用于可调整预燃室的系统和方法与流程

1.本说明书总体上涉及用于调整预燃室容积的方法和系统。


背景技术：

2.内燃发动机可在气缸内燃烧空气-燃料混合物以产生扭矩，所述扭矩可用于推进车辆。在一些此类发动机中，点火源可用于在压缩冲程期间点燃每个气缸内的空气-燃料混合物。例如，在火花点火发动机中，每个气缸可以包括用于直接点燃气缸内的空气-燃料混合物的火花塞。在其他示例中，气缸内的空气-燃料混合物可被来自预燃烧室(在本文中称为预燃室)的热气体和火焰射流点燃。
3.被动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-燃料混合物引入气缸中，并且在气缸的压缩冲程期间将空气-燃料混合物的一部分经由被动预燃室与气缸之间的压力差引入被动预燃室中。当请求点火时，致动预燃室中的火花塞，从而点燃预燃室中的空气-燃料混合物的所述部分。在点燃预燃室中的空气-燃料混合物的所述部分之后，火焰和热气体射流可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-燃料混合物以产生扭矩。
4.在一些发动机工况期间，预燃室点火可提供优于传统的火花点火发动机的性能和效率益处。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在更稀释的情况下(例如，较多排气再循环或较稀空燃比)操作，这可以促成较低的燃料消耗和排放。在其他示例中，具有预燃室点火的气缸可产生比由火花塞点火的气缸更多的动力，这是由于气缸中燃烧率增大，这可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。
5.在预燃室的一些示例中，串联间隙点火器可布置在其中。所述串联间隙点火器可以包括在第一容积中的第一火花间隙和在第二容积中的第二火花间隙。预燃室外部的第二火花间隙可在宽范围的条件下提供点火。


技术实现要素：

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，无串联间隙点火器的被动预燃室可能无法在整个发动机工况范围内提供可靠的点火。因此，具有被动预燃室的发动机可能需要第二火花塞，这会增加成本并减少阀、燃料喷射器、冷却通道等的可用空间。作为另一示例，串联间隙点火器的电极在某些发动机状况期间可能会升温。在较高功率发动机状况期间，先前示例的电极可能无法充分消散热量，从而导致热点。热点可能导致不期望的预点火，这可能会降低发动机功率输出和燃烧稳定性。热点的反复出现可能会缩短火花塞的剩余使用寿命。此外，预燃室中串联间隙点火器的封装尺寸可能大于具有仅包括单个火花间隙的点火装置的预燃室。
7.在一个示例中，上述问题可以通过发动机来解决，所述发动机包括联接到气缸盖的发动机气缸以及预燃室。预燃室包括靠近气缸盖的第一端、火花间隙以及封闭包括死容
积的内部容积的预燃室壁。死容积包括定位在第一端与火花间隙之间的所有内部容积。可移动元件定位在内部容积中并且流体地联接到死容积，其中移动所述可移动元件改变死容积与内部容积的比率。通过这种方式，可以实现在多个发动机状况下增强燃烧状况的技术效果。
8.作为一个示例，响应于进气门关闭(ivc)正时的变化而调整可移动元件。响应于ivc关闭正时进一步远离下止点(bdc)，可移动元件可以移动以增大死容积与预燃室的内部容积的比率。相反，响应于ivc关闭正时朝向下止点(bdc)移动地更近，可移动元件可以移动以减小死容积与预燃室的内部容积的比率。作为另一个示例，可以响应于死容积与预燃室的内部容积的比率的变化而调整ivc正时。因而，可以提高燃料经济性，并且预燃室的点火装置的寿命也可能会延长。
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。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。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施方式。
附图说明
10.图1示出了车辆的发动机系统中的气缸配置的示意图。
11.图2a示意性地示出了包括可移动元件的第一实施例的预燃室系统的详细视图。
12.图2b示意性地示出了图2a的预燃室系统在包括多个开口的第二端处的局部半透明视图。
13.图2c和图2d分别以截面2c1和2c2示意性地示出了图2b的预燃室系统在第二端处的横截面视图。
14.图2e以截面2c3示意性地示出了图2a的预燃室系统的横截面视图。
15.图2f以截面2c3示意性地示出了图2a的预燃室系统的可移动元件的第一示例性实施例的横截面视图。
16.图2g以截面2c4示意性地示出了图2a的预燃室系统的横截面视图。
17.图3a、图3b和图3d示意性地示出了图2a的包括可移动元件的第二实施例的预燃室系统的详细视图。
18.图3c以截面3c示意性地示出了图3a的预燃室系统的横截面视图。
19.图4a和图4b示意性地示出了图2a的包括可移动元件的第三实施例的预燃室系统的详细视图。
20.图5a和图5b示意性地示出了图2a的包括可移动元件的第四实施例的预燃室系统的详细视图。
21.图6示出了与预燃室点火相关联的示例性点火模式和点火动态的图像。
22.图7、图8a和图8b示出了示出用于操作可调整预燃室(诸如图2a、图3a、图3b、图3d、图4a、图4b、图5a和图5b的预燃室系统)的方法的示例性流程图。
23.图9示出了与操作包括可调整预燃室(诸如图2a、图3a、图3b、图3d、图4a、图4b、图5a和图5b的预燃室系统)的发动机相对应的示例性时间线。
具体实施方式
24.以下描述涉及用于预燃室的系统和方法。在一个示例中，预燃室定位在混合动力车辆的发动机的主燃烧室中，如图1所示。预燃室可以包括可移动元件，其中移动可移动元件调整死容积相对于预燃室的内部容积(例如，死容积与内部容积的比率)的量值。通过这样做，可在更宽范围的发动机工况下维持主燃室的可靠点火，而无需预燃室中有第二火花塞或喷射器并且同时降低串联间隙点火器产生热点的可能性。预燃室中的可移动元件的各种实施例在图2a、图3a、图3b、图3d、图4a、图4b、图5a和图5b中示出。此外，图2b、图2c、图2d、图2e、图2f、图2g和图3c示出了预燃室的横截面视图，这些图示出了预燃室的各种特征的同心定位和对称性，这可以有助于提高混合效率并减小预燃室中的热传递和浓度梯度。用于响应于发动机负荷而调整预燃室的孔口大小的方法在图8和图9中示出，并且用于操作发动机(包括图2a、图3a、图3b、图3d、图4a、图4b、图5a和图5b的预燃室)的时间线在图9中示出。
25.现在参考附图，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可为多缸发动机。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。气缸130被示出为经由进气门4与进气道22和进气歧管44连通并且经由排气门8与排气道86和排气歧管48连通。包括节流板64的节气门62可设在进气歧管44上游的进气通道中，以用于改变提供给发动机气缸的进气的流率和/或压力。
26.在所描绘的视图中，进气门4和排气门8位于气缸130的上部区域处并且可以联接到气缸盖18。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。凸轮致动系统可以利用可变排量发动机(vde)系统、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。分别根据设置的进气门正时和排气门正时，可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的位置可分别由凸轮轴位置传感器155和157确定。
27.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。
28.作为一个示例，早期进气门关闭(ivc)正时(指代在活塞136到达下止点(bdc)之前关闭进气门4)可以允许空气在吸入冲程开始时在接近大气压力下被抽吸到气缸130中。进气门4可以在吸入(例如，进气)冲程期间由控制器12关闭，以防止任何进一步的空气进入气缸130，因此限制气缸130内部的捕集空气质量。一旦进气门4关闭，气缸130内部的压力就会随着活塞136继续朝向bdc移动而下降。当活塞136继续移动到bdc以使空气膨胀时活塞所做的功可以在活塞136开始朝向tdc移动时压缩冲程开始时被恢复，因为在进气门早期关闭之后，气缸130内的空气将像气弹簧一样起作用，从而允许这种功恢复。因而，与常规的节流策略相比，早期ivc正时可以有助于减少发动机泵气功，由此提高发动机效率并减少燃料消
耗。
29.作为另一个示例，晚期ivc正时(指代在活塞136到达下止点(bdc)之后关闭进气门4)允许空气在整个吸入冲程开始中在接近大气压力下被抽吸到气缸中，因此增加被抽吸到气缸130中的空气质量。此外，当活塞136开始朝向tdc移动时，控制器12可以保持进气门4在压缩冲程开始期间打开，由此允许一些捕集空气从气缸130回流到进气歧管44中。在控制器12关闭进气门4之后，气缸130中剩余的空气被压缩。通过控制捕集在气缸130中的空气质量，与常规的节流策略相比，晚期ivc正时可以有助于减少发动机泵气功，由此提高发动机效率并减少燃料消耗。
30.除了气缸130之外，排气通道135还可从发动机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、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。
31.外部排气再循环(egr)可经由高压egr系统83提供给发动机，从而经由egr通道81将排气从排气通道135中的较高压力区输送到在节气门62下游的进气歧管44的较低压力区。可通过控制器12经由egr阀80改变提供给进气歧管44的egr量。例如，控制器12可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的排气流动被阻挡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可以是电子致动的电磁阀。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。
32.在一些状况下，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下请求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达到其起燃温度之后，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、发动机转速、发动机温度等。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-负荷相对应的期望的egr量。在另一示例中，控制器12可通过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)。在其他示例中，控制器12可依赖于一种模型，所述模型使发动机负荷的变化与稀释要求的变化相关并进一步使稀释要求的变化与请求的egr量的变化相关。例如，在发动机负荷从低负荷增加到中等负荷时，所请求的egr量可能会增加，然后在发动机负荷从中等负荷增加到高负荷，所请求的egr量可能会减少。控制器12还可通过考
虑针对期望的稀释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。
33.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，则由于直接喷射对发动机爆震的影响，压缩比也可能会增大。如果预燃室点火由于更快的燃烧而增加抗爆震性能，则压缩比也可以增加。
34.有效压缩比可能进一步受到其他发动机操作因素(诸如气门正时和增压发动机操作)的影响。例如，早期和晚期ivc正时都可能减少被吸入气缸中的空气质量，由此降低有效压缩比。相比之下，增压发动机操作(其中进气压力通过机械涡轮增压和/或机械增压升高到大气压力以上)增大有效压缩比。
35.作为非限制性示例，气缸130被示出为包括燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为直接联接到气缸130以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号fpw的脉冲宽度成比例地向气缸中直接喷射燃料。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，燃料喷射器66可以是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，但是发动机可以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。
36.可以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，可以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燃料类型的乙醇。在另一示例中，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％乙醇和15％汽油)或m85(其为约85％甲醇和15％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-燃料混合物。
37.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，从燃料喷射器66输送的燃料的分配和/或相对量可随工况而变化。此外，对于单个燃烧事件，每次循环可执行输送的燃料的多次喷射。可在压缩冲程、进气冲程或者它们的任何适当组合期间执行多次喷射。
38.在图1所示的示例中，气缸130包括预燃室点火器192，所述预燃室点火器联接到气缸盖18用于引发燃烧。在一些示例中，预燃室点火器192可以联接到不同于气缸盖18的安装表面，诸如气缸体或气缸的其他部分。预燃室点火器192包括：火花产生装置，诸如火花塞，所述火花塞包括在其间形成火花间隙240的中心电极204和接地电极246，如图2a中所描述；
并且还可以包括内腔，在本文中称为预燃室188。预燃室188可以被配置有定位在预燃室的内部容积中的移动元件的各种实施例，如图2a、图3a、图3b、图3d、图4a、图4b、图5a和图5b所示。在一个示例中，预燃室点火器192为气缸130的唯一点火装置。因而，发动机10中除了与每个气缸130相对应的预燃室点火器192之外不存在其他点火装置。
39.封闭预燃室点火器的预燃室188的壁可以包括多个开口238和242。多个开口238和242中的每一者可以在预燃室188与气缸130的内部之间提供流体联接。在一个示例中，预燃室188可以包括致动器225，所述致动器被配置为响应于发动机10的工况而调整多个开口238和242的开口大小。因此，在一些发动机工况期间，气体可以在预燃室188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)可以流过多个开口238和242中的每一者，其方向性和速率基于跨开口(例如，预燃室188与气缸130的内部之间)的压力差。此外，多个开口238和242中的每一者可以将点火火焰(或射流)排出到气缸130，如将关于图2a至图2g和图6详细描述的。
40.点火系统88可以在选定的操作模式下响应于来自控制器12的火花提前信号sa而在预燃室点火器192中产生点火火花。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)正时提供火花以最大化发动机功率和效率。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，诸如由于驾驶员需求扭矩的减小或变速器换挡事件，火花可以从mbt延迟以减小发动机扭矩，或者提供扭矩储备。当预燃室点火器192产生火花时，预燃室内的空气-燃料混合物可能会燃烧，增加的燃烧压力经由预燃室壁中的多个孔口将火焰射流发送到气缸130中。多个开口238和/或242可以被布置成使得火焰射流均匀地分布并引导到气缸130中。火焰射流可点燃气缸130中的空气-燃料混合物，从而引起气缸130中的燃烧。另外或替代地，可调整多个预燃室开口的尺寸，使得在更宽范围的发动机工况下可靠地发生火焰射流。另外或替代地，可以调整多个预燃室开口238和/或242的大小，使得对于一些发动机工况，预燃室点火器192内的燃烧可传播到气缸130内的空气-燃料混合物中而不产生火焰射流。
41.预燃室点火(也被称为预燃室容积点火)在图6中的一系列图像602中示出。在预燃室点火的情况下，预燃室内部的少量空气-燃料混合物的火花点火产生从预燃室的孔口延伸出到主燃烧室(例如，气缸130)中的高温火焰射流620。因而，火焰发起通过多个点火部位处的热气体火焰射流620而发生。此外，主充气(例如，气缸130中的空气-燃料混合物)以大约预燃室小容积空气-燃料混合物的化学结合能的能量而点燃，所述能量远高于在没有预燃室的情况下发生的单点火花能量点火。具体地，高温射流在主燃烧室中形成更稳健且更高能量的点火器，这允许更高的稀释度(例如，更高的egr流量)并提高发动机效率。此外，如图6所示，高温火焰射流仅在0.5ms后迅速形成，并且在仅3ms至4ms后显著增长和扩散。通过这种方式，预燃室容积点火可以允许非常快速的燃烧，这可以有助于减少发动机爆震并实现发动机效率的进一步提高。此外，可以通过调整预燃室开口的大小、形状和取向来控制高温火焰射流的取向和延伸。例如，如该系列图像602中所示，高温火焰射流以旋转对称图案产生，所述高温火焰射流从位于旋转对称图案中心的火花间隙发出。旋转对称图案是由于引导火焰射流通过预燃室中的开口238和/或242而产生的，所述开口被定位成关于火花间
隙旋转对称，如参考图2b、图2c和图2d进一步描述的。在其他示例中，火焰射流可以是不对称地旋转，由于引导火焰射流通过预燃室中的开口238和/或242而产生的，所述开口被定位成关于火花间隙不对称旋转。换句话说，开口238和/或242可以在火花间隙周围分布在θ＝0至θ＝360度之间，但是以不对称方式分布。
42.返回到图1，发动机10可以至少部分地由控制器12以及来自车辆操作员113的经由加速踏板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该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单元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体的指令。
43.除了先前讨论的那些信号之外，控制器12还可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括来自质量空气流量传感器46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ect传感器112的发动机冷却剂温度信号(ect)；来自排气传感器128的信号uego，所述信号uego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的绝对歧管压力(map)传感器122的map信号。发动机转速信号rpm可以由控制器12根据信号pip生成。可以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44中的真空或压力的指示。
44.基于来自上文提及的传感器中的一个或多个的输入，控制器12可调整一个或多个致动器，诸如燃料喷射器66、节气门62、预燃室点火器192、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，并且基于被编程在控制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致动器，其示例关于图7、图8a和图8b进行了描述。
45.在一些示例中，车辆5可以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可以为马达或马达/发电机，并且因此也可以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。
46.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。
47.如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个气缸。因此，每个气缸可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、点火器等。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，这些气缸中的每一者可以包括参考气缸130通过图1描述和描绘的各种部件中的一些或全部部件。
48.接下来，图2a示出了预燃室系统200的纵向横截面视图，所述预燃室系统可以是图1中介绍的预燃室188的一个示例(预燃室点火器192的部件)。因而，先前在图1中介绍的部件在该图和后续图中的编号相同。具体地，图2a示出了包括定位在预燃室188的内部容积203中的一个或多个可移动元件的预燃室系统200，其中一个或多个可移动元件包括一个或多个阀293和295。
49.轴系统290包括三轴，即平行于水平方向的x轴、平行于竖直方向的z轴以及平行于横向方向且正交于x轴和z轴中的每一者的y轴。轴系统290仅是说明性的并且不暗示预燃室188的限制性取向。在一些示例中，另外或替代地，在不脱离本公开的范围的情况下，z轴可平行于水平方向(例如，水平对置发动机)或与水平方向和竖直方向成角度(例如，v取向发动机)。可沿着x轴测量预燃室188的元件的厚度。可沿着y轴测量预燃室188的元件的宽度。可沿着z轴测量预燃室188的元件的长度。对于预燃室188包括柱形或其他旋转对称的预燃室主体202的情况，可以利用柱形坐标轴线291来描述预燃室188。旋转对称性(在几何形状上也称为径向对称性)是指形状在通过部分转向进行一定旋转之后看起来相同时的一种性质。对象的旋转对称度是对象每次旋转看起来完全相同的不同取向的数量。柱形坐标轴线291包括与中心(纵向)轴线299重合的z轴、从z轴径向延伸的径向r轴以及围绕z轴延伸的成角度的θ轴。轴系统291仅是说明性的并且并不暗示预燃室188的限制性取向。作为一个示例，可以沿着r轴测量预燃室188的元件的厚度，并且可以沿着z轴测量预燃室188的元件的长度。此外，元件围绕z轴的角位置可以通过它们的θ坐标或方位角来描述。
50.如图2a所示并且在上面关于图1进行了详细描述，气缸130至少部分地由气缸盖18靠近预燃室188的第一端213限定。此外，预燃室系统200包括从第一端213延伸到第二端211的预燃室主体202，所述预燃室主体可以形成具有关于中心轴线299的旋转对称性的基本上柱形管。具体地，预燃室主体202可以包括外表面230和内表面231。外表面230的一些部分可以靠近气缸盖18联接到第一端213和/或定位在第一端处。作为一个示例，预燃室主体202可以螺纹方式连接到气缸盖18中。因而，预燃室188的维护和/或更换相对于其他联接方式(例如，焊接、熔合等)得到了简化。此外，预燃室主体202的一部分可以从气缸盖18延伸到气缸130中，从第一端213朝向第二端211在远侧突出。预燃室主体202、预燃室盖234和预燃室套筒235可以共同提供将预燃室188的内部容积203与气缸130(除定位在预燃室188的第二端211处的一个或多个开口238和242之外)分开(例如，分离)的壁。在一个示例中，一个或多个开口238和242可以布置在预燃室盖234和/或预燃室套筒235处，预燃室盖234定位在预燃室的第二端211处。
51.多个开口238和242可以包括多个形状，包括圆形、长圆形、三角形、矩形等。另外或替代地，多个开口可以为狭缝。例如，狭缝可以具有与预燃室套筒235的厚度类似的厚度(例如，平行于径向坐标r的尺寸)以及为厚度的2至5倍大的高度(例如，平行于中心轴线299的
尺寸)。此外，多个下部开口238和242可以延伸穿过预燃室套筒235的整个厚度。具体地，开口238和242的厚度可以不大于预燃室套筒235和/或预燃室主体202的厚度，使得开口238和242的将预燃室188与气缸130流体地连接的容积减小。通过减小开口238和242的容积，燃烧流体(例如，空气、残余燃烧气体、燃料等)在开口238和242处的停留时间减少，使得开口238和242在发动机操作期间维持快速混合以及预燃室188和气缸130处以及其间的热传递动力学。此外，减小开口238和242的容积可以有助于将在预燃室188中点燃的火焰射流更好地传播到气缸130，因为减少了从火焰射流到预燃室盖234的壁的热传递。在一些示例中，当调整预燃室盖234的位置时，可以通过更多地遮挡或更多地暴露一个或多个开口238和242来调整一个或多个开口238和242的横截面面积。在一些情况下，可以通过调整一个或多个开口238和242的横截面面积(例如通过调整预燃室盖234的位置)来调整内部容积203的量值，而与气缸130的容积无关。
52.例如，中心轴线299可以是预燃室的垂直于活塞136的表面137(图2a中仅示出了活塞136一部分)并且平行于气缸壁132(图2a中未示出)的纵向轴线。在一个示例中，中心轴线299对应于活塞136沿着其振荡的运动轴线。预燃室主体202可以直接或间接地联接到电接地。
53.在一个示例中，预燃室主体202包括管状柱形形状。预燃室主体202可以在其末端处开口，其中壁(例如，外表面230和内表面231)在第一端213处朝向气缸盖18延伸并且在第二端211处延伸离开气缸盖18。在替代实施例中，预燃室主体202可以不是管状的，而是可以包括金字塔形、球形、矩形棱柱或其端部开口的其他三维形状。
54.预燃室盖234可以包括沿朝向活塞136并远离火花间隙240的方向突出的圆顶盘形形状。在一些示例中，另外或替代地，预燃室盖234可为平坦的或朝向火花间隙240突出。预燃室盖234包括内表面236和外表面237。外表面237是预燃室盖234的最靠近活塞136的表面。预燃室盖可以是可延伸的，因为当预燃室盖234处于延伸位置(例如，远离气缸盖18延伸)时，活塞136的顶表面137与外表面237之间的距离可以更小，而当预燃室盖234处于缩回位置(例如，朝向气缸盖18缩回)时可以更大。预燃室套筒235可以包括管状形状，其中中心轴线299穿过其几何中心。预燃室套筒235可以与预燃室盖234一体地制造为单件。在其他示例中，预燃室盖234和预燃室套筒235可以是经由焊接、熔合、粘合剂、螺纹连接、一个或多个互锁特征等联接在一起的单独件。在所示的示例中，预燃室套筒235的在第一端213处的一部分由预燃室主体202环绕，其中预燃室套筒235的外表面具有小于预燃室主体202的内表面231的直径。
55.预燃室盖234和/或预燃室套筒235的材料可为铸铁、不锈钢、铝、碳纤维、镁等。预燃室盖234和/或预燃室套筒235的材料可与预燃室主体202的材料类似或不同。
56.预燃室盖234和预燃室套筒235可以通过致动器225沿着中心轴线299移动。例如，致动器225可以沿平行于中心轴线299(例如，如通过双向箭头282指示)进出气缸130的方向调整预燃室盖234和预燃室套筒235的位置，以调整开口238和242的大小。调整预燃室盖234的位置可以进一步调整点火容积283和总内部容积203的量值，而无需调整死容积284的大小。致动器225可直接联接到预燃室套筒235，并且由此可直接作用在预燃室套筒235上，或者可经由连杆机构、凸轮等间接联接。在所示的示例中，预燃室套筒235经由连杆机构227联接到致动器225，并且因此，连杆机构的移动可传递到预燃室套筒235。在一些示例中，致动
器225可以基于发动机状况(诸如发动机负荷)连续地改变预燃室套筒235的位置，以调整孔口开口大小。
57.多个开口238和242可以布置在预燃室套筒235上。多个开口238的大小和形状可以在大小和形状中的一个或多个方面类似于开口242。在一个示例中，多个下部开口242和/或多个上部开口238的横截面流通区域可以是不均匀的，使得限制部布置在其中。所述限制部可生成真空，在一些状况下，所述真空可促进气体流入或流出预燃室188的内部容积203。在一个示例中，所述限制部可类似于文氏管形状。
58.多个开口238被定位成相对于多个开口242更紧靠气缸盖18。取决于预燃室盖234的位置，多个开口238可以被内表面231阻挡或暴露，因此分别可以不将预燃室188的内部容积203流体地联接到气缸130或者可以将预燃室188的内部容积203流体地联接到气缸130。因此，在某些状况下，开口242和开口238中的每一者可以在预燃室188的内部容积203与气缸130之间提供流体连接。
59.现在转向图2b、图2c和图2d，图2b示出了经联接从预燃室套筒235朝向第二端211延伸的预燃室盖234的局部半透明视图，所述预燃室盖包括多个开口238和242；图2c和图2d分别以截面2c1和2c2示出了预燃室盖234的横截面视图。为了简单起见，预燃室套筒235的壁被描绘为细线，然而，预燃室套筒235的壁厚(以及开口238和242的厚度)可以更厚，如在诸如图2a的其他图中所表示的。如图2b所示，开口238可以具有与多个开口242不同的大小，并且开口242可以被定位成比开口238更靠近第二端211。此外，多个开口238可以沿着恒定z坐标的x-y平面定位(例如，与截面2c1共面)，并且多个开口242可以沿着恒定z坐标的另一个x-y平面定位(例如，与截面2c2共面)。更进一步地，开口238和开口242可以关于中心轴线299以旋转对称配置布置，分别如图2c和图2d所示。具体地，开口238和242的旋转对称配置是指开口中的每一者定位在距中心轴线299相等的r坐标处，并且关于中心轴线299关于方位θ坐标位置从0到360度均匀地间隔开。使开口238和242以及可移动元件(例如，阀293和295)关于中心轴线299旋转对称有助于在压缩和燃烧期间增加燃烧气体的流体热传递和质量传递速率以及预燃室188与气缸130之间的点火火焰射流。
60.返回到图2a，第一预燃室系统200还包括封装在绝缘体206中的中心电极204。中心电极204可以是定位成与中心轴线299同轴的柱形电极，并且绝缘体206可以是与中心轴线299同轴的中空柱体。中心电极204和绝缘体206(以及在某些实施例中，接地电极246)可以在第一端213处(沿正z方向)延伸超出主体202和预燃室套筒235(如图4a、图5a和图5b中指示)，其中中心电极204导电地联接到点火系统88以接收从点火系统传输的信号。在第一端之外，在材料上类似于预燃室主体202的外壳可以封闭中心电极204、绝缘体206和接地电极246(视情况)。尽管中心电极204、绝缘体206和接地电极246可以延伸超出主体202，但是预燃室188的内部容积203与中心电极204、绝缘体206和接地电极246的在第一端213处延伸超出主体202的这些部分流体地分离。换句话说，内部容积203中的流体被密封以防止在第一端213处离开内部容积203。
61.中心电极204包括导电地联接到其上并且还沿着中心轴线299轴向对准的中心电极尖端244。此外，绝缘体206的内半径可大致等于中心电极204的外半径，使得绝缘体206的内表面与中心电极204的外表面直接接触。绝缘体206的外半径可小于预燃室套筒235的内半径，从而在绝缘体206与预燃室套筒235之间产生径向间隙。预燃室主体202与绝缘体206
之间的径向间隙可至少部分地限定中空环形腔体，内部容积203布置在所述环形腔体中，从而形成预燃室188的内腔。
62.预燃室系统200还包括接地电极246、中心电极204(包括中心电极尖端244)和火花间隙240。接地电极246联接到预燃室主体202的内表面231。因而，接地电极246经由预燃室主体202联接到电接地。此外，在所示的示例中，接地电极246延伸到预燃室188中并与中心电极尖端244的径向位置重叠，接地电极246的重叠区段定位在从中心电极尖端244略微朝向第二端211的轴向z坐标处，由此在其间形成火花间隙240。因此，火花间隙240定位在接地电极246与中心电极尖端244之间，使得在从控制器12接收到火花提前信号时，点火系统88可以在火花间隙240处产生点火火花。
63.在所示的示例中，接地电极246通过预燃室套筒235中的狭槽250从预燃室壁的内表面231朝向中心轴线299径向地延伸到预燃室188的内部容积203中。例如，狭槽250的大小可以被设定为使得预燃室套筒235和预燃室盖234能够在不接触接地电极246的情况下移动。此外，在一些情况下，狭槽250可以被定位为使得预燃室盖234可以被致动到足以使气缸气体流过其中并进入内部容积203的量值，而在其他情况下，预燃室盖234可以被定位为使得预燃室188的内部容积203可以不通过狭槽250流体地联接到气缸130。在其他示例中，预燃室188可以不包括狭槽250。
64.如图2a所示，中心电极204、绝缘体206、内部容积203、预燃室套筒235(除了在狭槽250处之外)和主体202被定位为关于中心轴线299同心，从而围绕中心电极204形成连续环形层。对于柱形管状预燃室的情况，这些连续环形层的横截面为圆形，从而形成柱形环，如图2e和图2g所示。现在转向图2g，其示出了在截面2c4处截取的沿正z方向面向第一端213并与火花间隙轴线270重合的预燃室系统200的横截面视图。火花间隙轴线270垂直于并横向于中心轴线299，并且在接地电极246的z轴坐标处穿过火花间隙240。图2g清楚地示出了从中心轴线299向外延伸的每个连续柱形环形层，其开始于中心电极尖端244和中心电极204、绝缘体206、内部容积203、套筒235以及预燃室主体202的内表面231和外表面230。此外，接地电极246从预燃室主体202的内表面231径向向内延伸到超出中心轴线299和中心电极尖端244。中心电极尖端244、中心电极204和绝缘体206用虚线描绘，因为它们从火花间隙轴线270可见但不重合。
65.对于其他几何(非柱形)形状的预燃室的情况，连续环形层可以包括非圆形环形横截面。例如，在矩形棱柱形预燃室的情况下，连续环形层的横截面将是正方形或矩形。相对于非圆形柱形几何形状，包括其中具有圆环形横截面的前述连续环形层的圆形柱形预燃室在阻止低流量和不良混合区域的形成方面可能是有利的，因为环形表面是光滑且连续的而没有尖锐的不连续性、过渡或拐角。此外，圆形柱形预燃室的旋转对称性可以降低温度和浓度梯度，因为可燃气体和点燃的火焰能量的质量和热传递路径长度关于火花间隙240对称。
66.返回到图2a，内部容积203包括点火容积283、死容积284、由轴向位置271和273之间的火花间隙240描绘的容积，并且可以包括一个或多个附加容积286和288。点火容积283包括火花间隙240与预燃室的第二端211之间的所有内部容积203。死容积284包括在第一端213与火花间隙240之间并且流体地联接到火花间隙的所有内部容积203。在图2a中，垂直于并横向于中心轴线299的火花间隙轴线270定位在火花间隙240的轴向中点处。由轴向位置271和273描绘的火花间隙240定位在中心电极尖端244与接地电极246之间，并将死容积284
与点火容积283分离。此外，预燃室盖234通过火花间隙240与死容积284流体地分离。一个或多个附加容积286和288可以包括内部容积203的在第一端213与火花间隙240之间未流体地联接到火花间隙240的部分。对于柱形预燃室的情况，死容积284以及附加容积286和288是预燃室内的柱形环形容积。
67.定位在第一端213与火花间隙240之间的内部容积中并流体地联接到死容积284的可移动元件的第一实施例包括一个或多个阀293和295。通过调整一个或多个阀293和295的位置，可以调整死容积284的量值。例如，当阀293和295打开(例如，移动到更大程度地打开的位置)时，附加容积286和288分别变为流体地联接到死容积284，由此增大第一端213与火花间隙240之间流体地联接到火花间隙的内部容积的量值，因此增大死容积284的量值；换句话说，打开阀293和295将附加容积286和288结合到死容积284中。相反地，当阀293和295完全关闭时，阀293和295分别将附加容积286和288与火花间隙流体地分离，由此减小第一端213与火花间隙240之间流体地联接到火花间隙的内部容积的量值，因此减小死容积284的量值；通常这种方式，附加容积286和288变为与死容积284流体地分离。此外，打开或关闭一个或多个阀293和295改变死容积284的量值，而不改变点火容积283，并且不改变死容积284、点火容积283以及附加容积286和288的总和。更进一步地，打开或关闭一个或多个阀293和295改变死容积284的量值，同时改变流体地联接到火花间隙240的内部容积203的量值。通过这种方式，移动可移动元件改变了死容积284相对于内部容积203的相对量值；换句话说，移动可移动元件改变了死容积284与内部容积203的比率。
68.在某些状况下，可以打开所有阀293和295以将每个附加容积286和288与死容积284流体地联接。在其他情况下，阀293可以打开，而阀295可以关闭，使得附加容积286变为流体地联接到死容积284，而附加容积288变为与死容积284流体地分离。在一些情况下，阀293和295可以同时打开，而在其他情况下，阀293和295可以顺序地调整。在图2e的示例中，八个阀295中的四个阀可以打开，而其他四个阀295保持关闭。通过这种方式，可以减小燃烧气体到附加容积288的流率，同时维持打开的阀295围绕轴线299的旋转对称性。
69.如图2a所示，附加容积286和288可以通过分隔件292和294彼此分离并且与死容积284分离。此外，通过将阀293和295分别布置在分隔件292和294处，可以例如通过在完全关闭阀295的同时打开一个或多个阀293来逐级调整死容积284的量值。在一些示例中，如参考图2f所述，分隔件292和294可以结合到阀293和295的设计中。
70.阀293和295可以由致动器225致动以调整它们的百分比开度位置。致动器225可以通信地联接到控制器12，使得致动器225可以响应于各种发动机工况而向阀293和295发送和接收信号227。致动器225还可以响应于各种发动机工况而向其他可移动元件(诸如预燃室盖234)发送和接收信号229。致动器225可以包括螺线管、电动马达、气动致动器、真空致动器、液压致动器等。致动器225可以直接联接到阀293和295，由此可以直接作用在预燃室套筒235上，或者可以经由连杆、凸轮等间接联接。在预燃室系统200的示例中，致动器225可以在完全关闭位置与完全打开位置(包括其间的部分打开位置)之间调整阀293和295以调整阀开度大小。在一些示例中，致动器225可以基于发动机状况(诸如有效压缩比和进气门关闭(ivc)正时、发动机负荷、冷却剂温度、发动机转速、egr、vct、vvt、冷却剂温度和/或空气温度)在完全关闭位置与完全打开位置之间连续地调整阀293和295的位置。
71.尽管图2a中示出了两个附加容积286和288，但是预燃室系统200可以通过结合附
加的分隔件并在分隔件处布置附加的阀而包括仅一个或两个以上的附加容积。在一个示例中，附加容积中的每一者的容积可以相等，其中连续分隔件(例如，292和294)之间的轴向距离(例如，z轴)在每个附加容积上是均匀的。此外，一些或所有分隔件可以更靠近地定位，以将附加容积配置得更小，使得当打开每个连续级的阀时，可以更平缓地调整死容积的量值；替代地，一些或所有分隔件可以定位得更远，以便将附加容积配置得更大，使得当打开每个连续级的阀时，可以更粗略地调整死容积的量值。在另一个示例中，每一级处的附加容积的大小可以随着它们的轴向(z轴)位置变得更靠近第一端213而减小。换句话说，当更靠近火花间隙240时，分隔件可以被定位得更远(例如，更大的附加容积)，而当更靠近第一端213时，分隔件可以在一起更紧密地间隔开。通过这种方式，随着更靠近第一端213的阀293和295的连续级打开，可以更粗略地并且然后更精细地调整死容积284的量值；图2a示出了简单示例，其中附加容积286(更远离第一端213)大于附加容积288(更靠近第一端213)。
72.如图2a所示，分隔件可以包括一个可移动元件(例如，分隔件292包括一个阀293)或者可以包括多个可移动元件(例如，分隔件294包括多个阀295)。在分隔件处包括更多数量的可移动元件可以允许通过分隔件的更高的流体流率，从而导致更快的混合，以及分隔件的任一侧上的死容积与附加容积之间的更高的质量和热传递速率。类似地，增大阀开口的大小可以有助于增大通过分隔件的流体流率，从而导致死容积与附加容积之间的更快混合。在一个示例中，阀开口的总横截面面积可以大于分隔件的阈值横截面面积，以便在阀打开时实现通过开口的阈值流体流率。
73.转向图2e，其以截面2c3示出了图2a的横截面视图。在图2e的示例中，阀295被描绘为处于完全打开位置，由圆形阀开口表示；然而，在其他示例中，阀开口可以包括其他几何形状。阀295可以关于中心轴线299以旋转对称布置定位在分隔件294处，如图2e所示(图2a的横截面视图中的截面2c3)。因而，当阀295打开时，附加容积288可以关于中心轴线299对称地流体联接到死容积284，这可以有助于均匀地增大死容积与附加容积之间的热量和质量传递速率，从而减少死点(例如，低混合速率)，并且减少死容积284和结合在其中的附加容积288中的流体的混合时间。
74.阀293和295可以包括各种类型的紧凑型流体流调节阀，其包括提升阀、闸阀、滑阀、电磁阀、针形阀等，并且可以由螺线管等通过致动器225液压地、气动地致动。现在转向图2f，其示出了其中阀293和/或295包括旋转盘阀的示例的横截面视图。如图2f所示，旋转盘阀包括相邻地以共面接触方式定位的一对环形盘，该对环形盘可以关于中心轴线299相对于彼此滑动和旋转。环形盘中的每一者可以具有相同形状，并且可以各自在其中包括多个开口。环形盘的外径可以对应于套筒235的内表面直径，而环形盘的内径可以对应于中心电极绝缘体206的外径。因而，在绝缘体206与环形盘之间以及在套筒235与环形盘之间可以存在足够的密封，使得可忽略不计的流体通过其中。通过这种方式，旋转盘阀配置可以结合分隔件294和阀295两者，其中环形盘中的一者可以表示分隔件294，而另一环形盘可以表示阀295。当两个环形盘旋转使得其中的开口相互对准时，旋转盘阀完全打开，如图2f中最左侧表示所示。当环形盘旋转使得每个环形盘的开口部分地对准时，旋转盘部分地打开，如图2f中的中心表示所示。最后，当环形盘旋转使得每个环形盘的开口错位时，旋转盘完全关闭，如图2f中的最右侧表示所示。
75.阀的开口293和295的尺寸可以足够大，使得在完全打开阀时，在预燃室200的点火
循环期间通过阀的流体的流率可以足够高到在分隔件292和294的任一侧上快速混合流体。在一个示例中，可以选择开口的直径，使得阀开口的总横截面面积大于每个分隔件的总横截面面积的下限阈值百分比。在一个示例中，总横截面面积的下限阈值百分比可以包括5％。此外，阀开口的尺寸可以被设计为使得可以通过部分地打开阀来达到总横截面面积的下限阈值百分比；因此，可以通过完全打开阀293和295达到总横截面面积的更高百分比。更进一步地，阀开口的尺寸可以被设计为使得阀开口的总横截面面积小于每个分隔件292和294的总横截面面积的上限阈值百分比，以便保持结构完整性和分隔件的密封能力，使得当阀293和/或295完全关闭时，分隔件的任一侧上的内部容积流体地分离。在一个示例中，总横截面面积的上限阈值百分比可以包括30％。
76.因此，在发动机气缸压缩冲程期间，混合物(其可以包括进气、排气再循环(egr)、燃料和燃烧副产物中的一者或多者)可经由多个开口242和/或多个开口238从气缸130流入预燃室188的点火容积283中(例如，由于跨多个开口242和多个开口238的压力差)，其中可燃空气-燃料混合物可经由火花间隙240处的火花点燃。预燃室内的空气-燃料混合物的火花点火产生高温气体/火焰射流，所述高温气体/火焰射流通过多个开口242和238从预燃室188流出到气缸130。
77.具体地，当预燃室盖234朝向第一端213缩回时，预燃室188的较小孔口开口大小可以在较高负荷下提供增强的点火，这可以促成增加气缸动力和燃料节省。相反，在较低负荷下，预燃室盖234可以远离第一端213延伸，从而实现更大的孔口开口大小以提供增强的点火。此外，通过调整孔口开口大小，可针对各种发动机状况增强进入内部容积203的流率，同时维持燃烧稳定性。例如，在较高负荷期间，更多的空气和燃料可以被布置在气缸130中。因而，可使用较小的孔口开口面积，同时仍然向预燃室188的内部容积203提供期望量的空气和燃料以产生期望的火焰喷射。在较低负荷期间，气缸130中可以被布置有较少的空气和燃料。此外，可减小预燃室点火器192上的热应力。因而，可使用较大的孔口开口面积向预燃室188的内部容积203提供期望量的空气和燃料。
78.另外，在较低负荷下，由于预燃室188的内部容积203内的残余已燃烧气体的量的增加，由预燃室点火器192产生的火焰核心可能不稳定。如果孔口开口大小较小(例如，当预燃室盖234朝向第一端213缩回时)，则随着火焰核心通过小的孔口开口，火焰核心可能被猝熄(例如，熄灭)。然而，随着孔口开口大小的增大(例如，当预燃室盖234远离第一端213延伸时)，在四冲程发动机循环的压缩冲程期间，来自气缸130的增加量的新鲜空气可能会进入预燃室188的内部容积203。因此，火焰核心在预燃室188的内部容积203内可具有增加的稳定性。此外，增大的孔口开口大小降低了火焰流过孔口时火焰核心猝熄的可能性。在较高负荷下，由于气体压力增加和温度的增加，火焰核心的稳定性增加。随着预燃室盖234和预燃室套筒235的材料(例如，金属)的温度的升高，猝熄的可能性也降低。小的孔口大小还可以有助于在较高负荷下产生较稳健的火焰射流，这可促进气缸130中的增强燃烧。
79.将火花间隙240定位在中心轴线299处并将开口238和242以及内部容积203配置为关于火花间隙240旋转对称有利地有助于围绕火花间隙240分布更均匀的空气-燃料混合物(例如，更均匀的成分和温度)。另外，在点燃空气-燃料混合物之后，预燃室188部件的旋转对称配置可以有助于将点火火焰射流更均匀地分布在整个点火容积283中并将点火火焰射流引导到气缸130。更有效地将点火火焰射流引导和分配到点火容积包括将火花能量的较
多部分用于燃料点火，以及减少被错误引导到预燃室壁或第一端213与火花间隙轴线270之间的死容积284的浪费的火花能量的量。因此，在产生火花时，在点火容积283处产生的较高能量的点火火焰射流可以被更有效地引导到气缸130，从而促成更稳健的燃烧。
80.在每次燃烧事件之后，预燃室被填充有残余的废气(例如，空气-燃料燃烧副产物)。在下一个发动机进气冲程期间，随着活塞136朝向bdc移动，新鲜的空气-燃料混合物被抽吸到气缸130中。然而，非常少的可燃空气-燃料混合物通过开口238和242进入预燃室188，直到活塞136朝向tdc移动时的压缩冲程。如果死容积284大于下限阈值死容积并且小于上限阈值死容积，则驱动空气-燃料混合物进入预燃室188的压力使点火容积283中的残余废气排出，并且将残余废气推入死容积284。当死容积284小于下限阈值死容积时，残余废气的一部分保留在点火容积283中并且不会被进入的空气-燃料混合物排出。此外，当死容积284小于阈值死容积时，进入预燃室188的空气-燃料混合物的量可能较低。由于紧邻火花间隙240存在残余废气以及点火容积283处的较低量的空气-燃料混合物，因此由火花事件产生的燃烧品质可能较差(例如，较低能量的火焰射流、较低密度的火焰核心等)，并且发动机失火的可能性增加。当死容积284大于上限阈值死容积时，残余废气可以被进入的空气-燃料混合物排出，并且由于火花事件产生的初始燃烧可以具有更高品质(例如，更高能量的火焰射流、更高密度的火焰核心等)；然而，燃烧事件之后的压力累积较低，这导致较低能量的火焰射流可能无法延伸到发动机气缸130中和点燃发动机气缸130中的空气-燃料混合物。
81.下限阈值死容积和上限阈值死容积都可以取决于发动机工况，诸如有效压缩比、ivc正时、发动机转速、负荷、egr、vct/vvt、冷却剂温度和/或空气温度。在一个示例中，下限阈值死容积和上限阈值死容积可以根据ivc正时而变化。具体地，下限阈值死容积和上限阈值死容积可以随着ivc正时进一步远离bdc移动而增加，因为有效压缩比随着ivc正时从bdc移位到更早或从bdc移位到更晚而减小(例如，ivc正时进一步远离bdc移动)。换句话说，响应于ivc正时从bdc向更早移动或从bdc向更晚移动(例如，ivc正时进一步远离bdc移动)，控制器12可以(通过致动器225)在预燃室内部容积203中移动可移动元件以增加死容积284。因此，在预燃室系统200中，控制器12可以响应于ivc正时从bdc向更早移动或从bdc向更晚移动而打开阀293和295中的一者或多者以增加死容积284。相反地，响应于死容积284的增加，控制器12可以通过将ivc正时从bdc更早或更晚地移动来调整ivc正时(例如，控制器12将ivc正时改变为更远离bdc)。
82.在其他示例中，下限阈值死容积和上限阈值死容积可以表示下限阈值部分死容积和上限阈值部分死容积，其中部分死容积是死容积284与总预燃室内部容积203的比率。
83.如前所述，死容积284的几何形状有助于通过进入的燃料-空气混合物从点火容积283更有效地抽取残余废气。因为死容积284的横截面为环形，所以来自点火容积283的残余废气可以作为环形插塞流动，从而减少了回混，导致从点火容积283中更快且更彻底地抽取残余废气。更快的抽取动态(例如，减少从点火容积283抽取残余废气的时间)允许进行更稳健的发动机操作，并且降低导致发动机失火或不良燃烧品质的缓慢或不完全的残余废气抽取的可能性。此外，因为死容积284关于中心轴线299旋转对称，所以从点火容积283中抽取残余废气在死容积284上均匀地发生。另外，如上所述，当死区284具有圆形柱形横截面时，阻止流体速度较低的死点，这进一步增强了从点火区283中抽取残余废气的动力学。附加容
积286和288的旋转对称性以及内部容积203中的可移动元件的旋转对称性也允许增加抽取动力学，这是因为当附加容积286和/或288结合到死容积284中或与死容积分离时，响应于发动机工况而移动可移动元件(例如，在预燃室系统200的情况下打开和关闭阀293和295)保持死容积284的旋转对称性。
84.现在转向图3a、图3b和图3d，它们示出了预燃室系统300的纵向横截面视图。预燃室系统300类似于预燃室系统200。因而，先前在图2a中介绍的部件在图3a、图3b和图3d中相同地编号。在预燃室系统300中，预燃室内部容积203包括点火容积283、死容积284，并且还可以包括附加容积386。点火容积283包括内部容积203的位于火花间隙240与第二端211之间的部分，死容积284包括内部容积203的位于第一端213与火花间隙240之间流体地联接到火花间隙240的部分，并且附加容积386包括内部容积203的位于第一端213与火花间隙240之间的未流体地联接到火花间隙240的部分。
85.定位在第一端213与火花间隙240之间的内部容积203中并流体地联接到死容积284的可移动元件的第二实施例包括环形插塞393。环形插塞393的位置是可调整的，如双向箭头395所指示。图3a描绘了包括更多地朝向第二端211定位的环形插塞393的预燃室系统300，而图3b描绘了包括更多地朝向第一端213定位的环形插塞393的预燃室系统300。调整环形插塞393的位置包括使环形插塞393沿第一方向朝向第一端213移动(例如，远离第二端211移动)以增大死容积284的量值，以及使环形插塞393沿第二方向朝向第二端211移动(例如，远离第一端213移动)以减小死容积284的量值。沿第一方向移动环形插塞393伴随地减小附加容积386的量值并增加死容积284的容积，而沿第二方向移动环形插塞393伴随地增大附加容积386的量值并减小死容积284的容积。此外，移动环形插塞393改变了死容积284和附加容积386的量值，而不改变点火容积283的量值并且不改变内部容积203的量值。环形插塞393的尺寸可以被设计为使得其尺寸外径与预燃室套筒235的内表面重合，并且其内径与绝缘体206的表面重合。通过这种方式，环形插塞393的横截面填充内部容积203的横截面，如图3c(预燃室系统300在截面3c处的横截面视图)所示。环形插塞393的轴向长度(例如，平行于z坐标)可以大于下限阈值长度并且小于上限阈值长度。当环形插塞393大于下限阈值长度时，可以维持环形插塞393的结构完整性，使得可以在发动机操作期间经历预燃室188中的温度和压力波动的同时维持附加容积386与死容积284的流体隔离。当环形插塞393小于上限阈值长度时，环形插塞393的容积较小，由此使得环形插塞393能够在内部容积203内有更大的运动范围。类似地，减小环形插塞393的长度可以有利地增加给定的预燃室主体202的内部容积203，并且增加环形插塞393在内部容积203内的轴向运动范围。通过这种方式，具有较短长度的环形插塞393可能能够通过环形插塞393的移动来实现死容积284(和附加容积386)的更大程度的变化。
86.在图3d的示例中，环形插塞393被示出为具有延伸超过第一端213的较长轴向长度。具体地，当环形插塞393的轴向长度延伸超出第一端213时，内部容积203不包括附加容积386。在第一端之外，在材料上类似于预燃室主体202的外壳可以封闭环形插塞393以及延伸超出第一端213的任何其他部件，诸如中心电极204、绝缘体206等。尽管环形插塞393可以在第一端213处延伸超出主体202，但是预燃室188的内部容积203与环形插塞393的在第一端213处延伸超出主体202的这些部分流体地分离。换句话说，内部容积203中的流体被密封以防止在第一端213处离开内部容积203。
87.因此，在图3d的示例中，调整环形插塞393的位置改变死容积284的量值，同时改变总内部容积203的量值。例如，使环形插塞393沿第一方向朝向第一端213(例如，远离第二端211)移动增大死容积284的量值并增大总内部容积203的量值。此外，使环形插塞393沿第二方向朝向第二端211(例如，远离第一端213)移动减小死容积284的量值并减小总内部容积203的量值。更进一步地，由于移动环形插塞393引起的死容积284的量值的变化等于由于移动环形插塞393引起的总内部容积203的量值的变化。因而，当在图3d的预燃室系统300中移动可移动元件时，死容积284与总内部容积203的比率改变。因此，当环形插塞393朝向第二端211(例如，远离第一端213)移动时，死容积284占据总内部容积203的较小部分；类似地，当环形插塞393远离第二端211(例如，朝向第一端213)移动时，死容积284占据总内部容积203的较大部分。
88.在图3a、图3b和图3d的示例中，环形插塞393可以被制造为在定位在内部容积203中时具有滑动或滑移配合公差，使得环形插塞393可以朝向第一端213或朝向第二端211移动。在一些情况下，可以对分别与绝缘体206和预燃室套筒235滑动接触的环形插塞的内径表面和/或外径表面施加表面处理，以有助于提供环形插塞393的更平稳的滑动运动。环形插塞393可以是实心的或中空的，并且可以由诸如铸铁、不锈钢、铝、碳纤维、镁等材料构成。构造具有与预燃室套筒235和/或主体202类似的材料的环形插塞393可以有助于在预燃室188中的温度波动的情况下跨这些元件维持一致的膨胀和收缩量。中空环形插塞393可能是有利的，因为可以减小环形插塞393的质量，并且因此，当移动环形插塞393时可以消耗减少的能量。实心环形插塞393可能是有利的，因为其具有较高的热容量，由此减少了环形插塞393中的温度波动，这可以有助于减少环形插塞393的膨胀和收缩。
89.环形插塞393可以通过致动器225沿着中心轴线299移动。例如，致动器225可以沿平行于中心轴线299的方向调整环形插塞393的位置，由此调整死容积284和附加容积386的量值，而无需调整点火容积283的大小。致动器225可以直接联接到环形插塞393，由此可以直接作用在环形插塞393上，或者可以通过连杆、凸轮等间接地联接到环形插塞。在所示的示例中，环形插塞393通过连杆327联接到致动器225，因此连杆的移动可以被传递到环形插塞393。在一些示例中，致动器225可以基于发动机状况(诸如有效压缩比和进气门关闭(ivc)正时、发动机负荷、冷却剂温度、发动机转速、egr、vct、vvt、冷却剂温度和/或空气温度)连续地改变环形插塞393的位置以调整死容积284的量值。在其他示例中，致动器225可以基于发动机状况(诸如有效压缩比和ivc正时、发动机负荷、冷却剂温度、发动机转速、egr、vct、vvt、冷却剂温度和/或空气温度)以逐步方式调整环形插塞393的位置。
90.在其他示例中，可以响应于点火容积283和/或死容积284中的压力而调整环形插塞393的轴向位置。在气缸压缩期间，当新鲜的空气-燃料混合物通过开口238和242输送到点火容积中，并且残余废气可以从点火容积283排出到死容积284中时，点火容积283和/或死容积284处的压力可能更高。响应于点火容积283和/或死容积284处的压力增大，环形插塞393可以被推向第一端213。另一方面，在燃烧事件之后和/或在气缸膨胀期间(例如，当活塞136朝向bdc移动时)，点火容积283和/或死容积284处的压力可能较低。响应于点火容积283和/或死容积284处的压力减小，环形插塞393可以被推向第二端211。
91.在一个示例中，响应于ivc正时从bdc向更早移动或从bdc向更晚移动，控制器12可以(通过致动器225)在预燃室内部容积203中移动可移动元件以增加死容积284。因此，在预
燃室系统300中，控制器12可以响应于ivc正时进一步远离bdc移动(例如，从bdc向更早移动或从bdc向更晚移动)而朝向第一端213调整环形插塞393的位置以增大死容积284。此外，控制器12可以响应于ivc正时朝向bdc移动而远离第一端213调整环形插塞393的位置以减小死容积284。相反地，响应于死容积284的增加，控制器12可以通过将ivc正时从bdc更早或更晚地移动来调整ivc正时。
92.现在转向图4a和图4b，它们示出了预燃室系统400的纵向横截面视图。预燃室系统400类似于预燃室系统200和预燃室系统300。因而，先前在图2a、图3a、图3b和图3d中介绍的部件在图4a和图4b中相同地编号。在预燃室系统400中，预燃室内部容积203包括点火容积283、死容积284，并且可以包括附加容积486。点火容积283包括内部容积203的位于火花间隙240与第二端211之间的部分，死容积284包括内部容积203的位于第一端213与火花间隙240之间流体地联接到火花间隙240的部分，并且附加容积486包括内部容积203的位于第一端213与火花间隙240之间的未流体地联接到火花间隙240的部分。
93.定位在第一端213与火花间隙240之间的内部容积203中并流体地联接到死容积284的可移动元件的第三实施例包括环形插塞393、中心电极204(包括中心电极尖端244)和绝缘体206。环形插塞393、中心电极204(和绝缘体206)的位置是可调整的，如分别由双向箭头495和497所指示。图4a描绘了包括更多地朝向第一端213定位的环形插塞393、中心电极204和绝缘体206的预燃室系统400，而图4b描绘了包括更多地朝向第二端211定位的环形插塞393、中心电极204和绝缘体206的预燃室系统400。在预燃室系统400中，移动环形插塞393、中心电极204和绝缘体206(例如，调整它们的轴向位置)改变总预燃室容积203的量值而不改变死容积284的量值。因而，当在预燃室系统400中移动可移动元件时，死容积284与总内部容积203的比率改变。因此，图4a描绘了死容积284占据总内部容积203的较小部分的位置，并且图4b描绘了死容积284占据总内部容积203的较大部分的位置。在一个示例中，环形插塞393联接到绝缘体206，使得环形插塞393、绝缘体206和中心电极204可相继地移动。因此，调整可移动元件的位置包括使环形插塞393、中心电极204和绝缘体206沿第一方向朝向第一端213(例如，远离第二端211)相继地移动，或者使环形插塞393、中心电极204和绝缘体206沿第二方向朝向第二端211(例如，远离第一端213)相继地移动。当调整中心电极204(和绝缘体206)的位置时，火花间隙240的大小改变。具体地，使中心电极204沿第一方向朝向第一端213移动使火花间隙240的大小增加了中心电极204移动的距离；使中心电极204沿第二方向朝向第二端211移动使火花间隙240的大小减小了中心电极204移动的距离。因而，当环形插塞393和中心电极204相继地移动时，环形插塞393和中心电极204移动的距离可能受到下限阈值火花间隙和上限阈值火花间隙的限制。在一个示例中，下限阈值火花间隙和上限阈值火花间隙可以取决于点火能量和其他因素而变化。当火花间隙240小于下限阈值火花间隙或大于上限阈值火花间隙时，预燃室中的火花点火可能不稳健，从而导致燃烧品质差。在一个示例中，控制器12可以使环形插塞393、中心电极204和绝缘体206相继地移动，同时将火花间隙240维持在下限阈值火花间隙与上限阈值火花间隙之间，以保持燃烧质量。
94.如图4a和图4b的示例中所示，当相继地移动时，环形插塞393可以在比第一端213更靠近中心电极尖端244的轴向位置处联接到绝缘体206。然而，在其他示例中，环形插塞393可以联接在更靠近中心电极204的第一端213的中点处或轴向位置处(沿着z坐标尺寸)。将环形插塞393联接在更靠近中心电极尖端244的轴向位置处可以允许在朝向第一端213的
更大范围内调整环形插塞393的位置，而将环形插塞393联接在更靠近第一端213的轴向位置处可以允许在朝向第二端211的更大范围内调整环形插塞393的位置。
95.在另一个示例中，可以独立于调整中心电极204(和绝缘体206)的位置来调整环形插塞393的位置。因而，火花间隙240的大小和死容积284的大小可以独立地调整，并且都可以响应于发动机工况的变化而调整。
96.在图4a和图4b的示例性预燃室系统400中，环形插塞393被示出为具有延伸超过第一端213的较长轴向长度。在第一端213之外，在材料上类似于预燃室主体202的外壳可以封闭环形插塞393以及延伸超出第一端213的任何其他部件，诸如中心电极204、绝缘体206等。尽管环形插塞393可以在第一端213处延伸超出主体202，但是预燃室188的内部容积203与环形插塞393的在第一端213处延伸超出主体202的这些部分流体地分离。换句话说，内部容积203中的流体被密封以防止在第一端213处离开内部容积203。
97.在其他示例中，预燃室系统400可以包括不延伸超出第一端213的环形插塞393，类似于图3a和图3b的预燃室系统200中描绘的环形插塞393。在这种情况下，预燃室系统400可以包括不流体地联接到火花间隙240的附加容积486，并且将环形插塞393与中心电极204(和绝缘体206)相继地调整增加或减小流体地联接到火花间隙240的内部容积203的量值，同时分别减小或增大附加容积486的量值。此外，将环形插塞393与中心电极204(和绝缘体206)相继地调整增加或减小作为内部容积203的一部分的死容积284的量值，如上文参考图4a和图4b所述。
98.环形插塞393和中心电极204(和绝缘体206)可以通过致动器225沿着中心轴线299移动。例如，致动器225可以沿平行于中心轴线299的方向(独立地或相继地)调整环形插塞393和中心电极的位置。调整环形插塞393的位置而不调整中心电极204的位置允许调整死容积284和附加容积386的量值，而无需调整点火容积283的大小。致动器225可以直接联接到环形插塞393和/或中心电极204，由此可以直接作用在环形插塞393和/或中心电极204上，或者可以通过连杆、凸轮等间接地分别联接到环形插塞和/或中心电极。在所示的示例中，环形插塞393和/或中心电极204通过连杆427联接到致动器225，因此连杆的移动可以被传递到环形插塞393和/或中心电极204。在一些示例中，致动器225可以基于发动机状况(诸如有效压缩比和进气门关闭(ivc)正时、发动机负荷、冷却剂温度、发动机转速、egr、vct、vvt、冷却剂温度和/或空气温度)连续地改变环形插塞393和/或中心电极204的位置以调整死容积284与预燃室容积、火花间隙240和/或点火容积283的比率。在其他示例中，致动器225可以基于发动机状况(诸如有效压缩比和进气门关闭(ivc)正时、发动机负荷、冷却剂温度、发动机转速、egr、vct、vvt、冷却剂温度和/或空气温度)以逐步方式调整环形插塞393和/或中心电极204的位置。
99.在一个示例中，响应于ivc正时从bdc向更早移动或从bdc向更晚移动，控制器12可以(通过致动器225)在预燃室内部容积203中移动可移动元件以增大死容积284与总预燃室内部容积203的比率。因此，在预燃室系统400中，控制器12可以响应于ivc正时进一步远离bdc移动(例如，从bdc向更早移动或从bdc向更晚移动)而远离第一端213调整环形插塞393的位置以减小总预燃室内部容积203并增大死容积284与总预燃室内部容积203的比率。此外，控制器12可以响应于ivc正时朝向bdc移动而朝向第一端213调整环形插塞393的位置以增加总预燃室内部容积203并减小死容积284与总预燃室内部容积203的比率。相反地，响应
于总预燃室内部容积203的减小和死容积284与总预燃室内部容积203的比率的增大，控制器12可以通过从bdc更早或更晚地移动ivc正时(例如，进一步远离bdc移动)来调整ivc正时。
100.现在转向图5a和图5b，它们示出了预燃室系统500的纵向横截面视图。预燃室系统500类似于预燃室系统200和预燃室系统300。因而，先前在图2a、图3a、图3b和图3c中介绍的部件在图5a和图5b中相同地编号。在预燃室系统500中，预燃室内部容积203包括点火容积283和死容积284。点火容积283包括内部容积203的位于火花间隙240与第二端211之间的部分，并且死容积284包括内部容积203的位于第一端213与火花间隙240之间流体地联接到火花间隙240的部分。在预燃室系统500中，接地电极246可以从靠近中心电极尖端244的火花间隙240轴向延伸到在第一端213处超出预燃室主体202。通过这种方式，接地电极246可以在第一端213处接触主体202，由此将接地电极246联接到电接地。
101.定位在第一端213与火花间隙240之间的内部容积203中并流体地联接到死容积284的可移动元件的第四实施例包括中心电极204(包括中心电极尖端244和绝缘体206)和接地电极246。中心电极204(和绝缘体206)以及接地电极246的位置是可调整的，如分别由双向箭头595和597所指示。图5a描绘了包括更多地朝向第二端211定位的中心电极204、绝缘体206和接地电极246的预燃室系统400，而图5b描绘了包括更多地朝向第一端213定位的中心电极204、绝缘体206和接地电极246的预燃室系统500。
102.在一个示例中，中心电极204、绝缘体206和接地电极246可以相继地移动。因此，调整可移动元件的位置包括使中心电极204、绝缘体206和接地电极246沿朝向第一端213(例如，远离第二端211)的第一方向相继地移动，或者使中心电极204、绝缘体206和接地电极246沿第二方向朝向第二端211(例如，远离第一端213)相继地移动。此外，调整中心电极204和接地电极246的位置也调整火花间隙240的轴向位置。具体地，使中心电极204与接地电极246沿第一方向朝向第一端213相继地移动使火花间隙240朝向第一端移动，由此增大点火容积283的量值，同时减小死容积284并维持内部容积203的量值；使中心电极204与接地电极246沿第二方向朝向第一端211相继地移动使火花间隙240朝向第二端移动，由此减小点火容积283的量值，同时增大死容积284并维持内部容积203的量值。
103.在另一个示例中，可以独立于调整接地电极246的位置来调整中心电极204的位置。因而，火花间隙240的大小和死容积284的大小可以同时调整，并且都可以响应于发动机工况的变化而独立地调整。
104.中心电极204和接地电极246可以通过致动器225沿着中心轴线299移动。例如，致动器225可以沿平行于中心轴线299的方向(独立地或相继地)调整中心电极204和接地电极246的位置。调整中心电极204的位置相继地调整接地电极246的位置允许调整死容积284的量值，同时调整点火容积283的大小(预燃室内部容积203保持恒定)。致动器225可以直接联接到中心电极204和/或接地电极246，由此可以直接作用在中心电极204和/或接地电极246上，或者可以通过连杆、凸轮等间接地分别联接到中心电极和/或接地电极。在所示的示例中，中心电极204和/或接地电极246通过连杆527联接到致动器225，因此连杆的移动可以被传递到中心电极204和/或接地电极246。在一些示例中，致动器225可以基于发动机状况(诸如有效压缩比和进气门关闭(ivc)正时、发动机负荷、冷却剂温度、发动机转速、egr、vct、vvt、冷却剂温度和/或空气温度)连续地改变中心电极204和/或接地电极246的位置以调整
死容积284、火花间隙240和/或点火容积283的量值。在其他示例中，致动器225可以基于发动机状况(诸如有效压缩比和进气门关闭(ivc)正时、发动机负荷、冷却剂温度、发动机转速、egr、vct、vvt、冷却剂温度和/或空气温度)以逐步方式调整中心电极204和/或接地电极246的位置。
105.在一个示例中，响应于ivc正时从bdc向更早移动或从bdc向更晚移动，控制器12可以(通过致动器225)在预燃室内部容积203中移动可移动元件以增加死容积284。因此，在预燃室系统500中，控制器12可以响应于ivc正时进一步远离bdc移动(例如，从bdc向更早移动或从bdc向更晚移动)而调整中心电极204的位置，相继地远离第一端213调整接地电极246的位置以增加死容积284，同时减小点火容积283。此外，控制器12可以响应于ivc正时朝向bdc移动而调整中心电极204的位置，相继地朝向第一端213调整接地电极246的位置以减小死容积284，同时增大点火容积283。相反地，响应于死容积284的增加，控制器12可以通过将ivc正时从bdc更早或更晚地移动来调整ivc正时。
106.通过这种方式，发动机包括联接到气缸盖的发动机气缸以及预燃室。预燃室包括靠近气缸盖的第一端、火花间隙以及封闭包括死容积的内部容积的预燃室壁，所述死容积包括定位在第一端与火花间隙之间的所有内部容积。预燃室还包括可移动元件，所述可移动元件定位在内部容积中并且流体地联接到死容积，其中移动可移动元件改变死容积与内部容积的比率。在所述发动机的第一示例中，所述预燃室还包括中心电极，所述中心电极沿着所述预燃室的中心轴线定位并且从所述第一端延伸到所述火花间隙，并且在所述第一端与所述火花间隙之间，所述中心电极、所述内部容积和所述预燃室壁关于所述中心轴线同心。在所述发动机的第二示例(任选地包括所述发动机的第一示例)中，所述可移动元件包括阀，其中打开所述阀增加所述死容积。在所述发动机的第三示例(任选地包括所述发动机的第一示例和第二示例中的一者或多者)中，关闭所述阀减小所述死容积。在所述发动机的第四示例(任选地包括所述发动机的第一示例至第三示例中的一者或多者)中，所述可移动元件包括围绕中心电极定位的环形插塞，其中使所述环形插塞朝向所述第一端移动增加所述死容积。在所述发动机的第五示例(任选地包括所述发动机的第一示例至第四示例中的一者或多者)中，使所述环形插塞远离所述第一端移动减小所述死容积。在所述发动机的第六示例(任选地包括所述发动机的第一示例至第五示例中的一者或多者)中，所述可移动元件包括围绕中心电极定位并且联接到所述中心电极的环形插塞，其中使所述环形插塞和所述中心电极朝向所述第一端移动增大所述内部容积并减小所述死容积与所述内部容积的比率。在所述发动机的第七示例(任选地包括所述发动机的第一示例至第六示例中的一者或多者)中，使所述环形插塞和所述中心电极远离所述第一端移动减小所述内部容积并增大所述死容积与所述内部容积的比率。在所述发动机的第八示例(任选地包括所述发动机的第一示例至第六示例中的一者或多者)中，所述火花间隙定位在中心电极与接地电极之间，并且其中所述可移动元件包括所述中心电极和所述接地电极，其中使所述中心电极和所述接地电极朝向所述第一端移动减小所述死容积。
107.现在转向图7、图8a和图8b，示出了表示用于操作预燃室系统(诸如发动机10中的预燃室系统200、300、400和/或500)的预燃室188的方法700、800和802的流程图。图7、图8a和图8b的方法涉及移动预燃室188的可移动元件以增大或减小死容积284。如已经描述的，移动可移动元件以增大或减小死容积284可以包括分别增大或减小死容积284作为流体地
联接到火花间隙240的总预燃室内部容积203的百分比。用于执行方法700、800和802的指令可由控制器12基于存储在控制器12的存储器上的指令并且结合从发动机的传感器(诸如上文参考图1描述的传感器)所接收的信号来执行。根据以下描述的方法，控制器12可采用发动机10的发动机致动器来调整发动机操作。方法700、800和802的执行可应用于发动机10的一个或多个预燃室188。
108.在710处，方法700包括估计和/或测量工况。发动机工况可以包括例如有效压缩比、ivc正时、发动机转速、负荷、egr、vct/vvt、冷却剂温度和/或空气温度等。发动机工况可由通信地联接到控制器12的一个或多个传感器来测量，或者可基于可用数据来推断。例如，控制器12可通过将节气门位置和质量空气流量(maf)传感器读数输入到一个或多个查找表、映射图或函数中来估计发动机负荷，所述一个或多个查找表、映射图或函数可输出发动机负荷。作为另一示例，发动机负荷可响应于歧管真空来确定、经由压力传感器来确定或基于发动机转速和质量空气流量来估计。作为另一示例，发动机温度可由发动机冷却剂温度传感器(诸如图1的ect传感器112)来测量。作为又一示例，加速踏板位置可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，并且制动踏板位置可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指示期望的发动机扭矩量。
109.在712处，方法700包括沿着预燃室的中心轴线299定位预燃室188的中心电极204。中心轴线299可以包括纵向轴线，预燃室围绕所述纵向轴线表现出旋转对称性。接下来，在714处，方法700包括布置接地电极246，使得火花间隙240沿着预燃室的中心轴线299定位。在716处，方法700通过用预燃室壁封闭预燃室188的内部容积203来继续。预燃室壁可以包括预燃室主体202和预燃室套筒235，以及预燃室盖234。接下来，在718处，方法700包括关于中心轴线299同心地布置中心电极204、内部容积203和预燃室壁。在一个示例中，内部容积203和预燃室壁关于中心轴线299形成连续的同心圆形柱形层。在720处，方法700包括将开口关于中心轴线299对称地定位在预燃室的第二端处。在步骤712至720中，预燃室的元件被配置为在其中保持旋转对称，使得整个预燃室188的热量和质量传递的均匀性增加。此外，保持预燃室系统中的旋转对称性减少了低流量或热传递的区域，诸如死点，由此减少了发动机操作期间预燃室系统中的热量和质量传递限制。因为预燃室点火(包括火花产生和火焰射流从预燃室188传播到气缸130中)以非常快速和动态的时间标度发生(如本文参考图6描述)，所以减少预燃室中的热量和质量传递限制可以有助于提高燃烧稳健性并减少发动机失火。
110.接下来，在724处，方法700包括将可移动元件定位在内部容积203中、在预燃室188的第一端213与火花间隙240之间。如参考图2a、图3a、图3b、图3d、图4a和图4b所述，可移动元件可以由各种实施例(诸如一个或多个阀、环形插塞、环形插塞加中心电极、以及中心电极加接地电极)表示。此外，移动可移动元件中的一者或多者调整死容积284的量值。取决于可移动元件的配置，移动可移动元件可以在改变点火容积283的同时改变死容积284，或者在不改变点火容积283的情况下改变死容积284。在每个实施例中，移动可移动元件改变死容积284的量值和/或改变死容积284作为总预燃室内部容积203的一部分。此外，在图2a、图2b、图3a、图3b、图4a和图4b的实施例中，移动可移动元件改变流体地联接到火花间隙240的总预燃室内部容积203的量值。更进一步地，在图5a和图5b的实施例中，移动可移动元件不
改变流体地联接到火花间隙240的总预燃室内部容积203的量值。
111.接下来，方法700在730处继续，其中控制器12可以确定是否检测到ivc正时的变化。在一个示例中，当ivc正时与先前的ivc正时相比改变超过阈值ivc正时差时，可以检测到ivc正时的变化。在一个示例中，阈值ivc正时差可以包括5度。换句话说，当ivc正时与先前的ivc正时相比向更早移动5度或更多或者向更晚移动5度或更多时，可以检测到ivc正时的变化。通常，ivc正时可以取决于发动机工况而在50度至80度的范围内变化，其中在稳态发动机操作期间的预期振荡为2度至4度。在其中ivc正时机构包括可变凸轮轴正时或可变凸轮轴定相的情况下，控制器12可以通过测量由凸轮轴和曲轴上的脉冲轮指示的凸轮轴正时的变化来确定ivc正时变化。在其他情况下，控制器12可以通过测量凸轮打开持续时间(有或没有气门升程变化)来接收对ivc正时和ivc正时变化的指示。响应于其中检测到ivc正时的变化的情况，方法700在736处继续，其中控制器12移动可移动元件以实现死容积的变化，包括改变死容积与内部容积的比率。
112.现在转向图8a，方法800基于发动机工况来确定死容积的期望变化，以及移动可移动元件以实现死容积的期望变化的对应方式。在方法800的810处，控制器12确定相对于bdc的ivc正时是否正在增加，例如，ivc是否正在进一步远离bdc移动。如果ivc正时比前一ivc正时更早或更晚超过阈值ivc正时差，则相对于bdc的ivc正时可能增加。对于其中相对于bdc的ivc正时正在增加的情况(例如，如果bdc之前的ivc变得更早，或者如果bdc之后的ivc变得更晚)，方法800在812处继续，其中控制器12移动可移动元件以增大死容积(包括增大死容积与内部容积的比率)，因为有效压缩比通过相对于bdc的较早/较晚ivc正时而减小。在预燃室系统200的示例中，控制器12可以打开一个或多个阀293和295以将附加容积286和288流体地联接到死容积284，由此将附加容积286和288结合到死容积284中并增大死容积的量值。在预燃室系统300的示例中，控制器12可以使环形插塞393更多地朝向第一端213移动，由此增大死容积284的量值。在预燃室系统400中，控制器12可以使环形插塞393和中心电极204远离第一端213移动，由此减小总预燃室容积并增大死容积284作为总预燃室容积的一部分。在预燃室系统500中，控制器12可以使中心电极204和接地电极246更多地朝向第二端211(例如，更远离第一端213)移动，由此增大死容积284的量值，同时减小点火容积283的量值。
113.此外，移动可移动元件以增大死容积284维持死容积284关于中心轴线299的旋转对称性。具体地，死容积824的量值增大，同时维持其关于中心轴线299的旋转对称性。例如，附加容积可以以关于中心轴线299旋转对称的方式结合到死容积284中。因此，在气缸压缩期间，即使死容积284的量值改变，残余废气也以旋转对称的方式从点火容积283流动到死容积284。
114.对于其中相对于bdc的ivc正时正在减小的情况(例如，通过移动到更靠近bdc而变得不太早或不太晚)，方法800在814处继续，其中控制器12移动可移动元件以减小死容积(包括减小死容积与内部容积的比率)，因为有效压缩比通过相对于bdc的不太早/不太晚ivc正时而增大。在预燃室系统200的示例中，控制器12可以关闭一个或多个阀293和295以将附加容积286和288与死容积284流体地分离，由此将附加容积286和288与死容积284分离并减小死容积284的量值。在预燃室系统300的示例中，控制器12可以使环形插塞393更多地朝向第二端211移动，由此减小死容积284的量值。在预燃室系统400中，控制器12可以使环
形插塞393和/或中心电极204朝向第一端213移动，由此增大总预燃室容积并减小死容积284作为总预燃室容积的一部分。在预燃室系统500中，控制器12可以使中心电极204和接地电极246更多地朝向第一端213移动，由此减小死容积284的量值，同时增大点火容积283的量值。
115.此外，移动可移动元件以减小死容积284维持死容积284关于中心轴线299的旋转对称性。具体地，死容积824的量值减小，同时维持其关于中心轴线299的旋转对称性。例如，附加容积可以以关于中心轴线299旋转对称的方式与死容积284流体地分离。因此，在气缸压缩期间，即使死容积284的量值改变，残余废气也以旋转对称的方式从点火容积283流动到死容积284。
116.在812和814之后，方法800在736之后返回到方法700。返回到图7，在736之后，方法700结束。对于其中未检测到ivc正时的变化的情况，返回到730，方法700在738处继续，其中控制器12维持当前的预燃室死容积。维持当前的预燃室死容积可以包括控制器12维持可移动元件在内部容积203中的位置。例如，对于预燃室系统200，控制器12可以维持一个或多个阀293和295的打开或关闭百分比位置。对于预燃室系统300，控制器12可以维持环形插塞393的轴向位置。对于预燃室系统400，控制器12可以维持环形插塞393和/或中心电极204的轴向位置。对于预燃室系统500，控制器12可以维持中心电极204和接地电极246的位置。
117.接下来，方法700在740处继续，其中控制器12确定死容积284是否已经发生变化。如果死容积已经增大或减小超过阈值容积差，则可以确定死容积284发生了变化。在另一个示例中，如果内部容积203中的一个或多个可移动元件的位置变化超过阈值量，则可以确定死容积发生了变化。在预燃室系统200中，如果一个或多个阀293和295的位置变化超过阀位置的阈值变化，则可以确定死容积发生了变化。在预燃室系统300中，如果环形插塞393的位置变化超过阈值量，则可以确定死容积发生了变化。在预燃室系统400中，如果环形插塞393和/或中心电极204的位置变化超过阈值量，则可以确定死容积发生了变化。在预燃室系统500中，如果中心电极204和/或接地电极246的位置变化超过阀位置的阈值变化，则可以确定死容积发生了变化。
118.在另一个示例中，死容积284的变化可以包括死容积284与期望或设定点死容积相比的变化。因而，当死容积284与期望的死容积之间的差变化超过阈值量时，控制器12可以确定死容积284的变化超过阈值量。具体地，死容积284与期望的死容积之间的差值可以基于死容积284的变化和/或期望的变化(例如，设定点死容积)而变化。期望的死容积可以由控制器12基于发动机工况来预定。在一个示例中，对于其中期望的死容积响应于变化的发动机工况而改变的情况，控制器12可以确定死容积284与期望的死容积之间的差值变化超过阈值量，但由于故障模式或车辆工况，死容积不会如期望的那样更多地响应性地改变。响应于死容积284与期望的死容积之间的差变化超过阈值量，控制器12可以调整ivc正时。
119.对于其中确定死容积变化的情况，方法700在746处继续，其中控制器12根据方法802相对于bdc改变ivc正时。现在转向图8b，方法802开始于850，其中控制器12确定自从上次确定以来死容积的变化是否包括死容积增大(包括死容积与内部容积的比率增大)。在预燃室系统200中，如果一个或多个阀293和295的位置已经移动到更大打开程度的位置，则可以确定死容积已增大。在预燃室系统300中，如果环形插塞393已经朝向第一端213移动，则可以确定死容积已增大。在预燃室系统400中，如果环形插塞393和/或中心电极204已经远
离第一端213移动，则可以确定死容积与内部容积的比率已增大。在预燃室系统500中，如果中心电极204和/或接地电极246已经朝向第二端211移动，则可以确定死容积与内部容积的比率已增大。
120.对于其中确定死容积增大的情况，方法802在852处继续，其中控制器12相对于bdc增加ivc正时。换句话说，响应于死容积的增大，控制器12可以调整vvt和/或vv升程，以便将ivc正时从bdc进一步移动(例如，更早或更晚)，由此减小有效压缩比。对于其中未确定死容积已增大(例如，确定死容积的减小和/或死容积与内部容积的比率的减小)的情况，返回到850，方法802在854处继续，其中控制器12相对于bdc减小ivc正时。换句话说，响应于死容积已增大，控制器12可以调整vvt和/或vv升程，以便将ivc正时移动得更靠近(例如，相对于bdc不太早或不太晚)，由此增大有效压缩比。在852和854之后，方法802在746之后返回到方法700。返回到图7，在746之后，方法700结束。
121.对于其中控制器12确定死容积未改变的情况，返回到740，方法700在748处继续，其中控制器12相对于bdc维持当前的ivc正时。在736、746和748之后，方法700结束。
122.通过这种方式，一种用于发动机的方法，其中所述发动机包括发动机气缸、气缸盖和预燃室，所述方法包括：用预燃室壁封闭所述预燃室的内部容积；将火花间隙定位在所述内部容积中，所述内部容积包括死容积，所述死容积包括定位在所述预燃室的第一端与所述火花间隙之间的所有所述内部容积，所述预燃室的所述第一端靠近所述气缸盖；将可移动元件定位在所述内部容积中，其中所述可移动元件流体地联接到所述死容积；以及通过移动所述可移动元件来改变所述死容积，包括改变所述死容积与所述内部容积的比率。在第一示例中，所述方法还包括将开口定位在所述预燃室的第二端处，并通过所述开口将所述内部容积流体地联接到所述发动机气缸，其中所述预燃室壁除了所述开口之外封闭所述预燃室的内部容积，并且其中所述第二端定位在所述气缸盖的远侧。在第二示例(任选地包括第一示例)中，所述方法还包括其中改变所述死容积包括在不改变点火容积的情况下移动所述可移动元件以改变所述死容积，其中所述点火容积包括所述火花间隙与所述开口之间的所有所述内部容积。在第三示例(任选地包括第一示例和第二示例中的一者或多者)中，所述方法还包括其中改变所述死容积包括在改变所述点火容积的同时移动所述可移动元件以改变所述死容积。在第四示例(任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者)中，所述方法还包括其中通过移动所述可移动元件来改变所述死容积包括响应于进气门关闭正时的变化而移动所述可移动元件。在第五示例(任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者)中，所述方法还包括响应于所述死容积的变化而改变进气门关闭正时。
123.现在转向图9，其示出了用于操作包括可调整预燃室(诸如图2a、图3a、图3b、图3d、图4a、图4b、图5a和图5b的预燃室系统)的发动机的时间线900。示出了ivc正时910、可移动元件位置920、死容积930、点火容积940和944、内部容积950和954以及有效压缩比960的趋势线。还示出了bdc处的ivc正时914、阈值ivc正时变化912、阈值可移动元件位置变化922和阈值死容积变化932。
124.关于趋势线920，较高的可移动元件位置可以对应于其中死容积较高(和/或较高作为预燃室内部容积的一部分)的可移动元件位置，而较低的可移动元件位置可以对应于其中死容积较低(和/或较低作为预燃室内部容积的一部分)的可移动元件位置。因此，趋势线930可以将死容积的量值和/或死容积的量值表示为预燃室内部容积的一部分。例如，对
于预燃室系统200，较高的可移动元件位置可以对应于阀293和295中的一者或多者打开的时间，而较低的可移动元件位置可以对应于阀293和295中的一者或多者关闭的时间。类似地，对于预燃室系统300，较高的可移动元件位置可以对应于环形插塞393更多地朝向第一端213移动的时间，而较低的可移动元件位置可以对应于更远离第一端213(例如，更靠近第二端211)移动的时间。此外，对于预燃室系统400，较高的可移动元件位置可以对应于环形插塞393(和中心电极204)更远离第一端213(例如，朝向第二端211)移动的时间，而较低的可移动元件位置可以对应于更多地朝向第一端213(例如，更远离第二端211)移动的时间。更进一步地，对于预燃室系统500，较高的可移动元件位置可以对应于中心电极204和接地电极246更远离第一端213(例如，朝向第二端211)移动的时间，而较低的可移动元件位置可以对应于更朝向第一端213移动(例如，更靠近第二端211)的时间。
125.出于说明目的，包括两条点火容积趋势线940和944；趋势线940可以对应于诸如预燃室系统200、300和400的预燃室系统的点火容积，而趋势线944可以对应于预燃室系统500的点火容积。出于说明性目的，包括两条内部容积趋势线950和954，这两者都表示流体地联接到火花间隙240的内部容积的量值(例如，不包括附加容积，诸如附加容积286、386和486)；趋势线950可以对应于预燃室系统(诸如预燃室系统200、300和400)的内部容积，而趋势线954可以对应于预燃室系统500的内部容积。
126.从时间0到时间t1，ivc正时恒定在略晚于bdc的值，而死容积恒定在较低值。因为ivc正时的变化小于阈值ivc正时变化912并且因为死容积的变化小于阈值死容积变化932，所以控制器12根据方法700、800和802维持ivc正时和可移动元件位置。因此，点火容积和有效压缩比保持恒定，内部容积也是如此。
127.在时间t1处，将ivc正时从略晚于bdc调整到更晚于bdc，从而实现大于阈值ivc正时变化912的ivc正时的变化。在一个示例中，当发动机负荷为低时，可以在驾驶状况期间将ivc正时调整为比bdc更晚，以提高燃料经济性。随着ivc正时被调整为晚于(例如，更远离)bdc，有效发动机压缩比趋势线960在时间t1处减小到较低值。响应于ivc正时变化大于阈值ivc正时变化912，控制器12可以将可移动元件位置920改变为较高值，这增大预燃室死容积930的量值。
128.在诸如预燃室系统200、300和400的预燃室系统的情况下，移动可移动元件(例如，打开或关闭阀293和294，或移动环形插塞393等)在不改变点火容积283的量值的情况下改变死容积284的量值。因此，点火容积趋势线940在时间t1处保持恒定。对于诸如预燃室系统500的预燃室系统的情况，移动可移动元件对应于移动中心电极204和接地电极246，这在死容积284的量值改变时伴随地改变点火容积283的量值。具体地，在时间t1处，点火容积283的量值减小，而死容积284的量值增大，这对应于使中心电极204和接地电极246远离第一端213移动。因此，点火容积趋势线944在时间t1处减小。
129.在诸如预燃室系统200、300和400的预燃室系统的情况下，移动可移动元件改变流体地联接到火花间隙240的内部容积203的量值。具体地，在时间t1处，当死容积284的量值增大时，流体地联接到火花间隙240的内部容积203的量值增大。因此，内部容积趋势线950在时间t1处增大。在诸如预燃室系统500的预燃室系统的情况下，内部容积203在移动可移动元件的同时保持恒定。因此，内部容积趋势线954保持恒定，因为移动可移动元件改变死容积284的量值和点火容积283的量值，而不改变内部容积203的量值。
130.接下来，在时间t2处，死容积284增大到大于死容积932的阈值变化，并且可移动元件改变到与大于阈值可移动元件位置变化922的位置变化相对应的较高位置。响应于死容积的量值变化大于阈值死容积变化932，控制器12将ivc正时改变为比bdc更晚(例如，更远离bdc)。如上文参考方法700在740处所描述的，大于阈值死容积变化的死容积的量值变化可以包括测量的死容积与增大超出阈值死容积变化的期望死容积之间的差值。此外，控制器12可以响应于确定测量的死容积与期望的死容积之间的差值增大超出阈值死容积变化而将ivc正时调整为进一步远离bdc。
131.在诸如预燃室系统200、300和400的预燃室系统的情况下，移动可移动元件(例如，打开或关闭阀293和294，或移动环形插塞393)在不改变点火容积283的量值的情况下改变死容积284的量值。因此，点火容积趋势线940在时间t2处保持恒定。对于诸如预燃室系统500的预燃室系统的情况，移动可移动元件对应于移动中心电极204和接地电极246，这在死容积284的量值改变时伴随地改变点火容积283的量值。具体地，在时间t2处，点火容积283的量值减小，而死容积284的量值增大，这对应于使中心电极204和接地电极246远离第一端213移动。对于预燃室系统200、300和400的情况，移动可移动元件改变流体地联接到火花间隙240的内部容积203的量值。具体地，随着死容积284的量值增大，内部容积趋势线950在时间t2处增大。对于预燃室系统500，内部容积趋势线954保持恒定，因为移动可移动元件改变了死容积284的量值而不改变内部容积203的量值。接下来，在时间t3处，将ivc正时调整为更早，从比bdc更较晚调整到比bdc不太晚，从而实现大于阈值ivc正时变化912的ivc正时的变化。在一个示例中，当发动机负荷增大时，诸如在爬山时，可以在驾驶状况期间将ivc正时调整为比bdc不太晚，以提高来自发动机的动力输出。随着ivc正时被调整为比bdc不太晚，有效发动机压缩比趋势线960在时间t3处增大到较高值。响应于ivc正时变化大于阈值ivc正时变化912，控制器12可以将可移动元件位置920改变为较低值，这减小预燃室死容积930的量值。在诸如预燃室系统200、300和400的预燃室系统的情况下，移动可移动元件(例如，打开或关闭阀293和294，或移动环形插塞393)在不改变点火容积283的量值的情况下改变死容积284的量值。因此，点火容积趋势线940在时间t3处保持恒定。对于诸如预燃室系统500的预燃室系统的情况，移动可移动元件对应于移动中心电极204和接地电极246，这在死容积284的量值改变时伴随地改变点火容积283的量值。具体地，在时间t3处，点火容积283的量值增大，而死容积284的量值减小，这对应于使中心电极204和接地电极246朝向第一端213移动。
132.对于预燃室系统200、300和400的情况，移动可移动元件改变流体地联接到火花间隙240的内部容积203的量值。具体地，随着死容积284的量值减小，内部容积趋势线950在时间t3处减小。对于预燃室系统500，内部容积趋势线954保持恒定，因为移动可移动元件改变死容积284的量值，而不改变内部容积203的量值。
133.通过这种方式，发动机系统包括发动机，所述发动机包括具有气缸盖的发动机气缸以及预燃室。所述预燃室包括：第一端，所述第一端靠近所述气缸盖；火花间隙；预燃室壁，所述预燃室壁封闭内部容积，所述内部容积包括死容积，所述死容积包括定位在所述第一端与所述火花间隙之间的所有所述内部容积；以及可移动元件，所述可移动元件定位在所述内部容积中并且流体地联接到所述死容积，其中移动所述可移动元件改变所述死容积与所述内部容积的比率。所述发动机系统还包括控制器，所述控制器包括存储在其上的非
暂时性存储器中以响应于发动机工况的变化而移动所述可移动元件的可执行指令。在第一示例中，所述发动机系统还包括，其中所述可移动元件包括阀，并且其中所述可执行指令还包括通过响应于进气门关闭正时进一步远离下止点移动而打开所述阀来增大所述死容积。在第二示例(任选地包括第一示例)中，所述发动机系统还包括，其中所述可移动元件包括环形插塞，并且所述可执行指令还包括通过响应于进气门关闭正时进一步远离下止点移动而使所述环形插塞朝向所述第一端移动来增大所述死容积与所述内部容积的比率。在第三示例(任选地包括第一示例和第二示例中的一者或多者)中，所述发动机系统还包括，其中所述可移动元件还包括中心电极和所述中心电极周围的环形插塞，其中所述中心电极联接到所述环形插塞，并且所述可执行指令还包括通过响应于进气门关闭正时进一步远离下止点移动而使所述环形插塞远离所述第一端移动来增大所述死容积与所述内部容积的比率。在第四示例(任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者)中，所述发动机系统还包括，其中所述可移动元件包括中心电极和接地电极，其中所述火花间隙定位在所述中心电极与所述接地电极之间，并且其中所述可执行指令还包括通过响应于进气门关闭正时进一步远离下止点移动而使所述中心电极和所述接地电极远离所述第一端移动来增大所述死容积与所述内部容积的比率。
134.应当理解，本文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，以上技术可应用于v型6缸、直列4缸、直列6缸、v型12缸、对置4缸和其他发动机类型。此外，除非明确地相反指出，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等不意图表示任何顺序、位置、数量或重要性，而是仅用作标记以区分一个元件与另一个元件。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
135.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％。
136.所附权利要求特别地指出被视为新颖且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。这些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、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。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，也都被视为包括在本公开的主题内。
137.根据本发明，提供了一种发动机，所述发动机包括联接到气缸盖的发动机气缸以及预燃室，所述预燃室具有：第一端，所述第一端靠近所述气缸盖；火花间隙；预燃室壁，所述预燃室壁封闭内部容积，所述内部容积包括死容积，所述死容积包括定位在所述第一端与所述火花间隙之间的所有所述内部容积；以及可移动元件，所述可移动元件定位在所述内部容积中并且流体地联接到所述死容积，其中移动所述可移动元件改变所述死容积与所述内部容积的比率。
138.根据一个实施例，所述预燃室还包括中心电极，所述中心电极沿着所述预燃室的中心轴线定位并且从所述第一端延伸到所述火花间隙，并且在所述第一端与所述火花间隙之间，所述中心电极、所述内部容积和所述预燃室壁关于所述中心轴线同心。
139.根据一个实施例，所述可移动元件包括阀，其中打开所述阀增大所述死容积。
140.根据一个实施例，关闭所述阀减小所述死容积。
141.根据一个实施例，所述可移动元件包括围绕中心电极定位的环形插塞，其中使所述环形插塞朝向所述第一端移动增大所述死容积。
142.根据一个实施例，使所述环形插塞远离所述第一端移动减小所述死容积。
143.根据一个实施例，所述可移动元件包括围绕中心电极定位并且联接到所述中心电极的环形插塞，其中使所述环形插塞和所述中心电极朝向所述第一端移动增大所述内部容积并减小所述死容积与所述内部容积的比率。
144.根据一个实施例，使所述环形插塞和所述中心电极远离所述第一端移动减小所述内部容积并增大所述死容积与所述内部容积的比率。
145.根据一个实施例，所述火花间隙定位在中心电极与接地电极之间，并且其中所述可移动元件包括所述中心电极和所述接地电极，其中使所述中心电极和所述接地电极朝向所述第一端移动减小所述死容积。
146.根据本发明，一种用于发动机的方法，所述发动机包括发动机气缸、气缸盖和预燃室，所述方法包括：用预燃室壁封闭所述预燃室的内部容积；将火花间隙定位在所述内部容积中，所述内部容积包括死容积，所述死容积包括定位在所述预燃室的第一端与所述火花间隙之间的所有所述内部容积，所述预燃室的所述第一端靠近所述气缸盖；将可移动元件定位在所述内部容积中，其中所述可移动元件流体地联接到所述死容积；以及通过移动所述可移动元件来改变所述死容积，包括改变所述死容积与所述内部容积的比率。
147.在本发明的一个方面中，所述方法包括将开口定位在所述预燃室的第二端处，并通过所述开口将所述内部容积流体地联接到所述发动机气缸，其中所述预燃室壁除了所述开口之外封闭所述预燃室的内部容积，并且其中所述第二端定位在所述气缸盖的远侧。
148.在本发明的一个方面中，改变所述死容积包括在不改变点火容积的情况下移动所述可移动元件以改变所述死容积，其中所述点火容积包括所述火花间隙与所述开口之间的所有所述内部容积。
149.在本发明的一个方面中，改变所述死容积包括在改变所述点火容积的同时移动所述可移动元件以改变所述死容积。
150.在本发明的一个方面中，通过移动所述可移动元件来改变所述死容积包括响应于进气门关闭正时的变化而移动所述可移动元件。
151.在本发明的一个方面中，所述方法包括响应于所述死容积的变化而改变进气门关闭正时。
152.根据本发明，提供了一种发动机系统，所述发动机系统具有：发动机，所述发动机包括具有气缸盖的发动机气缸以及预燃室，所述预燃室包括：第一端，所述第一端靠近所述气缸盖；火花间隙；预燃室壁，所述预燃室壁封闭内部容积，所述内部容积包括死容积，所述死容积包括定位在所述第一端与所述火花间隙之间的所有所述内部容积；可移动元件，所述可移动元件定位在所述内部容积中并且流体地联接到所述死容积，其中移动所述可移动元件改变所述死容积与所述内部容积的比率；以及控制器，所述控制器包括存储在其上的非暂时性存储器中以响应于发动机工况的变化而移动所述可移动元件的可执行指令。
153.根据一个实施例，所述可移动元件包括阀，并且其中所述可执行指令还包括通过响应于进气门关闭正时进一步远离下止点移动而打开所述阀来增大所述死容积。
154.根据一个实施例，所述可移动元件包括环形插塞，并且所述可执行指令还包括通
过响应于进气门关闭正时进一步远离下止点移动而使所述环形插塞朝向所述第一端移动来增大所述死容积与所述内部容积的比率。
155.根据一个实施例，所述可移动元件还包括中心电极和所述中心电极周围的环形插塞，其中所述中心电极联接到所述环形插塞，并且所述可执行指令还包括通过响应于进气门关闭正时进一步远离下止点移动而使所述环形插塞远离所述第一端移动来增大所述死容积与所述内部容积的比率。
156.根据一个实施例，所述可移动元件包括中心电极和接地电极，其中所述火花间隙定位在所述中心电极与所述接地电极之间，并且其中所述可执行指令还包括通过响应于进气门关闭正时进一步远离下止点移动而使所述中心电极和所述接地电极远离所述第一端移动来增大所述死容积与所述内部容积的比率。

技术特征：
1.一种发动机，其包括联接到气缸盖的发动机气缸以及预燃室，所述预燃室包括：第一端，所述第一端靠近所述气缸盖，火花间隙，预燃室壁，所述预燃室壁封闭内部容积，所述内部容积包括死容积，所述死容积包括定位在所述第一端与所述火花间隙之间的所有所述内部容积，以及可移动元件，所述可移动元件定位在所述内部容积中并且流体地联接到所述死容积，其中移动所述可移动元件改变所述死容积与所述内部容积的比率。2.根据权利要求1所述的发动机，其中所述预燃室还包括中心电极，所述中心电极沿着所述预燃室的中心轴线定位并且从所述第一端延伸到所述火花间隙，并且在所述第一端与所述火花间隙之间，所述中心电极、所述内部容积和所述预燃室壁关于所述中心轴线同心。3.根据权利要求1所述的发动机，其中所述可移动元件包括阀，其中打开所述阀增大所述死容积。4.根据权利要求3所述的发动机，其中关闭所述阀减小所述死容积。5.根据权利要求1所述的发动机，其中所述可移动元件包括围绕中心电极定位的环形插塞，其中使所述环形插塞朝向所述第一端移动增大所述死容积。6.根据权利要求5所述的发动机，其中使所述环形插塞远离所述第一端移动减小所述死容积。7.根据权利要求1所述的发动机，其中所述可移动元件包括围绕中心电极定位并且联接到所述中心电极的环形插塞，其中使所述环形插塞和所述中心电极朝向所述第一端移动增大所述内部容积并减小所述死容积与所述内部容积的比率。8.根据权利要求7所述的发动机，其中使所述环形插塞和所述中心电极远离所述第一端移动减小所述内部容积并增大所述死容积与所述内部容积的比率。9.根据权利要求1所述的发动机，其中所述火花间隙定位在中心电极与接地电极之间，并且其中所述可移动元件包括所述中心电极和所述接地电极，其中使所述中心电极和所述接地电极朝向所述第一端移动减小所述死容积。10.一种用于发动机的方法，所述发动机包括发动机气缸、气缸盖和预燃室，所述方法包括：用预燃室壁封闭所述预燃室的内部容积；将火花间隙定位在所述内部容积中，所述内部容积包括死容积，所述死容积包括定位在所述预燃室的第一端与所述火花间隙之间的所有所述内部容积，所述预燃室的所述第一端靠近所述气缸盖；将可移动元件定位在所述内部容积中，其中所述可移动元件流体地联接到所述死容积；以及通过移动所述可移动元件来改变所述死容积，包括改变所述死容积与所述内部容积的比率。11.根据权利要求10所述的方法，其还包括将开口定位在所述预燃室的第二端处，并通
过所述开口将所述内部容积流体地联接到所述发动机气缸，其中所述预燃室壁除了所述开口之外封闭所述预燃室的内部容积，并且其中所述第二端定位在所述气缸盖的远侧。12.根据权利要求11所述的方法，其中改变所述死容积包括在不改变点火容积的情况下移动所述可移动元件以改变所述死容积，其中所述点火容积包括所述火花间隙与所述开口之间的所有所述内部容积。13.根据权利要求12所述的方法，其中改变所述死容积包括在改变所述点火容积的同时移动所述可移动元件以改变所述死容积。14.根据权利要求10所述的方法，其中通过移动所述可移动元件来改变所述死容积包括响应于进气门关闭正时的变化而移动所述可移动元件。15.根据权利要求10所述的方法，其还包括响应于所述死容积的变化而改变进气门关闭正时。

技术总结
本公开提供了“用于可调整预燃室的系统和方法”。提供了用于发动机的方法和系统，所述发动机包括联接到气缸盖的发动机气缸以及预燃室。预燃室包括靠近气缸盖的第一端、火花间隙以及封闭包括死容积的内部容积的预燃室壁。死容积包括定位在第一端与火花间隙之间的所有内部容积。可移动元件定位在内部容积中并且流体地联接到死容积，其中移动所述可移动元件改变死容积与内部容积的比率。通过这种方式，可在多个发动机状况下增强燃烧状况。在多个发动机状况下增强燃烧状况。在多个发动机状况下增强燃烧状况。


技术研发人员：托马斯
受保护的技术使用者：福特全球技术公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/6/12