CN107250508B - 用于确定由多汽缸发动机所传送的发动机转矩的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定由多汽缸发动机所传送的转矩的方法，该方法包括以下步骤：确定曲轴的角速度并且测量在配备有汽缸压力传感器的第一汽缸的燃烧在角度窗口上的汽缸压力，计算在该角度窗口上的发动机转矩（TQI ref ）的值，确定用于了解转矩的当前传递函数，以估计在未配备有汽缸压力传感器的第二汽缸中的转矩（TQImdl(cyl)），该估计基于以下二者之积：‑在第一汽缸的角度窗口上计算的发动机转矩，‑以下两者之间的比值：第二汽缸的燃烧的角度窗口上的曲轴的角速度，以及第一汽缸的燃烧的窗口上的曲轴的角速度。

Description

用于确定由多汽缸发动机所传送的发动机转矩的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定由多汽缸发动机所传送的发动机转矩的方法，该多缸发动机包括至少一个配备有汽缸压力传感器的汽缸和至少一个未配备有汽缸压力传感器的汽缸，所述发动机包括由在汽缸中移动的活塞所驱动的曲轴以及该曲轴的速度的确定装置。发动机转矩的确定发生在汽缸中的燃烧的闭环控制回路中，其由车辆的发动机控制单元所执行。
背景技术
驾驶员所要求的发动机转矩的控制通常通过车辆的加速器踏板的位置来实现。车辆的发动机控制单元通过加速器踏板的位置的传感器来检测驾驶员所要求的发动机转矩，并且使用来自汽缸压力传感器和曲轴位置传感器的信息，以便于作用于汽缸中的燃烧的闭环控制回路，使得发动机提供每个汽缸上所需的转矩。在汽缸中的燃烧循环期间，由汽缸中的燃烧所提供的发动机转矩被称为指示转矩。
此汽缸中的燃烧的闭环控制回路通常使用基于曲轴速度的快速傅里叶变换的方法，该曲轴速度是从来自曲轴位置传感器的信号所获得，以便于能够基于在分别配备有汽缸压力传感器的一个或多个汽缸上所测量的转矩来重构未配备有汽缸压力传感器的汽缸上的转矩，这是实时的。
基于傅里叶变换的转矩重构方法仅考虑在包括汽缸压力传感器的汽缸的发动机循环的分析区段上所获得的曲轴的速度谱中最强的模式或频率。根据速度和所施加的有效的发动机转矩，曲轴速度的信噪比可能显著降低，使得对最强模式的检测不稳定，在这种情况下该方法导致对发动机转矩的欠佳的估计。
发明内容
提出本发明以完善这些缺陷。更准确地，本发明在于一种用于确定由多汽缸发动机所传送的发动机转矩的方法，其包括至少一个配备有汽缸压力传感器的汽缸和至少一个未配备有汽缸压力传感器的汽缸，所述发动机包括由在汽缸中移动的活塞所驱动的曲轴，以及曲轴速度的确定装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
•步骤1：确定在角度窗口上的曲轴角速度，所述角度窗口包括配备有汽缸压力传感器的第一汽缸的当前发动机循环中的燃烧，
•步骤2：测量在第一汽缸的所述当前发动机循环中的所述角度窗口上的汽缸压力，
•步骤3：基于所测量的所述汽缸压力，计算第一汽缸的所述当前发动机循环中的所述角度窗口上的指示发动机转矩的值，
•步骤4：确定用于了解发动机转矩的当前传递函数，以估计至少一个未配备有汽缸压力传感器的第二汽缸中的指示发动机转矩，其在曲轴的旋转方向上在所述第一汽缸之后，该估计基于以下二者之积：
- 在第一汽缸的所述当前发动机循环中在所述角度窗口上所计算的指示发动机转矩，
- 以下两者之间的比值：
• 包括在第一汽缸的所述当前发动机循环之后的第二汽缸的当前发动机循环中的燃烧的角度窗口上的曲轴的角速度，以及
• 包括在第一汽缸的所述当前发动机循环中的燃烧的所述角度窗口上的曲轴的角速度；
•步骤5：对于在所述第一汽缸之后的未配备有汽缸压力传感器的汽缸的每个发动机循环，应用用于了解发动机转矩的所述当前传递函数，直到配备有汽缸压力传感器的汽缸的下一个发动机循环；
•步骤6：在配备有汽缸压力传感器的汽缸的所述下一个发动机循环期间，通过重复前述步骤来更新用于了解发动机转矩的所述当前传递函数，直到确定新的用于了解发动机转矩的当前传递函数。
根据本发明的方法允许用于未配备有汽缸压力传感器的汽缸的转矩估计模型了解在配备有汽缸压力传感器的发动机循环中对应于由发动机控制单元所要求的转矩的发动机转速的振荡之间的关系。根据本发明的方法特别涉及使未配备有汽缸压力传感器的汽缸中的估计发动机转矩正确地关联到配备有汽缸压力传感器的汽缸中具有多个振动模式或频率的运行点，而其使得基于傅里叶变换的指示发动机转矩的计算变得不稳定。由此产生结果为，由发动机控制单元实现的燃烧控制回路的鲁棒性增加。本发明还提出一种用于控制燃烧的闭环控制回路的自适应方法。
根据一个有利特征，用于了解发动机转矩的所述当前传递函数由以下表达式给出：
Figure 129330DEST_PATH_IMAGE001
其中：
- TQI mdl (cyl)是在角度窗口Segn+1中对于未配备有汽缸压力传感器的所述第二汽缸所估计的发动机转矩，所述角度窗口Segn+1包括当前发动机循环的燃烧并且对应于在该窗口Segn+1上的发动机转速的附带振荡，
- TQI ref 是在角度窗口Segref中对于配备有汽缸压力传感器的所述第一汽缸所测量的当前的参考发动机转矩，所述角度窗口Segref包括当前发动机循环的燃烧并且对应于在该窗口Segref上的发动机转速的附带振荡，
- nb tooth 是曲轴位置传感器的齿的数量，
- n cyl (i)是参照给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的发动机转速，其在第二汽缸的角度窗口Segn+1中下标为i的测量点处所选取的，
- n ref (i)是参照给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的发动机转速，其在第一汽缸的角度窗口Segref中下标为i的测量点处所选取的。
这种传递函数的选择允许考虑多个模式，并因此基于汽缸压力传感器提供所测量转矩的更可信的图像，并且将其传送到未配备有汽缸压力传感器的汽缸。对于汽缸压力的测量的角度采样的每个测量点，将对应于配备有汽缸压力传感器的汽缸的燃烧的角度区段的发动机转速的值存储在存储器中，例如发动机控制单元的存储器中。曲轴每转动720°/NcapteurPcyl更新指示的转矩TQI ref 和发动机转速n ref (i)的值，其中NcapteurPcyl是发动机所配备的汽缸压力传感器的数量，假定一个汽缸仅包括至多一个传感器，或者每720°，四汽缸发动机包括单个汽缸压力传感器。
根据一个有利特征，引入了用于估计发动机转矩的校正函数f(N, Cyl nr , TQI ref )，其与曲轴的形变相关，其是用于估计曲轴上的转矩所考虑的汽缸位置的函数，以根据以下表达式来定义用于了解发动机转矩的所述当前传递函数：
Figure 46470DEST_PATH_IMAGE002
其中：
- f(N, Cyl nr , TQI ref )表示所述校正函数，其是当前发动机转速（N）、和/或表示汽缸相对于曲轴的位置的发动机的所考虑的汽缸的序号（Cyl nr ）、和/或当前的参考发动机转矩或指示转矩（TQI ref ）的函数，
- 上文已定义的其它项。
随后的校正Cyl nr 允许考虑到由于扭转转矩而产生的曲轴在旋转中的变形，其随着汽缸远离发动机飞轮而变大。
根据一个有利特征，参考给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的、在第一汽缸的角度窗口中或者在第二汽缸的角度窗口中下标为i的测量点处所选取的发动机转速n ref (i)根据如下定义的k阶移动平均滤波器来被滤波：
Figure 826207DEST_PATH_IMAGE003
其中：
-
Figure 408367DEST_PATH_IMAGE004
是在每个齿i处经滤波的发动机转速n ref (i)或n cyl (i)，
- n X (i)是在每个齿i处的发动机转速n ref (i)或n cyl (i)，
- a k 是对滤波的贡献权重，其是根据原始信号n X (i)的信噪比而在前定义的，
- k是滤波器的阶数，
- i是所考虑的位置传感器的齿，并且对应于下标为i的测量点。
上述特征在于，有利地将移动平均滤波器应用于来自曲轴角度位置传感器的信号，基于该信号来计算发动机转速，这是在将它应用于了解发动机转矩的当前传递函数之前，以估计不包括汽缸压力传感器的汽缸处的发动机转矩。该滤波器允许通过强调该信号的长期趋势来消除传感器的采样信号的数据中的瞬态波动。移动平均滤波器构成了用于处理曲轴角度位置传感器的采样信号的第一步骤。
根据一个有利特征，根据前一特征所获得的发动机转速
Figure 222740DEST_PATH_IMAGE005
经滤波，以从其减去趋势发动机转速（régime moteur de tendance），根据表达式：
Figure 982885DEST_PATH_IMAGE006
其中：
-
Figure 249919DEST_PATH_IMAGE007
是在对于给定汽缸的燃烧循环中的对于齿i的发动机转速
Figure 148953DEST_PATH_IMAGE005
的振荡形式，
-
Figure 817832DEST_PATH_IMAGE008
是对于齿i所获得的发动机转速，其对应于下死点，并表示趋势发动机转速，
-
Figure 748879DEST_PATH_IMAGE004
已在上文中定义。
该特征允许仅选择对于给定发动机循环和汽缸的速度的振荡形式。在应用用于了解发动机转矩的传递函数之前，该滤波器构成用于处理来自曲轴角度位置传感器的采样信号的第二步骤。
根据一个有利特征，对于发动机转速
Figure 503208DEST_PATH_IMAGE009
是根据前一个特征获得的测量汽缸压力的所述角度窗口是根据发动机转速而偏移的，使得在所考虑的区段中的转速的最小振荡
Figure 240220DEST_PATH_IMAGE010
属于该窗口，根据以下表达式：
Figure 950556DEST_PATH_IMAGE011
并且：
-
Figure 380400DEST_PATH_IMAGE012
表示偏移x tooth 个齿且窗口化的转速的振荡，以便使齿i介于1和nb tooth 之间，
- x tooth 是在压缩的上死点位置TDC之前或之后的偏移的齿的数量，在所考虑的角度窗口中的最小发动机转速不总是定位在压缩的上死点位置TDC处：x tooth =ε(N, TQI ref )取决于当前发动机转速N和指示转矩TQI ref ，
-
Figure 622026DEST_PATH_IMAGE013
已在上文中定义。
该特征提出了根据指示发动机转矩和发动机转速用于测量汽缸压力的动态的或可移动的窗口。在应用用于了解发动机转矩的传递函数之前，该滤波器构成用于处理来自曲轴角度位置传感器的采样信号的第三步骤。
根据一个有利的特征，根据偏移的转速振荡
Figure 834832DEST_PATH_IMAGE014
，所述角度窗口还具有动态宽度，根据以下表达式定义：
Figure 166719DEST_PATH_IMAGE015
其中：
-
Figure 501885DEST_PATH_IMAGE016
是对于配备有汽缸压力传感器的汽缸而言，通过应用函数γ(i, N, GEAR, TQI ref )截断窗口所获得的发动机区段上的转速的振荡，
-γ(i, N, GEAR, TQI ref )具有截断的窗口的形式，其是根据当前发动机转速N、所接合的变速箱的比GEAR以及在配备有汽缸压力传感器的所述第一汽缸上所测量的当前的参考发动机转矩或指示转矩TQI ref 的函数
-
Figure 230807DEST_PATH_IMAGE017
已在上文中定义。
利用该特征，根据发动机转速的振荡
Figure 247304DEST_PATH_IMAGE018
的形式，发动机转速的截断窗口
Figure 745282DEST_PATH_IMAGE019
的形式可以被重新定义以获得更鲁棒的信号处理，并因此获得对所估计的发动机转矩的增加的最终精度。在应用用于了解发动机转矩的传递函数之前，该滤波器构成用于处理来自曲轴角度位置传感器的采样信号的第四步骤。
·根据一个有利特征，对应于所述第一汽缸的当前发动机循环中的燃烧的所述角度窗口由等于360°的角度区间所限定，其分布于从压缩的上死点之前的-180°到压缩的上死点之后的+ 180°。
根据一个有利特征，对于未配备有汽缸压力传感器的所述第二汽缸所估计的指示发动机转矩考虑了如上所定义的对来自曲轴角度位置传感器的采样信号进行滤波的全部四个步骤，并且通过以下表达式获得：
Figure 516929DEST_PATH_IMAGE020
其中表达式里的元素已在上文中定义。
附图说明
通过结合附图阅读作为说明性而以非限制性示例给出的根据本发明的方法的下列示例性实施例，本发明的其它特征和优点将显现。
图1表示根据本发明的方法的示例的原理图，
图2a示意性地示出了在多于曲轴的一圈上、参考给出曲轴角度位置的采样信号所获得的、根据k阶移动平均滤波器经滤波的发动机转速
Figure 654518DEST_PATH_IMAGE021
的示例，即
Figure 537023DEST_PATH_IMAGE022
或
Figure 889507DEST_PATH_IMAGE023
，
图2b示意性地示出了在多于曲轴的一圈上、基于经滤波的发动机转速
Figure 769738DEST_PATH_IMAGE024
以便于从其减去发动机转速趋势所获得的发动机转速
Figure 207673DEST_PATH_IMAGE025
的示例，由此限定在对于给定汽缸的燃烧循环中对于齿i的发动机转速的振荡形式，
图3示意性地示出了发动机转速
Figure 628290DEST_PATH_IMAGE026
的示例，其对应于测量汽缸压力的可移动的或动态的窗口，对于其发动机转速
Figure 789275DEST_PATH_IMAGE007
是随着发动机转速而偏移的，使得在所考虑的区段中的转速的最小振荡
Figure 902725DEST_PATH_IMAGE025
属于该角度窗口，
图4a示意性地示出了发动机转速
Figure 827955DEST_PATH_IMAGE027
的示例，其对应于根据偏移的发动机转速振荡
Figure 52263DEST_PATH_IMAGE028
的可移动的角度窗口，对该角度窗口应用滤波器，该滤波器向窗口赋予动态宽度，即其宽度是可变的并由滤波所限定，从而提出对于所考虑的转速振荡
Figure 51443DEST_PATH_IMAGE029
的截断窗口，
图4b以曲线图的形式示出了对于发动机转速
Figure 335794DEST_PATH_IMAGE030
的截断窗口形式的三个示例，
图5示意性地示出了在多于发动机的一圈上、对于包括
Figure 748321DEST_PATH_IMAGE031
个汽缸和
Figure 776320DEST_PATH_IMAGE032
个压力传感器的发动机的每个汽缸进行发动机转速的校正、测量和估计的大体示例，
图6示意性地并且在总体上示出了具有步骤的时序的根据本发明的方法，如所应用于图5的大体示例一样，
图7a示意性地示出了对于具有四个汽缸的发动机的、在一方面通过测量所获得的发动机转矩与另一方面通过根据本发明的方法获得的发动机转矩之间的比较示例，这是在2000转/分钟且对于低的发动机转矩的情况下，
图7b类似于图7a，但是这是对于中等的发动机转矩，
图7c类似于图7a，但是在3000转/分钟且对于低的发动机转矩的情况下。
具体实施方式
在图1至图4中，这些示例表示来自具有四个汽缸的发动机的参数，其中仅有一个汽缸配备有汽缸压力传感器1。发动机包括由在汽缸中移动的活塞（未示出）所驱动的曲轴，并且设置有用于曲轴位置的传感器2以传输表示曲轴的角度位置的采样信号。
图1示出了发动机转速的振荡。每个振荡对应于汽缸的燃烧循环，并且连续的振荡表示汽缸中连续的燃烧循环。
在图1的曲线图中，横轴表示为以秒为单位的时间，纵轴表示为以每分钟的圈数或RPM为单位的发动机转速或曲轴的旋转速度。表示多此振荡的曲线4示出了在多个汽缸连续燃烧之后的曲轴的速度分布。图1的曲线4上的多个点3表示采样点，例如对应于表示由传感器2提供的曲轴的角度位置的信号的采样。
附图标记为Segref的振荡对应于对于配备有汽缸压力传感器的那个汽缸的一次燃烧循环的振荡。附图标记为Segn+1、Segn+2和Segn+3的振荡分别对应于随着点火顺序的未配备有汽缸压力传感器的第二、第三和第四汽缸的连续燃烧循环的振荡，并且其转矩是分别基于如下所指示的当前传递函数所计算的。振荡Segref上的多个点3对应于汽缸压力的采样点，以及附图标记为Segn+1的振荡的多个点3对应于信号的采样点，该信号表示由传感器2提供的曲轴角度位置。
在图1中，术语TQIref表示如下事实，区段Segref上的发动机转矩的值是通过测量汽缸压力所获得，如在所考虑的发动机转速区段上方的汽缸压力传感器1的表示所示。术语TQImd1表示如下事实，区段Segn+1上的发动机转矩的值是借助于估计所获得，该估计是通过用于了解发动机转矩的传递函数和曲轴位置的传感器2的信号所实现，如下所解释地，并且如在由所考虑的发动机转速的区段Segn+1上方的曲轴位置的传感器2的表示所示。
现在将借助于图1描述根据本发明的确定发动机转矩的方法的示例。该方法包括以下步骤：
•步骤1：例如如图1中所示，基于由曲轴角度位置的传感器所提供的在区段或者窗口Segref上的测量点3的采样，以已知的方式确定曲轴在角度窗口Segref上的角速度，该角度窗口包括配备有汽缸压力传感器的第一汽缸的当前发动机循环中的燃烧。即对于给出曲轴位置的每个点3，确定曲轴在该点处的瞬时速度；
•步骤2：例如，对于每个测量点3以及在计算曲轴的瞬时速度的同时，测量在配备有汽缸压力传感器的该第一汽缸中在步骤1的角度窗口中的汽缸压力，该角度窗口如在图1中通过附图标记Segref所定义的，其在此示例中对应于百分之二秒（0.02秒）的曲轴旋转周期；
•步骤3：然后，例如基于从汽缸压力传感器所获得的关于压力信息，通过发动机控制单元，计算指示发动机转矩TQI ref 的值，其是在第一汽缸的当前发动机循环中在步骤1的角度窗口Segref中所产生的。通过汽缸压力传感器来确定指示发动机转矩TQI ref 是本领域技术人员所已知的，并且在下文中将被提及；
•步骤4：然后，通过发动机控制单元，确定用于了解发动机转矩的当前传递函数，以便于估计在曲轴的旋转方向上紧跟着第一汽缸的未配备有汽缸压力传感器的至少一个第二汽缸中（即，对于在第一汽缸的发动机循环之后的发动机循环）的指示发动机转矩TQImd1，该估计基于以下二者之积：
- 在第一汽缸的所述当前发动机循环中对于所述角度窗口Segref所计算的指示发动机转矩TQI ref ，以及以下两者之间的比值：
•包括在第一汽缸的所述当前发动机循环之后的第二汽缸的当前发动机循环中的燃烧的角度窗口Segn+1上的曲轴的角速度n cyl (i)，以及
•包括在第一汽缸的所述当前发动机循环中的燃烧的所述角度窗口Segref上的曲轴的角速度n ref (i)；
•步骤5：对在曲轴的旋转方向上在第一汽缸之后的未配备有汽缸压力传感器的汽缸的每个发动机循环，应用此当前传递函数以了解发动机转矩，其中图1示出转速的相对应的振荡，其来自于在角度窗口Segn+1上的燃烧循环，该角度窗口Segn+1的开度角度类似于步骤1中的Segref，且其是通过表示曲轴的角度位置的信号所测量的，由此包括第二汽缸的燃烧。这允许估计在第一汽缸的当前发动机循环之后的当前发动机循环中由第二汽缸所产生的发动机转矩。用于了解发动机转矩的此当前传递函数由此可用于在第一汽缸之后的未配备有汽缸压力传感器的汽缸的每个发动机循环，在示例中：Segn+2和Segn+3，直到配备有汽缸压力传感器的汽缸的下一个发动机循环，或者在示例中，第一汽缸Segref。将注意到，有利地，用于确定由汽缸压力的测量所产生的或根据本发明的借助于传递函数所估计的发动机转矩的采样在所有的汽缸中是相同的，因为该采样由来自位置传感器2的表示曲轴角度位置的信号的采样所产生；
•步骤6：然后，当配备有汽缸压力传感器的汽缸中再次发生燃烧时，并且更一般地，在配备有汽缸压力传感器的汽缸的下一个发动机循环期间，通过重复前述步骤1至4来更新或者刷新用于了解发动机转矩的所述当前传递函数，以便建立新的当前传递函数，以如同根据步骤5一样估计新的当前的参考发动机转矩。
优选地，用于了解发动机转矩的当前传递函数由以下公式给出：
Figure 144853DEST_PATH_IMAGE033
其中：
- TQI mdl (cyl)是在角度窗口Segn+1，Segn+2和Segn+3中对于未配备有汽缸压力传感器的第二、第三和第四汽缸所估计的发动机转矩，其包括当前发动机循环的燃烧，并且对应于在这些窗口Segn+1，Segn+2和Segn+3上的发动机转速的附带振荡，
- TQI ref 是在角度窗口Segref中配备有汽缸压力传感器的所述第一汽缸上所测量的当前的参考发动机转矩，其包括当前发动机循环的燃烧，并且对应于在该窗口Segref上的发动机转速的附带振荡，
- nb tooth 是曲轴位置传感器的齿的数量，
- n cyl (i)是通过参照给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的发动机转速，其是在第二、第三和第四汽缸的角度窗口Segn+1，Segn+2和Segn+3中下标为i的测量点处所选取的，
- n ref (i)是通过参照给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的发动机转速，其是在第一汽缸的角度窗口Segref中下标为i的测量点处所选取的。
- f(N, Cyl nr , TQI ref )表示所述校正函数，其是当前发动机转速N，和/或表示其汽缸对于曲轴的位置的发动机的所考虑的汽缸的序号Cyl nr ，和/或当前的参考发动机转矩或指示转矩TQI ref 的函数，
回想到，在步骤1的角度窗口Segref中所产生的指示发动机转矩TQI ref 的值是基于由汽缸压力传感器获得的压力信息通过发动机控制单元所计算的，例如，根据以下表达式：
Figure 334526DEST_PATH_IMAGE034
其中：
- Pcyl(θ)是汽缸中的压力，其是在由曲轴的给定角度位置θ处所选取的，
-
Figure 234349DEST_PATH_IMAGE035
是在汽缸中单位体积（基本）变化，
- 量
Figure 738142DEST_PATH_IMAGE036
是在曲轴的720°的旋转上进行积分。
优选地，如图2a所示，在应用用于了解发动机转矩的当前传递函数之前，对发动机转速n ref (i)和发动机转速n cyl (i)应用第一滤波器，其中，发动机转速n ref (i)是参考给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的、在第一汽缸的角度窗口Segref中下标为i的测量点处所选取的，以及发动机转速n cyl (i)是参考给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的、在第二、第三和第四汽缸各自的角度窗口Segn+1，Segn+2和Segn+3中下标为i的测量点处所选取的。在以下表达式中以共同的附图标记
Figure DEST_PATH_IMAGE038AAAAA
表示发动机转速n ref (i)和n cyl (i)，由此根据如下定义的k阶移动平均滤波器来对获得这些发动机转速的信号进行滤波：
Figure 728226DEST_PATH_IMAGE039
其中：
-
Figure 88801DEST_PATH_IMAGE024
是在每个齿i处经滤波的发动机转速n ref (i)或n cyl (i)，
- n X (i)是在每个齿i处的发动机转速n ref (i)或n cyl (i)，
- a k 是对滤波的贡献权重，其是根据原始信号n X (i)的信噪比而在先限定的，
- k是滤波器的阶数，
- i是所考虑的位置传感器的齿，并且对应于下标为i的测量点。
图2a利用曲线20示出基于传感器2获得的发动机转速的信号n X (i)，并且利用曲线21示出根据上文所述的经滤波器滤波的信号
Figure 475920DEST_PATH_IMAGE040
和
Figure 845721DEST_PATH_IMAGE041
。在横轴和纵轴上的物理量分别与图1中相同，即在纵轴上是以每分钟圈数的或者RPM为单位的发动机转速，并且在横轴上是以秒为单位的时间。
优选地，如图2b中所示，在应用用于了解发动机转矩的当前传递函数之前，对参考给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的发动机转速n ref (i)和n cyl (i)应用第二滤波器。利用该第二滤波器，如上文所述获得的发动机转速
Figure 674000DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 471054DEST_PATH_IMAGE042
经滤波，以便按照以下各表达式从它们减去大致的发动机转速趋势：
Figure 79890DEST_PATH_IMAGE043
以及
Figure 253383DEST_PATH_IMAGE044
其可以一般的方式表示为以下表达式:
Figure 451015DEST_PATH_IMAGE045
其中：
-
Figure 418971DEST_PATH_IMAGE046
是在对于给定汽缸的燃烧循环中的对于齿i的发动机转速
Figure 515103DEST_PATH_IMAGE021
的振荡形式，
-
Figure 164390DEST_PATH_IMAGE047
是对于齿i所获得的发动机转速，其对应于下死点，并表示发动机转速趋势，
-
Figure 29578DEST_PATH_IMAGE048
已在上文中定义。
在图2b中，曲线22表示发动机转速
Figure 168435DEST_PATH_IMAGE024
，以及曲线23表示发动机转速
Figure 751863DEST_PATH_IMAGE046
。曲线24表示发动机转速
Figure 689994DEST_PATH_IMAGE049
，其已从发动机转速
Figure 675268DEST_PATH_IMAGE050
中被减去，以便仅保留发动机转速的振荡形式。在横轴上示出了以秒为单位的时间，并且在纵轴上示出了以每分钟圈数或者RPM为单位的发动机转速。术语TDC1, TDC2, TDC3和TDC4分别表示第一、第二、第三和第四汽缸各自的压缩的上死点。
优选地，如图3所示，在应用用于了解发动机转矩的当前传递函数之前，对来自曲轴角度位置传感器的采样信号应用第三滤波器。该第三滤波器在于，用于测量汽缸压力的所述角度窗口是根据发动机转速而偏移的，对于其如上文所述地获得发动机转速
Figure 985026DEST_PATH_IMAGE051
，使得在所考虑的区段中的转速的最小振荡
Figure 55751DEST_PATH_IMAGE052
属于该窗口，根据以下表达式：
Figure 46840DEST_PATH_IMAGE053
其中：
-
Figure 886620DEST_PATH_IMAGE054
表示偏移x tooth 个齿且窗口化使得齿i介于1和nb tooth 之间的转速振荡，
- x tooth 是在压缩的上死点位置TDC之前或之后的偏移的齿的数量，在所考虑的角度窗口中的最小发动机转速不总是定位在压缩的上死点位置TDC处：x tooth =ε(N, TQI ref )取决于当前发动机转速N和指示转矩TQI ref ，
-
Figure 367280DEST_PATH_IMAGE055
已在上文中定义。
该特征提出了根据指示发动机转矩和发动机转速来测量汽缸压力的动态的或可移动的窗口，以便转速的最小值
Figure 659721DEST_PATH_IMAGE056
位于分析窗口
Figure 703770DEST_PATH_IMAGE057
的开始处。
图3示出了这种偏移的示例。上面的曲线图示出了在未偏移的固定测量窗口25中附图标记为5的转速
Figure 398056DEST_PATH_IMAGE013
。下面的曲线图示出了附图标记为6的转速
Figure 49617DEST_PATH_IMAGE058
，其根据偏移的测量窗口26被有效地考虑，使得转速振荡的最小值
Figure 94934DEST_PATH_IMAGE013
属于该窗口26。在这两个曲线图上，横轴示出以为秒为单位的时间，并且纵轴示出以每分钟圈数或者RPM为单位的发动机转速。在图3中，在上面的曲线图上的竖直的虚线27和28限定了固定窗口25，并且在下面的曲线图上的竖直的虚线29和30限定了动态窗口26。
在图3的下面的曲线图上、在竖直的虚线27和29之间示出偏移的齿的数量x tooth 。该偏移的齿的数量是曲轴的旋转速度和指示的转矩的函数，使得转速的最小值
Figure 427826DEST_PATH_IMAGE007
位于分析窗口
Figure 976619DEST_PATH_IMAGE026
的开始处。
优选地，如图4a和图4b所示，在应用用于了解发动机转矩的传递函数之前，对来自曲轴角度位置传感器的采样信号应用第四滤波器。该第四滤波器在于，根据偏移的转速振荡
Figure 64661DEST_PATH_IMAGE059
的可移动的所述角度窗口还具有按照以下表达式定义的动态宽度：
Figure 331694DEST_PATH_IMAGE015
其中：
-
Figure 219010DEST_PATH_IMAGE027
是对于配备有汽缸压力传感器的汽缸而言通过应用函数γ(i, N, GEAR, TQI ref )截断窗口所获得的发动机区段上所考虑的转速振荡，
- γ(i, N, GEAR, TQI ref )是截断窗口的形式，其是根据当前发动机转速N、所接合的变速箱的比GEAR以及在配备有汽缸压力传感器的所述第一汽缸上测量的当前的参考发动机转矩或指示转矩TQI ref ，
-
Figure 622309DEST_PATH_IMAGE054
已在上文中定义。
利用该第四滤波器，根据发动机转速的振荡
Figure 881252DEST_PATH_IMAGE060
的形式，发动机转速的截断窗口
Figure 635582DEST_PATH_IMAGE061
的形式能够被重新定义以获得更稳健的信号处理，并因此获得对所估计的发动机转矩的增加的最终精度。在应用用于了解发动机转矩的传递函数之前，该滤波器构成用于处理来自曲轴角度位置传感器的采样信号的第四处理步骤。
图4a示出发动机转速
Figure 310277DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure 833662DEST_PATH_IMAGE063
的振荡7，以及应用于宽度为Lw的转速窗口
Figure 263506DEST_PATH_IMAGE064
或
Figure 239553DEST_PATH_IMAGE065
的、对应于截断的动态宽度Ld的截断信号的曲线8。在转速窗口
Figure 967206DEST_PATH_IMAGE066
或者
Figure 610677DEST_PATH_IMAGE067
的开始和结束处，删除了测量点3中的一部分。事实上，在发动机的一些配置中，例如具有五个汽缸的发动机在四冲程循环上运行，会出现在汽缸之间的干扰交叉现象；如有需要，该滤波器允许消除已处理信号的这些干扰现象。
图4b示出截断窗口的γ(i, N, GEAR, TQI ref )形式的三个示例，从下到上为高斯形式40、三角形式41、方形形式42，从而允许根据需要使截断窗口的形式适应干扰交叉现象。
优选地，为了测量对应于在第一汽缸的当前发动机循环中的燃烧的压力信号，初始角度窗口被定义成等于360°的角度区间，其分布为从在TDC之前的–180°到在压缩的上死点或TDC之后的+180°。
优选地，对于未配备有汽缸压力传感器的第二、第三和第四汽缸所估计的在角度窗口Segn+1、Segn+2和 Segn+3上所产生的发动机转矩因此根据以下表达式所获得：
Figure 945843DEST_PATH_IMAGE068
基于在上文中所述的表达式（1）获得表达式（2），在表达式（1）中的发动机转速n ref (i)和n cyl (i)已由如上所述的经滤波转速
Figure 674765DEST_PATH_IMAGE069
和
Figure 691262DEST_PATH_IMAGE070
所替代。
图5示出其中横轴和纵轴的物理量分别与图1中的横轴和纵轴的物理量相同的曲线图，并且示出了由发动机的连续汽缸中的连续燃烧所产生的曲轴的速度连续分布的曲线4。在横轴上的与括号相关的每个转速振荡表示在曲轴的720°的旋转角度上的汽缸燃烧对发动机循环的贡献，其由通过附图标记为
Figure 189240DEST_PATH_IMAGE071
所示的发动机汽缸数量所划分。
图5示出利用装备有
Figure 695308DEST_PATH_IMAGE071
个汽缸和NcapteurPcyl个压力传感器的发动机描述的方法的一般化，即当一个汽缸包括一个压力传感器时，该汽缸仅包括一个压力传感器。
在该图5中，发动机转速的每次振荡还包括参考在装备有汽缸压力传感器的所提及的汽缸Cylref中的经滤波的发动机转速
Figure 599941DEST_PATH_IMAGE072
，以及参考在未配备有汽缸压力传感器的所提及的汽缸
Figure 482446DEST_PATH_IMAGE073
中的发动机转速
Figure 834930DEST_PATH_IMAGE074
。
以下标号：
Figure 715161DEST_PATH_IMAGE075
表示其发动机转矩被估计的发动机的最后一个汽缸，其未配备有汽缸压力传感器且在配备有汽缸压力传感器的汽缸之后，在从发动机的配备有汽缸压力传感器的下一个汽缸Cyl ref 起进行更新之前，基于配备有汽缸压力传感器的该汽缸的用于了解发动机转矩的当前传递函数均是有效的。图5的发动机包括NcapteurPcyl个汽缸压力传感器，即一个汽缸装备有且仅有一个汽缸压力传感器。如在图5中所示，发动机转速的振荡在百分之一秒上发生。与括号相对的标记TQI ref 确认在相对应的汽缸Cylref中存在汽缸压力传感器，对于其，更新或刷新用于了解发动机转矩的传递函数。
在图6中，以示意且形象的方式示出了整体上来看借助图1至图5在上文描述的方法的示例的各个步骤的时序。在示意图的每行上是分别应用至发动机的每个汽缸的处理。在示意图的每列上是应用至时序上从左至右排列的汽缸压力传感器capteurPcyl的信号、以及时序上从右至左排列的曲轴位置传感器capteurCRK的信号的处理步骤。如所指示的，方框表示方法的步骤或所获得的结果。在示意图上，在方框之间的箭头指示步骤的发生顺序。
在图6中，例如对于第一汽缸（示意图的最上部的行30），从右至左是由曲轴位置传感器CRKsensor传输的发动机转速的信号n ref (i)，且然后是如借助图2至图4所描述的该信号的连续处理35，以便于提供信号
Figure 153096DEST_PATH_IMAGE076
，该信号被输入如上文所描述的表达式（2）中并且在方框36中作为对于第二汽缸的估计转矩示出（行31）。仍然对于第一汽缸、第一行30，在示意图的左侧是允许计算指示转矩TQI ref 的汽缸压力的信号Pcyl，该信号本身被输入如上文所描述的表达式（2）中并且在方框36中作为对于第二汽缸的估计转矩示出（行31）。
最后，在第二行31中是由曲轴位置传感器CRKsensor传输的发动机转速的信号n cyl (i)，且然后是如借助图2至图4所描述的该信号的连续处理37，以提供信号
Figure 573713DEST_PATH_IMAGE077
，该信号被输入如上文所描述的表达式（2）中并且在方框36中作为对于第二汽缸的估计转矩示出（行31）。
在图6中，如行32和33上所示，与行31相同的方法应用于不具有汽缸压力传感器的第三汽缸cyl 3和第四汽缸cyl 4，以分别获得信号
Figure 46283DEST_PATH_IMAGE078
和
Figure 81104DEST_PATH_IMAGE079
，这些信号被输入如上文所描述的表达式（2）中并且在方框36中作为对于第三汽缸cyl 3和第四汽缸cyl 4的估计转矩示出。
行34示出在燃烧的时序中在行30中所示出的第一汽缸cyl 1之后返回的并且配备有汽缸压力传感器的第一汽缸，例如具有四个汽缸的发动机的装备有仅一个汽缸压力传感器的第一汽缸。因此，行34是行30的重复，并且利用基于汽缸压力传感器获得的新的指示转矩TQI ref 来再次更新行31、方框36中的传递函数。
图7a、图7b、图7c示出旨在证明根据如上文所描述的本发明的方法在四汽缸发动机中的有效性的测试。
更确切地，图7a、图7b、图7c分别示出根据如上文所描述的方法估计的发动机转矩TQI mdl 的实验结果，而且这些实验结果分别是在发动机转速为2000转/分钟且所需的发动机转矩较小（图7a）、在发动机转速为2000转/分钟且所需的发动机转矩范围为中等（图7b）、在发动机转速为3000转/分钟且所需的发动机转矩较小（图7c）的情况下所获得的。
在每个图7a、图7b、图7c中，分开地示出由四个汽缸中的每一个所提供的发动机转矩的四张曲线图，对应于曲线图“区段1”、“区段2”、“区段3”和“区段4”。在每张曲线图中，点10表示模型化的转矩TQI mdl ，并且实线11表示从如上文所解释的配备有汽缸压力传感器的汽缸所获得的比较的和测量的转矩TQI mesure 。在图7a、图7b、图7c中，TQI mesure 对应于如上文所描述的TQI ref 。在每张曲线图中，在横轴上为以秒为单位的时间，并且在纵轴上为以牛顿米N.m为单位的发动机转速TQI mdl 和TQI mesure 的值。注意到，在如上文所描述的模型化的转矩与测量的转矩之间存在显著的相关性，从而证明根据本发明的方法的极高的精确性。

Claims (9)

1.一种用于确定由多汽缸发动机所传送的发动机转矩的方法，其包括至少一个配备有汽缸压力传感器的汽缸和至少一个未配备有汽缸压力传感器的汽缸，所述发动机包括由在汽缸中移动的活塞所驱动的曲轴，以及曲轴速度的确定装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
•步骤1：确定在角度窗口Segref上的曲轴角速度，所述角度窗口包括配备有汽缸压力传感器的第一汽缸的当前发动机循环中的燃烧，
•步骤2：测量在第一汽缸的所述当前发动机循环中的所述角度窗口Segref上的汽缸压力，
•步骤3：基于所测量的所述汽缸压力，计算第一汽缸的所述当前发动机循环中的所述角度窗口上的指示发动机转矩（TQI ref ）的值，
•步骤4：确定用于了解发动机转矩的当前传递函数，以估计至少一个未配备有汽缸压力传感器的第二汽缸中的指示发动机转矩（TQI mdl (cyl)），其在曲轴的旋转方向上在所述第一汽缸之后，该估计基于以下二者之积：
- 在第一汽缸的所述当前发动机循环中在所述角度窗口Segref上所计算的指示发动机转矩（TQI ref ），
- 以下两者之间的比值：
• 包括在第一汽缸的所述当前发动机循环之后的第二汽缸的当前发动机循环中的燃烧的角度窗口Segn+1上的曲轴的角速度（n cyl (i)），以及
• 包括在第一汽缸的所述当前发动机循环中的燃烧的所述角度窗口Segref上的曲轴的角速度（n ref (i)）；
•步骤5：对于在所述第一汽缸之后的未配备有汽缸压力传感器的汽缸的每个发动机循环，应用用于了解发动机转矩的所述当前传递函数，直到配备有汽缸压力传感器的汽缸的下一个发动机循环；
•步骤6：在配备有汽缸压力传感器的汽缸的所述下一个发动机循环期间，通过重复前述步骤来更新用于了解发动机转矩的所述当前传递函数，直到确定新的用于了解发动机转矩的当前传递函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于了解发动机转矩的所述当前传递函数由以下表达式给出：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中：
- TQI mdl (cyl)是在角度窗口Segn+1中对于未配备有汽缸压力传感器的所述第二汽缸所估计的发动机转矩，所述角度窗口Segn+1包括当前发动机循环的燃烧并且对应于在该角度窗口Segn+1上的发动机转速的附带振荡，
- TQI ref 是在角度窗口Segref中对于配备有汽缸压力传感器的所述第一汽缸所测量的当前的参考发动机转矩，所述角度窗口Segref包括当前发动机循环的燃烧并且对应于在该角度窗口Segref上的发动机转速的附带振荡，
- nb tooth 是曲轴位置传感器的齿的数量，
- n cyl (i)是参照给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的发动机转速，其在第二汽缸的角度窗口Segn+1中下标为i的测量点处所选取的，
- n ref (i)是参照给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的发动机转速，其在第一汽缸的角度窗口Segref中下标为i的测量点处所选取的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，引入了校正函数f(N, Cyl nr ,TQI ref )，以根据以下表达式来定义用于了解发动机转矩的所述当前传递函数：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中：
- f(N, Cyl nr ,TQI ref )表示所述校正函数，其是当前发动机转速（N）、和/或表示其相对于曲轴的位置的发动机的所考虑的汽缸的序号（Cyl nr ）、和/或当前的参考发动机转矩或指示转矩（TQI ref ）的函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，参考给出曲轴的角度位置的采样信号所获得的、在第一汽缸的角度窗口中或者在第二汽缸的角度窗口中下标为i的测量点处所选取的发动机转速n ref (i)根据如下定义的k阶移动平均滤波器来被滤波：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中：
-
Figure DEST_PATH_IMAGE004
是在每个齿i处经滤波的发动机转速n ref (i)或n cyl (i)，
- n X (i)是在每个齿i处的发动机转速n ref (i)或n cyl (i)，
- a k 是对滤波的贡献权重，其是根据原始信号n X (i)的信噪比而在前定义的，
- k是滤波器的阶数，
- i是所考虑的位置传感器的齿，并且对应于下标为i的测量点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所获得的发动机转速
Figure DEST_PATH_IMAGE005
经滤波，以从其减去发动机转速趋势，根据表达式：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
其中：
-
Figure DEST_PATH_IMAGE007
是在对于给定汽缸的燃烧循环中的对于齿i的发动机转速
Figure DEST_PATH_IMAGE008
的振荡形式，
-
Figure DEST_PATH_IMAGE009
是对于齿i所获得的发动机转速，其对应于上死点，并表示发动机转速趋势。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，对于待获得的发动机转速
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，用于测量汽缸压力的所述角度窗口Segref是根据发动机转速而偏移的，使得在所考虑的区段中的转速的最小振荡
Figure DEST_PATH_IMAGE011
属于该角度窗口Segref，根据以下表达式：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
并且：
-
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示偏移x tooth 个齿且窗口化的转速的振荡，以便使齿i介于1和nb tooth 之间，
- x tooth 是在压缩的上死点位置TDC之前或之后的偏移的齿的数量，在所考虑的角度窗口Segref中的最小发动机转速不总是定位在压缩的上死点位置TDC处：x tooth =ε(N, TQI ref )取决于当前发动机转速（N）和指示转矩（TQI ref ）。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，根据偏移的转速振荡
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，所述角度窗口Segref还具有动态宽度，根据以下表达式定义：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中：
-
Figure DEST_PATH_IMAGE016
是对于配备有汽缸压力传感器的汽缸而言，通过应用函数γ(i, N, GEAR, TQI ref )截断窗口所获得的发动机区段上的转速的振荡，
-γ(i, N, GEAR, TQI ref )具有截断的窗口的形式，其是根据当前发动机转速（N）、所接合的变速箱的比（GEAR）以及在配备有汽缸压力传感器的所述第一汽缸上所测量的当前的参考发动机转矩或指示转矩（TQI ref ）的函数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，对应于所述第一汽缸的当前发动机循环中的燃烧的所述角度窗口Segref由等于360°的角度区间所限定，其分布于从压缩的上死点之前的-180°到压缩的上死点之后的+ 180°。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，用于估计未配备有汽缸压力传感器的所述第二汽缸的指示发动机转矩根据以下表达式获得：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
。
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