CN102713215A - 用于提高燃料效率的内燃机控制 - Google Patents

Abstract

描述了多种用于改善内燃机燃料效率的方法和布置。在一些方面中，描述了用于在油门控制跳过点火模式中操作发动机的方法和布置。在其它方面中，描述了用于控制可变排量发动机工作状态的方法和布置。

Description

用于提高燃料效率的内燃机控制

技术领域

本发明总体上涉及内燃机，以及用于控制内燃机更有效率地工作的方法和装置。通常，在内燃机工作期间跳过选定的燃烧事件，使得其它工作循环能够以更好的热力学效率工作。

背景技术

当今有各种各样的内燃机在普遍应用。大部分内燃机使用的是两冲程或四冲程工作循环的往复式活塞并且在远低于其理论峰值效率的效率下工作。这种发动机效率这样低的原因之一是发动机必须能够在各种不同负载下工作。因此，输送到每个汽缸中的空气和/或燃料的量通常根据期望的转矩或动力输出而变化。很显然，在允许完全或接近完全压缩以及针对汽缸尺寸和工作条件调节的最佳燃料喷射水平的条件下操作它们时，汽缸的效率更高。不过，在利用油门控制动力输出以调节流入汽缸的空气的发动机（例如，很多客车中使用的奥托循环发动机）中，以更高热力学效率条件操作发动机通常会导致输送比期望或适当更多的动力（常常动力会多得多）。

多年来，已经做出了各种工作以提高内燃机的热力学效率。已经普及的一种方式是改变发动机的有效排量。大部分市售的可变排量发动机在一些低负载工作条件期间实际上“关闭“一些汽缸。在汽缸“关闭”时，其活塞仍然会往复运动，不过既不向汽缸输送空气也不输送燃料，因此活塞在其工作冲程期间不输送任何动力。由于被关闭的汽缸不输送任何动力，所以增加了其余汽缸上的成比例负载，由此允许其余汽缸能够以更高的热力学效率工作。提高的热力学效率实现了提高的燃料效率。尽管其余汽缸易于以更高效率工作，但常规的可变排量发动机具有若干缺点，限制了它们的总效率。大部分市售可变排量发动机的一个缺点是它们在对发动机的期望工作状态做出变化时往往会非常迅速地脱离可变排量模式。例如，很多市售的汽车可变排量发动机在驾驶员通过进一步压下加速器踏板请求非轻微额外动力的任何时候，似乎都会脱离可变排量工作模式并进入“常规”全汽缸工作模式。在很多情况下，即使在理论上发动机完全能够仅利用正用于可变排量模式的更少数量汽缸输送期望的动力，这也导致发动机切换出节省燃料的可变排量模式。应该相信，这种可变排量发动机这么迅速脱离可变排量模式的原因如下：不论在任何给定时间使用多少汽缸，控制发动机以提供基本相同的响应有相当大困难。

如上所述，大部分市售可变排量发动机关闭特定汽缸以在离散的步骤中改变排量。还提出了其它方法以改变发动机的排量以便于提高热力学效率。例如，一些设计想到改变汽缸的有效尺寸以改变发动机的排量。尽管这样的设计能够改善热力学和燃料效率，但现有的可变汽缸尺寸设计往往制造起来较为麻烦和昂贵，使得在商用车中广泛应用它们不切实际。

美国专利No.4,509,488提出了另一种改变内燃机排量的方法。′488专利提出以无油门方式操作发动机，以大致均匀的分布跳过发动机汽缸的工作循环，该均匀分布根据负载而改变。向未跳过的汽缸馈送固定量的燃料，使得工作汽缸能够以接近其最佳效率工作，从而提高了发动机的总工作效率。不过，′488专利中描述的方法绝对没有实现商业成功。猜想这部分是由于，尽管基于负载改变跳过的工作冲程分布，但想到了离散数量的不同点火模式，使得发动机输出的动力不会精确地规则匹配期望的负载，从控制和用户的角度将这是有问题的。在一些实施例中，点火模式是固定的——这固有地具有向发动机曲轴中引入共振的风险。′488专利认识到这种风险并提出了第二实施例，利用实际汽缸点火的随机分布来降低共振概率。不过，这种方法的缺点是导致驱动能量更大的变化。′488专利似乎认识到该问题，提出利用比正常情况更鲁棒的飞轮来补偿驱动能量中造成的波动。简而言之，′488专利提出来的方法似乎不能足够好地控制发动机工作以实现商业成功。

尽管现有的可变排量发动机在很多应用中工作很好，但仍然有人在继续努力提供有成本效率的机制以改善内燃机的燃料效率。

发明内容

描述了多种用于改善内燃机燃料效率的方法和布置。在一些方面中，描述了用于在油门控制跳过点火模式中操作发动机的方法和布置。在一个这样的方面中，布置点火分数(firing fraction)计算器以接收表示期望输出的信号并输出表示期望点火分数的信号。基于工作室点火的相对输出缩放期望的点火分数信号。在一些实施例中，使用工作室输出计算器确定相对于所述发动机当前工作条件下的参考输出每次工作室点火输送的输出。在这样的实施例中，可以由点火分数计算器使用工作室输出计算器的输出来缩放表示期望点火分数的信号。在一些实施例中，布置驱动脉冲发生器以接收表示期望点火分数的信号并输出具有驱动脉冲序列的驱动脉冲信号，驱动脉冲信号定义跳过点火模式，表示工作室点火何时适于输送期望的点火分数。

在一些实施例中，参考输出是固定值，而在其它实施例中，参考输出根据一个或多个当前工作条件/参数改变。例如，可以布置参考输出以表示当前工作条件下优化的工作室会提供的输出量。

驱动脉冲发生器可以采取各种形式。在一些实施例中，在确定要跳过的工作循环时使用反馈控制。例如，利用预测性自适应控制的驱动脉冲发生器非常适于该任务。在需要时，驱动脉冲发生器可以在确定驱动脉冲信号时使用工作室点火的反馈（计算的、请求的、指导的或实际的）。

在另一方面中，描述了用于控制可变排量发动机工作状态的方法和布置，可变排量发动机能够工作在多种不同工作状态中，每种工作状态对应于使用不同数量的工作室。在本方面，布置控制器以接收表示期望发动机输出的信号并输出表示发动机期望工作状态的发动机状态信号。在一些实施例中，发动机状态控制器可以与上述跳过点火控制器中使用的大致相同方式包括工作室输出计算器和/或点火分数计算器。在各实施例中，可以至少部分基于反馈控制来确定发动机的期望工作状态。在各种实施方式中，控制器可以利用预测性自适应控制和/或包括工作室点火的反馈（计算的、请求的、指导的或实际的）。

在一些实施例中，使用包括∑-Δ控制器的发动机状态发生器。在其它实施例中，发动机状态发生器可以包括从以下控制器构成的组选择的控制器：脉宽调制（PWM）控制器；最小均方（LMS）控制器；和递归最小二乘方（RLS）控制器。

在一些优选实施例中，基本连续地重复发动机工作状态的确定，使得发动机输出基本跟随期望输出。在其它实施例中，可以缩放发动机状态发生器或发动机状态发生器的输入以解决每次工作室点火输送的输出相对于参考输出的相对比例。

附图说明

结合附图，参考以下描述能够最好地理解本发明及其优点，附图中：

图1（a）是根据本发明的一个实施例的跳过点火发动机控制系统的方框图，该控制系统允许灵活控制期望的油门位置。

图1（b）是根据本发明另一实施例的跳过点火发动机控制系统的方框图。

图2（a）是适用于本发明一些实施例的基于模拟∑-Δ控制电路的驱动脉冲发生器的方框图。

图2（b）是根据本发明的一些其它实施例的数字∑-Δ控制电路实施例的方框图。

图3是另一种驱动脉冲发生器/ECU设计的方框图。

图4（a）是曲线图，示出了在执行称为US 06 Supplemental Federal TestProcedure（SFTP）测试的标准化发动机性能试验时现有技术Honda可变汽缸管理（VCM）发动机的性能。

图4（b）是利用图1（a）或（b）中所示类型的控制器，在执行如图2（a）所示的相同测试时，对同一发动机的性能建模的曲线图。

图4（c）是利用图1（a）或（b）中所示类型的控制器，在受控利用2、3、4或6个汽缸工作时，在执行如图2（a）和2（b）所示的相同测试时，对同一发动机的性能建模的曲线图。

图5是根据又一实施例的可变排量发动机状态控制系统的方框图，该控制系统控制发动机的工作状态。

图6是适用于图5所示可变排量发动机控制系统中的发动机状态发生器710的代表设计的方框图。

图7是发动机状态控制器另一实施例的方框图。

在附图中，有时使用类似的附图标记表示类似的结构元件。还应当认识到，附图中的绘示是示意的且不成比例。

具体实施方式

本发明总体上涉及控制内燃机工作以改善其热力学和燃料效率的方法和布置。本发明的各方面涉及利用这种发动机控制的机动车，以及适于实施这种控制的发动机控制单元。

通过有时跳过特定汽缸点火来改变发动机的有效排量的发动机控制方法常常称为“跳过点火”发动机控制。通常，跳过点火发动机控制被认为提供了若干潜在优点，包括在很多应用中显著改善燃料经济性的潜力。尽管跳过点火发动机控制的构思已经有很多年了，其益处得到理解，但部分由于它带来的挑战，跳过点火发动机控制尚未实现显著的商业成功。

共同转让的美国专利No.7,577,511和7,849,835（在此通过引用并入本文中）和各种其它相关申请描述了一类新的发动机控制器，使得以跳过点火工作模式操作各种内燃机切实可行。尽管所述的控制器工作得很好，仍然有人继续努力进一步改善其性能。本申请扩展了较早的专利并描述了额外的控制特征和增强，可以进一步改善各种应用中的性能。

所述的各实施例很适合用于：（a）翻断现有发动机；（b）基于当前设计的新发动机；和/或（c）结合了其它发展或经过优化以增强所述工作循环优化益处的新发动机设计。为了这一例示的目的，在奥托循环发动机（这是当今用于大部分使用中客车中的发动机类型）的语境中描述了本发明。不过，本发明的优点与各种其它内燃机同等相关，包括使用狄塞尔循环、双循环、Atkins循环、Miller循环、二冲程火花塞点火（SI）发动机循环工作的发动机、二冲程压缩点火（CI）发动机、混合式发动机、星型发动机、混合循环发动机、转子发动机、其它类型的转缸式发动机等。

如所参考的共同转让美国专利中相当详细描述的那样，通常在其最佳热力学效率或接近其最佳热力学效率下操作燃烧的工作室时获得最好的燃料效率。不过，有些时候将希望在跳过点火类型的可变排量模式操作发动机，油门位置显著小于最佳油门位置（即在部分油门（partial throttle）处）。在这些实施例中，即使它未在工作循环中优化，发动机也保持在连续可变排量模式中。亦即，尽管可以针对实际输送给汽缸的空气量（例如，按照化学计量比）优化输送的实际燃料量，但相对于优化的点火减少输送给每个汽缸/工作室的空气和燃料量。尽管在未优化工作循环的情况下以部分油门工作的发动机燃料效率将一般不如在最佳油门位置的好，但部分油门跳过点火工作模式将一般比发动机的常规油门工作在给定发动机转速/动力输出下提供更好的燃料效率，因为有源工作循环比每个汽缸都正在燃烧的工作循环效率更高。

这种部分油门跳过点火操作可能在多种应用中都有用——包括需要较低动力输出和/或低发动机转速的应用，例如，在发动机空转、车辆制动时等等。需要指出的是，部分油门跳过点火操作易于促进低发动机转速下的更平稳发动机工作和/或控制。而且，可以使用部分油门操作实现更好的发动机制动，改善发射特性等。在一些实施方式中，在发动机处于预定义的工作状态中时，可以布置控制器以自动调节到较低的油门位置，同时继续工作在跳过点火型可变排量模式中。例如，在制动期间和/或在发动机完全变热之前，如果发动机转速下降到指定阈值（例如，低于2000RPM、1500RPM等）以下，控制单元可以收油门。

在一些实施方式中，可以结合完整的可变油门或一定范围的油门位置使用所述的跳过点火控制。在其它实施方式中，可以采用预定义的一组部分油门设置以满足特定应用的需求。例如，一种实施方式可以采用四种不同的油门状态。一种状态大致对应于最佳油门位置（有时称为油门全开位置，不论油门是否实际开放到最宽），第二种状态对应于一半的油门位置，第三种状态对应于四分之一油门位置，第四种状态对应于空转和/或制动油门位置。用于触发操作状态之间过渡的条件可能根据特定应用的需要而改变。

在利用预定义组油门位置的实施方式中，实际油门位置无须在不同的部分油门工作状态中完全固定在预先固定位置。相反地，次要的考虑可能影响到在任何特定工作状态中在任何特定时间使用的具体油门设置。例如，针对空闲状态的实际油门位置可能基于发动机有多热或多冷而有些许改变。在另一范例中，针对“油门全开”状态的实际油门位置可能会变化以如上所述优化燃料效率。当然，若干其它考虑也可能影响到具体油门设置。

也可以使用多个或可变油门位置帮助常规油门操作和优化的跳过点火操作之间平稳过渡。应当认识到，从常规（所有汽缸）操作过渡到优化的跳过点火操作有时可能会诱发不希望有的振动。在一些工作状况下，可以通过从其（那时为当前）工作位置将油门逐渐过渡到适于优化的跳过点火操作的位置来减轻一些这样的振动。在具有一个或多个“部分油门”位置的实施例中，可以通过如下方式实现这个目的：对过渡进行分步，在介于当前（常规工作）油门位置和最佳跳过点火油门位置之间的部分油门位置之一处进入跳过点火模式，然后移动到更高的可用油门位置，直到实现最佳的油门位置。在完全可变油门版本中，可以通过在过渡期间逐渐增加油门位置来进行过渡。当然，在适当的时候，从优化的跳过点火到常规操作过渡也可以是方式类似的逐渐的或分步的。

接下来参考图1（a），将描述很适合控制油门操作和优化跳过点火操作的发动机点火控制器500。在图1（a）中所示的实施例中，发动机点火控制器500包括驱动脉冲发生器510、发动机转矩分数计算器515、汽缸转矩分数计算器530、乘法器535、发动机设置控制单元540和汽缸控制器545。可以将所述架构并入发动机控制单元（ECU）中，或者可以将其设计成独立的点火控制器，协同常规的发动机控制单元（ECU）工作。如果实现为独立的点火控制器，点火控制器可以直接或通过车辆总线与ECU通信，总线例如是控制器区域网（CAN）总线、本地互连网络（LIN）总线或任何其它适当的网络总线或连接。

发动机点火控制器500接收表示期望的发动机输出的输入信号。期望的输出信号可以来自任何适当的源，可以将适当的源视为期望的发动机输出的合理代理。例如，在基本的所述实施例中，输入信号是直接或间接从加速器踏板位置传感器161获取的表示加速器踏板位置的加速器踏板传感器信号。在图示的实施例中，由预处理器504处理加速器踏板位置传感器信号503以提供期望的输出信号505。可以布置预处理以将加速器踏板位置缩放到适于供发动机转矩分数计算器515使用的范围，并提供如下文和/或在引用的′511和′835专利中所述的任何其它期望的预处理。

直接或间接向发动机转矩分数计算器515馈送期望的输出信号505（图示实施例中加速器踏板传感器信号的预处理版本）。在设想上布置转矩分数计算器以确定操作员请求的总可用发动机转矩或动力的分数（百分比）。在这种实施方式中，在概念上将加速器踏板传感器信号505作为对可用发动机输出的指定部分来处理，尽管从以上描述应当明了，能够容易地修改控制器以将输入作为对指定量转矩等的请求来处理。发动机转矩分数计算器515实质上将加速器踏板传感器信号转换成能够由控制器的其余部分用于提供所请求发动机输出的信号517。在图示的实施例中，发动机转矩分数计算器输出的信号517表示需要在其最佳状况下点火以提供期望输出的汽缸分数或百分比（例如24%、37%等）。因此在本文中有时将这种信号称为最佳点火分数信号517。根据驱动脉冲发生器510的性质，最佳点火分数信号517可以是数字信号或模拟信号。

可以布置发动机转矩分数计算器515以提供期望的发动机响应特性的任何方式将加速器踏板位置与期望的发动机输出相关。例如，在很多实施方式中，完全释放的踏板位置可以对应于适于空闲运转发动机的转矩分数，完全踩下的踏板位置可以对应于100%的转矩分数（即，满动力请求）。在简单的实施方式中，可以在空闲转矩分数和100%之间线性缩放中间踏板位置。在其它实施方式中，可以布置发动机转矩分数计算器515以使用查找表格或利用更复杂的函数来计算转矩分数。可以使用这样的方式便于对踏板位置做出更定制的响应。

如上所述，最佳点火分数信号517实际表示需要在其最佳效率下点火以便提供期望输出的汽缸百分比。不过，如果当前的质量空气充气或歧管压力小于基于当前RPM提供最佳输出的质量空气充气/歧管压力，然后每次汽缸点火都将通常提供小于最佳量的转矩。在这样的环境中，必须要对更高百分比的汽缸点火以便提供期望输出。实际的汽缸转矩分数计算器530、倒数器（inverter）533和乘法器535合作将最佳点火分数信号517缩放成适于用作驱动脉冲发生器510的输入信号的点火分数信号536。例如，如果设置油门，提供在当前发动机转速下最佳点火提供的转矩的50%，那么与使用最佳点火的情况相比，将需要大约两倍次数的点火来提供期望输出。实际的汽缸转矩分数计算器530和乘法器535合作以提供最佳点火分数信号517的这种缩放。于是，这些部件有效地合作以形成点火分数计算器。

更具体而言，布置实际的汽缸转矩分数计算器530（也称为工作室输出计算器）以确定与最佳点火会提供的转矩量相比从每次汽缸点火获得的转矩相对量。例如，如果设置油门和其它发动机参数，提供在当前发动机转速下由“最佳”点火提供的转矩的50%，那么实际转矩分数计算器的输出将是0.5（即，一半）。向倒数器533提供这个输出信号531，可以将其视为实际汽缸转矩分数信号，倒数器533输出乘法器信号534，即实际转矩分数信号的倒数。乘法器信号534表示需要将最佳点火分数缩放的量，以便在发动机的当前工作环境下（例如，当前歧管压力等）输送期望的动力。

将乘法器信号534馈送给乘法器535，乘法器535将最佳点火分数信号517乘以指定的量，以提供适于用作驱动脉冲发生器510的输入信号的点火分数信号536。利用这种布置，针对发动机的当前工作条件适当地缩放输入到驱动脉冲发生器的点火分数信号536。

应当认识到，汽缸转矩分数计算器530和乘法器535的组合提供的缩放允许驱动脉冲发生器510即使在不同的油门位置也对指定的踏板位置和踏板位置的变化提供一致的响应，对于发动机点火控制器500的很多实施方式而言，这被认为是非常需要的属性。

在一些实施例中，可以布置汽缸转矩分数计算器530以比较汽缸的实际输出与基准输出。实际输出可以是从诸如扭矩传感器的传感器导出的值、基于当前发动机工作条件的计算值、基于诸如发动机转速的一个或多个当前工作条件从查找表格（一维或多维）检索的值或可以通过任何其它适当方式获得。类似地，基准输出可以是固定值、基于当前发动机工作条件的计算值、基于一个或多个当前工作条件从查找表格（一维或多维）检索的值，或者可以通过任何其它适当方式获得。

尽管已经描述了特定实施方式，用于将加速器踏板位置信号503缩放到适于用作驱动脉冲发生器输入信号的水平，该输入信号表示适于用在当前发动机工作条件下的点火分数，但应当认识到利用各种其它具体架构可以获得相同结果。在其它实施方式中，可以通过适当缩放驱动脉冲发生器510之内使用的反馈信号，在驱动脉冲发生器反馈环路之内容易地处理实际汽缸转矩分数计算器530和乘法器535提供的缩放（其被有效地实现为所述实施例中的前馈方法）。

在上述实施例中，实际转矩分数计算器530确定与最佳点火会提供的转矩量相比从每次汽缸点火获得的转矩相对量。根据期望的控制属性，实际汽缸转矩分数计算器530在其计算中使用的参考值可以是固定值、根据发动机转速改变的值或根据多个变量改变的值。尽管参考值的选择将对发动机的响应有一些影响，控制器自身也能够利用这些方式中的任一种工作得很好。应当认识到，在一些情况下，实际点火可能提供比实际点火预计的稍高转矩。这不会为控制带来问题，因为乘法器535像每次点火提供的转矩量小于参考值时那样容易地对这种状态做出补偿。

一般布置驱动脉冲发生器510以确定在发动机的当前状态中适合的点火以输送期望的输出。亦即，它输出驱动脉冲信号550，表示何时点火适于输送所请求的输出（例如，驾驶员通过将加速器踏板踩下指定量请求的输出）。驱动脉冲发生器的设计可以有很多变化，通常，可以使用如下所述或上文引用的共同转让的专利No.7,577,511和7,849,835中所述的驱动脉冲发生器设计作为驱动脉冲发生器510。驱动脉冲发生器510使用反馈控制，例如自适应预测控制，以确定适于输送期望发动机输出的点火。可以直接或间接使用驱动脉冲信号550以指导特定汽缸的点火。在图示的实施例中，未提供序列发生器，因此实际的点火模式直接基于驱动脉冲模式。将驱动脉冲信号550输送给汽缸控制器545，布置汽缸控制器以控制向汽缸输送燃料并且基于驱动脉冲信号激活和去激活汽缸。

布置发动机设置控制单元540以确定适于发动机有效率且有效地输送期望输出的油门设置（例如，歧管压力等）。也可以布置发动机设置控制单元以指导任何可控发动机部件的设置，可控发动机部件包括，例如油门位置（最直接地控制歧管压力）、火花定时器、燃料喷射、汽缸去激活、吸入和/或排出阀提升等。这样一来，发动机设置控制单元540包括适当的控制器（例如油门控制器），用于定位它控制的部件（例如油门），以确保部件定位正确，以实际输送期望的响应（例如歧管压力）。这种部件控制器（例如油门控制器）的设计是公知的。或者，发动机设置控制器可以通知ECU和/或汽缸控制器一些或全部期望的设置，并允许ECU控制选定的特定部件。

利用所述的架构，可以通过定义发动机设置控制单元的逻辑来在很大程度上支配发动机的行为。为了例示这种特性，考虑设置歧管压力的效果。如果将歧管压力（任意或以其它方式）设置到对于发动机当前旋转速度而言“最佳”水平，那么实际的汽缸转矩分数计算器530将在概念上输出实际汽缸转矩分数信号“1”，这将导致乘法器535将最佳点火分数信号517乘以倍数“1”。这支配发动机运行于优化的跳过点火模式中，其中以上文参考若干其它实施例所述的方式显著优化了每个汽缸的点火。亦即，发动机仅利用优化的汽缸点火来点燃适于输送期望输出的汽缸数量。不过，如果将歧管压力（任意或以其它方式）设置到提供“最佳”点火每个汽缸转矩一半的水平，那么实际的汽缸转矩分数计算器530将在概念上输出实际汽缸转矩分数信号“1/2”，这将导致乘法器535将最佳点火分数信号517乘以倍数“2”。这意味着每次点火将提供比优化点火更少的能量（即范例中的一半转矩），发动机将工作在未优化跳过点火模式，提供基本相同的总体发动机输出并且仍然跳过选定汽缸的点火，主要差异是对更高百分比的汽缸被点火。尽管为简单起见，上文给出的具体范例以提供优化点火一半转矩的方式设置歧管压力，但应当认识到，无论分数是多少（例如13%、28.3%、79%等），控制都会同样精确地工作。

如上文相当详细所述，有很多工作环境（例如，处于空闲或其它低RPM条件等中），可能希望稍微控制发动机油门以帮助维持平稳的工作和其它期望的特性。应当认识到，油门控制跳过点火控制器500特别适于应对这样的环境。由于能够容易布置发动机设置控制单元540以支配发动机的行为，所以可以通过定义发动机设置控制单元之内利用的逻辑在很大程度上定义任何特定条件下的期望行为。典型地，期望的油门设置将是若干变量的函数。例如，常常认为当前的发动机转速和请求的发动机输出是尤其重要的。其它变量，例如发动机当前所处的档位、当前车辆速度、制动器或离合器的状态等，也可能影响期望的发动机设置。

提供每个感兴趣的变量作为发动机设置控制单元的输入。在图示的实施例中，将当前发动机转速（RPM）、传动齿轮设置（Gear）和期望点火分数的指示用作发动机设置控制单元的输入。当然，在其它实施例中，发动机设置控制单元可以使用不同的、额外的或更少的输入。例如，在一些实施方式中，可能希望在发动机预热的情况下使用总体上更高的点火分数。于是，表示最近启动或发动机温度的信息可能对发动机设置控制单元是有用的。

在图示的实施例中，将期望点火分数的指示用作反映发动机期望输出的输入。这可以采取图1（a）中虚线所示的最佳点火分数信号517或期望点火分数信号536之一（或两者）的形式。不过，应当认识到，如果需要的话，期望输出的指示可能来自各种其它源，例如包括加速器踏板位置传感器503、期望输出信号505或可以视为期望输出的适当代理的任何其它信号。

基于所选的输入，利用适当的多维查找表能够容易地定义针对任意特定工作条件的适当发动机设置。在其它实施例中，可以使用计算适当设置的控制算法或逻辑或可以使用结合其它逻辑（算法、电子或以其它方式）利用查找表格的混合式方法。当然，用于定义期望发动机设置的实际逻辑可以有各种变化以满足任何特定系统的需求。例如，在一些实施方式中，可能希望在许可使用优化设置的任何工作条件期间使用优化的设置，仅在需要发动机平稳工作或满足其它具体工作要求的情况下对发动机进一步进行油门控制。可以容易地建立查找表格和/或逻辑以反映这种约束。可以通过经验，通过建模或利用任何其它适当的方式确定约束。

布置汽缸控制器545以控制向汽缸输送燃料并且基于驱动脉冲信号激活和去激活汽缸。在图示的实施例中，汽缸控制器545包括适于控制输送给每个汽缸的燃料量的燃料喷射器驱动器。在能够去激活汽缸的发动机中使用的实施例中，汽缸控制器也可以包括用于去激活汽缸的适当驱动器。在包括电子值的实施例中，汽缸控制器可以包括阀门驱动器，以针对每个被点火的汽缸适当地致动阀门。在驱动脉冲信号表示要为汽缸点火时，汽缸控制器545将确保激活该汽缸并且将喷射适当量的燃料。

应当认识到，可以调节为任何特定点火输送的实际燃料量以补偿变量，例如引入汽缸的空气量、潜在的壁润湿损失、发射问题等。在图示的实施例中，汽缸控制器从发动机设置控制单元540并从适当传感器接收表示当前发动机设置的输入，所述传感器例如是歧管气压，使其能够计算适当的燃料脉冲。它还包括适于跟踪特定汽缸点火历史的逻辑，使其能够解决壁润湿损失。提供给汽缸控制器545的具体数据和传感器输入可以有很多变化以满足任何特定控制方法的需求。在其它实施例中，汽缸控制器可以包括其它希望的功能。例如，在希望序列化的实施方式中，汽缸控制器可以包括序列化功能。在希望控制发动机制动的实施例中，可以布置汽缸控制器以打开和关闭未点火汽缸上的阀门，从而提供期望的发动机制动。当然也可以提供各种其它功能。

这里描述的很多驱动脉冲发生器设计利用实际点火的反馈。在需要时，可以由图1（a）中所示的汽缸控制器545提供这种反馈。在其它实施例中，可以使用驱动脉冲信号提供点火反馈。在汽缸控制器不进行任何序列化并按照驱动脉冲发生器指导的次序对汽缸点火的实施例中这是尤其适当的。在其它实施例中，可以使用转矩传感器、转矩计算器或其它适当装置提供表示点火的反馈。

描述的发动机点火控制器500在几乎任何发动机转速和油门位置下都能够进行发动机的良好的跳过点火控制。它还为发动机设计者提供了对发动机响应特性的宽泛控制。应当显而易见的是，发动机点火控制器500还很适合用于改变引入工作室的空气量的其它发动机中，包括涡轮增压和增压式发动机。

在图1（a）中所示的实施例中，实际的汽缸转矩分数计算器530利用前馈控制方法补偿每次点火提供的能量的量的变化。亦即，乘法器535将最佳点火分数信号517调节到期望的点火分数信号536，以便补偿每次点火提供的驱动能量变化。应当认识到，在替代实施例中，可以使用实际的汽缸转矩分数计算器530缩放由驱动脉冲发生器使用的反馈信号以提供基本相同的功能。

接下来参考图1（b），将描述另一发动机点火控制器架构500（a）。在这一实施例中，由发动机设置控制单元540（a）处理汽缸转矩分数计算器的一些功能。在这一实施例中，将最佳点火分数信号517馈送给发动机设置控制单元540（a）和乘法器535。发动机设置控制单元540（a）基于各种因素确定适当的油门设置（可能还有其它发动机设置，例如发火花和喷射器定时）。还可以考虑其它工作条件，例如发动机是否变热。例如，在一种具体实施中，基于最佳点火分数信号517、发动机转速（RPM）、车辆当前所在的档位和油门的最近状态确定油门（和其它发动机）设置。

在设置发动机设置（主要是油门位置）时，发动机控制单元有效地知道（或能够确定）那些设置预期的汽缸转矩分数（即，相对于汽缸最佳输出的汽缸预期输出）。然后将这个值的倒数馈送给乘法器535，乘法器535接着将最佳点火分数信号517缩放成要馈送给驱动脉冲发生器510的期望点火分数信号536。在其它方面中，发动机点火控制器500（a）类似于上文参考图1（a）所述的点火控制器500。

可以布置发动机设置控制单元以适应若干设计目标。例如，在很多应用中，可能希望确保至少指定最小百分比的工作室是点火的，特别是在发动机工作在低速时。例如，在六缸发动机中，为了便于平稳运行，可能希望确保在发动机转速低于2000RPM时在曲轴每两次转动期间平均至少对1/3（例如六个中的2个）汽缸点火。在这样的实施方式中，在发动机设置控制单元540（a）检测到最佳点火分数信号低于1/3时，可以将油门位置调节到部分油门位置，确保期望的点火分数信号536超过1/3。在一些实施方式中，可以通过指定一组可用的部分油门状态（例如最佳油门位置、75%油门、50%油门位置、30%油门位置等）来实现这个目的。当然，可以在宽范围内改变可用部分油门位置的数量和比例。在其它实施方式中，可以适应完全可变的油门位置。可以在通过算法计算、确定或以任何其它适当方式确定的查找表格中提供针对不同条件的适当油门位置。

应当认识到，对于特定条件而言期望的点火分数可以基于若干条件改变。当前认为与设置期望的油门位置最相关的一些因素包括最佳点火分数信号517、发动机转速（RPM）、车辆当前所在的档位。例如，可能希望在低发动机转速（例如空闲或低于1500RPM）下比更高发动机转速具有更高的最低点火分数。还可能希望在车辆处于较低档位（例如在第1档相对于驾驶中）时具有更高的最低点火分数。所述架构的优点是能够容易地设计发动机设置控制单元以确保任何期望行为。

不同部分油门设置的又一特别值得注意的用途在处理常规操作和跳过点火操作之间的过渡中或在适应期望发动机输出的显著改变（例如，踏板位置的大的变化）中。具体而言，通过实现油门位置的更平缓渐变可以实现更平稳的过渡。

驱动脉冲发生器

可以使用各种不同的架构来实现驱动脉冲发生器540。在引用的美国专利No.7,577,511和7,849,835中描述了几种适当的驱动脉冲发生器设计。例如，将参考图2（a）描述一种适当的驱动脉冲发生器架构。在图2（a）中所示的实施例中，驱动脉冲发生器540包括∑-Δ变换器202和同步装置222。∑-Δ变换器202利用了∑-Δ变换的原理，这是一种过采样的变换。（∑-Δ变换也称为Δ-∑变换。）图示的∑-Δ变换器电路202（a）是一般基于称为Richie架构的架构的模拟三阶∑-Δ电路。∑-Δ控制电路202接收表示期望的点火分数的模拟输入信号536。由于图示类型的∑-Δ变换器是公知和被了解的，所以以下描述阐述适当变换器的一般架构。不过，应当认识到，有各种不同的∑-Δ变换器可以配置成针对特定实施方式很好地工作。

提供输入信号536作为∑-Δ控制电路202，尤其是第一积分器204的正输入。配置积分器204的负输入以接收作为输出的函数的反馈信号206，使得∑-Δ控制电路202的工作是自适应的。反馈信号206实际可以是基于超过一个输出级的复合信号。积分器204还可以接收其它输入，例如抖动信号（未示出）。在各种实施方式中，可以组合积分器204的一些输入，之后将它们输送到积分器204，或者可以直接生成积分器的多个输入。反馈信号206是来自∑-Δ控制电路和受控系统的输出的反馈组合，在图示的实施例中被示为表示驱动脉冲模式550的反馈或点火的实际定时或来自两者的反馈组合。

∑-Δ控制电路202包括两个额外的积分器，即积分器208和积分器214。∑-Δ控制电路202的“阶”为三，对应于其积分器的数量（即积分器204、208和214）。将第一积分器204的输出馈送给第二积分器208，还前馈到第三积分器214。

向充当一比特量化器的比较器216提供最后积分器214的输出。比较器216提供与时钟信号217同步的一比特输出信号219。通常，为了确保非常高的质量控制，希望时钟信号217（从而比较器216的输出流）的频率是最大预期点火时机比例的很多倍。对于模拟∑-Δ控制电路，通常希望比较器的输出对期望的驱动脉冲速率以至少大约10的倍数过采样，在30到100左右的过采样倍数工作地特别好。在图示的实施例中，布置除法器252以将提供到同步装置逻辑的时钟信号230除以“X”的倍数，并将除法器252的输出用作比较器216的时钟。于是，在图示的实施例中，用于驱动比较器的时钟是可变时钟，可变时钟随着发动机转速成比例地改变，但这不是要求。

可变速时钟基于被驱动系统的特性（在这种情况下，为受控发动机的旋转速度）尤其有力。使用可变速时钟的优点是确保比较器的输出更好地与发动机转速同步，从而与点火时机更好地同步。利用由发动机转速的指示（例如测速信号）驱动的锁相回路能够容易将时钟与发动机转速同步。

通过比较积分器214的输出与基准电压产生从比较器216输出的一比特输出信号240。输出实际是以时钟频率输出的一串一和零。向布置成产生驱动脉冲信号110的同步装置222提供比较器216的输出240（即∑-Δ控制电路202（a）的输出）。在图示的实施例中，∑-Δ控制电路202（a）和同步装置222共同组成驱动脉冲发生器540。

一般布置同步装置222以确定何时输出驱动脉冲。同步装置222的输出是驱动脉冲信号550，其有效地识别需要提供期望发动机输出的汽缸点火（或瞬时的有效发动机排量）。亦即，驱动脉冲信号110提供了一种脉冲模式，大致指出何时适于汽缸点火以提供期望的或请求的发动机输出。

布置驱动脉冲以匹配点火时机的频率，使得每个驱动脉冲大致指出是否应当实行工作室的特定工作循环。为了将驱动脉冲信号110与发动机转速同步，图2（a）中所示的实施例中的同步装置222利用基于发动机转速的可变时钟信号230工作。可以提供锁相环路234以使时钟与发动机转速同步。优选地，时钟信号230的频率等于输出的驱动脉冲信号110的期望频率。亦即，优选对其同步以匹配点火时机的速率。

如上所述，布置∑-Δ控制电路以向第一积分器提供反馈。在图示的实施例中，反馈信号206是（a）来自比较器216输出240的反馈；以及（b）同步装置222输出的驱动脉冲模式550的复合。布置组合器245以按照期望比率组合反馈信号。可以改变给予反馈回第一积分器204的各种反馈信号的相对比率或权重以提供期望的控制。

数字∑-Δ变换器

图2（b）示出了另一种适当的驱动脉冲发生器架构，其特征在于数字∑-Δ变换器。在这一实施例中，向第一数字积分器304输入期望的点火分数。将第一数字积分器304的输出馈送给第二数字积分器308，将第二数字积分器308的输出馈送给第三数字积分器314。将第三数字积分器314的输出馈送给比较器116，可以布置比较器116以与上文结合模拟∑-Δ电路描述的单比特或多比特比较器的任一种相同的方式工作。在图2（b）中所示的实施例中，第一数字积分器304实际充当抗假频滤波器。

向三个数字积分器级304、308和314的每个提供负反馈。反馈可以来自比较器116的输出、同步装置逻辑222的输出或汽缸控制器的输出或布置成检测或确定实际点火的其它装置的输出的任一种或任何组合。每一级反馈分别具有倍增因数L、M和N。

基于数字∑-Δ变换器的驱动脉冲发生器中的其它部件类似于图2（a）的变换器中的附图标记类似的元件。

尽管已经描述了模拟和数字控制器，但应当认识到，在其它实施方式中，可能希望提供混合式模拟/数字∑-Δ控制器。在混合式模拟/数字控制器中，可以由模拟部件形成∑-Δ控制器的一些级，而可以由数字部件形成其它级。混合式模拟/数字∑-Δ控制器的一个范例利用模拟积分器204作为控制器的第一级替代第一数字积分器304。那么第二和第三积分器是由数字部件形成的。当然，在其它实施例中，可以使用不同数量的级，可以改变模拟积分器与数字积分器的相对数量。在其它实施例中，可以使用数字或混合式微分∑-Δ控制器。

一阶∑-Δ

接下来参考图3，另一发动机控制器实施例利用低成本、简化的驱动脉冲发生器设计，在很多应用中工作得很好。在这一实施例中，驱动脉冲发生器104使用一阶∑-Δ计算来判断何时适于汽缸点火以输送期望的输出。也可以将一阶∑-Δ变换器104用作图1的发动机点火控制器500中的驱动脉冲发生器或用在各种其它应用中。在希望点火时，驱动脉冲发生器通知ECU 305哪个指导实际点火。在这一实施例中，驱动脉冲发生器104的输出直接确定点火模式，使得进行任何序列化都不需要ECU 305。不过，应当认识到，在替代实施例中，可以布置ECU以在遇到特定状况时酌情取代驱动脉冲发生器。

驱动脉冲发生器104接收表示期望输出的信号113和表示当前发动机转速的信号116。期望的输出信号113被解释为对指定点火分数的请求。与前面的实施例那样，输入可以直接或间接基于加速器踏板位置或可以从其它适当的源获得。驱动脉冲发生器使用一阶∑-Δ计算来确定汽缸点火何时是适当的。可以利用软件、固件、数字硬件、模拟硬件或以上的组合来实现一阶∑-Δ计算。对于熟悉∑-Δ控制的人而言，显而易见，一阶∑-Δ计算实质上充当累加器。在累加的“值”等于或超过指定阈值时，请求汽缸点火。点火请求被图解示为从驱动脉冲发生器104向发动机控制器305输出的驱动脉冲信号110。不过，应当认识到，可以通过任何适当形式传达信息。

将使用表1辅助解释一阶∑-Δ计算。通常，每次出现点火时机时，驱动脉冲发生器都向累加的承前值增加当前请求的点火分数。如果和小于1，不对汽缸点火，结转该和以用于确定下一次点火。如果和超过1，对汽缸点火，从累加值减去值1。然后针对每次点火时机重复该过程。下表被认为无需解释，示出了响应于特定踏板输入产生的点火序列。

汽缸编号	请求的点火分数	累加值结转	和	点火?
					1	.35	0	.35	否
2	36	.35	.71	否
					3	.36	.71	1.07	是
4	.36	.07	.43	否
					5	.39	.43	.82	否
6	.41	.82	1.23	是
					1	.45	.23	.68	否
2	.45	.68	1.13	是
					3	.45	.13	.58	否
4	.45	.58	1.03	是
					5	.45	.03	.48	否
6	.45	.48	.93	否

表1

从前面描述的实施例应当显而易见，可以在油门控制和优化的跳过点火应用中都使用同样的驱动脉冲发生器内核，对期望的输出信号113、点火判断中使用的阈值以及针对每次点火从累加器减去的值进行适当的相对缩放。在一些实施方式中，可能希望缩放针对每次点火减去的量，使其表示每次点火提供的动力的相对量。例如，在油门控制的发动机中，设置油门，使得每次点火产生优化点火的一半，所以可以将针对每次点火减去的量减少50%。可以通过适当地缩放输入信号来实现相同效果。

应当认识到，在这一实施例中，通过对每个所请求点火事件进行减法在∑-Δ内部提供点火的反馈。

在图3的实施例中，为ECU 305提供驱动脉冲发生器104的输出，ECU305控制各种发动机部件，包括燃料喷射器、油门位置、阀门定时等。尽管图24的实施例在驱动脉冲发生器中利用较简单的一阶∑-Δ控制，但应当认识到也可以结合更复杂的控制器使用同样的驱动脉冲发生器→ECU→发动机架构。

可变排量工作模式

在发动机工作期间有些时间可能不希望在所述连续可变排量工作模式下操作发动机。在这样的时间，可以像当前操作它那样以同样方式操作发动机，即在正常或常规工作模式中，或在认为适当的任何其它方式中。例如，在对发动机进行冷启动时，可能不希望立即以其最佳效率，甚至在部分油门跳过点火模式中操作任何汽缸。另一个范例是在发动机空转和/或发动机转速低且发动机上的负载低时。在这种状况下，可能不希望在其最佳效率，甚至使用部分油门跳过点火操作汽缸，因为可能难以确保发动机的平稳运行和/或控制振动。为了应对这些类型的状况，可以在不需要跳过点火工作的任何时候以常规模式运行发动机。如所引用专利中所述，可以使用各种触发器来判断何时适于在工作模式间切换。

可变排量发动机的控制

发明人在操作市售可变排量发动机时发现的问题是，它们的控制器似乎被设计成对发动机状态做出非微小变化的任何时候，例如，如果有显著更多或更小动力的需求，如果负载有显著改变等，从可变排量模式脱离。结果，在正常驾驶条件下，发动机往往不会在非常高百分比的时间内工作（或停留）在更有效率的减少排量模式中。猜想这种情况的一个原因是，相对于加速器踏板的运动，不论使用的汽缸数为几个，以实现接近相同“感觉”的方式控制发动机是困难的。因此，并非是有改变发动机感觉的风险，最常规的可变排量发动机控制器似乎退出了可变排量模式。

这里大致描述的反馈控制系统非常适于在任何时间提供期望动力而不论操作的汽缸数为多少。结果，不论任何特定时间使用的汽缸数有多少，发动机都能够响应于对更多（或更少）动力的需求提供基本相同的感觉。于是，所述控制方案能够适用于常规可变排量发动机中，可以进一步通过如下方式改善其燃料效率：（a）促进在更高百分比时间内以更少数量的汽缸工作；和/或（b）允许使用更高效率（例如优化）的点火。因为它能够在更少数量的汽缸条件下有效地控制发动机，即使点火未被优化（例如，即使发动机带油门控制），所述反馈控制系统能够改善常规可变排量发动机的效率。

如上所述，利用上述纯粹跳过点火方法可能遇到的一个潜在问题是，如果不能将未点火汽缸的阀门保持关闭，那么会通过发动机泵送空气。这个缺点可能足以阻止对一些发动机进行有成本效率的翻断，因为发动机的现有发射系统不能处理经过被跳过汽缸泵送的未燃烧空气。不过，常规的可变排量发动机能够关闭选定的汽缸或汽缸排。能够容易地修改这里描述的点火控制器以利用所选可变排量发动机关闭特定汽缸的能力。

如果可变排量发动机能够关闭不同汽缸以便提供几种不同排量（例如，能够在4、6或8个汽缸上工作的发动机），通过未点火汽缸泵送空气而产生的问题可能通过如下组合：（a）选择能够输送期望输出的发动机的最低（或以其它方式最适当的）汽缸数工作状态；以及（b）适当设置油门以利用选定工作状态下的所有汽缸输送期望输出。然后通过适当调节当前工作状态中的油门位置处理对更多或更少功率的请求。如果需要比当前工作状态中能够输送的更多动力，换挡到发动机的更高汽缸数工作状态。类似地，如果判定可以利用更少汽缸输送所请求的动力，那么换挡到发动机的较低汽缸数工作状态。

图1（a）和（b）中所示的发动机控制器500能够较容易地适用于可变排量发动机中。在一种这样的实施方式中，布置发动机设置控制单元540以额外定义发动机状态（即，在当前工作条件下输送期望输出应当使用的汽缸数）。将发动机设置（例如歧管压力等）设置到预计在指定“状态”和当前工作条件下输送期望输出的水平。发动机设置控制单元540通知汽缸控制器期望的发动机状态，汽缸控制器接着相应地关闭或重新激活汽缸。当然，在替代实施例中，可以布置发动机设置控制器、ECU或其它部件以处理汽缸的激活和去激活。也可以布置汽缸控制器以有效地对驱动脉冲进行序列化，使得仅将工作汽缸点火。

利用所述布置，发动机可以大致平衡，使得驱动脉冲发生器将指导与发动机当前状态中可用的基本相同数量的点火。不过，驱动脉冲发生器在任何时候要求更多或更少点火，汽缸控制器都能够酌情让额外的汽缸被跳过或点火。最适当地实施额外点火或跳过的方式将基于受控发动机的性质而改变。例如，在一个简单实施例中，如果驱动脉冲发生器的输出指出应当进行额外的跳过，可以通过简单地跳过工作汽缸的点火时机之一来实现额外的跳过。或者，可以通过在发动机状态之间暂时过渡来实现。类似地，如果发动机能够那样，可以通过简单地激活并点着额外汽缸，或通过在发动机状态之间暂时过渡来实现额外的点火。

可以设计发动机设置控制单元540使用的查找表（或其它逻辑）以鼓励不同排量的有效利用。亦即，如果可以在2、3、4或6种汽缸模式中操作可变排量发动机，那么可以布置发动机设置控制单元以在针对任何特定工作条件的最低（或以其它方式最适当）汽缸发动机状态中指导操作，控制器能够容易地适应改变，包括加速器踏板位置的急剧变化。即使在条件改变时，驱动脉冲发生器也继续有效地跟踪和指导汽缸点火，由此确保发动机输送期望性能。结果，与当前常规可变排量发动机相比，可以布置可变排量发动机在更大百分比的时间内工作在燃料效率模式中，由此进一步提高其燃料效率。

为了使各种部件与发动机同步，可能有帮助的是在发动机点火控制器500的一些部件上利用与发动机转速同步的可变时钟。例如，用于驱动脉冲信号550的时钟优选与发动机的点火时机同步。在数字系统中，可能需要将发动机点火控制器一些其它部件的输出也与点火时机同步。例如，可能希望将发动机转矩分数计算器515、实际汽缸转矩分数计算器530、发动机设置控制单元540和汽缸控制器545的输出也与发动机的点火时机同步。

比较例#1

将参考图4（a）-4（c）论述向可变排量发动机控制利用所述方式可能的改善程度。图4（a）是曲线图，示出了在执行称为US 06 SupplementalFederal Test Procedure（SFTP）测试的标准化发动机性能试验时现有技术Honda可变汽缸管理（VCM）发动机的性能。US06测试是在美国针对特定车辆的强制燃料经济性测量测试，有时用作燃料效率的客观测量结果。该测试是在测力计上进行的，意在模拟从公路巡航到城市驾驶的各种不同驾驶状况。US06测试循环意在表示具有快速转速波动的过度驾驶行为。为了例示的目的，图4（a）示出了输出与时间的关系。垂直轴示出了发动机的输出马力，而水平轴示出了时间。测试的Honda VCM发动机是6/4/3可变排量发动机。十字阴影表示的数据线部分表示测试期间发动机工作在三个汽缸模式中的时间。数据线中黑色部分表示发动机工作于六汽缸模式的时间。要指出的是，在这种特定测试中，发动机看起来根本未工作在四汽缸模式中。像大部分常规可变排量发动机那样，在很多情况下，即使其完全能够仅使用三个汽缸输送所请求的输出，Honda VCM发动机也从三汽缸模式中过渡出来。

图4（b）是利用图1（a）中所示类型的控制器对同一发动机建模的曲线图。发动机输出保持相同，但可以看出发动机能够比使用其标准控制器的发动机在显著更高百分比时间内工作于三汽缸模式中（再次由十字阴影示出）。这导致相应更高的燃料效率，因为在使用更少汽缸时，发动机在热力学上以更高效率工作。

Honda VCM发动机还可以运行于二汽缸模式中（尽管在投产车辆中这不是工作状态）。图4（c）是曲线图，对受控利用2、3、4或6个汽缸工作时执行同样测试的同样发动机建模。在这一曲线图中，利用数据线的点填充示出了二汽缸工作，利用十字阴影填充示出了3汽缸工作，以黑色示出了6汽缸工作。可以看出，可以仅利用两个汽缸，在显著百分比时间内获得期望输出，这提供了更高的燃料效率。应该相信，利用下文参考图5所述的控制类型可以获得超过20%的全面燃料效率改善。

可变排量发动机状态控制

在又一实施例中，可以设计具有有点类似于上述发动机点火控制器的架构的控制器以控制更常规的可变排量发动机的工作状态和/或控制更常规的发动机工作在可变排量模式中。例如，如果发动机能够利用2、3、4、5或6个汽缸工作，可以布置控制器以通过精确方式控制在任何给定时间操作的汽缸数目（即发动机的工作状态），从而比利用常规可变汽缸管理控制当前可用更有效地控制工作状态之间的过渡。接下来参考图5描述这样的发动机状态控制器700。

图5中所示的发动机状态控制器700所具有的架构相当类似于上文参考图1（a）所述的发动机点火控制器500的架构。这种类似部分是因为便于为不同类型的控制器利用类似的架构，因此，应当认识到，可以在本发明的范围之内广泛地改变发动机状态控制器的具体架构。例如，架构类似于参考图1（b）所述的发动机点火控制器500（a）或其它类似架构的发动机状态控制器也非常合适。

在图5的实施例中，发动机状态控制器700包括发动机状态发生器710、发动机转矩分数计算器715、汽缸转矩分数计算器730、乘法器735、发动机设置控制单元740和燃料脉冲调节器745。可以将所述架构并入发动机控制单元（ECU）中，或者可以将其设计成独立的状态控制器，协同常规的发动机控制单元（ECU）工作。

发动机转矩分数计算器715、汽缸转矩分数计算器730、乘法器735和相关联部件的功能实质上与图1（a）的实施例中对应部件相同。因此，这里将不再重复那些部件功能的描述。不过，用发动机状态发生器710替代了驱动脉冲发生器510。如下文将更详细描述的，发动机状态发生器710的内部设计实际上可以非常类似于驱动脉冲发生器510的设计，不过它被配置成提供非常不同的输出。亦即，使用输出指定与所请求点火相反的发动机状态。更具体而言，一般布置发动机状态发生器710以确定应当用于输送期望输出的汽缸数量。于是，它输出表示适当发动机“状态”的状态信号750。发动机状态对应于输送期望动力所需的工作室（例如汽缸）数量。然后由发动机设置控制单元740使用指定的发动机状态确定适当的设置（例如歧管压力），供发动机输送期望的动力。想起另一种方式，状态信号750实际表示输送期望发动机输出而由发动机需要的排量。

在数字系统中，状态信号750可以采取多比特信号的形式，表示期望的发动机状态。通常，状态信号750应当包括足够的比特或不同值，以唯一地表示发动机的每种可能状态。例如，两个比特的信号就足以唯一地表示能够在1、2、3或4个汽缸上运行的四缸发动机或能够利用2、3、4或6个汽缸运行的六缸发动机的每种可用状态。三个比特的信号足以表示具有8个或更少汽缸的任何发动机的所有可用状态。

发动机状态发生器710使用反馈控制，例如预测性自适应控制来确定用于输送期望发动机输出的适当汽缸数。发动机需要的排量将随着工作条件变化，可以基于过去发生了什么以及即将到来的将来预测到什么。可以在很宽范围内改变发动机状态发生器710的具体设计。下文将参考图6描述用于发动机状态发生器710的代表设计。

可以布置发动机设置控制单元以指导任何可控发动机部件的设置，例如，包括油门位置（最直接地控制歧管压力）、火花定时、燃料喷射、汽缸去激活、吸入和/或排气阀提升等，非常像上文结合图1（a）所述的发动机设置控制单元。应当认识到，常规可变排量发动机中使用的ECU非常适于执行发动机设置控制单元740的很多功能。因此，在将发动机状态控制器并入发动机控制单元的实施例中，可以由ECU直接使用发动机状态控制器的输出来设置发动机的状态，可以使用常规可变排量ECU逻辑来控制其它发动机变量。在将发动机状态控制器包括在用于协同ECU工作的协处理器中的实施例中，可以布置协处理器以简单地设置发动机状态并且允许ECU正常工作，或者可以布置发动机设置控制单元740以直接控制一些或所有发动机变量。

不论发动机设置受到传统发动机控制单元之内的适当逻辑还是受到独立单元740的控制，在奥托循环发动机中，重要的是将吸入歧管压力设置到适于在发动机的当前工作状态中输送期望输出的水平。期望的歧管压力和其它发动机参数将是若干变量的函数，包括期望的发动机输出、当前的发动机状态、当前的发动机转速、当前使用的汽缸数量。其它变量，例如发动机当前所处的档位和/或车辆速度等，也可能影响发动机设置参数。如上文参考图1（a）所述，表示期望输出的信号可以来自各种源。在图示的实施例中，将期望点火分数的指示用作反映发动机期望输出的输入。这可以采取图5中虚线所示的最佳点火分数信号717或期望点火分数信号736之一（或两者）的形式。

发动机设置控制单元740基于发动机的当前状态和工作条件确定适当的发动机设置。能够利用适当的多维查找表，或利用控制算法或逻辑容易地这样做，控制算法或逻辑与图1（a）所示实施例中确定歧管压力和其它设置以基本相同的方式计算适当的设置。

汽缸控制器745可以包括燃料喷射器驱动器，并且可以被布置成确保输送给工作汽缸的燃料量适于在当前发动机设置下将输送给每个汽缸的空气量。与上文参考图1（a）所述的汽缸控制器不同，汽缸控制器745不基于驱动脉冲信号确定要点火和不点火的汽缸。相反，它直接或间接接收表示期望发动机状态的信号（例如，图示实施例中的状态信号750）并且基于期望的发动机状态激活、去激活和点着汽缸。

这里描述的很多发动机状态控制器设计利用实际点火的反馈。在需要时，可以由图5中所示的汽缸控制器745提供这种反馈。在其它实施例中，可以由ECU或其它适当的逻辑实现汽缸控制器的一些或所有功能。

接下来参考图6，将描述适当的发动机状态发生器设计。在图示的实施例中，发动机状态发生器710采取数字∑-Δ控制器的形式，具有类似于图2（b）中所示驱动脉冲发生器设计的设计，值得注意的区别是比较器761为多比特比较器。于是，发动机状态发生器包括一组数字积分器304、308、314和比较器761。

在这一实施例中，将输入（例如点火分数信号736）输入到第一数字积分器304。将第一数字积分器304的输出馈送给第二数字积分器308，将第二数字积分器308的输出馈送给第三数字积分器314。将第三数字积分器314的输出馈送给比较器716。反馈信号765表示汽缸点火，正像前面描述的数字驱动脉冲发生器那样。这样的反馈可能来自汽缸控制器745、ECU或知道或能够确定实际何时发生汽缸点火的任何其它机构。反馈信号765给予发动机状态控制器对发动机之内关于汽缸点火实际发生了什么的完整了解。

发动机状态控制器710中使用的数字积分器和比较器的时钟与发动机的点火时机同步。在图示的发动机状态发生器的语境中，每次在理论上对汽缸点火时都出现点火时机，不论它实际是工作汽缸还是去激活汽缸，因此比较器的输出与发动机的点火时机同步。

布置比较器716以输出表示期望状态的多比特状态信号。熟悉数字∑-Δ控制器设计的人将认识到，可以容易地设立比较器以仅输出特定状态。于是，例如，如果受控的发动机为八缸发动机，可以设立三比特比较器，使得000表示1个汽缸的工作状态，001表示两个汽缸的工作状态，010表示三个汽缸的工作状态等。如果该特定发动机仅能运行于具有偶数个汽缸的工作状态下，那么将配置比较器，使其仅输出值001、011、101和111。当然，也可以利用可用工作状态的任何其它组合。在另一个范例中，如果受控发动机是仅能够利用3、4或6个汽缸工作的六缸发动机，可以配置三比特比较器，使得禁止输出000、100、101、110和111，001表示工作于3汽缸模式，010表示工作于4汽缸模式，011表示工作于6汽缸模式。当然也可以通过任何其它释放方式配置比较器。

利用所述布置，发动机状态发生器710在每个时钟周期（已经被设置为对应于发动机的点火时机）期间输出发动机状态信号750。发动机设置控制单元740接收发动机状态信号750并确定适当的发动机设置以基于发动机的当前工作条件（例如RPM、齿轮等）利用指定数量的汽缸输送期望输出。然后可以由发动机设置控制单元自身、ECU或任何其它适当部件设置适当的发动机设置。同时，汽缸控制器、ECU或其它适当部件确保发动机处于被指导状态，从而仅对适当汽缸点火。

汽缸每次点火时，都向发动机状态发生器710提供表示点火的反馈。缩放反馈，使其适当地偏移点火分数信号736。通过提供实际点火的反馈，发动机状态发生器能够准确地跟踪发动机的实际性能。发动机状态发生器在任何时候判定新状态是适当的，可以通过简单输出发动机状态信号750的不同值将变化实现为有效的下次点火时机。发动机状态信号的新值让发动机设置控制单元基于新的发动机状态重新计算适当的发动机设置，并针对下一次点火适当地改变设置。应当认识到，电子线路能够以比发动机中出现点火时机的速率快得多的速度工作。于是，电子线路能够容易地针对下一点火时机适当调节设置。当然，一些发动机设置涉及到移动机械部分，例如油门。尽管相对于电子线路能够工作的速度在移动油门（或其它机械部分）时固有地涉及一些延迟，但那些等待时间一般不会对发动机状态控制器700的性能产生负面影响。

如果以影响每次点火产生的转矩的方式改变设置，那么实际汽缸转矩分数计算器将探测到改变的条件并相应地调节乘法器735提供的缩放。在条件平衡时（即发动机实际工作在发动机设置控制单元请求的设置下），期望的点火分数应当密切对应于与比较器716输出的状态中表示的点火分数对应的水平，该水平又应当密切对应于表示实际点火的反馈。

应当认识到，在典型的发动机应用中，在与发动机的点火时机相比时，系统输入信号的变化率（例如，汽车中的加速器踏板位置）相当慢。因此，控制器能够非常准确地跟踪期望输出的变化。一些发动机设置涉及到移动机械部分，例如油门。尽管相对于电子线路能够工作的速度在移动油门（或其它机械部分）时固有地涉及一些延迟，但那些等待时间一般不会对发动机状态控制器700的性能产生负面影响。并入发动机设置控制单元740中（或由其指导）的油门控制器和其它部件非常适于在发动机设置控制指导的状态中设置发动机。因此，所述发动机状态控制器提供了发动机输出的良好控制。实际上，预计所述的发动机状态控制器能够在可变排量发动机控制中获得与上文参考图4所述同样的效率改善。

上述实施例想到了提供每次点火的反馈。利用这种布置，可以在任何时间改变发动机的工作状态而不会失去对发动机实际性能的跟踪。希望跟踪实际性能是因为，如果做出了工作状态改变且控制器实际不知道已经点着了多少汽缸，就非常难以确保控制器输送期望的发动机性能，尤其是在驾驶员需求和/或负载迅速改变期间。实际上，尽管本发明人不熟悉当前可变排量发动机控制器的内部细节，但猜测不能准确跟踪实际发动机性能并随后做出适当补偿可能是如下现状的重要促成因素：现有控制器被设计成在对期望输出做出较大改变时，即使在发动机完全能够利用更少汽缸数输送期望输出时，也从可变排量模式切换到全部汽缸工作模式。

在各种替代实施例中，可以使用状态信号750自身（或表示发动机当前状态的其它反馈）取代实际点火的反馈。这种方法的优点是它能够稍微简化发动机状态发生器的设计。不过，这种设计的缺点是在将期望状态的指示用作反馈时，优选设计系统，使得仅能够在发动机每次完整循环的一个一致时间进行状态过渡（例如，在4冲程活塞式发动机中曲轴每两次旋转的一个特定点）。这样的原因是如果在其它时间进行状态过渡，控制器可能不会完整了解多少汽缸实际点火，从控制的角度看这样会导致问题。对于一些发动机而言，将状态过渡限制到发动机循环中的特定点完全可以接受，在这样的设计中，可以使用状态反馈取代点火反馈。

在图5中所示的实施例中，由汽缸控制器745明确提供实际点火的反馈。不过，这不是要求。在替代实施例中，点火反馈可以是从其它源接收的，从诸如车辆RPM的源导出的或简单地独立计算的。计算是可能的，因为基于指定的发动机状态将知道点火的特定汽缸。可以使用这些源或其它适当源的任何源来提供表示实际汽缸点火的反馈。在一种具体实施方式中，发动机状态发生器能够包括基于状态信号750和不同发动机状态中已知汽缸点火模式实际计算在任何时间哪些汽缸已点火的逻辑。然后可以将点火信息用作发动机状态发生器710之内的反馈。

图5中所示的发动机状态控制器实施例所具有的架构在部分上相当类似于上文参考图1（a）所述的发动机点火控制器的架构，因为那是一种方便的实施方式。不过，应当认识到，在替代实施例中，可以使用非常不同的控制架构实现类似结果。接下来将参考图7描述一种这样的架构。在图示的实施例中，将发动机状态控制器700A设计成结合发动机控制单元（ECU）746使用，发动机控制单元能够在多个可变排量模式中操作可变排量发动机762。发动机状态控制器700A包括状态计算器710A和实际汽缸输出计算器730A。发动机状态计算器710A采取处理器的形式，处理器被布置成确定在任何给定时间用于发动机的适当发动机状态。状态计算器710A向ECU 746输出状态信号750。ECU接着指导发动机762在状态信号750中指出的发动机状态中工作。ECU与常规可变排量发动机控制器以相同方式工作，只是它依赖于状态计算器710A来确定发动机的适当工作状态。实际的汽缸功率计算器730A功能类似于上文参考图1和5所述的转矩分数计算器。亦即，它基于发动机的当前工作状态，确定与标称或参考值相比，从每次点火获得的相对工作比例。通过实际转矩分数信号731A向状态计算器710A提供这一判断的结果。实际输出信号731A表示由每次实际工作室点火提供的参考输出的分数或百分比。根据期望的控制属性，实际汽缸输出计算器730A使用的参考值可以是固定值、根据发动机转速或当前工作条件改变的值或根据多个变量改变的值。

状态计算器710A接收表示期望发动机输出的输入信号707。如上文几处详细论述的，期望的发动机输出可能来自各种源，例如包括加速器踏板位置传感器、巡航控制器或任何其它适当的源，这样的信号可以包括特定应用中需要的任何预处理方式。布置状态计算器710A以确定输送期望输出需要的汽缸数目。亦即，它计算提供期望输出所需的汽缸数目，并这样通知ECU 746。ECU还接收信号707并以本来常规的方式确定指定状态中的适当发动机设置。

在确定任何给定时间使用的汽缸数目时，布置状态计算器710A以随着时间有效跟踪期望输出，并随时间跟踪实际性能，以确保它们相同。通过这样做，状态计算器能够确保发动机相容地输送期望性能而不论状态改变否。可以利用各种方式进行这样的跟踪，并可以通过算法方式，使用数字逻辑、模拟逻辑或其组合进行跟踪。一种这样的方法利用了与发动机点火时机同步的累加器。对于每个点火时机，累加器接收两个输入。第一输入为正输入，表示期望输入信号707的当前值。第二输入为负值，表示实际汽缸转矩分数计算器的当前值，实际表示上次点火提供的做功量或转矩。然后利用累加器中的累加值确定要使用的汽缸数（即发动机状态）。通常，会选择能够产生期望量的最小数量的汽缸并输出表示该选择的值作为状态信号750A。

可以容易地设计状态计算器以在选择状态时，除简单考虑实际汽缸输出计算器提供的期望输出信号707和信息之外，还考虑其它因素。这能够包括发动机设计者判定适于特定发动机的任何因素，例如发动机转速、车辆速度、车辆所处档位、发动机温度等。可以通过算法，利用多维查找表格或使用任何其它期望方式确定期望数量的汽缸。

燃料控制处理器

可以通过多种不同方式实施所述控制。可以利用数字逻辑、模拟逻辑、通过算法或以任何其它适当方式实现该目的。在一些实施例中，将把连续可变控制逻辑内置到发动机控制单元（ECU-有时也称为ECM–发动机控制模块）中。在其它实施例中，可以将连续可变排量模式控制逻辑内置到点火控制协处理器或协处理单元，其被布置成协同现有发动机控制单元工作。

预计随着技术发展，将会把连续可变排量模式控制逻辑集成到为新车辆或发动机提供的发动机控制单元中。这是尤其有益的，因为它允许ECU容易地利用可用于利用连续可变排量模式改善发动机性能的发动机的所有特征。

也可以为当今行使在路上的车辆（以及用于其它现有发动机和/或发送机设计）开发结合了连续可变排量模式的新ECU。在开发这样的ECU时，可以通过用结合可变排量模式的改进ECU简单取代现有ECU对现有发动机容易地进行翻新。

或者，熟悉当前汽车发动机控制设计的人将会认识到，最新型汽车中的发动机控制单元被布置成使得第三方装置能够与发动机控制单元接口连接。这些接口可以提供对车辆总线的访问，车辆总线例如是控制器区域网（CAN）总线、本地互连网（LIN）总线等，常常提供它们至少部分是为了便于发动机诊断，不过，各种第三方产品，例如涡轮增压器、增压器等，包括控制协处理器，其被设计成利用这样的接口与发动机工作而不使制造商的保修单作废。可以有利地使用这些接口以允许安装结合了连续可变控制逻辑的低成本点火控制协处理器作为翻新，以大大改善当今路上行使的汽车的燃料效率。

其它特征

尽管已经详细描述了本发明的仅几个实施例，但应当认识到，可以通过很多其它形式实施本发明，而不脱离本发明的精神或范围。主要在适用于汽车中的4冲程活塞式发动机语境中描述上文给出的范例。不过，应当认识到，所述的连续可变排量方法非常适于用在各种内燃机中。这些包括用于几乎任何种类车辆的发动机，包括汽车、卡车、船、飞机、摩托车、轻便摩托车等；用于非车辆应用，例如发电机、割草机、落叶吹扫机、模型等；以及利用内燃机的几乎任何其它应用。描述的各种方法用于在多种不同热力循环下工作的发电机，包括几乎任何种类的二冲程活塞式发动机、柴油机、奥托循环发动机、双循环发动机、Miller循环发动机、Atkins循环发动机、转子发动机和其它类型的旋转发动机，混合循环发动机（例如双奥拓和柴油机），混合式发动机、星型发动机等。还要相信，不论它们是否利用当前已知或后来开发的热力循环工作，所述方法都将非常适用于新近发展的内燃机。

以上一些范例基于奥托循环发动机，它们通常是有油门控制的，因此它们常常不会在最大压缩下工作。不过，这些概念等同适用于无油门的发动机，例如狄塞尔循环发动机、双循环发动机、Miller循环发动机等。

在上文明确论述的一些实施例中，假设会使用所有汽缸或以其它方式在连续可变排量模式工作。不过，这不是要求。如果特定应用需要，容易设计点火控制单元，在所需的排量低于一些指定的阈值时始终跳过一些指定的汽缸（工作室）和/或在特定要求的排量水平始终点着所选汽缸。在其它实施方式中，在工作于已经关闭其一些汽缸的模式中工作时，可以向传统可变排量发动机应用所述工作循环跳过方法的任一种。

可以将所述的连续可变排量工作模式容易地用于各种其它燃料节约和/或性能增强技术，包括倾斜燃烧技术、燃料喷射成型技术、涡轮增压、增压作用等。应该相信，在点火的汽缸中汽缸之内的条件相对固定，使得更容易实施公知的但未广泛应用的增强技术（例如，将燃料喷射成型应用于汽车发动机中的多级喷射）。此外，据信汽缸之内的受控条件还能够进行常规发动机中不可行的各种其它增强。

上文详细描述的大部分驱动脉冲发生器实施例都利用了∑-Δ控制器。尽管相信∑-Δ控制器非常适于用于控制发动机，但应当认识到，也可以使用或开发各种其它控制器，尤其是自适应（即反馈）控制器，用于取代∑-Δ控制。例如，应当认识到，可以使用其它反馈控制方案将输入的期望发动机输出信号转换成能够直接或间接用于驱动发动机的驱动脉冲流。

在几个所述实施例中，一般将∑-Δ控制器设计成将输入的期望发动机输出信号转换成可用于产生驱动脉冲的信号。∑-Δ是一种可用于表示输入信号的变换器。一些所述的∑-Δ转换器呈现出过采样转换，在各种替代实施例中，可以使用其它过采样变换器取代∑-Δ转换。在其它实施例中，也可以使用其它类型的转换器。应当认识到，转换器可以采用多种调制方案，包括各种脉宽调制方案、脉冲高度调制，面向CDMA的调制或其它调制方案可用于表示输入信号，只要相应地调节驱动脉冲发生器的同步装置部件即可。

从上文应当明了，所述的连续可变排量方法非常适用于现有发动机设计。不过，相信所述跳过工作循环控制方法还将促进甚至实现可用于进一步改善发动机热力学效率的各种其它技术。例如，结合所述连续可变排量方法使用增压器或涡轮增压器能够进一步改善发动机的效率。计算机模拟模型表明，组合所述连续可变排量控制方法与增压器能够进一步将很多现有奥托循环发动机的燃料效率改善很大量。

在汽车发动机中可能实现这种显著改善的原因之一是因为大部分汽车发动机大部分时间工作于其潜力马力的较小百分比。例如，设计成输送大约200-300马力的最大动力输出的发动机可能大部分时间需要不超过20-30马力，例如在车辆以100千米每小时巡航时。

在以上讨论中，已经描述了若干不同的基于跳过点火的控制技术，已经描述了若干不同的增强。在众多状况下，已经在特定控制器的语境中描述了增强。不过，应当认识到，可以结合若干控制器使用很多增强。例如，可以结合任何所述控制器使用燃料脉冲变化（例如，燃料喷射量的优化、富油脉冲、倾斜脉冲等）。可以将任何所述控制方法和控制器实现为协处理器或并入发动机控制单元自身等。

在一些实施方式中，可能希望提供冗余的控制器，例如冗余的∑-Δ控制器。冗余控制器可以同时运行，因此如果一个发生故障，其它可以接管。常常可以比模拟∑-Δ控制器更精确地调谐数字∑-Δ控制器。同时，数字∑-Δ控制器可能对故障比模拟∑-Δ控制器稍微更敏感。于是，在一些实施方式中，可能希望提供冗余的∑-Δ控制器，基本控制器为数字控制器，辅助或备份控制器为模拟∑-Δ控制器。

要指出的是，在过去数年里，已经有若干提议想到以“跳过点火”模式操作特定发动机。不过，申请人了解到，这些方法中的任一种都未获得显著的商业成功。猜测对这种缺少接受有贡献的主要因素是先前的工作不能以提供所需的发动机平稳性、性能和可驾驶特性的方式控制发动机以获得商业可行性。相反，相信所述的发动机控制和操作方法非常适于用在各种不同应用中。

布置大部分常规可变排量活塞式发动机以通过在整个工作循环内保持阀门关闭来去激活不用的汽缸，以图使通过未用汽缸泵送空气的负面效应最小化。很多所述实施例想到以类似方式去激活或关闭跳过的汽缸。尽管这种方法工作得很好，但活塞仍然在汽缸之内往复运动。活塞在汽缸之内往复运动带来摩擦损耗，在实践中，汽缸之内的一些压缩气体通常会通过活塞环逃逸，由此还带来一些泵送损耗。活塞往复运动导致的摩擦损耗在活塞式发动机中较高，因此，从理论上讲，通过在跳过的工作循环期间使活塞分离能够实现总体燃料效率的显著进一步提高。

在过去数年间，有几种发动机设计曾试图通过使活塞脱离往复运动来减少可变排量发动机中的摩擦损耗。本发明人不知道有任何这样的设计曾实现商业成功。不过，猜测这种发动机的有限市场阻碍了批量生产的发动机中它们的发展。由于与活塞脱离（对于结合了所述跳过点火和可变排量控制方法的发动机而言可能是可行的）相关联的燃料效率提升相当显著，可能使得开发活塞脱离发动机在商业上非常可行。

鉴于上述内容，显然应当将这些实施例视为例示性的而非限制性的，本发明不限于这里给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围之内进行修改。

Claims (40)

1.一种发动机控制器，布置成控制发动机中的工作室点火，所述发动机控制器包括：

工作室输出计算器，布置成确定每次工作室点火输送的输出相对于参考输出的相对比例；

点火分数计算器，布置成接收表示期望输出的信号并输出表示期望点火分数的信号，其中所述期望点火分数信号至少部分基于所述工作室输出计算器的结果；以及

驱动脉冲发生器，布置成接收表示所述期望点火分数的信号并输出具有驱动脉冲序列的驱动脉冲信号，所述驱动脉冲信号定义表示工作室点火何时适于输送所期望的点火分数的跳过点火模式。

2.根据权利要求1所述的发动机控制器，其中所述参考输出表示从如下项构成的组选择的一项：

根据所述发动机的至少一个当前工作条件而变化的值；以及

固定输出。

3.根据前述权利要求中任一项所述的发动机控制器，其中所述参考输出表示在当前工作条件中优化工作室点火提供的输出。

4.根据前述权利要求中任一项所述的发动机控制器，其中

所述驱动脉冲发生器在确定点火模式时使用所述点火的反馈；并且

所述点火的反馈是从请求的点火、指示的点火事件、计算的点火事件、探测的点火事件或指导的点火事件之一导出的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的发动机控制器，其中所述驱动脉冲发生器在确定所述驱动脉冲信号时使用预测性自适应控制。

6.根据前述权利要求中任一项所述的发动机控制器，其中所述点火分 数计算器针对所述发动机的每次点火时机至少更新期望点火分数一次。

7.根据前述权利要求中任一项所述的发动机控制器，还包括发动机设置控制器，其布置成至少部分基于所述期望输出来设置油门位置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的发动机控制器，还包括发动机设置控制器，其布置成设置油门位置，其中可用油门位置包括部分油门位置，由此在对油门位置做出变化时，所述工作室输出计算器判定每次工作室点火输送的输出相对于参考输出的相对比例已经有变化，并相应地调节所述点火分数计算器，使得由所述驱动脉冲发生器指导的点火输送所期望的输出。

9.根据前述权利要求中任一项所述的发动机控制器，其中在工作在跳过点火工作模式时，不将所述发动机控制器约束到油门位置的有限集合。

10.根据权利要求7或8所述的发动机控制器，其中在工作在跳过点火工作模式时，布置所述发动机设置控制器以利用油门位置的有限集合。

11.一种控制具有多个工作室的内燃机运行的方法，每个工作室大致布置成在一系列工作循环中工作，所述方法包括：

接收表示期望输出的信号；

确定实际工作室输出分数，其表示每次工作室点火输送的输出相对于参考输出的相对比例；

至少部分基于所述实际工作室输出分数来确定适于输送期望输出操作的期望点火分数；以及

以跳过点火模式点着所述工作室，所述点火模式是在所述发动机工作期间动态确定的，其跳过选定的被跳过工作循环的点火并点着选定的活动工作循环，其中布置所述点火模式以输送所述期望点火分数。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述点火模式至少部分是利用 预测性自适应控制确定的，所述自适应控制包括表示工作循环点火的反馈。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述点火的反馈是从请求的点火、指示的点火事件、计算的点火事件、探测的点火事件或指导的点火事件之一导出的。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中基本连续地重复所述期望点火分数确定步骤并且选择所述点火以提供期望输出。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，还包括至少部分基于所述期望输出设置油门位置。

16.根据权利要求11-15中任一项所述的方法，其中所述参考输出表示从如下项构成的组选择的一项：

在当前工作条件下由优化的工作室点火提供的输出量；以及

设置的输出。

17.根据权利要求11-15中任一项所述的方法，其中所述参考输出根据至少一个当前工作条件改变。

18.根据权利要求11-17中任一项所述的方法，其中基于所述实际工作室输出分数缩放所述期望输出信号，由此产生至少部分基于缩放的期望输出信号的期望点火分数信号。

19.一种控制具有多个工作室的可变排量发动机工作状态的方法，其中所述可变排量发动机能够工作于多个不同工作状态中，每种状态对应于使用不同数量的工作室，所述方法包括：

接收表示期望输出的信号；

至少部分基于反馈控制来确定适于输送所述期望输出的期望工作状态，所述反馈控制包括工作室点火的反馈；以及 

在所述期望工作状态下运行所述发动机以输送所述期望输出。

20.根据权利要求19所述的方法，其中基本连续地重复所述确定步骤，使得所述发动机输出基本跟随所述期望输出。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中至少部分利用预测性自适应控制来确定所述期望工作状态。

22.根据权利要求19-21中任一项所述的方法，其中至少部分利用∑-Δ控制器来确定所述期望工作状态。

23.根据权利要求19-21中任一项所述的方法，其中至少部分利用从以下控制器构成的组中选择的控制器来确定所述期望工作状态：

脉宽调制（PWM）控制器；

最小均方（LMS）控制器；以及

递归最小二乘方（RLS）控制器。

24.根据权利要求19-23中任一项所述的方法，还包括至少部分基于所述期望输出来设置油门位置。

25.根据权利要求19-24中任一项所述的方法，还包括确定实际工作室输出分数，其表示每次工作室点火输送的输出相对于参考输出的相对比例。

26.根据权利要求25所述的方法，其中基于所述实际工作室输出分数缩放所述期望输出信号，确定所述期望状态至少部分基于所缩放的期望输出信号。

27.根据权利要求25或26所述的方法，其中所述参考输出表示从如下项构成的组选择的一项：

在当前工作条件下由优化的工作室点火提供的输出量；以及 

设置的输出。

28.根据权利要求19-27中任一项所述的方法，其中所述点火的反馈是从请求的点火、指示的点火事件、计算的点火事件、探测的点火事件或指导的点火事件之一导出的。

29.一种用于控制具有多个工作室的可变排量发动机工作状态的发动机状态控制器，其中所述可变排量发动机能够工作于多种不同工作状态中，每种状态对应于使用不同数量的工作室，所述发动机状态控制器包括发动机状态发生器，所述发动机状态发生器布置成接收表示期望的发动机输出的信号并且输出表示所述发动机的期望工作状态的发动机状态信号，所述期望工作状态对应于所述发动机要使用的指定数量的工作室，其中所述发动机状态控制器在确定所述发动机状态信号时使用表示工作室点火的反馈，并且其中控制所述发动机使用由所述发动机状态信号表示的工作室数量来工作。

30.根据权利要求29所述的发动机状态控制器，还包括：

点火分数计算器，布置成接收表示期望输出的信号并且输出表示期望点火分数的信号；

发动机设置控制器，布置成至少部分基于所述期望输出来设置油门位置；并且

其中将所述期望点火分数信号用作所述发动机状态发生器的输入信号。

31.根据权利要求29或30所述的发动机状态控制器，还包括工作室输出计算器，其布置成确定每次工作室点火输送的输出相对于所述发动机的当前操作条件下的参考输出的相对比例。

32.根据权利要求29-31中任一项所述的发动机状态控制器，其中所述点火的反馈是从请求的点火、指示的点火事件、计算的点火事件、探测的 点火事件或指导的点火事件之一导出的。

33.一种用于控制具有多个工作室的可变排量发动机工作状态的发动机状态控制器，其中所述可变排量发动机能够工作于多种不同工作状态中，每种状态对应于使用不同数量的工作室，所述发动机状态控制器包括：

工作室输出计算器，布置成确定每次工作室点火输送的输出相对于所述发动机的当前操作条件下的参考输出的相对比例；

点火分数计算器，布置成接收表示期望输出的信号并且输出表示期望点火分数的信号，其中所述期望点火分数信号至少部分基于所述工作室输出计算器的结果；以及

发动机状态发生器，布置成接收表示所述期望点火分数的信号并且输出表示所述发动机的期望工作状态的发动机状态信号，所述期望工作状态对应于所述发动机要使用的指定数量的可操作工作室，其中控制所述发动机以利用所述发动机状态信号表示的工作室数量来工作。

34.根据权利要求31或33所述的发动机状态控制器，其中所述参考输出表示从如下项构成的组选择的一项：

在所述当前工作条件下由优化的工作室点火提供的输出量；以及

设置的输出。

35.根据权利要求29-34中任一项所述的发动机状态控制器，其中所述发动机状态发生器在确定所述发动机状态信号时使用预测性自适应控制。

36.根据权利要求30-35中任一项所述的发动机状态控制器，其中所述点火分数计算器针对所述发动机的每次点火时机至少更新所述期望点火分数一次。

37.根据权利要求33-36中任一项所述的发动机状态控制器，还包括发动机设置控制器，其布置成至少部分基于所述期望输出来设置油门位置。 

38.根据权利要求29-37中任一项所述的发动机状态控制器，其中所述发动机状态发生器包括∑-Δ控制器。

39.根据权利要求29-37中任一项所述的发动机状态控制器，其中至少部分利用从以下控制器构成的组中选择的控制器确定所述期望工作状态：

脉宽调制（PWM）控制器；

最小均方（LMS）控制器；以及

递归最小二乘方（RLS）控制器。

40.根据权利要求11所述的方法，其中存在部分油门设置的有限集，由此在对油门位置做出改变时，所述工作室输出计算判定相对于所述参考输出每次工作室点火输送的输出的相对比例已经改变，并相应地调节所述点火分数，从而由被指导的点火输送所述期望输出。 

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