具体实施方式

参考图1，示出了根据一个示例性实施方案的内燃发动机系统100 (在本文中有时称为发动机系统100或系统100)。系统100包括具有进气歧管10a和排气歧管10b的发动机10。在所示的实施方案中，系统100包括与进气歧管10a流体耦接并且被配置为从涡轮增压器104接收所压缩的进气的进气系统102。在其他实施方案中，涡轮增压器104可替代地被配置为轴驱动压缩机或增压器，或者在自然吸气发动机的情况下可省略。

发动机系统100包括EGR系统108，其在所示的实施方案中被配置为低压回路EGR系统108。在其他实施方案中，EGR系统108可以被配置为高压回路EGR系统、具有可选择的高压和低压回路的EGR系统，或者可以被省略。系统100包括排气节气门114，其可控制来可选择地提供和改变EGR系统108的背压和流量控制，但是在其他实施方案中可以省略。发动机系统100还包括EGR阀109，其可以定位在排气系统106中的多个位置处并且可以操作来控制由发动机10输出的排气到发动机10的进气口的再循环。发动机系统100还包括排气后处理系统118，其通过排气系统106的其他元件接收来自发动机10的排气并且可以包括用于减少排放物的一种或多种催化剂，所述排放物包括例如烃类、NOx或颗粒。

发动机系统100包括操作地耦接到发动机10的燃料输送系统110。燃料输送系统110可以多种形式提供，例如天然气系统或其他气体燃料系统、汽油系统或双燃料系统。当作为双燃料系统提供时，燃料输送系统110可以被配置为向燃烧室提供多种燃料，例如气体燃料和液体燃料。在这类系统中，可以通过将液体燃料喷射到燃烧气缸以点燃气体燃料来控制燃烧。燃料输送系统110可利用进气道燃料喷射和/或直接喷射。发动机系统100还包括点火系统112，其可以包括一个或多个火花塞和相关联的控件，和/或一个或多个缸内喷射器(例如，在双燃料发动机的情况下)。

发动机系统100包括电子控制系统(ECS) 116，其包括被配置为控制发动机系统100的多个操作方面的控制电路。ECS 116的控制电路可以多种形式和组合提供。在一些实施方案中，ECS 116的控制电路可以完全或部分地由一个或多个微处理器、微控制器、其他集成电路或它们的组合提供，所述一个或多个微处理器、微控制器、其他集成电路或它们的组合被配置为例如以存储的固件和/或存储的软件的形式执行存储在非暂时性存储介质中的指令。应当理解，本文公开的控制电路的微处理器、微控制器和其他集成电路实现方式可以包括使用公共物理电路元件的控制电路的多个实例。例如，第一控制电路可以由特定处理器电路和第一存储器电路的组合提供，并且第二控制电路可以至少部分地由该特定处理器电路和与第一存储器电路不同的第二存储器电路的组合提供。应当理解，例如，根据本公开的第一控制电路可以是如本文公开的进气压力控制电路，并且根据本公开的第二控制电路可以是如本文公开的反馈控制器设置控制电路。

还应当理解，ECS 116的控制电路可以附加地或替代地包括其他数字电路、模拟电路或混合模拟数字电路或它们的组合。这种电路的一些非限制性示例性元件包括专用集成电路(ASIC)、算术逻辑单元(ALU)、放大器、一个或多个模拟计算机、模数(A/D)和数模(D/A)转换器、时钟、通信端口、现场可编程门阵列(FPGA)、滤波器、格式转换器、调制器或解调器、多路复用器和解多路复用器、非暂时性存储装置和介质、振荡器、处理器、处理器核心、信号调节器、一个或多个状态机和计时器。与微处理器、微控制器和其他集成电路实现方式一样，这类替代或另外的实现方式可以实现或使用利用公共物理电路元件的控制电路的多个实例。例如，第一控制电路可以由第一控制电路元件和第二控制电路元件的组合提供，并且第二控制电路可以由第一控制电路元件和与第一控制电路元件不同的第三控制电路元件的组合提供。

ECS 116可以作为单个部件或操作地耦接的部件的集合提供。当具有多部件形式时，ECS 116可具有相对于其他部件以分布式布置远程定位的一个或多个部件并且可以跨一个或多个控制单元或装置分布控制功能。在一些实施方案中，ECS 116可以包括被配置为通过一个或多个网络(诸如一个或多个控制器局域网(CAN))操作地通信的多个电子控制模块(ECM)或电子通信单元(ECU)。ECS 116还通过通信网络130通信地耦接到发动机控制系统100的多个部件。在图1中示出了示例性通信连接，尽管可能在任何给定实施方案中都不存在所示的连接，并且/或者可能存在另外的连接。

可在多种应用中提供并利用发动机系统100。在一些实施方案中，发动机系统100可以被配置为向诸如汽车或其他类型的客车、混合驱动车辆、卡车或其他类型的工作车辆或机器、船舶或飞机的载具提供动力。在一些实施方案中，发动机系统100可以被配置为向例如发电机组、压缩机或泵(仅举几个例子)的非载具负载提供动力。

参考图2，示出了控制电路200，其可以在一个或多个ECU或电子控制系统(诸如ECS116)或各种其他电子控制系统的其他装置中实现，并且其可以用于控制发动机系统(诸如发动机系统100)的操作。尽管可以结合发动机系统100描述图2至图4的实施方案的各种特征和操作，但是应当理解，所公开的实施方案也可以在各种其他电子控制系统和各种其他发动机系统中实现并且结合所述系统利用。

在发动机系统100的操作期间，可以确定多个发动机系统操作参数或值。这种确定可以利用一个或多个物理传感器、虚拟传感器、基于控制器的近似、估计或模拟、它们的组合，或受益于本公开的本领域技术人员可想到的用于确定发动机系统操作参数或值的其他技术。在所示的实施方案中，所确定的操作参数或值包括发动机转速232、涡轮增压器温度234 (例如，涡轮入口温度、涡轮出口温度或另一涡轮增压器温度)、进气歧管压力(IMP)238，并且还可包括其他发动机系统工况236。

应当理解，诸如发动机转速232、涡轮增压器温度234、IMP 238和其他发动机系统工况236的参数或值指示发动机系统100的实际或当前工况，并且可以作为反馈输入提供给所公开的控制电路。因此，例如，发动机转速232是实际或当前发动机转速的一个实例，尽管在实践中诸如测量误差、通信和处理等待时间或延迟的因素以及其他因素可能导致发动机转速232与所指示的精确瞬时物理发动机转速之间的变化。同样，IMP 238是实际或当前进气歧管压力的一个实例，尽管前述因素可能导致IMP 238与所指示的精确瞬时物理进气歧管压力之间的变化。涡轮增压器温度234相对于所指示的精确瞬时物理涡轮增压器温度以及其他发动机系统工况236相对于所指示的精确瞬时物理发动机系统属性也适用于相同情况。还应当理解，诸如发动机转速232、涡轮增压器温度234、IMP 238和其他发动机系统工况236的参数或值的大小可以随时间推移而动态变化。因此，例如，在不同操作点处使用的当前发动机转速可以是与在其他操作点处使用的当前发动机转速相同的值，或者两者的大小可以不同。涡轮增压器温度234、IMP 238和其他发动机系统工况236适用于相同情况。

控制电路200包括发动机转速反馈控制器210，其被配置为作为输入接收发动机转速命令202和发动机转速232。发动机转速命令202可响应于发动机怠速输入而确定，其可将基线或最小发动机转速确立为预定值或基于一个或多个发动机系统工况和/或环境条件来动态确定的值。发动机转速命令202也可以响应于从诸如加速踏板或巡航控制系统的操作者控件接收到的输入而确定，所述操作者控件可以将发动机转速增加到高于通过发动机怠速输入确立的值。在一些实施方案中，发动机转速反馈控制器210还可以接收各种其他输入204，其可包括其他命令输入、其他反馈输入或它们的组合。

发动机转速反馈控制器210响应于其接收到的输入而确定发动机燃料供应命令212，并且提供发动机燃料供应命令212以控制燃料输送系统(诸如发动机系统100的燃料输送系统110)的操作。应当理解，出于某些目的，鉴于发动机燃料供应与发动机扭矩之间的比例关系，发动机燃料供应命令212可以被视为发动机扭矩参数或值。还应当理解，发动机燃料供应命令212是扭矩或燃料供应控制参数的一个实例并且可以相应地指称。

发动机转速反馈控制器210还可以响应于其接收到的输入而确定点火正时命令218并且向点火正时修改控制电路230提供点火正时命令218，其继而修改点火正时命令并且提供修改的点火正时命令以控制点火系统(诸如发动机系统100的点火系统112)的操作。在一些实施方案中，点火正时命令和修改的点火正时命令可以包括一个或多个火花塞点火正时参数或值。在一些实施方案中，诸如在通过向燃烧气缸喷射液体燃料来点燃气体燃料的双燃料发动机的情况下，点火正时命令和修改的点火正时命令可以包括一个或多个喷射正时参数或值。

在一些实施方案中，发动机转速反馈控制器210可以不确定点火正时命令218或者可以不向点火正时修改控制电路230提供点火正时命令218。在这类实施方案中，点火正时修改控制电路230提供修改的点火正时命令以控制点火系统(诸如发动机系统100的点火系统112)的操作而不需要来自发动机转速反馈控制器210的输入。即使在点火正时修改控制电路230未明确修改接收到的输入的情况下，仍然可以视为提供了修改的点火正时命令，所述命令与将在发动机系统的常规操作中利用的标称点火正时命令不同或相异。在这种常规操作中，通常控制或确定标称点火正时以将燃烧效率最大化或优化到对于给定的一组操作和/或环境可行的程度。

在一些实施方案中，发动机转速反馈控制器210还可以被配置为确定其他命令214，所述其他命令214可被提供来控制与发动机系统100相关联的各种其他装置和系统的操作。其他命令214可以包括空气处理命令(诸如进气节气门位置、排气节气门位置、涡轮增压器几何形状和涡轮增压器废气门位置)、后处理系统命令和用于发动机系统100的各种其他命令，如受益于本公开的本领域技术人员将理解的。在一些实施方案中，其他命令中的一个或多个命令可以由与发动机转速反馈控制器210结合操作的另外的控制器提供。

在一些实施方案中，发动机转速反馈控制器210可以被配置为比例积分(PI)控制器或比例积分微分(PID)控制器。这类控制器可以包括控制电路，所述控制电路被配置为确定发动机转速命令202与发动机转速232之间的差值，将所述差值提供给具有相关联比例增益的比例算子、具有相关联积分增益的积分算子，并且在PID控制器的情况下，提供给具有相关联微分增益的微分算子。此类控制器可以被配置为响应于由比例算子、积分算子和微分算子(如果存在的话)提供的输出而确定和输出一个或多个命令，诸如发动机燃料供应命令212、点火正时命令218或其他命令214。在其他实施方案中，发动机转速反馈控制器210可以被配置为另一种类型的反馈控制器。

应当理解，发动机转速反馈控制器210只是反馈控制器的一个实例，所述反馈控制器被配置为作为输入接收命令发动机转速和反馈发动机转速并且响应于所述输入而提供发动机燃料供应命令，并且包括另外和/或替代的特征的其他类型的反馈控制器可以在其他实施方案中利用。还应当理解，还设想了所公开实施方案的组合和修改。

控制电路200包括进气歧管压力(IMP)反馈控制器220，其被配置为作为输入接收IMP命令208和IMP 238并且响应于其接收到的输入向点火正时修改控制电路230提供点火正时修改命令228。点火正时修改命令228可由点火正时修改控制电路230用于明确修改另一个接收到的输入，诸如，或以其他方式相对于用于给定的一组工况和/或环境条件的标称或常规点火正时改变点火正时。结合图3示出并描述IMP反馈控制器220及其控制电路的另外的方面，并且结合图4示出并描述用于确定IMP命令208的控制电路的另外的方面。

参考图3，示出了IMP反馈控制器220的另外的示例性方面。在所示的实施方案中，IMP反馈控制器220被配置为包括算子221的PID控制器，所述算子221被配置为作为输入接收IMP命令208和IMP 238，并且确定其接收到的输入之间的差值并作为输出提供所述差值。算子221输出的差值被提供给比例算子222、积分算子224和微分算子226。比例算子222、积分算子224和微分算子226还分别接收比例增益设置(Kp) 302、积分增益设置(Ki) 304和微分增益设置(Kd) 306。在一些实施方案中，微分增益设置(Kd) 306可以被设置为零，使得IMP反馈控制器220作为PI控制器有效地操作。在一些实施方案中，IMP反馈控制器220可以被提供为省略微分算子226和Kd 306的PI控制器。比例算子222、积分算子224和微分算子226响应于它们接收到的输入而确定相应的输出，并且将这些输出提供给算子227，所述算子227将它们相加或以其他方式组合，以确定点火正时修改命令228并作为输出提供点火正时修改命令228。

应当理解，IMP反馈控制器220只是被配置为作为输入接收命令进气压力和反馈进气压力并且响应于输入而提供点火正时修改命令的反馈控制器的一个实例。在其他实施方案中，IMP反馈控制器220可以被配置为另一种类型的反馈控制器，诸如自适应控制器，例如配置为利用参数估计或系统识别技术的自适应控制器。还应当理解，点火正时修改命令可以被配置为以多种方式改变点火正时。例如，可以通过相对于由常规控制系统提供的标称点火正时延迟或推迟其正时来修改点火正时。这种控制技术可以有效地增加进气压力(诸如进气歧管压力)同时降低燃烧效率，这可以被认为是相对于本领域的传统智慧的违反直觉的技术解决方案。

如图3进一步所示，增益设置Kp 302、Ki 304和Kd 306 (如果使用的话)可以在IMP反馈控制器220的操作期间动态地确定并且调整或修改。在所示的实施方案中，增益设置Kp302、Ki 304和Kd 306由控制电路310确定，所述控制电路310被配置为接收发动机转速323以及表示增益设置Kp 302、Ki 304和Kd 306的当前值或最近值的当前增益设置370。控制电路310被配置为多维(在所示的实施方案中为2×3)查找表(LUT)，所述多维LUT将增益设置Kp 302、Ki 304和Kd 306的不同值与发动机转速323和当前增益设置234的不同值相关联。在某些实施方案中，控制电路310的输入与输出之间的相关性包括非线性关系。在某些实施方案中，控制电路310可以被构造成随着发动机转速或发动机负载增加而减小增益设置Kp302、Ki 304和Kd 306的影响。这种减小可能以非线性方式发生。控制电路310的输入与输出之间的关系可以根据经验确定并且可以考虑到增益设置Kp 302、Ki 304和Kd 306的相对较小变化产生进气歧管压力和发动机转速的相对较大变化的情况。增益设置可以被调整以获得在发动机怠速条件下或接近发动机怠速条件时的最大影响，并且随着发动机转速增加，增益设置可以被调整以提供增加的积分器泄漏，使得积分算子可以逐渐减少工作。同时，为了抑制PI/PID影响和反馈控制的平滑过渡，误差可以从其当前状态过渡到零。

应当理解，控制电路310是被配置为确定第二反馈控制器的反馈控制器设置的控制电路的一个实例。在其他实施方案中，可以利用其他类型的控制电路、另外的、替代的或更少的输入，和/或被配置为执行除查找表操作之外的操作的控制电路，所述操作例如，计算、运算、估计、插值或受益于本公开的本领域技术人员可想到的各种其他逻辑或处理操作。

参考图4，示出了控制电路400，其可以在电子控制系统(诸如系统100的ECS 116)或各种其他电子控制系统的一个或多个装置中实现，并且其可以用于控制发动机系统(诸如发动机系统100)的操作。控制电路400包括进气歧管压力命令确定逻辑410。在所示的实施方案中，进气歧管压力命令确定框410包括查找表(LUT)，其被配置为作为输入接收发动机转速232、涡轮增压器温度234和发动机燃料供应命令112并且被配置为响应于这些输入而确定IMP命令208并作为输出提供IMP命令208。

进气歧管压力命令确定框410的LUT可以在一个或多个非暂时性控制器可访问存储介质中实现并且可以被配置为存储根据经验确定以控制由燃烧产生的发动机输出颗粒的值。因此，点火正时与颗粒数或其他排放物要求之间的相关性可以根据基于运行工况的统计数据来确定。例如，可以使用诸如多元回归、相关性和/或相关性分析的技术根据经验确定此类值。在此类分析中，进气歧管压力可以被视为可控变量，多个其他变量(例如，发动机转速和发动机扭矩或燃料供应和/或另外或替代的变量)可以被视为不可控变量，发动机操作可以使用可控变量和不可控变量的不同值在多个操作点处进行控制，并且所得的发动机输出颗粒产生可以被评估并用作用于针对不同操作发动机操作点选择期望进气歧管压力值的基础。

应当理解，在其他实施方案中，进气歧管压力命令确定框410可以包括被配置为接收另外的、替代的或更少的输入的不同数量的输入端，例如，涡轮增压器温度234和发动机燃料供应命令112中的一者或两者可以被省略或可能不用作输入。还应当理解，歧管压力命令确定框410可替代地或另外被配置为执行除查找表操作之外的操作，例如计算、运算、估计、插值或受益于本公开的本领域技术人员可想到的各种其他逻辑或处理操作。还应当理解，歧管压力命令确定框410是被配置为确定命令进气压力的控制电路的一个方面的一个实例，并且其他实施方案可以利用另外的或替代的进气系统压力。

本文公开的某些实施方案被配置为和/或有效地相对于标称或常规操作方案修改内燃发动机系统的操作。例如，操作第一反馈控制器、第二反馈控制器、第一控制电路和第二控制电路有效地进行以下中的一者或多者：将发动机的效率降低至低于标称发动机效率或最大化发动机效率中的一者；减少或减轻油渗入发动机的燃烧室中；以及在进气冲程期间增加燃烧室中的压力。此外，命令进气压力和反馈控制器设置被选择来进行以下中的一者或多者：将发动机的效率降低至低于标称发动机效率或最大化发动机效率中的一者；减少或减轻油渗入发动机的燃烧室中；以及在进气冲程期间增加燃烧室中的压力。虽然不限于此，但是这些技术效果可在发动机怠速操作或其他低负载发动机操作期间实现。

现在将进一步描述多个示例性实施方案及其示例性形式。第一实施方案是一种用于电子控制内燃发动机的操作的系统。在第一实施方案的第一形式中，所述系统包括：第一反馈控制器，所述第一反馈控制器被配置为作为输入接收命令发动机转速和发动机转速并且响应于所述输入而提供发动机燃料供应命令；第二反馈控制器，所述第二反馈控制器被配置为作为输入接收命令进气压力和反馈进气压力并且响应于所述输入而提供点火正时修改命令；进气压力控制电路，所述进气压力控制电路被配置为响应于所述发动机转速而确定所述命令进气压力；以及反馈控制器设置控制电路，所述反馈控制器设置控制电路被配置为确定所述第二反馈控制器的反馈控制器设置。

在第一实施方案的第二形式中，存在第一形式的特征，并且所述命令进气压力和所述反馈控制器设置被选择来进行以下中的一者或多者：(a)将所述发动机的效率降低至低于标称发动机效率或最大化发动机效率；(b)减少或减轻油渗入所述发动机的燃烧室中；以及(c)在进气冲程期间增加所述燃烧室中的压力。

在第一实施方案的第三形式中，存在第一形式和第二形式中的一者或两者的特征，并且所述第一反馈控制器被配置为响应于所述输入而提供点火正时命令，并且所述点火正时命令由点火正时修改电路使用所述点火正时修改命令修改。

在第一实施方案的第四形式中，存在第一形式至第三形式中的任何一者或多者的特征，并且所述第一控制电路被配置为响应于涡轮增压器温度和发动机扭矩或燃料供应输入中的一者或两者而确定所述命令进气压力。

在第一实施方案的第五形式中，存在第一形式至第四形式中的任何一者或多者的特征，并且所述反馈控制器设置控制电路被配置为响应于所述发动机转速输入和当前反馈控制器设置而重复地确定所述第二反馈控制器的反馈控制器设置。

在第一实施方案的第六形式中，存在第一形式至第五形式中的任何一者或多者的特征，并且存在以下中的一者：(a)所述第二反馈控制器是比例积分(PI)控制器并且所述反馈控制器设置控制电路被配置为响应于所述发动机转速、当前Kp值和当前Ki值而重复地确定比例增益设置(Kp)和积分增益设置(Ki)的值；以及(b)所述第二反馈控制器是比例积分微分(PID)控制器并且所述反馈控制器设置控制电路被配置为响应于所述发动机转速输入、当前Kp值、当前Ki值和当前Kd值而重复地确定比例增益设置(Kp)、积分增益设置(Ki)和微分增益设置(Kd)的值。

在第一实施方案的第七形式中，存在第一形式至第六形式中的任何一者或多者的特征，并且所述反馈控制器设置相对于所述发动机转速是非线性的。

在第一实施方案的第八形式中，存在第一形式至第七形式中的任何一者或多者的特征，并且所述命令进气压力是命令进气歧管压力并且所述反馈进气压力是反馈进气歧管压力。

在第一实施方案的第九形式中，存在第一形式至第八形式中的任何一者或多者的特征，并且所述系统还包括内燃发动机系统。

在第一实施方案的第十形式中，存在第九形式的特征，并且所述内燃发动机系统包括包含一个或多个火花塞的火花点火式发动机。

第二实施方案是一种用于电子控制内燃发动机的操作的方法。在第二实施方案的第一形式中，所述方法包括：操作第一反馈控制器以作为输入接收命令发动机转速和发动机转速并且响应于所述输入而提供发动机燃料供应命令；操作第二反馈控制器以作为输入接收命令进气压力和反馈进气压力，并且响应于所述输入而提供点火正时修改命令；操作进气压力控制电路以响应于所述发动机转速而确定所述命令进气压力；以及操作反馈控制器设置控制电路以确定所述第二反馈控制器的反馈控制器设置。

在第二实施方案的第二形式中，存在第一形式的特征，并且操作所述第一反馈控制器、所述第二反馈控制器、所述进气压力控制电路和所述第二控制电路有效地进行以下中的一者或多者：(a)将所述发动机的效率降低至低于标称发动机效率或最大化发动机效率；(b)减少或减轻油渗入所述发动机的燃烧室中；以及(c)在进气冲程期间增加所述燃烧室中的压力。

在第二实施方案的第三形式中，存在第一形式和第二形式中的一者或两者的特征，并且所述操作所述第一反馈控制器的动作包括响应于所述输入而提供点火正时命令，以及使用所述点火正时修改命令修改所述点火正时命令。

在第二实施方案的第四形式中，存在第一形式至第三形式中的任何一者或多者的特征，并且所述操作所述第一控制电路的动作包括响应于涡轮增压器温度和发动机扭矩或燃料供应输入中的一者或两者而确定所述命令进气压力。

在第二实施方案的第五形式中，存在第一形式至第四形式中的任何一者或多者的特征，并且所述操作所述反馈控制器设置控制电路的动作包括响应于所述发动机转速输入和当前反馈控制器设置而重复地确定所述第二反馈控制器的反馈控制器设置。

在第二实施方案的第六形式中，存在第一形式至第五形式中的任何一者或多者的特征，并且所述操作所述反馈控制器设置控制电路的动作包括响应于所述发动机转速、当前Kp值和当前Ki值而重复地确定比例增益设置(Kp)和积分增益设置(Ki)的值。

在第二实施方案的第七形式中，存在第一形式至第六形式中的任何一者或多者的特征，并且所述反馈控制器设置相对于所述发动机转速是非线性的。

在第二实施方案的第八形式中，存在第一形式至第七形式中的任何一者或多者的特征，并且所述命令进气压力是命令进气歧管压力并且所述反馈进气压力是反馈进气歧管压力。

第三示例性实施方案是一种设备，其包括被配置为存储指令的一个或多个非暂时性控制器可读存储介质，所述指令能够由电子控制系统执行以执行如第二示例性实施方案的形式中的任一者所述的方法。

尽管已经在附图和前述描述中详细示出和描述了示例性实施方案，但是这在本质上被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解，仅仅示出和描述了某些示例性实施方案，并且落在所要求保护的发明的精神内的所有改变和修改都期望受到保护。应当理解，尽管在上面的描述中利用的诸如优选的、优选地、优选或更优选的词语的使用指示这样描述的特征可能是更期望的，然而可能不是必需的，并且可以设想缺少所述特征的实施方案在本发明的范围内，所述范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，预期的是，当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”的词语时，不意图将权利要求限制为仅一项，除非权利要求中明确相反地说明。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非明确相反地说明，否则所述项可包括一部分和/或整个项。