CN102220929B - 气缸燃烧性能监测与控制 - Google Patents

气缸燃烧性能监测与控制 Download PDF

Info

Publication number
CN102220929B
CN102220929B CN201110097845.3A CN201110097845A CN102220929B CN 102220929 B CN102220929 B CN 102220929B CN 201110097845 A CN201110097845 A CN 201110097845A CN 102220929 B CN102220929 B CN 102220929B
Authority
CN
China
Prior art keywords
torque
module
cylinder
value
combustion stroke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110097845.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102220929A (zh
Inventor
D.S.马修斯
T.K.阿萨夫
J.V.鲍曼
K.J.巴斯勒普
J.R.贝尔德霍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN102220929A publication Critical patent/CN102220929A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102220929B publication Critical patent/CN102220929B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1002—Output torque
    • F02D2200/1004—Estimation of the output torque

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

本发明涉及气缸燃烧性能监测与控制。一种发动机控制系统包括扰动模块、缺火阈值确定模块、扰动比模块和火花控制模块。扰动模块根据曲轴旋转确定气缸的过去燃烧冲程的扰动值。缺火阈值确定模块确定表明气缸内缺火的加速度变化率值。扰动比模块根据扰动值和加速度变化率值确定过去燃烧冲程的扰动比。火花控制模块确定气缸的将来燃烧冲程的点火正时、根据扰动比确定将来燃烧冲程的点火正时修正值、根据点火正时和点火正时修正值确定修正点火正时并且在将来燃烧冲程期间根据修正点火正时产生火花。

Description

气缸燃烧性能监测与控制
相关申请的交叉引用
本申请与2010年xxxxxx xx提交的美国专利申请No.xx/xxx,xxx（GM参考编号P012315-PTE-CD）有关。上述申请的公开内容作为参考全部并入本文。
技术领域
本发明涉及内燃机并且尤其涉及燃烧控制系统和方法。
背景技术
此处的背景资料描述是为了大概介绍本发明的背景。在本背景技术部分所描述的本发明发明人的工作，以及说明书的那些在申请时不能以其它方式被称作现有技术的方面，都不能明显地或隐含地被认作为抵抗本发明的现有技术。
车辆包括产生转矩的发动机。发动机经由曲轴把转矩传递给变速器。当转矩传递到车辆的一个或多个车轮（未示出）时，车辆移动。曲轴传感器根据曲轴旋转生成曲轴信号。
发动机缺火可能干扰曲轴的旋转并且可能因此引起曲轴信号的波动。可能出于许多原因而出现发动机缺火，例如燃料、空气和/或火花的不当输送。缺火检测模块接收曲轴信号并且根据曲轴信号确定是否已经发生发动机缺火。在有些情况下，个别气缸没有产生相等量的驱动转矩。也就是，一些气缸会弱于其它的气缸，这引起气缸之间的转矩不平衡。这种转矩不平衡会在传动系中产生显著的振动并且甚至会被车辆驾驶员感觉到。
发明内容
发动机控制系统包括扰动模块、缺火阈值确定模块、扰动比模块和火花控制模块。扰动模块根据曲轴旋转确定气缸的过去燃烧冲程的扰动值。缺火阈值确定模块确定表明气缸内缺火的加速度变化率值。扰动比模块根据扰动值和加速度变化率值确定过去燃烧冲程的扰动比。火花控制模块确定气缸的将来燃烧冲程的点火正时、根据扰动比确定将来燃烧冲程的点火正时修正值、根据点火正时和点火正时修正值确定修正点火正时并且在将来燃烧冲程期间根据修正点火正时产生火花。
一种发动机控制方法包括：根据曲轴旋转确定气缸的过去燃烧冲程的扰动值；确定表明气缸内缺火的加速度变化率值；根据扰动值和加速度变化率值确定过去燃烧冲程的扰动比；确定气缸的将来燃烧冲程的点火正时；根据扰动比确定将来燃烧冲程的点火正时修正值；根据点火正时和点火正时修正值确定修正点火正时；并且在将来燃烧冲程期间根据修正点火正时产生火花。
在又一些其它特征中，上述系统和方法可以通过由一个或多个处理器执行的计算机程序实施。计算机程序能常驻在实体的计算机可读介质上，例如但不限于内存、非易失性数据存储器和/或其它适用的有形存储介质。
从下面提供的详细描述中将更明显地看出本发明的更多适用领域。应当理解，尽管说明了本发明的优选实施例，但详细说明和特定例子只是起到举例的作用，而不意图限制本发明的范围。
本发明还提供了如下方案：
方案1.一种发动机控制系统，包括：
扰动模块，其根据曲轴旋转确定气缸的过去燃烧冲程的扰动值；
缺火阈值确定模块，其确定表明所述气缸内缺火的加速度变化率值；
扰动比模块，其根据所述扰动值和所述加速度变化率值确定所述过去燃烧冲程的扰动比；和
火花控制模块，其确定所述气缸的将来燃烧冲程的点火正时、根据所述扰动比确定所述将来燃烧冲程的点火正时修正值、根据所述点火正时和所述点火正时修正值确定修正点火正时并且在所述将来燃烧冲程期间根据所述修正点火正时产生火花。
方案2.如方案1所述的发动机控制系统，还包括：
指示扰动模块，其根据所述气缸的所述过去燃烧事件的所述扰动比和期望转矩产出确定所述过去燃烧事件的指示扰动转矩；
平均模块，其根据所述指示扰动转矩和分别为所述气缸的其它过去燃烧冲程所确定的预定数量的其它指示扰动转矩确定所述气缸的平均指示扰动转矩；和
转矩修正值模块，其根据所述平均指示扰动转矩选择性地确定所述将来燃烧冲程的转矩修正值，
其中，所述火花控制模块根据所述转矩修正值确定所述点火正时修正值。
方案3.如方案2所述的发动机控制系统，其中，所述转矩修正值模块还根据零确定所述转矩修正值。
方案4.如方案2所述的发动机控制系统，其中，所述转矩修正值模块根据所述平均指示扰动转矩与零之间的差值设置所述转矩修正值。
方案5.如方案2所述的发动机控制系统，其中，当所述平均指示扰动转矩在零的预定量之内时，所述转矩修正值模块把所述转矩修正值维持在上一次转矩修正值。
方案6.如方案2所述的发动机控制系统，其中，当所述平均指示扰动转矩与零之间的第二差值大于预定量时，所述转矩修正值模块根据所述平均指示扰动转矩与所述预定量之间的第一差值设置所述转矩修正值。
方案7.如方案2所述的发动机控制系统，还包括描述模块，当所述平均指示扰动转矩大于零时，其选择性地把所述气缸描述为强，
其中，当所述气缸被描述为强时，所述转矩修正值模块选择性地设置所述转矩修正值以减少所述将来燃烧冲程期间所产生的转矩。
方案8.如方案2所述的发动机控制系统，还包括描述模块，当所述平均指示扰动转矩小于零时，其选择性地把所述气缸描述为弱，
其中，当所述气缸被描述为弱时，所述转矩修正值模块选择性地设置所述转矩修正值以增大所述将来燃烧冲程期间所产生的转矩。
方案9.如方案1所述的发动机控制系统，其中，所述火花修正模块根据所述点火正时和所述点火正时修正值确定所述修正点火正时。
方案10.如方案1所述的发动机控制系统，其中，所述扰动模块根据所述过去燃烧冲程期间测量的所述曲轴的转速的一阶导数、所述过去燃烧冲程期间测量的所述转速的二阶导数以及在预定点火顺序中下一个气缸的燃烧冲程期间测量的所述转速的二阶导数确定所述扰动值。
方案11.一种发动机控制方法，包括：
根据曲轴旋转确定气缸的过去燃烧冲程的扰动值；
确定表明所述气缸内缺火的加速度变化率值；
根据所述扰动值和所述加速度变化率值确定所述过去燃烧冲程的扰动比；
确定所述气缸的将来燃烧冲程的点火正时；
根据所述扰动比确定所述将来燃烧冲程的点火正时修正值；
根据所述点火正时和所述点火正时修正值确定修正点火正时；以及
在所述将来燃烧冲程期间根据所述修正点火正时产生火花。
方案12.如方案11所述的发动机控制方法，还包括：
根据所述扰动比和所述过去燃烧事件的所述气缸的期望转矩产出确定所述过去燃烧事件的指示扰动转矩；
根据所述指示扰动转矩和分别为所述气缸的其它过去燃烧冲程所确定的预定数量的其它指示扰动转矩确定所述气缸的平均指示扰动转矩；以及
根据所述平均指示扰动转矩选择性地确定所述将来燃烧冲程的转矩修正值；以及
根据所述转矩修正值确定所述点火正时修正值。
方案13.如方案12所述的发动机控制方法，还包括进一步根据零确定所述转矩修正值。
方案14.如方案12所述的发动机控制方法，还包括根据所述平均指示扰动转矩与零之间的差值设置所述转矩修正值。
方案15.如方案12所述的发动机控制方法，还包括，当所述平均指示扰动转矩在零的预定量之内时把所述转矩修正值维持在上一次转矩修正值。
方案16.如方案12所述的发动机控制方法，还包括，当所述平均指示扰动转矩与零之间的第二差值大于预定量时，根据所述平均指示扰动转矩与所述预定量之间的第一差值设置所述转矩修正值。
方案17.如方案12所述的发动机控制方法，还包括：
当所述平均指示扰动转矩大于零时，选择性地把所述气缸描述为强；并且
当所述气缸被描述为强时，选择性地设置所述转矩修正值以减少所述将来燃烧冲程期间所产生的转矩。
方案18.如方案12所述的发动机控制方法，还包括：
当所述平均指示扰动转矩小于零时，选择性地把所述气缸描述为弱，并且
当所述气缸被描述为弱时，选择性地设置所述转矩修正值以增大所述将来燃烧冲程期间所产生的转矩。
方案19.如方案11所述的发动机控制方法，还包括根据所述点火正时和所述点火正时修正值确定所述修正点火正时。
方案20.如方案11所述的发动机控制方法，还包括根据所述过去燃烧冲程期间测量的所述曲轴的转速的一阶导数、所述过去燃烧冲程期间测量的所述转速的二阶导数以及在预定点火顺序中下一个气缸的燃烧冲程期间测量的所述转速的二阶导数确定所述扰动值。
附图说明
通过详细描述和附图将更完整地理解本发明，其中：
图1是根据本发明原理的示例性汽车系统的原理框图；
图2是根据本发明原理的示例性发动机控制系统的原理框图；
图3是根据本发明原理的示例性发动机缺火模块的原理框图；
图4是根据本发明原理的加速度对比加速度变化率的示例性图表；
图5是根据本发明原理的示例性转矩平衡模块的原理框图；
图6是根据本发明原理的示例性火花控制模块的原理框图；以及
图7是描述根据本发明原理的平衡气缸转矩的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下列描述本质上仅仅是示例性的，并且决不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，附图中将使用相同的附图标记表示相似的元件。本文所用的措词"A、B和C中的至少一个"应当解释成意味着使用非专用逻辑"或"的逻辑（A或B或C）。应当理解，方法内的步骤可以以不同顺序执行，只要不改变本发明的原理。
本文所用的术语"模块"是指专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的处理器（共享的、专用的或成组的）和存储器、组合逻辑电路、和/或其它的提供所述功能的适当部件。
一种控制模块根据气缸燃烧冲程期间曲轴的旋转选择性地断定发动机气缸内出现缺火。控制模块监测气缸燃烧冲程期间曲轴的转速。控制模块确定燃烧冲程期间转速的一阶导数（即加速度）和燃烧冲程期间转速的二阶导数（即加速度变化率）。仅仅举例来说，当加速度和加速度变化率值分别小于预定加速度和加速度变化率值时，控制模块可以断定气缸中出现缺火。
控制模块根据加速度和加速度变化率值确定气缸燃烧冲程的扰动值。控制模块还根据基于预定点火顺序中的下一个气缸的燃烧冲程期间曲轴的旋转所确定的加速度变化率值确定气缸燃烧冲程的扰动值。
本发明的控制模块根据扰动值和预定加速度变化率值确定气缸燃烧事件的扰动比。控制模块根据扰动比选择性地确定气缸的将来（例如下一个）燃烧事件的转矩修正值。控制模块根据转矩修正值选择性地调整将来燃烧冲程的点火正时。控制模块还可以根据为其它气缸确定的转矩修正值分别调整其它气缸的将来燃烧事件的点火正时。用这种方式，控制模块平衡转矩产生从而使气缸和其它气缸都产生近似相同量的转矩。
现在参照图l，示出了示例性汽车系统100的原理框图。发动机102产生转矩。仅仅为了描述的目的，发动机102将描述成汽油式内燃机。
经过进气歧管104把空气吸入发动机102中。可以通过节气门106改变吸入发动机102中的空气量。节气门致动器模块107（例如电子节气门控制器）控制节气门106的打开。一个或多个燃料喷射器，例如燃料喷射器108，混合燃料和空气以形成可燃的空气/燃料混合物。燃料致动器模块109控制燃料喷射器。
气缸110具有与曲轴112相连的活塞（未示出）。虽然把发动机102描述成具有单个气缸110，但是发动机102具有不止一个气缸。空气/燃料混合物的燃烧可以包括四个冲程：进气冲程、压缩冲程、燃烧（或膨胀）冲程和排气冲程。在进气冲程期间，活塞下降到最低位置，并且把空气和燃料引入气缸110中。最低位置可以称作下止点（BDC）位置。
在压缩冲程期间，曲轴112把活塞推向最高位置由此压缩气缸110内的空气/燃料混合物。最高位置可以称作上止点（TDC）位置。
当例如火花塞114的火花点燃空气/燃料混合物时，膨胀冲程开始。火花致动器模块116控制火花塞114。空气/燃料混合物的燃烧把活塞推向BDC位置，由此可旋转地驱动曲轴112。这个旋转力（即，转矩）可以是压缩力，在气缸预定点火顺序中的下一个气缸的压缩冲程期间压缩着空气/燃料混合物。在排气冲程期间，把空气/燃料混合物的燃烧所产生的废气排出气缸110。
发动机输出速度（EOS）传感器120测量曲轴112的转速并且产生表征EOS的EOS信号。仅仅举例来说，EOS传感器120可以是可变磁阻（VR）传感器或别的适用类型的EOS传感器。当与曲轴112一起旋转的有N个齿的齿轮122的轮齿经过EOS传感器120时，EOS传感器120可以产生脉冲。
因此，每个脉冲可以对应于曲轴112的一个角位移，这个角位移量等于360°除以齿数N。仅仅举例来说，有N个齿的齿轮122可以具有60个等距轮齿（即N=60）并且每个脉冲可以对应于曲轴112的6°旋转。在多个实施例中，可以去掉这N个等距轮齿中的一个或多个。仅仅举例来说，可以去掉这N个轮齿中的两个。例如，可以去掉一个或多个轮齿作为曲轴112的转一圈的指示。EOS传感器120可以根据脉冲之间的时间段产生EOS。仅仅举例来说，EOS传感器120可以根据在气缸110的膨胀冲程期间曲轴112旋转预定角度（例如90°）所需的时间段产生EOS。
可以出于许多原因而在气缸110内出现缺火，例如燃料、空气和/或火花的不当输送。缺火可能干扰曲轴112的旋转。因此，缺火可能引起EOS信号的波动。
发动机102可以经由曲轴112传递转矩给变速器130。转矩可以经由转矩传递装置132例如变矩器从发动机102传递给变速器130，这种情况中变速器130是自动式变速器。变速器130可以经由变速器输出轴134和传动系（未示出）传递转矩给一个或多个车轮（未示出）。
发动机控制模块（ECM ）150控制发动机102输出的转矩（即，环绕曲轴112的转矩）。ECM 150可以通过控制一个或多个发动机致动器来控制发动机102输出的转矩。ECM 150给每个发动机致动器提供相关的致动器值。仅仅举例来说，发动机致动器可以包括节气门致动器模块107、燃料致动器模块109和火花致动器模块116。相关的致动器值可以分别是节气门106的开口面积、燃料量或燃料供应速度和点火正时。
虽然没有在图1的示例性实施例中示出，ECM 150还可以控制其它发动机致动器。仅仅举例来说，ECM 150可以控制增压致动器模块、废气再循环（EGR）致动器模块、相位器致动器模块和/或其它适用的发动机致动器，其中，增压致动器模块控制增压装置所提供的增压，废气再循环致动器模块控制EGR阀的打开，相位器致动器模块控制进气和排气凸轮相位器位置。
现在参照图2，示出了示例性发动机控制系统的原理框图。ECM 150的示例性实施例包括驾驶员转矩模块202。驾驶员转矩模块202可以根据驾驶员输入确定驾驶员转矩请求。驾驶员输入可以基于加速踏板位置和/或制动踏板位置。驾驶员输入还可以基于巡航操纵，其可以是改变车速以保持预定跟车距离的自适应巡航操纵系统。驾驶员转矩模块202可以包括加速踏板位置与期望转矩的一个或多个映射，并且可以根据选定的一个映射确定驾驶员转矩请求。
车桥转矩仲裁模块204在来自驾驶员转矩模块202的驾驶员转矩请求与其它车桥转矩请求之间仲裁。可以通过包括发动机102和/或电动马达在内的多种来源产生车桥转矩（车轮上的转矩）。
车桥转矩仲裁模块204根据所接收到的转矩请求之间的仲裁结果输出预计转矩请求和即时转矩请求。如下所述，可以通过ECM 150的其它模块在把来自车桥转矩仲裁模块204的预计和即时转矩请求用于控制发动机致动器之前对它们进行选择性地调整。
大体上，车桥转矩仲裁模块204输出的即时转矩请求是当前期望的车桥转矩量，车桥转矩仲裁模块204输出的预计转矩请求是可能马上需要的车桥转矩量。ECM 150控制发动机致动器以产生等于即时转矩请求的车桥转矩。然而，致动器值的不同组合可以引起产生相同的车桥转矩。因此ECM 150可以调整致动器值从而得到向预计转矩请求的更快过渡，同时仍然保持车桥转矩为即时转矩请求。
大体上，即时转矩请求与（很可能）更高的预计转矩请求之间的差值可以称为转矩储备。转矩储备可以代表着发动机102用最小延迟能够开始产生的附加转矩量。快速发动机致动器用来增减当前车桥转矩。如下文将更详细描述的，快速发动机致动器是相对于慢速发动机致动器定义的。
在多个实施例中，快速发动机致动器能够在一个范围内改变车桥转矩，这个范围是由慢速发动机致动器建立的。在这类实施例中，这个范围的上限是预计转矩请求，而这个范围的下限是由快速致动器的最大转矩限定。
仅仅举例来说，快速致动器可以仅仅能够使车桥转矩减小第一量，这个第一量是快速致动器的最大转矩的量度。可以根据慢速发动机致动器设定的发动机工作状态改变这个第一量。当即时转矩请求在这个范围之内，快速发动机致动器能够被设定成促使车桥转矩等于即使转矩请求。当ECM 150要求输出预计转矩请求时，快速发动机致动器能够被控制成把车桥转矩变成这个范围的顶点，就是预计转矩请求。
大体上，快速发动机致动器在与慢速发动机致动器相比时能够更迅速地改变车桥转矩。慢速致动器比快速致动器更慢响应于它们各个致动器值的改变。例如，慢速致动器可以包括机械构件，这些机械构件需要时间从一个位置移动到另一个来响应于致动器值的变化。慢速致动器的特征还可在于从慢速致动器开始实施改变后的致动器值到车桥转矩开始变化所花费的时间量。通常，对于慢速致动器来说这个时间量比快速致动器的更长。此外，即使在开始变化之后，车桥转矩也可能花费更长的时间来完全响应慢速致动器的改变。
仅仅举例来说，如果给快速致动器设定了适当值，ECM 150就可以把慢速致动器的致动器值设成能使发动机102产生预计转矩请求的值。同时，ECM 150可以把快速致动器的致动器值设成在考虑慢速致动器值的情况下促使发动机102产生即时转矩请求而不是预计转矩请求的值。
因此快速致动器值促使发动机102产生即时转矩请求。当ECM 150决定从即时转矩请求过渡到预计转矩请求时，ECM 150就把一个或多个快速致动器的致动器值改为获得预计转矩请求的值。因为已经根据预计转矩请求设定了慢速致动器值，所以发动机102能够仅在快速致动器施加的延迟之后产生预计转矩请求。换句话说，消除了否则将使用慢速致动器做改变所引起的较长延迟。
仅仅举例来说，当预计转矩请求等于驾驶员转矩请求时，可以在由暂时性转矩减小请求所引起的即时转矩请求小于驾驶员转矩请求时形成转矩储备。可替代地，可以通过增大预计转矩请求超出驾驶员转矩请求同时保持即时转矩请求为驾驶员转矩请求来形成转矩储备。所得到的转矩储备能够吸收即时转矩请求的突然增加。仅仅举例来说，可以通过增大即时转矩请求来抵消来自空调或动力转向泵的突加载荷。如果即时转矩请求的增加小于转矩储备，就能通过使用快速致动器来迅速地产生这个增加。然后也可以增大预计转矩请求以重新建立之前的转矩储备。
转矩储备的另一个示例用途是减小慢速致动器值的波动。由于它们相对较低的速度，改变慢速致动器值可能产生控制不稳定性。此外，慢速致动器可能包括机械零件，在频繁移动它们时可能消耗更多动力和/或磨损得更快。形成足够的转矩储备允许通过借助于即时转矩请求改变快速致动器同时保持慢速致动器的值来做出发动机输出转矩的变化。例如，为了保持特定怠速，即时转矩请求可以在一个范围内变化。如果设定预计转矩请求高于这个范围，就可以使用快速致动器改变维持这个怠速的即时转矩请求而不需调整慢速致动器。
仅仅举例来说，点火正时可以是快速致动器值，而节气门开口面积可以是慢速致动器值。火花点火式发动机可以通过施加火花来燃烧包括例如汽油和乙醇在内的燃料。火花致动器模块116可以是快速致动器，节气门致动器模块107可以是慢速致动器。在接收到新的致动器值之后，火花致动器模块116可能能够改变点火顺序中下一个气缸的燃烧冲程的点火正时。
对比之下，节气门开口面积的变化花费更长时间来影响发动机输出转矩。节气门致动器模块107通过调整节气门106的叶片角度来改变节气门开口面积。因此，一旦接收到新的致动器值，由于节气门106根据新的致动器值从其先前位置移动到新位置，所以有机械延迟。此外，基于节气门开度的空气流变化易受到进气歧管104中空气输送延迟的影响。而且，进气歧管104中增加的空气流直到气缸110在下一个进气冲程中接收了额外空气、压缩这额外空气并且开始燃烧冲程时才实现为发动机输出转矩的增大。
使用这些发动机致动器作为例子，可以通过把节气门开口面积设定为允许发动机102产生预计转矩请求的值来形成转矩储备。同时，可以根据小于预计转矩请求的即时转矩请求设定点火正时。虽然节气门开口面积为发动机102产生预计转矩请求生成了足够的空气流，但是根据即时转矩请求从标定点火正时延迟了点火正时（这减小了转矩）。发动机输出转矩将因此等于即时转矩请求。
当需要额外转矩时，可以通过把点火正时调向标定点火正时来使用转矩储备的一些或全部。发动机输出转矩因此可以迅速地增大到预计转矩请求而不经历改变节气门开口面积带来的延迟。
车桥转矩仲裁模块204可以输出预计转矩请求和即时转矩请求给推进转矩仲裁模块206。推进转矩仲裁模块206接收到的预计和即时转矩请求从车桥转矩域（车轮上的转矩）变换到推进转矩域（曲轴上的转矩）。
推进转矩仲裁模块206在包括变换后的预计和即时转矩请求的推进转矩请求之间仲裁。推进转矩仲裁模块206产生仲裁后的预计转矩请求和仲裁后的即时转矩请求。可以通过在接收到的请求中选择获胜的请求来产生仲裁后的转矩。可替代地或附加地，可以通过根据其它一个或多个接收到的请求修正一个接收到的请求来产生仲裁后的转矩。
储备/负载模块220接收来自推进转矩仲裁模块206的仲裁后的预计和即时转矩请求。储备/负载模块220可以调整仲裁后的预计和即时转矩请求从而形成转矩储备和/或给补偿一个或多个负载。储备/负载模块220然后输出调整后的预计和即时转矩请求给致动模块224。
致动模块224从储备/负载模块220接收调整后的预计和即时转矩请求。致动模块224确定将如何实现调整后的预计和即时转矩请求。致动模块224可以是发动机型号专有的。例如，对于火花点火式发动机和压燃式发动机，可以实施不同的致动模块224或者致动模块224使用不同的控制方案。
在多个实施例中，致动模块224可以界定所有发动机型号共有的模块与发动机型号专有的模块之间的界限。例如，发动机型号可以包括火花点火和压缩点火。致动模块224之前的模块例如推进转矩仲裁模块206可以是所有发动机型号共有的，而致动模块224和随后的模块可以是发动机型号专有的。
例如，致动模块224可以改变作为慢速致动器的节气门106的开度，从而得到宽范围的转矩控制。致动模块224可以使气缸停用，这也为宽范围的转矩控制做好准备，但是停用气缸也是慢速的并且可以涉及驾驶性能和排放问题。致动模块224可以使用作为快速致动器的点火正时。然而，点火正时可能不会提供同样宽范围的转矩控制。此外，点火正时变化（称为火花储备能力）可能产生的转矩控制量可能随着空气流的改变而变化。
在多个实施例中，致动模块224可以根据调整后的预计转矩请求产生空气转矩请求。空气转矩请求可以等于调整后的预计转矩请求，从而设定空气流以便通过其它致动器的变化可以获得调整后的预计转矩请求。
空气控制模块228可以根据空气转矩请求为发动机气流致动器确定期望致动器值。例如，空气控制模块228可以控制期望进气歧管绝对压力（MAP）、期望节流面积和/或期望的每缸空气量（APC）。期望MAP可以用来确定期望增压，并且期望APC可以用来确定期望凸轮相位器位置。在多个实施例中，空气控制模块228还可以确定EGR阀的期望开度。
致动模块224还可以产生火花转矩请求和燃料转矩请求。火花控制模块232可以使用火花转矩请求来确定点火正时从标定点火正时延迟了多少（这减小了发动机输出转矩）。
燃料控制模块240可以根据来自致动模块224的燃料转矩请求改变提供给每个气缸的燃料量。在火花点火式发动机的正常运转期间，燃料控制模块240可以通过根据APC控制燃料流量来试图维持理想配比的空气燃料混合物。更具体地说，燃料控制模块240可以确定燃料质量，该燃料质量在与当前APC燃烧时将得到理想配比的燃烧。燃料控制模块240可以通过燃料供应速度命令燃料致动器模块109为每个气缸喷射这个燃料质量。
转矩估计模块244可以估计发动机102的转矩输出。空气控制模块228可以使用这个估计转矩来执行诸如节流面积、MAP、和相位器位置之类的发动机空气流参数的闭环控制。例如，可以规定这样的转矩关系
（1）  T=f(APC,S,I,E,AF,OT,#)
式中，转矩（T）是每缸空气量（APC）、点火提前（S）、进气凸轮相位器位置（I）、排气凸轮相位器位置（E）、空气/燃料比（AF）、润滑油温度（OT）和启用气缸数（#）的函数。 还可以考虑其它变量，例如废气再循环（EGR）阀的开启程度。
这个关系可以通过方程式进行建模和/或可以存储为查询表。转矩估计模块244可以根据测定质量空气流量（MAF）和EOS确定APC，由此可能根据实际空气流量进行闭环空气控制。用到的进气和排气凸轮相位器位置是基于实际位置，因为这些相位器可以向期望位置行进。
实际点火提前可以用来估计实际发动机输出转矩。在不考虑摩擦损失、发动机泵送损失或发动机102上的辅助负载的情况下，燃烧期间应当产生的转矩量可以称为指示转矩。与指示转矩不同，实际发动机转矩输出可以称为制动转矩并且指的是指示转矩减去辅助负载、摩擦损失和发动机泵送损失。当标定点火正时用来估计转矩时，估计转矩可以称作估计空气转矩，或简称为空气转矩。如果点火正时设成标定点火正时并且给所有气缸供应燃料，估计空气转矩是对发动机102在当前空气流量下能够产生多少转矩的估计。
空气控制模块228可以输出期望面积信号给节气门致动器模块107。节气门致动器模块107然后调节节气门106以产生这个期望节流面积。空气控制模块228可以根据反转矩模型和空气转矩请求产生期望面积信号。空气控制模块228可以使用估计空气转矩和/或MAF信号以便执行闭环控制。例如，可以控制期望面积信号从而使估计空气转矩与空气转矩请求之间的差值最小化。
空气控制模块228可以输出期望进气歧管绝对压力（MAP）信号给具有增压装置的发动机系统中的增压调度模块242。增压调度模块242使用期望MAP信号来控制增压致动器模块。增压致动器模块然后控制一个或多个增压装置。在没有增压装置的发动机系统中，可以省略增压调度模块242。
空气控制模块228还可以输出期望每缸空气量（APC）信号给相位器调度模块。根据期望APC信号和EOS信号，相位器调度模块252可以借助相位器致动器模块控制进气和/或排气凸轮相位器的位置。在没有凸轮相位器的实施中，可以省略相位器调度模块252。
重新提及火花控制模块232，标定点火正时可以根据不同发动机工作状态而变化。反转矩关系可以用来求出期望点火提前。对于特定转矩请求（Tdes），可以根据下式确定期望点火提前（Sdes）
（2）  Sdes=T-1(Tdes,APC,I,E,AF,OT,#)，
这个关系可以具体化为方程式和/或作为查询表。空气/燃料比（AF）可以实际空气/燃料比，如燃料控制模块240所报告的。
当把点火提前设成标定点火正时时，所得到的转矩可以尽可能地接近平均最大转矩（MBT）。MBT指的是最大发动机输出转矩，针对特定空气流量，可以同时使用具有大于预定阈值的辛烷值的燃料、使用理想配比的燃料供应并且把点火正时设成标定点火正时来产生最大发动机输出转矩。出现最大转矩时的点火提前称为MBT点火正时。标定点火正时可以稍微不同于MBT点火正时，这是因于例如燃料质量（例如在使用较低辛烷值的燃料时）和环境因素。用标定点火正时产生的发动机输出转矩因此可能小于用MBT点火正时产生的。
ECM 150还可以包括发动机缺火模块260和转矩平衡模块262。发动机缺火模块260根据气缸110的燃烧冲程期间测量的EOS的一阶导数、气缸110的燃烧冲程期间测量的EOS的二阶导数以及在点火顺序中紧跟气缸110之后的下一个气缸的燃烧冲程期间测量的EOS的二阶导数确定气缸110的扰动项（DT）。转速的一阶导数是加速度，转速的二阶导数是加速度变化率。用这样的方式，发动机缺火模块260根据气缸110的燃烧冲程期间的加速度、气缸110的燃烧冲程期间的加速度变化率以及下一个气缸的燃烧冲程期间的加速度变化率确定气缸110的DT。
发动机缺火模块260根据多个工作参数确定加速度缺火阈值和加速度变化率缺火阈值。当气缸110的燃烧冲程期间的加速度小于加速度缺火阈值和/或气缸110的燃烧冲程期间的加速度变化率小于加速度变化率缺火阈值时，发动机缺火模块260可以断定气缸110中出现缺火。
转矩平衡模块262根据气缸110的DT和加速度变化率缺火阈值确定气缸110的扰动比。转矩平衡模块262根据扰动比和指示转矩确定气缸110的指示扰动转矩。对于气缸110，转矩平衡模块262把为气缸110确定的指示扰动转矩在预定数量的发动机循环上取平均值。换句话说，转矩平衡模块262确定在预定数量的发动机循环期间气缸110的平均指示扰动转矩。
当特定气缸的平均指示扰动转矩与零相差预定量或百分比时，转矩平衡模块262确定这个气缸的转矩修正值。换句话说，当气缸的平均指示扰动转矩超出零附近的预定范围之外时，转矩平衡模块262确定气缸的转矩修正值。当气缸的平均指示扰动转矩在这个预定范围之内时，转矩平衡模块262可以维持气缸的转矩修正值。换句话说，当气缸的平均指示扰动转矩在这个预定范围之内时，转矩平衡模块262可以不更新转矩修正值并且把转矩修正值维持在气缸的最后一次转矩修正值。
转矩平衡模块262提供气缸的转矩修正值给火花控制模块232。火花控制模块232根据火花转矩请求确定气缸的下一个燃烧事件的点火正时。火花控制模块232还根据转矩修正值确定气缸的下一个燃烧事件的点火正时修正值。火花控制模块232根据点火正时修正值修正气缸的下一个燃烧事件的点火正时并且将气缸的下一个燃烧事件的点火正时生成为修正后的点火正时。类似地，火花控制模块232分别根据其它气缸的转矩修正值修正其它气缸的点火正时。于是这些气缸产生近似等量的转矩。
现在参照图3，示出了发动机缺火模块260的示例性实施例的原理框图。发动机缺火模块260可以包括一阶和二阶导数模块302和304，缓冲模块310和312，标量模块316、318和320，以及求和模块322。发动机缺火模块260还可以包括缺火检测模块330、缺火阈值确定模块332和发动机负载模块334。
一阶导数模块302接收EOS并且根据第k个气缸的膨胀冲程期间的EOS确定点火顺序中第k个气缸的EOS的一阶导数。换句话说，一阶导数模块302确定第k个气缸的加速度。k是整数，它大于1并小于发动机102的气缸110的总数。第k个气缸的一阶导数（FD）在图3中绘成FDk。
第k个气缸的一阶导数输出到二阶导数模块304。二阶导数模块304根据一阶导数确定第k个气缸的二阶导数。第k个气缸的二阶导数（SD）在图3中绘成SDk。二阶导数模块304输出第k个气缸的二阶导数给缓冲模块310。
缓冲模块310和312输出点火顺序中在第k个气缸前面并与其紧邻的气缸的二阶导数和一阶导数。点火顺序中在第k个气缸前面并与其紧邻的这个气缸在下文称作第k-1个气缸。第k-1个气缸的二阶导数（SD）在图3中绘成SDk-1，第k-1个气缸的一阶导数（FD）在图3中绘成FDk-1。
缓冲模块310和312分别输出第k-1个气缸的二阶导数和一阶导数给标量模块316和320。标量模块316、318和320分别用标量A、B和C乘以接收到的导数。更具体地说，标量模块316用标量A乘以第k-1个气缸的二阶导数。标量模块318用标量B乘以第k个气缸的二阶导数。标量模块320用标量C乘以第k-1个气缸的一阶导数。标量模块316、318和320输出的在乘以标量A、B和C之后的导数在图3中分别绘成A*SDk-1、B*SDk和C*FDk-1。
标量A、B和C能够设成调整导数（即SDk-1、SDk和FDk-1）中的特定一个对由求和模块322确定的第k个气缸的扰动项的影响力或权重。标量A、B和C还可以设成关掉导数中的特定一个（例如通过把相应的标量设成等于0）。在多个实施例中，标量A和B的总和可以等于标量C，并且标量A、B和C的总和近似为1.0。
求和模块322接收标量模块316、318和320输出的导数。求和模块322根据标量模块316、318和320输出的导数确定第k-1个气缸的扰动项。更具体地说，求和模块322根据第k-1个气缸的一阶和二阶导数减去第k个气缸的二阶导数确定第k-1个气缸的扰动项。第k-1个气缸的扰动项（DT）在图3中绘成DTk-1。
类似地，求和模块322确定发动机102的其它气缸的扰动项。更具体地说，求和模块322根据特定气缸的一阶和二阶导数减去点火顺序中紧跟这个特定气缸之后的气缸的二阶导数确定特定气缸的扰动项。仅仅为了说明起见，求和模块322使用这个方程式确定特定气缸（k）的扰动项：
（3）  DTk=A*SDk+C*FDk-B*SDk+1，
式中，DTk是特定气缸（即点火顺序中第k个气缸）的扰动项，SDk是特定气缸的二阶导数（即加速度变化率），FDk是特定气缸的一阶导数（即加速度），SDk+1是点火顺序中紧跟这个特定气缸之后的气缸的二阶导数（即第k+1个气缸），A、B和C是标量。
所确定的每个气缸的一阶和二阶导数也可以提供给缺火检测模块330。缺火检测模块330根据特定气缸的一阶和二阶导数选择性地断定特定气缸内出现缺火。缺火检测模块330可以根据特定气缸的一阶和二阶导数与加速度缺火阈值和加速度变化率缺火阈值的比较确定特定气缸内是否出现缺火。
一阶和二阶导数模块302和304、缓冲模块310和312、标量模块316、318和320以及求和模块322可以被说成是实现在第一扰动项模块324内。第一扰动项模块324确定导数项并且把扰动项提供给扰动项选择模块326。这些扰动项可以称为低分辨率扰动项。
发动机缺火模块260可能同时还可以包括与第一扰动项模块324类似或相同的第二扰动项模块327。第二扰动项模块327确定发动机102的每个气缸的扰动项。这些扰动项可以称为中分辨率扰动项。一阶和二阶扰动项模块324和327之间的不同在于，第一扰动项模块324根据TDC位置附近的较大范围内（即较低分辨率）的EOS确定低分辨率扰动项，而第二扰动项模块327根据TDC位置附近的较小范围内（即较高分辨率）的EOS确定中分辨率扰动项。仅仅举例来说，这个较大范围可以是TDC位置加或减45°，这个较小范围可以是TDC位置加或减15°。
扰动项选择模块326选择低和中分辨率扰动项中的一个并且把选择的扰动项输出给转矩平衡模块262。扰动项选择模块326可以根据选择信号的状态做出选择。仅仅举例来说，当选择信号是第一状态（例如5V）时，扰动项选择模块326可以选择低分辨率扰动项，当选择信号是第二状态（例如0V）时，选择中分辨率扰动项。
选择控制模块328可以根据EOS设置选择信号。仅仅举例来说，当EOS小于、大于预定EOS例如近似1000RPM时，选择控制模块328可以把选择信号分别设成第一和第二状态。当EOS大于预定EOS时，中分辨率扰动项可以反映增加的噪声量。
现在参照图4，示出了包括根据一阶导数和二阶导数画出的样本的示例性图表。一阶导数用X轴画出，二阶导数用Y轴画出。负的一阶导数值（即减速）出现在Y轴的左侧，正的一阶导数值（即加速）出现在Y轴的右侧。正的二阶导数值出现在X轴的上方，负的二阶导数值出现X轴的下方。示例性迹线402追踪着示例性加速度缺火阈值，示例性图形404追踪着示例性加速度变化率缺火阈值。出现在X轴与Y轴的交点附近的样本，如406所示，可以表明平衡较好的气缸，因为几乎不存在曲轴加速度或加速度变化率。
重新参照图3，当特定气缸的一阶导数小于加速度缺火阈值并且特定气缸的二阶导数小于加速度变化率缺火阈值时，缺火检测模块330可以断定特定气缸中的缺火。缺火阈值确定模块332确定这些缺火阈值。仅仅举例来说，缺火阈值确定模块332可以根据EOS和发动机负载确定缺火阈值。
发动机负载可以表示为燃烧期间APC占最大APC的百分比。当APC处于最大APC时，发动机102能够产生最大量的转矩。发动机负载模块334可以使用如下方程式确定发动机负载：
（4）  发动机负载=                                               ，
式中，APCMAX是发动机102可以产生最大量的转矩时的最大APC。
现在参照图5，示出了转矩平衡模块262的示例性实施例的原理框图。转矩平衡模块262可以包括标量模块502、扰动比模块504和乘积模块506。转矩平衡模块262还可以包括平均模块510和转矩修正值确定模块512。
标量模块502从发动机缺火模块260接收第k-1个气缸的扰动项（即DTk-1）。标量模块502用标量E乘以扰动项。可以根据EOS传感器120的分辨率选择这个标量。可以对这个标量进行标定并将其设成使得，当第k-1个气缸中出现缺火时由扰动比模块504所确定的第k-1个气缸的扰动比近似等于加速度变化率缺火阈值。用这样的方式，标量模块502用加速度变化率缺火阈值标准化扰动项。标量模块502还接收其它气缸的扰动项并且用标量E乘以其它气缸的扰动项。
扰动比模块504接收标量模块502输出的第k-1个气缸的扰动项。扰动比模块504还从发动机缺火模块260接收加速度变化率缺火阈值。扰动比模块504根据第k-1个气缸的扰动项与加速度变化率缺火阈值之比确定第k-1个气缸的扰动比。更具体地说，扰动比模块504根据第k-1个气缸的扰动项对加速度变化率缺火阈值的商确定第k-1个气缸的扰动比。仅仅举例来说，扰动比模块504使用如下方程式确定第k-1个气缸的扰动比：
（5）  
Figure 2011100978453100002DEST_PATH_IMAGE004
，
式中，DRk-1是第k-1个气缸的扰动比，E是标量，DTk-1是第k-1个气缸的扰动项，Jerk Threshold是加速度变化率缺火阈值。用这样的方式，第k-1个气缸的扰动比表示第k-1个气缸所产生的相对于缺火的相对燃烧强度。扰动比模块504可以用这样的方式继续处理发动机102的其它气缸。
乘积模块506接收第k-1个气缸的扰动比并且接收指示转矩。如上所述，指示转矩指的是第k-1个气缸的燃烧冲程期间本应产生的转矩量。指示转矩没有考虑损失，例如摩擦损失和发动机泵送损失。
乘积模块506根据扰动比和指示转矩确定第k-1个气缸的指示扰动转矩。更具体地说，乘积模块506把第k-1个气缸的指示扰动转矩确定成第k-1个气缸的指示转矩与扰动比的乘积。乘积模块506可以用这样的方式继续处理发动机102的其它气缸。
平均模块510接收第k-1个气缸的指示扰动转矩并且存储这个指示扰动转矩。平均模块510还接收发动机102的其它气缸的指示扰动转矩并且存储那些指示扰动转矩。
一旦已经接收到预定数量的发动机循环的指示扰动转矩，平均模块510就对为每个气缸确定的指示扰动转矩取平均值。换句话说，平均模块510分别根据每个气缸的指示扰动转矩对发动机循环预定数量的平均值确定每个气缸的平均指示扰动转矩。一个发动机循环指的是曲轴112的两个整转；所有气缸经历一个燃烧循环的四个冲程花费的时间长度。仅仅举例来说，发动机循环预定数量可以大约为12。
平均模块510还可以确定平均指示扰动转矩的最大一个和平均扰动转矩的最小一个。平均模块510可以输出平均指示扰动转矩、这些平均指示扰动转矩的平均值、以及最大和最小平均扰动转矩给转矩修正值确定模块512。
转矩修正值确定模块512根据这些气缸的平均指示扰动转矩分别确定每个气缸的转矩修正值。转矩修正值确定模块512可以根据特定气缸的平均指示扰动转矩与零的比较确定这个特定气缸的转矩修正值（即平衡转矩产出）。
仅仅举例来说，当特定气缸的平均指示扰动转矩与零的差大于预定量或百分比时，转矩修正值确定模块512可以确定这个特定气缸的转矩修正值。换句话说，当特定气缸的平均指示扰动转矩超出零附近的预定范围之外时，转矩修正值确定模块512可以确定这个特定气缸的转矩修正值。仅仅举例来说，这个预定量可以根据发动机102而变化并且可以在大约1.5Nm与大约3.0Nm之间变化。当平均扰动转矩在这个预定范围之内时，转矩修正值确定模块512可以维持（即不更新）这个特定气缸的转矩修正值。
转矩修正值确定模块512可以把特定气缸的转矩修正值确定成特定气缸的平均指示扰动转矩与这个预定范围的最近边界之间的差值。换句话说，当特定气缸的平均指示扰动转矩大于预定范围的上边界时，转矩修正值确定模块512可以把特定气缸的转矩修正值确定成这个范围的上边界减去特定气缸的平均指示扰动转矩。反之，当特定气缸的平均指示扰动转矩小于预定范围的下边界时，转矩修正值确定模块512可以把特定气缸的转矩修正值确定成这个范围的下边界减去特定气缸的平均指示扰动转矩。
用这样的方式，转矩修正值确定模块512可以（借助于转矩修正值）减少由带有超出这个预定范围的平均指示扰动转矩的气缸在气缸将来燃烧冲程期间所产生的转矩。类似地，转矩修正值确定模块512可以增加由带有低于这个预定范围的平均指示扰动转矩的气缸所产生的转矩。转矩修正值确定模块512可以不修正由带有在这个预定范围内的平均指示扰动转矩的气缸所产生的转矩。
转矩修正值确定模块512输出各个气缸的转矩修正值给火花控制模块232。转矩修正值确定模块512还可以在输出转矩修正值之前确保这些转矩修正值的总和大约为零或在以零为中心的预定范围内。
转矩平衡模块262还可以包括选择性地描述气缸的描述模块514。仅仅举例来说，当特定气缸的平均指示扰动转矩大于这个预定范围的上边界时，描述模块514可以描述这个特定气缸为强。当特定气缸的平均指示扰动转矩小于这个预定范围的下边界时，描述模块514可以描述这个特定气缸为弱。
启用/禁用模块516还可以选择性地启用和禁用转矩平衡模块262。当满足一个或多个启用条件时，可以实施启用/禁用模块516，例如限制转矩平衡模块262的操作次数。仅仅举例来说，当转矩储备大于零时，启用/禁用模块516可以启用转矩平衡模块262。当转矩储备为零时，启用/禁用模块516可以禁用转矩平衡模块262。其它的启用条件可以包括，例如发动机102是否怠速。举例来说，当EOS近似等于预定怠速EOS时，启用/禁用模块516可以启用转矩平衡模块262。当EOS大于预定怠速EOS时，启用/禁用模块516可以禁用转矩平衡模块262。
现在参照图6，示出了火花控制模块232的示例性实施例的原理框图。火花控制模块232可以包括转矩-火花模块602、保护模块604、火花修正模块606和同步模块608。
转矩-火花模块602从致动模块224接收火花转矩请求，从转矩平衡模块262接收转矩修正值。转矩-火花模块602把这个火花转矩请求转换成未修正的点火正时。转矩-火花模块602还把转矩修正值加到火花转矩请求上以确定绝对的火花转矩请求并且把这个绝对的火花转矩请求转换成绝对的点火正时。转矩-火花模块602可以使用反转矩关系例如上述关系式（2）做出这个转换。仅仅举例来说，转矩-火花模块602可以使用下列方程式：
（6）  SUN=T-1(TSpark,APC,I,E,AF,OT,#)，
（7）  SA=T-1(TA,APC,I,E,AF,OT,#)，和
（8）  Spark Correction= SUN－SA，
式中，SUN是未修正的点火正时，TSpark是火花转矩请求，SA是绝对的点火正时，TA是绝对的火花转矩请求，Spark Correction是火花修正值。在多个实施例中，转矩-火花模块602可以使用如下方程式确定绝对的点火正时：
（9）  SA=T-1(TSpark+Torque Correction,APC,I,E,AF,OT,#)，
式中，Torque Correction是转矩修正值。
转矩-火花模块602还可以证明，火花修正值不会使用超过预定百分比的转矩储备并且火花修正值不会引起大于预定量的加速或减速，火花修正值不会导致点火正时提前超过标定点火正时，火花修正值不会使相关气缸所产生的转矩朝着预定最小发动机转矩下降得超过预定百分比。仅仅举例来说，这个预定百分比可以大约为百分之90，并且这个预定量可以大约为0.2g/200ms。这个预定最小发动机转矩可以指的是，在维持合适的燃烧同时在尽可能多的延迟的点火正时下产生的指示转矩。
如果这个修正值会引起上述任何一种情况的出现，转矩-火花模块602可以通知转矩平衡模块262使得转矩平衡模块262不会进一步调整转矩修正值和恶化这个问题。另外，如果火花修正值会引起上述任何一种情况的出现，转矩-火花模块602可以在把火花修正值提供给火花修正模块606之前选择性地限制一个或多个火花修正值。仅仅举例来说，当转矩修正值大于转矩储备的预定百分比时，转矩-火花模块602可以减小火花修正值。当指示转矩与转矩修正值之间的差值比对应于预定最小发动机转矩与预定最小发动机转矩和百分之百与这个预定百分比之间的差值的乘积之和的转矩更小时，转矩-火花模块602可以增大火花修正值。仅仅举例来说，当这个预定百分比是百分之90时，在指示转矩与转矩修正值之间的差值小于预定最小发动机转矩的百分之110的时候转矩-火花模块602可以增大火花修正值。如果火花修正值会引起大于预定量的加速或减速时，转矩-火花模块602可以分别减小或增大火花修正值。如果火花修正值的总和小于或大于零附近的预定范围，转矩-火花模块602就可以分别增大或减小火花修正值。在多个实施例中，转矩平衡模块262可以在把转矩修正值提供给火花控制模块232之前作出上述证明和限制中的一个或多个。
保护模块604接收这个火花修正值并保护这个火花修正值。对于每个火花修正值，保护模块604可以，例如冗余地计算该火花修正值。更具体地说，这个保护模块可以与转矩-火花模块602类似或相同地确定第二火花修正值。
这个保护模块604可以确定该火花修正值与冗余修正值之间的差值是否大于预定量。如果这个差值小于这个预定量，保护模块604就把这个火花修正值提供给火花修正模块606。如果这个差值大于这个预定量，保护模块604就可以把这个火花修正值设成等于前次火花修正值（在这种情况中，确定差值小于预定量）并且把火花修正值提供给火花修正模块606。另外，如果这个差值大于这个预定量，保护模块604就可以通知转矩修正模块612，并且转矩修正模块612可以把转矩修正值设成等于零。
火花修正模块606接收点火顺序中下一个气缸的未修正的点火正时和火花修正值。火花修正模块606根据下一个气缸的未修正的点火正时与火花修正值之和确定下一个气缸的修正点火正时。火花修正模块606根据修正点火正时启动下一个气缸内的燃烧。
火花修正模块606可以使用来自同步模块608的同步信号分别使气缸的火花修正与气缸同步。仅仅举例来说，同步模块608可以根据EOS产生同步信号，表明哪个气缸是点火顺序中的下一个气缸。
现在参照图7，示出了描述气缸110的转矩平衡的示例性方法700的流程图。控制可以从704开始，这步控制确定气缸110的扰动项（DT）。控制根据特定气缸的燃烧冲程期间的EOS的一阶导数、特定气缸的燃烧冲程期间的EOS的二阶导数以及在点火顺序中紧跟这个特定气缸的下一个气缸的燃烧冲程期间的EOS的二阶导数确定发动机102的特定气缸的DT。
控制在708确定加速度缺火阈值和加速度变化率缺火阈值。控制根据例如EOS和发动机负载确定这些缺火阈值。控制在712通过用标量E乘以气缸110的DT使气缸110的DT相对于加速度变化率缺火阈值标准化。用这样的方式，如果气缸110已经经历了缺火，标准化DT就将近似等于加速度变化率缺火阈值。
控制在716确定气缸110的扰动比。控制根据标准化DT与加速度变化率缺火阈值之比确定气缸110的扰动比。控制在720确定指示扰动转矩。控制把指示扰动转矩确定成指示转矩（即在燃烧冲程期间气缸110本应产生多少转矩）与扰动比的乘积。
在728，控制确定是否已经完成预定数量的发动机循环。换句话说，在728，控制确定是否已经确定了发动机102的每个气缸的预定数量的指示扰动转矩。如果为假，控制可以返回704；如果为真，控制可以继续到732。
在732，当已经完成了预定数量的发动机循环时，控制确定每个气缸的平均指示扰动转矩。控制还可以确定这些平均指示扰动转矩中的最大和最小的一个。在736，控制确定每个气缸的转矩修正值。控制分别根据气缸的平均指示扰动转矩确定转矩修正值。在736，控制还可以确保转矩修正值的总和等于零。
在740，控制根据火花转矩请求确定点火顺序中下一个气缸的未修正的点火正时。在740，控制还确定点火顺序中下一个气缸的点火正时修正值。控制可以通过把下一个气缸的转矩修正值加到火花转矩请求上以确定绝对的火花转矩请求来确定点火正时修正值。控制可以把绝对的火花转矩请求转换成绝对的点火正时并且根据未修正的点火正时与绝对的点火正时之间的差值确定点火正时修正值。点火正时修正值可以在下面的预定数量的发动机循环期间分别用来修正与每个气缸相关的未修正的点火正时。
在744，控制保护火花修正值。仅仅举例来说，控制可以确定冗余点火正时修正值并且确定点火正时修正值与冗余点火正时修正值是否相差超过预定量。如果是，控制可以把点火正时修正值设成前次（可靠的）点火正时修正值。如果否，控制可以使用这个点火正时修正值。
在748，控制根据点火顺序中下一个气缸的未修正的点火正时和点火正时修正值确定这下一个气缸的修正点火正时。在752，控制在下一个气缸的燃烧冲程期间使用修正点火正时启动下一个气缸内的燃烧。然后控制可以结束。
现在，本领域技术人员可以从上面的描述认识到发明的宽泛教导可以以多种形式实施。因此，尽管本发明包括特定例子，但是本发明的真实范围不会由此受到限制，因为本领域技术人员在研究附图、说明书和下列权利要求书的基础上，将很明显得到其它改型。

Claims (16)

1.一种发动机控制系统，包括：
扰动模块，其根据曲轴旋转确定气缸的过去燃烧冲程的扰动值；其中，所述扰动模块根据所述过去燃烧冲程期间测量的所述曲轴的转速的一阶导数、所述过去燃烧冲程期间测量的所述转速的二阶导数以及在预定点火顺序中下一个气缸的燃烧冲程期间测量的所述转速的二阶导数确定所述扰动值；
缺火阈值确定模块，其确定表明所述气缸内缺火的加速度变化率值；
扰动比模块，其根据所述扰动值和所述加速度变化率值之比确定所述过去燃烧冲程的扰动比；和
火花控制模块，其确定所述气缸的将来燃烧冲程的点火正时、根据所述扰动比确定所述将来燃烧冲程的点火正时修正值、根据所述点火正时和所述点火正时修正值确定修正点火正时并且在所述将来燃烧冲程期间根据所述修正点火正时产生火花。
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，还包括：
指示扰动模块，其根据所述气缸的所述过去燃烧冲程的所述扰动比和期望转矩产出确定所述过去燃烧冲程的指示扰动转矩；
平均模块，其根据所述指示扰动转矩和分别为所述气缸的其它过去燃烧冲程所确定的预定数量的其它指示扰动转矩确定所述气缸的平均指示扰动转矩；和
转矩修正值模块，其根据所述平均指示扰动转矩选择性地确定所述将来燃烧冲程的转矩修正值，
其中，所述火花控制模块根据所述转矩修正值确定所述点火正时修正值。
3.如权利要求2所述的发动机控制系统，其中，所述转矩修正值模块根据所述平均指示扰动转矩与零之间的差值设置所述转矩修正值。
4.如权利要求2所述的发动机控制系统，其中，当所述平均指示扰动转矩与零的差在预定量之内时，所述转矩修正值模块把所述转矩修正值维持在上一次转矩修正值。
5.如权利要求2所述的发动机控制系统，其中，当所述平均指示扰动转矩与零之间的第二差值大于预定量时，所述转矩修正值模块根据所述平均指示扰动转矩与所述预定量之间的第一差值设置所述转矩修正值。
6.如权利要求2所述的发动机控制系统，还包括描述模块，当所述平均指示扰动转矩大于零时，其选择性地把所述气缸描述为强，
其中，当所述气缸被描述为强时，所述转矩修正值模块选择性地设置所述转矩修正值以减少所述将来燃烧冲程期间所产生的转矩。
7.如权利要求2所述的发动机控制系统，还包括描述模块，当所述平均指示扰动转矩小于零时，其选择性地把所述气缸描述为弱，
其中，当所述气缸被描述为弱时，所述转矩修正值模块选择性地设置所述转矩修正值以增大所述将来燃烧冲程期间所产生的转矩。
8.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中，火花控制模块包括火花修正模块，所述火花修正模块根据所述点火正时和所述点火正时修正值确定所述修正点火正时。
9.一种发动机控制方法，包括：
根据曲轴旋转确定气缸的过去燃烧冲程的扰动值，其中根据所述过去燃烧冲程期间测量的所述曲轴的转速的一阶导数、所述过去燃烧冲程期间测量的所述转速的二阶导数以及在预定点火顺序中下一个气缸的燃烧冲程期间测量的所述转速的二阶导数确定所述扰动值；
确定表明所述气缸内缺火的加速度变化率值；
根据所述扰动值和所述加速度变化率值之比确定所述过去燃烧冲程的扰动比；
确定所述气缸的将来燃烧冲程的点火正时；
根据所述扰动比确定所述将来燃烧冲程的点火正时修正值；
根据所述点火正时和所述点火正时修正值确定修正点火正时；以及
在所述将来燃烧冲程期间根据所述修正点火正时产生火花。
10.如权利要求9所述的发动机控制方法，还包括：
根据所述扰动比和所述过去燃烧冲程的所述气缸的期望转矩产出确定所述过去燃烧冲程的指示扰动转矩；
根据所述指示扰动转矩和分别为所述气缸的其它过去燃烧冲程所确定的预定数量的其它指示扰动转矩确定所述气缸的平均指示扰动转矩；以及
根据所述平均指示扰动转矩选择性地确定所述将来燃烧冲程的转矩修正值；以及
根据所述转矩修正值确定所述点火正时修正值。
11.如权利要求10所述的发动机控制方法，还包括根据所述平均指示扰动转矩与零之间的差值设置所述转矩修正值。
12.如权利要求10所述的发动机控制方法，还包括，当所述平均指示扰动转矩与零的差在预定量之内时把所述转矩修正值维持在上一次转矩修正值。
13.如权利要求10所述的发动机控制方法，还包括，当所述平均指示扰动转矩与零之间的第二差值大于预定量时，根据所述平均指示扰动转矩与所述预定量之间的第一差值设置所述转矩修正值。
14.如权利要求10所述的发动机控制方法，还包括：
当所述平均指示扰动转矩大于零时，选择性地把所述气缸描述为强；并且
当所述气缸被描述为强时，选择性地设置所述转矩修正值以减少所述将来燃烧冲程期间所产生的转矩。
15.如权利要求10所述的发动机控制方法，还包括：
当所述平均指示扰动转矩小于零时，选择性地把所述气缸描述为弱，并且
当所述气缸被描述为弱时，选择性地设置所述转矩修正值以增大所述将来燃烧冲程期间所产生的转矩。
16.如权利要求9所述的发动机控制方法，还包括根据所述点火正时和所述点火正时修正值的和确定所述修正点火正时。
CN201110097845.3A 2010-04-19 2011-04-19 气缸燃烧性能监测与控制 Active CN102220929B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/762,523 2010-04-19
US12/762523 2010-04-19
US12/762,523 US8392096B2 (en) 2010-04-19 2010-04-19 Cylinder combustion performance monitoring and control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102220929A CN102220929A (zh) 2011-10-19
CN102220929B true CN102220929B (zh) 2014-05-14

Family

ID=44777589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110097845.3A Active CN102220929B (zh) 2010-04-19 2011-04-19 气缸燃烧性能监测与控制

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8392096B2 (zh)
CN (1) CN102220929B (zh)
DE (1) DE102011016704B4 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9845752B2 (en) 2010-09-29 2017-12-19 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for determining crankshaft position based indicated mean effective pressure (IMEP)
US10436676B2 (en) 2011-08-10 2019-10-08 Thompson Automotive Labs Llc Method and apparatus for engine analysis and remote engine analysis
US9127604B2 (en) 2011-08-23 2015-09-08 Richard Stephen Davis Control system and method for preventing stochastic pre-ignition in an engine
US9097196B2 (en) 2011-08-31 2015-08-04 GM Global Technology Operations LLC Stochastic pre-ignition detection systems and methods
US8732112B2 (en) * 2011-12-19 2014-05-20 GM Global Technology Operations LLC Method and system for root cause analysis and quality monitoring of system-level faults
US8776737B2 (en) 2012-01-06 2014-07-15 GM Global Technology Operations LLC Spark ignition to homogenous charge compression ignition transition control systems and methods
JP5862311B2 (ja) * 2012-01-11 2016-02-16 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
US8601862B1 (en) * 2012-05-22 2013-12-10 GM Global Technology Operations LLC System and method for detecting misfire based on a firing pattern of an engine and engine torque
US9121362B2 (en) 2012-08-21 2015-09-01 Brian E. Betz Valvetrain fault indication systems and methods using knock sensing
US9133775B2 (en) 2012-08-21 2015-09-15 Brian E. Betz Valvetrain fault indication systems and methods using engine misfire
US9140622B2 (en) * 2012-09-10 2015-09-22 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling a firing sequence of an engine to reduce vibration when cylinders of the engine are deactivated
DE102013220185B4 (de) * 2012-10-15 2019-02-07 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) System und Verfahren zum Steuern eines Zündungsmusters eines Motors zur Verringerung einer Schwingung bei einer Deaktivierung von Zylindern des Motors
US8973429B2 (en) 2013-02-25 2015-03-10 GM Global Technology Operations LLC System and method for detecting stochastic pre-ignition
US9494090B2 (en) 2013-03-07 2016-11-15 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling an engine in a bi-fuel vehicle to prevent damage to a catalyst due to engine misfire
JP6204482B2 (ja) * 2013-09-30 2017-09-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両の走行制御装置
DE102014206262A1 (de) * 2014-04-02 2015-10-08 Robert Bosch Gmbh Erkennung einer Zustandsänderung einer Brennkraftmaschine aus Beschleunigungsmessung
US9457789B2 (en) 2014-05-13 2016-10-04 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling a multi-fuel engine to reduce engine pumping losses
US9581100B2 (en) * 2014-06-10 2017-02-28 GM Global Technology Operations LLC Vehicle torque compensation system
US9545909B2 (en) * 2014-09-26 2017-01-17 GM Global Technology Operations LLC Spark control systems and methods for engine torque estimation
DE102014220400B4 (de) * 2014-10-08 2016-09-22 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Steuergerät zur Ermittlung einer Drehmomentreserve
US9964030B1 (en) 2016-09-09 2018-05-08 Nolton C. Johnson, Jr. Tethered piston engine
US10731582B2 (en) 2016-11-16 2020-08-04 GM Global Technology Operations LLC Determination of engine parameter based on determining a metric over three or more cylinder combustion cycles
US10883431B2 (en) 2018-09-21 2021-01-05 GM Global Technology Operations LLC Managing torque delivery during dynamic fuel management transitions

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1204003A (zh) * 1996-12-09 1999-01-06 通用汽车公司 内燃机的控制
CN101331305A (zh) * 2005-12-21 2008-12-24 丰田自动车株式会社 内燃机的失火判定装置、装有该装置的车辆及失火判定方法
JP2009174397A (ja) * 2008-01-23 2009-08-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の失火検出装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3357091B2 (ja) 1992-07-21 2002-12-16 富士重工業株式会社 エンジンの失火検出方法
US6388444B1 (en) 2000-01-13 2002-05-14 Ford Global Technologies, Inc. Adaptive method for detecting misfire in an internal combustion engines using an engine-mounted accelerometer
US7353803B2 (en) 2005-12-20 2008-04-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Misfire detection apparatus for internal combustion engine based on piston speed
US7654248B2 (en) 2006-05-11 2010-02-02 Gm Global Technology Operations, Inc. Cylinder torque balancing for internal combustion engines
US7500470B2 (en) 2006-05-11 2009-03-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Cylinder torque balancing for internal combustion engines
US7325446B1 (en) * 2006-06-30 2008-02-05 Gm Global Technology Operations, Inc. Rough road detection system using normalization analysis
US7680583B2 (en) 2008-04-11 2010-03-16 Delphi Technologies, Inc. Method for low and high IMEP cylinder identification for cylinder balancing
US8176896B2 (en) 2008-10-08 2012-05-15 GM Global Technology Operations LLC Target wheel position detection systems
US8027782B2 (en) * 2009-09-16 2011-09-27 GM Global Technology Operations LLC Pattern recognition for random misfire
US8307808B2 (en) * 2010-04-19 2012-11-13 GM Global Technology Operations LLC Cylinder combustion performance monitoring and control with coordinated torque control

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1204003A (zh) * 1996-12-09 1999-01-06 通用汽车公司 内燃机的控制
CN101331305A (zh) * 2005-12-21 2008-12-24 丰田自动车株式会社 内燃机的失火判定装置、装有该装置的车辆及失火判定方法
JP2009174397A (ja) * 2008-01-23 2009-08-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の失火検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102220929A (zh) 2011-10-19
US8392096B2 (en) 2013-03-05
US20110253101A1 (en) 2011-10-20
DE102011016704A1 (de) 2012-03-08
DE102011016704B4 (de) 2018-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102220929B (zh) 气缸燃烧性能监测与控制
CN102220918B (zh) 使用协调扭矩控制的气缸燃烧性能监控和控制
CN102383959B (zh) 提高的燃料经济性模式控制系统和方法
CN101846003B (zh) 在基于扭矩的系统中裁定扭矩储备和负载的方法和设备
CN102635449B (zh) 用于降低气缸停用和恢复期间的转矩波动的系统和方法
CN102787925B (zh) 用于均质充量压燃发动机中的转矩控制的系统和方法
US9482202B2 (en) Torque compensation for detonation
JP4396748B2 (ja) 内燃機関の制御装置
EP2998548B1 (en) Control device for internal combustion engine
CN102072029A (zh) 用于控制发动机扭矩的系统和方法
EP3006704B1 (en) Control device for internal combustion engine
CN101576016A (zh) 用于扭矩估计和控制的气缸燃料供应协调
US20110079197A1 (en) Control Method and Apparatus for Multi-Fuel Compression Ignition Engines
CN104697800B (zh) 一种检测发动机燃烧阶段的方法及装置
CN102235252A (zh) 用于根据系统能量减小动力系扰动的系统和方法
CN102758700B (zh) 燃烧设定点控制系统及方法
CN102220917B (zh) 用于转矩降低的双喷射
CN102102592B (zh) 具有传动比功率安全性的基于轴扭矩的驾驶员解译
US9127601B2 (en) Cylinder to cylinder balancing using fully flexible valve actuation and cylinder pressure feedback
CN103452678A (zh) 当驾驶员下压加速器踏板时控制发动机扭矩以防止传动系撞击的系统和方法
CA2501402C (en) Fuel injection timing compensation based on engine load
US9695772B2 (en) System and method for adjusting fuel injection parameters during transient events to reduce particulate emissions
JP5299394B2 (ja) エンジンの制御装置
CN105298667A (zh) 车辆扭矩补偿系统
CN105464876A (zh) 用于发动机扭矩估计的火花控制系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant