化剂温度；进气温度；升压水平；燃料箱中可用的燃料的燃料辛烷值；等等。

在304处，方法包括检索发动机的当前压缩比(CR)设置，在本文中指示为CRc。例如，可以基于来自联接到VCR机构的控制轴的位置传感器的输入而检索压缩比设置。作为另一示例，可以基于上一命令的CR设置从控制器的存储器检索压缩比设置。

VCR机构(例如，图1的VCR机构180)被配置为机械地更改发动机的压缩比(CR)设置。例如，CR设置可以在第一较低压缩比设置与第二较高压缩比设置之间变化，或变化为较低CR设置与较高CR设置之间的一个或多个离散设置。例如，可以串联地致动每个气缸的VCR机构以使发动机在低CR 8.0、高CR 14.0与居中CR 11.0之间移动。其他设置可以是可能的。如参考图1-2所讨论的，VCR机构可以通过经由向使压缩比控制轴(CRCS)移动的VCR致动器命令的占空比而机械地更改每个气缸内的活塞位置来调整发动机的CR设置。在一个示例中，诸如图1中所描述的VCR机构可以通过采用VCR致动器192以经由致动器连杆机构195改变CRCS 196的位置(角度)来实现不同的CR设置。作为一个示例，VCR致动器是谐波驱动马达，控制轴是含有偏心区(例如，椭圆)的轴，并且致动器连杆机构是S连杆机构。当通过VCR致动器和致动器连杆机构的作用而改变控制轴位置(角度)时，控制连杆(诸如控制连杆197)改变位置。当控制轴的偏心区旋转时，附接至其的控制连杆将取决于偏心区的角定向而向上(朝向活塞顶部)或向下(远离活塞顶部)移动。在一个示例中，可以通过改变控制轴的角位置使得控制连杆向上移动，致使下部连杆枢轴，从而致使上部连杆和活塞顶部向下移动来减小气缸的CR。这导致当活塞顶部处于TDC时的较大的燃烧室容积，并且因此导致较小的CR。或者，可以通过改变控制轴的角位置使得控制连杆向下移动，致使下部连杆枢轴，从而致使上部连杆和活塞顶部在燃烧时上升得更高来增大气缸的CR。这导致活塞处于TDC时的较小的燃烧室容积，并且因此导致较大的CR。以这种方式，VCR机构可以将发动机CR连续地控制在如通过控制轴的偏心轮的形状和大小确定的最大CR与最小CR之间。如下文详述，当要将CR设置维持在固定设置处时，可以通过经由制动机构(本文中为带式制动器)锁定CRCS来禁用CRCS的移动。

在306处，基于发动机工况，确定是否确认了发动机起动。可以在发动机停机一段时期之后，诸如因为驾驶员请求扭矩来推进车辆或响应于对车厢空调的请求而操作压缩机来请求发动机起动。或者，在发动机配置有怠速起动/停车能力的情况下，可以因为电池电荷状态下降而在没有驾驶员输入的情况下自动重新起动发动机。

在确认发动机起动后，可以在308处确定发动机是否已经处于低CR设置中。可能需要在低CR设置中时起动发动机以提高可起动性。例如，发动机可能已经在发动机处于给定VCR配置的最低可能CR设置中的情况下停机。在一个示例中，其中可能的最低压缩比设置为8.0，可以确认发动机已经处于CR 8.0。如果发动机已经处于最低CR设置中，则在309处，方法包括闭合联接到制动带的阀以将CRCS锁定在适当位置，这将发动机保持为固定在当前CR设置中。当制动带阀闭合时，制动带能够限制控制轴的运动。因此，发动机的CR设置为固定的。锁定制动带包括禁用到制动带致动器的电力(或将电力维持为禁用的)。如参考图2所讨论的，通过以液压方式或电方式致动弹簧加载阀来改变制动带状态。当禁用电力时，弹簧加载使阀偏置，并且因此使制动带偏置到默认闭合位置。在锁定制动带后，将控制轴保持在固定位置，从而允许控制器维持禁用到VCR致动器的电力。以这种方式，可以将CRCS保持在固定位置而不消耗功率，从而提高燃料经济性和发动机可起动性。另外，VCR致动器不受由于固有地高于正常起动和怠速燃烧可变性引起的高于正常的扭矩净变化的挑战。

如果发动机尚未处于低CR设置中，则在310处，方法包括确认有足够油压可用以打开带式制动器并改变CR设置。在没有来自发动机运转的油压的情况下，可能直到足够油压形成才有可能禁用带式制动器。因此，如果油压不够，则在311处，方法包括将带式制动器维持为锁定的，直到经由发动机运转产生足够油压为止。如果确认了足够的油压，则方法移动到312。将了解，在经由电子螺线管而不是液压(油压致动的)螺线管致动带式制动器的实施例中，方法可以在不确认油压的情况下从310直接移动到312。在312处，方法包括命令带式制动器打开以便使得CRCS能够自由移动。另外，可以命令VCR致动器使发动机转变为低CR设置。命令带式制动器打开包括致动联接到带式制动器阀的液压或电动致动器以提供使弹簧在其偏置的相反方向上移动的单次“拉动动作”。通过打开阀并使带式制动器松弛，将控制轴解锁并且接着可以通过经由VCR致动器施加在轴上的扭矩来实现控制轴的位置变化。这允许发动机迅速转变为实现平滑发动机起动所需的低CR设置。在发动机到达低CR设置后，带式制动器可以闭合以锁定CRCS并将发动机保持在低CR设置中。命令带式制动器闭合包括禁用联接到带式制动器的液压或电动致动器以允许弹簧基于其偏置而返回到默认锁定位置。

在314处，可以在发动机起动之后确定发动机是否已达到怠速转速。例如，可以确定发动机转速是否处于或高于400rpm。如果不是，则在316处，可以在CRCS锁定的情况下将发动机维持在低CR设置中。否则，如果已经达到发动机转速，则在318处，可以确定是否已经请求怠速。较高CR设置下的怠速比在较低CR设置下更有效，除非来自AC压缩机的附件负荷等等致使发动机负荷足够高以致爆震或火花延迟以降低效率。在那时，将CRCS解锁并移动到稍微较低的CR和重新锁定将为有利的。因此，方法从318移动到320以确定所需的CR设置。这包括在318处请求了发动机怠速的情况下使发动机怠速所需的CR设置，或在未请求发动机怠速的情况下使发动机转变所需的CR设置。控制器接着可以相应地定位发动机。

具体地说，在320处，方法包括基于当前发动机工况确定所需CR设置(CRd)。在一个示例中，所需CR设置可以是当请求了发动机怠速时的较高CR设置。在另一示例中，基于发动机转速-负荷和扭矩需求而确定CRd。例如，控制器可以在给定驾驶员动力需求下计算在发动机的每个可能的压缩比设置下的燃料效率，并且选择提供最高燃料效率的压缩比。控制器可以通过将发动机在每个CR设置下(例如，CR 8.0、11.0和14.0下)的制动特定燃料消耗(BSFC)进行比较来将每个压缩比下的燃料效率进行比较。发动机在每个压缩比下的燃料效率可以经由查找表、映射图、算法和/或等式来确定，每个根据工况(例如，发动机转速、扭矩、温度、湿度、推断的燃料辛烷值等)进行存储，在初始发动机校准期间填充的设置是基于原型发动机。一般来说，随着发动机负荷或BMEP增大，所选择的压缩比可能由于较高CR(其在较低负荷下占主导)的效率益处与爆震受限燃烧定相(其在较高负荷下占主导)的效率损失之间的折衷而减小。因此，在较高发动机负荷下选择较低压缩比，并且在较低发动机负荷下选择较高压缩比。

在322处，确定当前CR设置与所需CR设置是否匹配。例如，如果发动机在发动机起动和高速运转到怠速期间已经处于低CR设置中，则可以确定工况是否需要发动机继续处于低CR设置中。如果所需CR设置与当前CR设置相匹配，则在324处，方法包括闭合带式制动器以锁定CRCS并禁用进一步移动。

如果当前CR设置与所需CR设置不匹配，则在326处，方法包括确定从当前CR设置转变为所需CR设置的所需速率。例如，可以确定发动机是否尽可能迅速地转变，或发动机是否渐渐地转变。方法接着移动到图4的步骤328。

接下来，在328处，可以确定所需CR设置(CRd)是否低于当前CR设置(CRc)。如果不是，即当CRd高于CRc时，则在330处，方法包括命令VCR致动器使发动机转变为CRd。控制器可以向VCR致动器发送信号以使CRCS移动到发动机活塞达到所需CR的位置。另外，方法包括打开带式制动器并调整(例如，减小)经由带式制动器施加在CRCS上的制动压力以使得CRCS能够按所需CR转变速率移动。以这种方式，通过减小经由制动机构施加的制动压力，CRCS可以按所需速率转变到对应于所需CR设置的位置。

如果所需CR设置(CRd)低于当前CR设置(CRc)，则在332处，方法包括命令VCR致动器使发动机转变为CRd，同时使用至少一些发动机致动器扭矩来使CRCS移动。如图5详细阐述，通过使用至少一些发动机扭矩来致动到较低CR设置的转变，由VCR致动器消耗的功率减小，从而提高燃料经济性。本文中，发动机扭矩是因气缸燃烧而经由发动机活塞施加在控制轴上的扭矩。通常其趋向于使控制轴在朝向较低压缩比设置的方向上移动。因此，发动机扭矩可用以减小VCR致动器实现CR转变所需的马达扭矩。

控制器还可以调整经由带式制动器施加在CRCS上的制动压力以使得CRCS能够按所需转变速率移动到所需CR设置。控制器可以打开油控制电磁阀以将带式制动器解锁，这将CRCS解锁。方法接着移动到步骤334。

作为示例，控制器可以在控制轴上的发动机扭矩和来自VCR致动器的马达扭矩中的一个或多个增大时增大由带式制动器施加在CRCS上的制动力，制动力增大以按目标轴运动速度从第一当前压缩比设置转变为第二所需压缩比设置，目标速度是根据控制轴的硬件限制而选择的。控制器可以通过减小在与弹簧偏置方向相反的反向上施加在联接到带式制动器的弹簧加载阀的弹簧上的压力来提高制动力。

在另一示例中，控制器可以根据因气缸燃烧而施加在控制轴上的发动机扭矩来调整控制轴上的来自制动器的制动扭矩与来自VCR致动器的马达扭矩的比。这可以包括当较多(例如，多于阈值的)发动机扭矩可用以使轴移动时增大制动扭矩并减小马达扭矩以减慢轴旋转和CR转变。这还可以包括当较少(例如，少于阈值的)发动机扭矩可用以使轴移动时减小制动扭矩并增大马达扭矩以加快轴旋转并使CR转变加速。

在来自330和332中的每一者的334处，方法包括确定发动机已经转变到的所需CR设置是否在由上限阈值与下限阈值限定的区δ中。具体地说，可以确定在转变之后发动机的CR设置是否高于下限阈值并且低于上限阈值。控制器可以参考映射图，诸如图7的示例映射图700，以确定发动机是否在区δ中。

参考图7，发动机CR设置可以基于发动机转速和负荷(沿着x轴和y轴)通过VCR致动器在最低可能CR设置(示出为在区704处，本文中为CR 8.0)与最高可能CR设置(示出为在区708处，本文中为CR14.0)之间连续地变化。在由虚线702限定的居中区706中，发动机可以设置为居中或中间CR设置(本文中为CR 11.0)。当发动机在区704或区708中时，不预期突然的CR转变。在这些区中，发动机转速-负荷点按较小速率改变(例如，基本上不改变)。因此，当在这些区中时，带式制动器可以保持完全锁定而不影响燃料经济性。例如，可以通过减小带式制动器的液压致动器中的压力，从而增大由带式制动器施加在CRCS上的制动压力来锁定带式制动器。在一个示例中，可以禁用到带式制动器的动力。这通过不对VCR致动器供电和减小对其控制的依赖而增大在这些状态下操作时的燃料经济性。然而，当发动机在区706中时，预期到区704或区708的突然的CR转变，因为这是边界区。具体地说，当在区706中时，发动机转速和负荷可以比区704或区708更快的速率改变。因此，在该区中，可以调节经由带式制动器施加在CRCS上的制动压力以使得CRCS能够移动。例如，当CR从区704或区708朝向区706移动时，带式制动器上的压力可以减小(通过增大带式制动器的液压致动器上的压力)。液压致动器中的所得较小压力差允许VCR致动器在所需压缩比改变的情况下使CRCS移动。同时，带式制动器上的压力保持足够高以在没有VCR致动器协助的情况下将CRCS保持在适当位置。

在一些示例中，当在中间负荷区706中时，挑选中间压缩设置或选择周围具有大量滞后的CR设置并使CRCS为锁定的可能较有利。每次将CRCS解锁并移动CR时，消耗某一量的电能。因此，在一些示例中，控制器可以选择仅在存在足够益处时，诸如当能量消耗不大于新CR下的燃料节省时将CRCS解锁。油控制阀会汲取显著少于CR致动器马达的能量。换句话说，有效地数字化为多个(例如，3个、4个或5个)离散状态可能比消耗能量以不断对所需CR设置(CRd)的变化作出反应可能更有效。

还将了解，当在区δ中时，如果转速/负荷点不变，则可以通过减小液压致动器中的压力来锁定带式制动器。

返回到图4，如果在334处，确定发动机不在δ区(由Thr1和Thr2限定)中，诸如当发动机在图7的区704或708中时，则在336处，方法包括通过闭合油控制电磁阀来闭合带式制动器以锁定CRCS。这允许发动机保持在较高或较低CR设置中。

如果确定发动机在δ区中，则在338处，方法包括维持油控制电磁阀打开以减小制动带上的压力。由制动带施加在CRCS上的制动压力接着减小以便实现CRCS移动(如果响应于所需CR的变化而需要的化)同时将CRCS维持在适当位置。具体地说，带式制动器可以打开到其足够松弛以使得CRCS能够移动而不会使得CRCS完全移动的程度。这允许在命令CR变化时易于使CRCS移动，从而改进瞬态响应。在一个示例中，使带式制动器松弛以减小CRCS上的制动压力包括调整向联接到带式制动器的电动致动器命令的占空比以使带式制动器的弹簧在其偏置相反的方向上移动某一量。所命令的占空比随所需打开程度而变化。具体地说，可以调整所命令的占空比以将控制轴保持为足够松弛以允许运动程度高于当控制轴锁定时允许的运动程度，但低于当控制轴完全解锁时允许的运动程度。以这种方式，通过在预期迫切的CR变化时(诸如响应于突然的高扭矩请求)减小带式制动器摩擦来安排带的某一预加载。如下文(在340-342处)详细阐述的，可以在变速器换档是迫切的时或在高动态驾驶循环期间执行类似的带摩擦调整。

通过减小带式制动器压力以实现高于当轴完全锁定时允许的运动程度，但低于当轴完全解锁时允许的运动程度的轴的运动程度，使轴做好准备使得其在需要CR变化时可以在迅速变化的发动机转速/负荷区中经由来自VCR致动器的马达扭矩而容易且迅速地移动。另外，控制器可以得知随发动机转速/负荷状况而变化并且进一步随当前CR设置而变化的将轴保持在“松弛”位置所需的制动力。在一些示例中，控制器可以得知随相对于位置范围的控制轴位置和发动机压缩比而变化的制动力。例如，控制器可以增大由带式制动器施加的制动扭矩，直到控制轴的位置在准许位置范围的上限之外为止，接着减小制动扭矩直到控制轴的位置在位置范围的下限之外为止。以这种方式，控制器可以得知以在准许位置范围的上限与下限之间的运动程度保持控制轴所需的制动力。本文中，位置范围可以对应于阈值压缩比范围，诸如图7的居中范围δ。在得知随相对于位置范围的控制轴位置和(当前)发动机压缩比设置而变化的制动力之后，控制器可以基于该得知而调整施加在联接到带式制动器的电磁阀上的液压。

在一些示例中，也可以通过允许CRCS以目标速率(以弧度/秒为单位)进行角运动而闭环地控制经由油控制阀和带式制动器施加的压力。通过实现目标角加速度和速度所需的带式制动力与VCR致动器马达电流之间的最小功率消耗平衡来实现控制。

接下来，在340处，确定是否已经安排换档。可以响应于扭矩需求的变化而安排换档。如果安排了换档，则在342处，方法包括基于在换档之后所需的CR设置而调整VCR致动器和带式制动器的状态。方法可以在锁定带式制动器之后发起换档，并且接着在完成变速器换档之后发起到所需CR设置(CRd)的VCR转变。例如，如果在换档之后需要CR设置的变化，则可以闭合带式制动器以锁定制动器和CRCS。接着，在CRCS保持锁定的情况下，可以发起和完成变速器换档。在完成变速器换档后，可以打开带式制动器并且可以减小由带式制动器施加在CRCS上的制动压力以使得CRCS能够移动(以全运动程度)。接着，可以致动VCR致动器以使发动机转变并使CRCS移动到对应于所需CR设置的位置。接着，在完成CR转变之后，可以再次闭合带式制动器以将CRCS锁定在当前CR设置中。以这种方式，可以延迟变速器换档的发起和完成直到已经锁定带式制动器为止，并且可以延迟CR转变直到已经完成变速器换档为止。

大的扭矩扰动可以在换档期间出现。由于在大多数瞬态操作期间，发动机保持为相同的(高)压缩比，因此在换档期间可以将CRCS保持锁定。通过较可靠地使得能够在换档期间经由锁定的CRCS相对于曲轴确定活塞位置，较好地满足耐久性、效率和功率目标。

将了解，当将变速器档位调低速档以获得发动机的较高功率输出时，CR可以从高减小为低。这种转变可以在车辆已经处于较高发动机转速下较快地发生以利用发动机扭矩致动，如图5详细阐述的。

如果没有安排换档，则在344处，可以确定是否已经满足发动机停机条件。在一个示例中，如果扭矩需求小于阈值，如果车辆速度小于阈值，如果电池未充分充电，并且不存在对车厢冷却/加热的需求，则可以确认发动机停机条件。如果不满足发动机停机条件，则在346处，维持发动机运转。当发动机在运转时，控制器可以基于发动机转速/负荷的变化继续调整发动机的CR设置。另外，基于所选择的CR设置，控制器可以调整制动带和VCR致动器状态以在将维持CR设置时使得CRCS能够锁定，并且在CR设置可以改变时使得CRCS能够移动。

如果满足发动机停机条件，则在348处，可以确定发动机是否已经处于低CR设置中，诸如随后的发动机重新起动时所需的低设置。例如，可以确定发动机是否已经处于CR8.0。如果是，则在356处，方法包括使发动机停机。使发动机停机包括禁用燃料和火花并允许发动机降速至静止。另外，控制器可以禁用到联接到带式制动器的液压致动器的电力以闭合带式制动器，这锁定CRCS并使得发动机能够在低CR设置种停机。因此，发动机可以预先定位以用于在随后发动机重新起动时在低CR设置中起动。

否则，如果发动机不在低CR设置中，则在350处，可以确定带式制动器当前是否被锁定。如果没有，则在354处，控制器可以保持发动机运转并且命令VCR致动器到低CR设置。本文中，由于带式制动器未锁定(也就是说，它是打开的)，因此CRCS能够移动，并且在对VCR致动器供电以使发动机移动到低CR设置时移动。如果带式制动器被锁定，则在352处，方法包括保持发动机运转并打开带式制动器。打开带式制动器包括对联接到带式制动器的致动器供电以在弹簧的默认偏置的相反方向上对弹簧施加力。这允许CRCS移动。控制器接着可以命令VCR致动器到随后的发动机起动所需的低CR设置。

从352和354中的每一者，在使发动机转变为低CR设置之后，方法移动到356以使发动机停机并禁用到联接到带式制动器的液压致动器的电力以闭合带式制动器。这锁定CRCS并使得发动机能够在低CR设置中停机。因此，发动机可以预先定位以用于在随后发动机重新起动时在低CR设置中起动。

现在转向图5，示出了用于将发动机扭矩致动与VCR致动器操作和带式制动器致动进行协调以实现CR转变的示例方法500。图5的方法可以作为图3的方法的一部分来执行，诸如在332处。所述方法使得能够改进CR转变的瞬态响应时间。同时，可以平衡瞬态响应时间与CRCS硬件耐久性以延长部件寿命。

可以从经由曲轴、杆、中间连杆(例如图2的中间连杆206)、连接杆(诸如图2的杆204)和连接杆附接到CRCS的偏心率直接施加到VCR致动器的发动机扭矩、“s”连杆杠杆比和VCR解算器马达中的齿轮组来计算克服燃烧力所需的扭矩。接着通过知道从带式制动器电磁阀(诸如阀210)施加在带式制动器上的制动力，可以安排占空比以控制克服带式离合器的摩擦和使CRCS按所需角速度移动所需的扭矩(力)。参考图8的映射图800，可以确定在各种CR(如由图8中的不同线定义)下在燃烧循环期间的扭矩总和的符号。这确定没有其他致动器或制动器作用于CRCS上时的CRCS移动方向。总和允许准确地计算带式制动器摩擦或将要施加的压力。现在转向图5，在502处，方法包括诸如经由联接到CRCS的传感器或基于发动机工况而检索当前CR设置(CRc)，如先前在304处所描述。在504处，方法包括基于发动机工况而确定所需CR设置，如320处所描述。在506处，方法包括确定CRc是否高于CRd。如果不是，则在508处，方法包括打开带式制动器以及命令VCR致动器使发动机从CRc转变为CRd。打开带式制动器包括命令到带式制动器的液压电磁阀的电力以使阀的弹簧在弹簧的固有偏置相反的方向上移动。命令VCR致动器以实现转变包括命令到VCR致动器的电力以使CRCS移动。

如果CRc高于CRd，则在510处，可以确定在整个燃烧循环内CRCS上的发动机扭矩已经高于阈值(诸如确认CRCS上的任何正发动机扭矩的存在)。在一个示例中，可以基于轴旋转的速度和方向来推断CRCS上的正发动机扭矩施加。如果不是，则方法返回到508以打开带式制动器并命令VCR致动器使发动机从CRc转变为CRd。否则，如果在燃烧循环内在CRCS上已存在正发动机扭矩，则在512处可以确定带式制动器是否已经被锁定。可以在没有电力供应到带式制动器的液压致动器时锁定带式制动器。锁定位置可以是带式制动器的默认位置，其中液压致动器的弹簧偏置在一方向上。

如果带式制动器被锁定，则在514处，方法包括使带式制动器松弛并减小由带式制动器施加在CRCS上的制动压力。例如，可以通过对带式制动器的液压致动器施加电力以打开电磁控制阀来使带式制动器松弛。可以打开带式制动器到允许控制轴以低于完全解锁时允许的旋转程度的旋转程度移动的程度。本文中发明者已经认识到由于VCR机构的配置，在CR下降到低于阈值CR之后，在燃烧期间将扭矩施加在CRCS上，这自然地使轴从高CR移动到低CR。例如，当CR下降到低于CR 12.5时，可以施加发动机扭矩。利用这个固有扭矩加上来自VCR致动器的力可以增大CRCS的旋转速度。这可以改进瞬态响应时间。因此，通过使带式制动器松弛以及使得CRCS能够移动，除了VCR致动器扭矩之外，还可以利用发动机扭矩以使发动机从较高CR迅速转变为较低CR。改进用以减小压缩比的时间可以在需要车辆加速的事件期间改进车辆响应。

如果带式制动器未锁定，则在516处，可以确定CRCS是否在以可能致使部件损坏的速度移动。例如，基于来自VCR致动器的位置信号(或联接到CRCS的信号)，控制器可以计算控制轴的运动速度。如果估计的速度高于阈值速度，则在518处，可以调整由带式制动器施加在CRCS上的制动压力以将速度减小到目标速度范围内。通过减小CRCS的速度，可以保护轴以防速度诱发的损坏。如果使用燃烧力来迅速移动到低CR位置，那么角速度可能不是那么重要直到静止于低CR位置。因此，通过测量CRCS的角度变化率(以弧度/秒为单位)，控制器可以预测到当轴将停下时处于该变化率的未来，并且施加制动以减慢该速率并“使其软着陆”。作为示例，控制器可以在发动机从较高CR转变为较低CR期间使带式制动器绷紧以降低CRCS的移动速度。这包括控制器减小到带式制动器的液压致动器的电力以使弹簧机构在其默认偏置方向上移动。这增大抵消施加在CRCS上的发动机扭矩的制动扭矩。另外，控制器可以对VCR致动器供电以在与发动机扭矩相反的方向上增加CRCS的动力。

如果CRCS没有以高于所需的速度移动，则在520处，方法包括使带式制动器松弛以允许相同(或较高)速度下的CR转变。这包括控制器向带式制动器的液压致动器提供电力以使弹簧机构在其默认偏置相反的方向上移动。控制器还可以任选地对VCR致动器供电以增大VCR致动器的电力从而在与发动机扭矩相同相反地增加到CRCS的动力。

以这种方式，带式制动器和VCR致动器可以合作以改进瞬态发动机响应，同时还减小CRCS影响机械紧急停车的可能性。因此，VCR机构的部件寿命得以延长。

将了解，联接到带式制动器的致动器可以是液压致动器或电动致动器。在任一情况下，致动器联接到弹簧加载阀并且必须对致动器供电以克服弹簧力以将制动器解锁。当未供电时，弹簧偏置在默认位置，这锁定制动器。因此，如果液压或电动致动器的任何部件存在电力故障或降级，则制动器默认在锁定位置，从而确保CRCS锁定在适当位置。

控制器可以得知迭代致动事件内的制动接合位置和完全锁定位置以实现“较平滑的”着陆。这实现到完全解锁位置的较快时间。通过将CRCS锁定在默认位置，液压或电动致动器允许VCR致动器在CR转变相期间以最大电力操作，同时在固定CR下操作时保持不供电，从而进一步提高燃料经济性。制动带致动器的尖端可以在组装期间附接到松弛带使得致动器处于完全伸展的状态。带可以在致动器绷紧时将控制轴锁定在适当位置。

以这种方式，控制器可以经由来自制动器的制动力维持用于改变发动机的压缩比的控制轴的位置；以及在所述控制轴的致动之前和期间基于工况而调整所述制动力。本文中，所述控制轴的致动包括经由联接到所述控制轴的可变压缩比(VCR)致动器来改变所述压缩比，并且其中不经由来自所述VCR致动器的扭矩维持所述控制轴的所述位置。所述控制器还可以响应于即将到来的变速器换档而致动所述控制轴，变速器换档安排基于所述制动力而调整。其中，所述控制器可以在所述控制轴的致动之前减小所述制动力，以及在致动所述控制轴时改变所述制动力，所述改变是基于在所述控制轴的所述致动之前的第一压缩比相对于在所述控制轴的所述致动之后的第二压缩比。在一个示例中，当所述第一压缩比高于上限阈值或低于下限阈值，并且所述第二压缩比在所述上限阈值与所述下限阈值之间时，所述改变包括在所述压缩比从所述第一压缩比移动至所述第二压缩比时减小所述制动力。在另一示例中，当所述第一压缩比高于所述第二压缩比时，所述改变包括在所述控制轴上的发动机扭矩和来自所述VCR致动器的马达扭矩中的一个或多个增大时增大所述制动力，所述制动力增大以按目标速度从所述第一压缩比转变为所述第二压缩比，所述目标速度是根据所述控制轴的硬件限制而选择的。所述制动器可以联接到弹簧加载阀，并且调整所述制动力可以包括通过增大与弹簧偏置方向相反地施加在所述弹簧加载阀的弹簧上的压力来减小所述制动力；以及通过减小施加在所述弹簧上的所述压力来提高所述制动力。所述压力可以通过液压致动器以液压方式或经由电动致动器以电方式施加，如图6A-6B所描述。所述控制轴的致动可以包括使所述发动机从第一压缩比设置转变为第二压缩比设置。所述调整可以包括：在第一状况期间，在所述控制轴的所述致动之前减小所述制动力并且接着增大所述制动力以将所述发动机保持在所述第二压缩比设置中同时实现较低程度的控制轴运动；以及在第二状况期间，在所述控制轴的所述致动之前减小所述制动力并且接着增大所述制动力以将所述发动机保持在所述第二压缩比设置中同时实现较高程度的控制轴运动。例如，在所述第一状况期间，所述第二压缩比设置可以对应于发动机转速和负荷的较低变化率区，而在所述第二状况期间，所述第二压缩比设置可以对应于发动机转速和负荷的较高变化率区。

图6A-6B详述了带式制动器经由液压致动器进行的致动(图6A的方法600)和经由电动致动器进行的致动(图6B的方法620)。

首先转向图6A的方法600，详述了在VCR操作期间带式制动器的液压致动。带式制动器的液压致动器可以螺栓连接至发动机的一侧或油盘，其中利用垫片将油密封件保持为完好的。

在602处，方法确定是否将锁定CRCS。如先前所讨论的，可以在发动机将在固定CR设置中操作时锁定CRCS，固定CR设置可以是VCR机构的最高可能或最低可能CR设置。另外，可以在发动机处于发动机转速和负荷不迅速变化的速度-负荷区中时，诸如当发动机在图7的区δ外时锁定CRCS。如果将锁定CRCS，则在604处，方法包括禁用到VCR致动器的电力，同时打开带式制动器电磁阀。在带式制动器电磁阀打开后，经由电磁阀的弹簧加载机构维持CRCS锁定。在断开电源后，电磁阀打开，从而独立于液压流体(例如，油)温度和液压流体水平而将机构锁定在适当位置。

如果CRCS已经锁定(并且因此不再需要锁定)，则在606处，确定由制动带施加在CRCS上的制动压力是否需要减小。如果是，则在608处，方法包括经由致动器在第一方向上(与弹簧偏置方向相反)命令单次“拉动动作以提供克服弹簧加载的短冲程。短冲程允许相反方向上的低轮廓以用于较小包装并使用较少液压体积。

现在转向图6B的方法620，详述了在VCR操作期间带式制动器的电动致动。带式制动器的电动致动器可以与AC或DC马达联接到发动机的相同位置，其中集成的或外部控制附接到没有弹簧的工作齿轮或弹簧加载的一般机构(与用于液压致动的类似)。

在622处，如602处一样，方法确定是否将锁定CRCS。如先前所讨论的，可以在发动机将在固定CR设置中操作时锁定CRCS，固定CR设置可以是VCR机构的最高可能或最低可能CR设置。另外，可以在发动机处于发动机转速和负荷不迅速变化的速度-负荷区中时，诸如当发动机在图7的区δ外时锁定CRCS。如果将锁定CRCS，则在624处，方法包括禁用到VCR致动器的电力，同时打开带式制动器电磁阀。在带式制动器电磁阀打开后，经由电磁阀的弹簧加载机构维持CRCS锁定。在断开电源后，电磁阀打开，从而将机构锁定在适当位置。

如果CRCS已经锁定(并且因此不再需要锁定)，则在626处，确定由制动带施加在CRCS上的制动压力是否需要减小。如果是，则在628处，方法包括施加电压以使弹簧加载机构在第一方向(与弹簧偏置方向相反)上移动以提供克服弹簧加载的短冲程。

图9的表900将各种机构和致动器在多种发动机工况期间的位置制成表格。

将了解，图9示出了对于发动机怠速状况，通常CRCS是锁定的，这是因为在怠速下预期极少移动甚至不预期移动(并且高CR设置是最有效的设置)。然而，在一些状况下，CRCS可以解锁，诸如在高温下在高附件负荷情况下(例如，其中AC接通，以及来自发电机的高输出)在小发动机位移期间。

现在转向图10，示出了用于具有VCR发动机的车辆的示例VCR调整。映射图1000以曲线1002示出了发动机转速的变化，其指示扭矩需求的变化。至少基于发动机转速和负荷，可以改变以曲线1004示出的发动机的所需CR设置。例如，CR设置可以在低、中和高CR设置之间变化。在一个非限制性示例中，此等可以分别包括CR 8、11和14。可以经由VCR致动器的电致动(曲线1010)以及联接到VCR机构的控制轴(CRCS)的带式制动器的状态(曲线1006)来实现CR设置调整。可以通过改变施加在带式制动器的弹簧加载的致动器上的液压来在CR转变期间改变CRCS的旋转的程度和速率，改变液压会改变带式制动器的锁定程度，如曲线1008所示。可以将所述调整与变速器换档安排(曲线1012)进行协调以实现较平滑的转变。发动机负荷以曲线1014示出。可以在车辆推进期间驾驶员需求改变时协调发动机转速(曲线1002)和负荷(曲线1014)调整。

在t1之前，发动机停机。本文中，发动机可能已经在低CR设置中停机。在t1处，响应于驾驶员扭矩需求的增大，重新起动发动机并且发动机转速开始增大。由于发动机在重新起动发动机所需的低CR设置中停机，因此发动机能够重新起动而不需要将电力提供到VCR致动器并且经由带式制动器的锁定将CRCS保持为固定的。由于带式制动器的闭合或锁定位置是默认位置，因此不需要将液压施加在致动带式制动器的电磁阀的弹簧上。

在发动机在t1起动并转动曲柄之后，发动机移动到怠速转速并且保持在该怠速转速处。在t2处，由于发动机保持在怠速状况下，维持低CR设置而无需致动VCR致动器。在替代示例中，诸如当催化剂完全变暖时，发动机可以在高CR设置中怠速。其中带式制动器可以瞬时解锁并且可以致动VCR致动器以使发动机从低CR设置移动到高CR设置，并且接着可以重新锁定带式制动器并在CRCS锁定的情况下在高CR设置中保持发动机怠速，如虚线区段1003、1007、1011和1009所示。

在本示例中，预期到发动机转速和负荷的突然变化以及因此CR的变化，通过对弹簧施加压力以使弹簧在其偏置相反的方向上移动来将带式制动器部分地解锁。这会将由带式制动器施加在控制轴上的制动压力减小到轴可以某一程度移动而不能自由移动的水平。同时，可以维持当前低CR设置而无需通过VCR致动器来施加马达扭矩。为了减小怠速燃烧变化对VCR致动器的影响，通过继续将制动带保持为部分锁定而将CRCS保持在适当位置并且将低CR设置保持为固定的。

在t3处，响应于驾驶员扭矩需求的变化(诸如请求额外扭矩的轻触)，发动机转速(当车辆加速时发动机转速增大)和负荷存在变化，从而需要CR转变为高CR设置。为了实现转变，在对VCR致动器供电以实现转变之前，通过增大弹簧上的压力，从而使带式制动器移动到完全解锁位置来减小由带式制动器施加在CRCS上的制动压力。既然CRCS可以移动，对VCR致动器供电持续一段时间以对CRCS施加马达扭矩以使发动机移动到高CR设置。在完成转变后，通过减小施加在弹簧上的压力而将CRCS锁定在高CR设置中，减小压力会将带式制动器锁定(在其默认位置)。另外，禁用到VCR致动器的电力。之后，在t4与t5之间，经由带式制动器将发动机保持在高CR设置中。

在t5处，发动机工况存在变化，从而需要转变为中间CR设置。为了实现转变，首先将带式制动器解锁，从而允许CRCS移动。瞬时对VCR致动器供电以对CRCS施加扭矩并使其移动到对应于所需CR设置的位置。当CR在t5与t6之间转变为中间CR设置(其在区δ中，在该区中发动机转速和负荷可能存在较高变化率)，在中间CR设置中CR转变可能突然发生，通过减小弹簧上的压力，CRCS从完全解锁状态移动到部分锁定状态。当CR从高CR设置朝向中间CR设置移动时，压力可以减小。在达到所需CR设置后，禁用VCR致动器。

当在该CR设置中时，在t6与t7之间，将带式制动器保持部分锁定，并且将CRCS保持足够松弛以使得VCR致动器扭矩能够在需要时再次使CRCS移动，而不需要VCR致动器扭矩来将CRCS保持在其当前位置。将了解，尽管示例示出了弹簧上的压力在t6与t7之间保持稳定，但这可以反映平均压力。控制器可以持续地对施加在弹簧上的压力做出改变以改变由带式制动器施加在CRCS上的制动扭矩。CRCS的所得松弛可能导致小的CRCS运动程度，这可能致使CR设置偏离所需设置，并且致使CRCS位置偏离所需位置(对应于所选择的CR设置)。例如，可以施加弹簧压力并减小制动扭矩直到注意到第一方向上的CRCS运动为止。响应于检测到的运动，可以减小弹簧压力并增大制动扭矩直到注意到第二相反方向上的CRCS运动为止。响应于检测到的运动，可以再次减小制动扭矩。以这种方式，可以使CRCS连续移动小的程度，使得CR设置平均保持在所需设置下而无需来自VCR致动器的马达扭矩。同时，CRCS足够松弛，使得其可以在经由VCR致动器将马达扭矩施加在其上后就移动。

作为示例，对于带式制动器保持松弛的所有模式，控制器可以参考致动(松弛)带所需的最小CR变化的映射值。当油螺线管消耗电能时，控制器可以将带式制动器锁定在固定的离散的CR水平(例如，1个CR点)，这是因为与响应于小于1个CR点的CR变化相比将较多能量花费在保持螺线管打开和带松弛上。

作为另一示例，控制器可以通过增大由带式制动器施加的制动力来连续地改变制动扭矩，直到控制轴在第一方向上移动到CRCS的准许位置范围之外(在处于中间CR设置下时)为止。响应于移动，控制器可以立即减小制动力，直到控制轴在第二相反方向上移动到位置范围之外为止。本文中，位置范围可以基于当前CR设置或准许阈值压缩比范围，其中CRCS保持在实现某一旋转程度的设置下。

在t7处，发动机工况存在另一变化，从而需要减小CR。另外，直到t7时，变速器都处于第一档。发动机工况的变化也可能需要变速器换档至与第一档不同的第二档。在一个示例中，所请求的变速器换档是调高速档(如本文中所示)。在另一示例中，所请求的变速器换档可以是调低速档。在任一情况下，延迟变速器换档的发起，直到带式制动器锁定为止。具体地说，在t7处，减小弹簧上的压力以使带式制动器返回到默认闭合(闭合)位置。接着，在将带式制动器保持锁定的同时，发起变速器换档并到t8完成。在t8处，发起所请求的CR转变。由于所需CR现在低于当前CR，因此CRCS上因气缸燃烧而经历的至少一些发动机燃烧扭矩可以用来使CRCS在较低CR设置的方向上移动。将该发动机扭矩施加与VCR扭矩和带式制动器扭矩施加进行协调以使得转变能够以所需速率发生，并且不会更快(如在没有施加带式制动器扭矩的情况下可能发生的)。具体地说，根据发动机扭矩来调整经由带式制动器施加在CRCS上的制动扭矩相对于经由VCR致动器施加在CRCS上的马达扭矩的比以使得能够按目标速率从中间CR设置转变为低CR设置。具体地说，对VCR致动器供电以对轴施加马达扭矩。当马达扭矩增大时，并且由于发动机扭矩也同时在与马达扭矩相同的方向上施加在轴上(以便使轴在较低CR设置的方向上移动)，通过减小弹簧上的压力来增大由制动带施加在轴上的制动扭矩。这允许CR转变渐渐地发生。否则，在制动扭矩不存在的情况下，转变可能发生得更快，如由虚线区段1005所指示，并且这可能导致硬件耐久性问题。

在到较低CR设置的转变完成后，通过减小弹簧上的压力以闭合和锁定带式制动器来锁定CRCS，并且禁用到VCR致动器的电力。之后，经由锁定的带式制动器将发动机保持在较低CR设置中。

在t9处，发动机工况存在另一变化，从而需要转变为高CR设置和另一变速器换档，本文中为调低速档。由于带式制动器已经锁定，因此立即发起变速器换档。接着，在完成变速器换档之后，发起CR转变。为了实现转变，在对VCR致动器供电以实现转变之前，通过增大弹簧上的压力，从而使带式制动器移动到完全解锁位置来减小由带式制动器施加在CRCS上的制动压力。既然CRCS可以移动，对VCR致动器供电持续一段时间以对CRCS施加马达扭矩以使发动机移动到高CR设置。在完成转变后，通过减小施加在弹簧上的压力而将CRCS锁定在高CR设置中，减小压力会将带式制动器锁定(在其默认位置)。另外，禁用到VCR致动器的电力。之后，经由带式制动器将发动机保持在高CR设置中，同时变速器也朝向较高档位。以这种方式，响应于发动机工况的变化需要发动机压缩比的变化和变速器换档，控制器可以在发起变速器换档之前增大制动力以锁定制动器。接着，在完成变速器换档之后，控制器可以减小控制轴上的来自制动器的制动力，同时增大控制轴上的来自电动压缩比致动器的马达扭矩以使控制轴移动至对应于发动机压缩比变化的位置。

在t10处，满足发动机怠速-停车条件并请求发动机停机。由于需要在随后的重新起动期间以低CR设置(如在t1发动机重新起动期间)重新起动发动机，因此在发动机实际上停机之前实现从高CR设置到低CR设置的转变。换句话说，延迟停机直到完成CR转变为止。具体地说，在对VCR致动器供电以实现转变之前，通过增大弹簧上的压力，从而使带式制动器移动到完全解锁位置来减小由带式制动器施加在CRCS上的制动压力。既然CRCS可以移动，对VCR致动器供电持续一段时间以对CRCS施加马达扭矩以使发动机移动到低CR设置。在完成转变后，通过减小施加在弹簧上的压力而将CRCS锁定在低CR设置中，减小压力会将带式制动器锁定(在其默认位置)。在完成CR转变后，在t11处，通过对发动机气缸禁用燃料和火花来使发动机停机，这致使发动机降速到静止，同时通过锁定的带式制动器将CR保持在低CR设置下。因此，当在t11之后重新起动发动机时，可以在低CR设置中重新起动发动机，从而提高发动机可起动性。

以这种方式，在处于阈值压缩比范围外的第一状况期间，控制器可以经由来自制动器的制动力维持控制轴的固定位置，控制轴改变发动机的压缩比。相比之下，在处于阈值压缩比范围内的第二状况期间，控制器可以经由制动力使控制轴的位置在位置范围内连续地改变。在一个示例中，在第一状况期间，发动机的压缩比高于上限阈值或低于下限阈值，并且在第二状况期间，发动机的压缩比低于上限阈值且高于下限阈值。连续地改变可以包括：增大制动力直到控制轴在第一方向上移动到位置范围之外为止，以及响应于该移动，减小制动力直到控制轴在第二相反方向上移动到位置范围之外为止，位置范围是基于阈值压缩比范围。另外，在第二状况期间，控制器可以得知随相对于位置范围的控制轴位置和发动机压缩比而变化的制动力；以及基于该得知而调整施加在联接到制动器的电磁阀上的液压。在进一步示例中，在第一状况期间，可以禁用联接到控制轴的电动压缩比致动器并且可以不经由致动器对控制轴施加马达扭矩。相比之下，在第二状况期间，可以启用联接到控制轴的电动压缩比致动器并且也可以经由致动器对控制轴施加至少一些马达扭矩。另外，在第一状况和第二状况两者期间，响应于发动机工况的变化需要发动机压缩比的变化和变速器换档，控制器可以减小控制轴上来自制动器的制动力，同时增大控制轴上来自电动压缩比致动器的马达扭矩，以使控制轴移动到对应于发动机压缩比的变化的位置，并且接着在发起变速器换档之前增大制动力以维持控制轴的固定位置。如果发动机压缩比的变化包括压缩比的减小，则控制器也可以基于因气缸燃烧而经由活塞对控制轴施加的发动机扭矩来调整控制轴上来自制动器的制动力与来自电动压缩比致动器的马达扭矩的比，以使控制轴经由压缩比的减小以目标速度转变。

以这种方式，可以维持固定CR设置，同时减小VCR致动器处的功率消耗。通过改变经由带式制动器施加在VCR发动机的控制轴上的制动扭矩，压缩比控制轴可以保持足够松弛以在瞬态扭矩需求期间转变为所需CR设置。同时，控制轴可以保持足够绷紧以保持当前CR设置。通过在预期CR的突然变化的发动机转速-负荷区中操作时经由带式制动器使控制轴松弛，改进瞬态响应时间。通过在不预期CR的突然变化时经由带式制动器使控制轴绷紧，可以对VCR致动器禁用电力，同时实现对活塞位置更准确的估计。另外，控制轴的位置可以用来计算控制轴的运动速度，从而允许更精细地控制CR转变速率。通过将控制轴上经由带式制动器和VCR致动器施加的扭矩与在变换至较低压缩比期间固有地施加在控制轴上的发动机扭矩进行协调，可以不致使硬件问题同时仍提供所需转变响应时间的速度实现CR变换。通过还将所述调整与变速器换档安排进行协调，可以实现较平滑的变速器换档。通过改进CR转变同时减小功率消耗，可以提高VCR发动机的性能和燃料经济性。

用于发动机的一个示例方法包括：经由来自制动器的制动力维持用于改变发动机的压缩比的控制轴的位置；以及在所述控制轴的致动之前和期间基于工况而调整所述制动力。在先前示例中，另外地或可选地，所述控制轴的致动包括经由联接到所述控制轴的可变压缩比(VCR)致动器来改变所述压缩比，并且其中不经由来自所述VCR致动器的扭矩维持所述控制轴的所述位置。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述方法还包括响应于即将到来的变速器换档而致动所述控制轴，变速器换档安排基于所述制动力而调整。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述调整包括在所述控制轴的致动之前减小所述制动力，以及在致动所述控制轴时改变所述制动力，所述改变是基于在所述控制轴的所述致动之前的第一压缩比相对于在所述控制轴的所述致动之后的第二压缩比。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，当所述第一压缩比高于上限阈值或低于下限阈值，并且所述第二压缩比在所述上限阈值与所述下限阈值之间时，所述改变包括在所述压缩比从所述第一压缩比移动至所述第二压缩比时减小所述制动力。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，当所述第一压缩比高于所述第二压缩比时，所述改变包括在所述控制轴上的发动机扭矩和来自所述VCR致动器的马达扭矩中的一个或多个增大时增大所述制动力，所述制动力增大以按目标速度从所述第一压缩比转变为所述第二压缩比，所述目标速度是根据所述控制轴的硬件限制而选择的。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述制动器联接到弹簧加载阀，并且其中调整所述制动力包括：通过增大与弹簧偏置方向相反地施加在所述弹簧加载阀的弹簧上的压力来减小所述制动力；以及通过减小施加在所述弹簧上的所述压力来提高所述制动力。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述控制轴的所述致动包括使所述发动机从第一压缩比设置转变为第二压缩比设置，并且其中所述调整包括：在第一状况期间，在所述控制轴的所述致动之前减小所述制动力，并且接着增大所述制动力以将所述发动机保持在所述第二压缩比设置中，同时实现较低程度的控制轴运动；以及在第二状况期间，在所述控制轴的所述致动之前减小所述制动力，并且接着增大所述制动力以将所述发动机保持在所述第二压缩比设置中，同时实现较高程度的控制轴运动。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，在所述第一状况期间，所述第二压缩比设置对应于发动机转速和负荷的较低变化率区，并且其中在所述第二状况期间，所述第二压缩比设置对应于发动机转速和负荷的较高变化率区。

用于发动机的另一示例方法包括：在处于阈值压缩比范围外的第一状况期间，经由来自制动器的制动力维持改变发动机的压缩比的控制轴的固定位置；以及在处于所述阈值压缩比范围内的第二状况期间，经由所述制动力使所述控制轴的位置在位置范围内连续地改变。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，在所述第一状况期间，所述发动机的所述压缩比高于上限阈值或低于下限阈值，并且其中在所述第二状况期间，所述发动机的所述压缩比低于所述上限阈值且高于所述下限阈值。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述连续地改变包括：增大所述制动力直到所述控制轴在第一方向上移动到所述位置范围之外为止；以及响应于所述移动，减小所述制动力直到所述控制轴在第二相反方向上移动到所述位置范围之外为止，所述位置范围是基于所述阈值压缩比范围。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述方法还包括：在所述第二状况期间，得知随相对于所述位置范围的控制轴位置和所述发动机压缩比而变化的所述制动力；以及基于该得知而调整施加在联接到所述制动器的电磁阀上的液压。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，在所述第一状况期间，禁用联接到所述控制轴的电动压缩比致动器并且不经由所述致动器对所述控制器施加马达扭矩，并且其中在所述第二状况期间，启用联接到所述控制轴的所述电动压缩比致动器并且还经由所述致动器对所述控制轴施加至少一些马达扭矩。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述方法还包括在所述第一状况和所述第二状况两者期间，响应于发动机工况的变化需要发动机压缩比的变化和变速器换档，在发起所述变速器换档之前增大所述制动力以锁定所述制动器，并且接着在完成所述变速器换档之后，减小所述控制轴上来自所述制动器的所述制动力，同时增大所述控制轴上来自所述电动压缩比致动器的所述马达扭矩，以使所述控制轴移动到对应于发动机压缩比的所述变化的位置。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，当发动机压缩比的所述变化包括压缩比的减小时，基于因气缸燃烧而经由活塞施加在所述控制轴上的发动机扭矩而调整所述控制轴上来自所述制动器的制动力与来自所述电动压缩比致动器的马达扭矩的比，以使所述控制轴经由压缩比的所述减小按目标速度转变。

另一示例发动机系统包括：发动机；控制轴，所述控制轴用于改变所述发动机的压缩比；制动器，所述制动器用于对所述控制轴施加制动扭矩，所述制动器是经由弹簧加载的电磁阀致动的；电动致动器，所述电动致动器用于对所述控制轴施加马达扭矩；变速器，所述变速器包括多个档位；以及控制器，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致使所述控制器：经由所述制动器将所述控制轴维持在固定位置以维持所述发动机的第一压缩比设置；以及响应于使所述发动机转变为低于所述第一设置的第二压缩比设置的请求，根据因气缸燃烧而施加在所述控制轴上的发动机扭矩而调整所述控制轴上来自所述制动器的所述制动扭矩与来自所述电动致动器的所述马达扭矩的比。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述控制器还包括致使所述控制器进行以下操作的指令：在转变为所述第二压缩比设置之后，增大所述制动扭矩同时减小所述马达扭矩以维持所述控制轴的位置；以及接着发起变速器换档。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，当所述第二压缩比设置在对应于发动机转速或负荷的较高变化率的阈值压缩比范围内时，增大所述制动扭矩包括增大所述制动扭矩以实现第一程度的控制轴运动，以及当所述第二压缩比设置在所述阈值压缩比范围外时，增大所述制动扭矩包括增大所述制动扭矩以实现小于所述第一程度的第二程度的控制轴运动。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，实现所述第一程度的控制轴运动包括增大所述制动扭矩直到所述控制轴的位置在对应于所述阈值范围的位置范围的上限外为止，并且接着减小所述制动扭矩直到所述控制轴的所述位置在所述位置范围的下限外为止。

在进一步表示中，一种方法包括延迟变速器换档直到已经经由通过制动器施加的制动力锁定压缩比控制轴为止。在先前示例中，另外地或可选地，所述方法还包括在完成所述变速器换档之后经由电动VCR致动器发起压缩比设置转变，所述发起VCR转变包括在所述变速器换档之后并且在致动所述VCR致动器之前将所述制动器解锁。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述方法还包括在所述变速器换档之前和期间禁用到致动所述轴的电动VCR致动器的电力。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述方法还包括在经由来自VCR致动器的马达扭矩致动所述控制轴以实现发动机CR转变之后锁定所述控制轴。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，所述方法还包括在所述发动机CR转变之前通过减小所述制动力来将所述控制轴解锁。

在另一进一步表示中，一种方法包括经由来自制动器的制动扭矩与来自VCR致动器的马达扭矩的比维持用于改变发动机压缩比的控制轴的第一旋转程度，同时将发动机压缩比保持为固定的。在先前示例中，另外地或可选地，所述方法还包括经由来自所述制动器的制动扭矩并且在没有来自所述VCR致动器的马达扭矩的情况下维持所述控制轴的第二较低旋转程度，同时将所述发动机压缩比保持为固定的。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，当维持所述轴的所述第一旋转程度时施加的固定发动机压缩比低于上限阈值或高于下限阈值，并且当维持所述轴的所述第二旋转程度时施加的固定发动机压缩比高于所述上限阈值或低于所述下限阈值。在先前示例中的任一者或全部中，另外地或可选地，当维持所述轴的所述第一旋转程度时施加的所述固定发动机压缩比对应于发动机转速和负荷的较高变化率，并且当维持所述轴的所述第二旋转程度时施加的所述固定发动机压缩比对应于发动机转速和负荷的较低变化率。

注意，本文中所包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。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、致动器和其他发动机硬件来执行。本文中描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以所示顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文中描述的示例实施例的特征和优点所需要的，而是为了易于说明和描述而提供。所示动作、操作和/或功能中的一个或多个可以取决于所使用的特定策略而重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要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，其中通过在包括各种发动机硬件部件以及电子控制器的系统中执行指令来实施所描述的动作。

应了解，本文中公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应以限制性含义看待，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可以应用于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和非显而易见的组合和子组合。

以下权利要求特别指出了被视为新颖的和非显而易见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。此类权利要求应理解为包括一个或多个这类元素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这类元素。所公开特征、功能、元件和/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。这样的权利要求，无论在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相同还是不同，同样被认为包括在本公开的主题内。

根据本发明，一种用于发动机的方法包括：经由来自制动器的制动力维持用于改变发动机的压缩比的控制轴的位置；以及

在所述控制轴的致动之前和期间基于工况而调整所述制动力。

根据一实施例，所述控制轴的致动包括经由联接到所述控制轴的可变压缩比(VCR)致动器来改变所述压缩比，并且其中不经由来自所述VCR致动器的扭矩维持所述控制轴的所述位置。

根据一实施例，本发明的特征进一步在于，响应于即将到来的变速器换档而致动所述控制轴，变速器换档安排基于所述制动力而调整。

根据一实施例，所述调整包括在所述控制轴的致动之前减小所述制动力，以及在致动所述控制轴时改变所述制动力，所述改变是基于在所述控制轴的所述致动之前的第一压缩比相对于在所述控制轴的所述致动之后的第二压缩比。

根据一实施例，当所述第一压缩比高于上限阈值或低于下限阈值，并且所述第二压缩比在所述上限阈值与所述下限阈值之间时，所述改变包括在所述压缩比从所述第一压缩比移动至所述第二压缩比时减小所述制动力。

根据一实施例，当所述第一压缩比高于所述第二压缩比时，所述改变包括在所述控制轴上的发动机扭矩和来自所述VCR致动器的马达扭矩中的一个或多个增大时增大所述制动力，所述制动力增大以按目标速度从所述第一压缩比转变为所述第二压缩比，所述目标速度是根据所述控制轴的硬件限制而选择的。

根据一实施例，所述制动器联接到弹簧加载阀，并且其中调整所述制动力包括：通过增大与弹簧偏置方向相反地施加在所述弹簧加载阀的弹簧上的压力来减小所述制动力；以及通过减小施加在所述弹簧上的所述压力来提高所述制动力。

根据一实施例，所述控制轴的所述致动包括使所述发动机从第一压缩比设置转变为第二压缩比设置，并且其中所述调整包括：在第一状况期间，在所述控制轴的所述致动之前减小所述制动力，并且接着增大所述制动力以将所述发动机保持在所述第二压缩比设置中，同时实现较低程度的控制轴运动；以及在第二状况期间，在所述控制轴的所述致动之前减小所述制动力，并且接着增大所述制动力以将所述发动机保持在所述第二压缩比设置中，同时实现较高程度的控制轴运动。

根据一实施例，在所述第一状况期间，所述第二压缩比设置对应于发动机转速和负荷的较低变化率区，并且其中在所述第二状况期间，所述第二压缩比设置对应于发动机转速和负荷的较高变化率区。

根据本发明，一种用于发动机的方法包括：在处于阈值压缩比范围外的第一状况期间，经由来自制动器的制动力维持改变发动机的压缩比的控制轴的固定位置；以及在处于所述阈值压缩比范围内的第二状况期间，经由所述制动力使所述控制轴的位置在位置范围内连续地改变。

根据一实施例，在所述第一状况期间，所述发动机的所述压缩比高于上限阈值或低于下限阈值，并且其中在所述第二状况期间，所述发动机的所述压缩比低于所述上限阈值且高于所述下限阈值。

根据一实施例，所述连续地改变包括：增大所述制动力直到所述控制轴在第一方向上移动到所述位置范围之外为止；以及响应于所述移动，减小所述制动力直到所述控制轴在第二相反方向上移动到所述位置范围之外为止，所述位置范围是基于所述阈值压缩比范围。

根据一实施例，本发明的特征进一步在于，在所述第二状况期间，得知随相对于所述位置范围的控制轴位置和所述发动机压缩比而变化的所述制动力；以及基于该得知而调整施加在联接到所述制动器的电磁阀上的液压。

根据一实施例，在所述第一状况期间，禁用联接到所述控制轴的电动压缩比致动器并且不经由所述致动器对所述控制轴施加马达扭矩，并且其中在所述第二状况期间，启用联接到所述控制轴的所述电动压缩比致动器并且还经由所述致动器对所述控制轴施加至少一些马达扭矩。

根据一实施例，本发明的特征进一步在于，在所述第一状况和所述第二状况两者期间，响应于发动机工况的变化需要发动机压缩比的变化和变速器换档，在发起所述变速器换档之前增大所述制动力以锁定所述制动器，并且接着在完成所述变速器换档之后，减小所述控制轴上来自所述制动器的所述制动力，同时增大所述控制轴上来自所述电动压缩比致动器的所述马达扭矩，以使所述控制轴移动到对应于发动机压缩比的所述变化的位置。

根据一实施例，当发动机压缩比的所述变化包括压缩比的减小时，基于因气缸燃烧而经由活塞施加在所述控制轴上的发动机扭矩而调整所述控制轴上来自所述制动器的制动力与来自所述电动压缩比致动器的马达扭矩的比，以使所述控制轴经由压缩比的所述减小按目标速度转变。

根据本发明，提供一种发动机系统，所述发动机系统具有：发动机；控制轴，所述控制轴用于改变所述发动机的压缩比；制动器，所述制动器用于对所述控制轴施加制动扭矩，所述制动器是经由弹簧加载的电磁阀致动的；电动致动器，所述电动致动器用于对所述控制轴施加马达扭矩；变速器，所述变速器包括多个档位；以及控制器，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致使所述控制器：经由所述制动器将所述控制轴维持在固定位置以维持所述发动机的第一压缩比设置；以及响应于使所述发动机转变为低于所述第一设置的第二压缩比设置的请求，根据因气缸燃烧而施加在所述控制轴上的发动机扭矩而调整所述控制轴上来自所述制动器的所述制动扭矩与来自所述电动致动器的所述马达扭矩的比。

根据一实施例，所述控制器还包括致使所述控制器进行以下操作的指令：在转变为所述第二压缩比设置之后，增大所述制动扭矩同时减小所述马达扭矩以维持所述控制轴的位置；以及接着发起变速器换档。

根据一实施例，当所述第二压缩比设置在对应于发动机转速或负荷的较高变化率的阈值压缩比范围内时，增大所述制动扭矩包括增大所述制动扭矩以实现第一程度的控制轴运动，并且当所述第二压缩比设置在所述阈值压缩比范围外时，增大所述制动扭矩包括增大所述制动扭矩以实现小于所述第一程度的第二程度的控制轴运动。

根据一实施例，实现所述第一程度的控制轴运动包括增大所述制动扭矩直到所述控制轴的位置在对应于所述阈值范围的位置范围的上限外为止，接着减小所述制动扭矩直到所述控制轴的所述位置在所述位置范围的下限外为止。