CN107461269A - 用于确定空气燃料失衡的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定空气燃料失衡的方法和系统，方法和系统被提供以确定可变排量发动机中汽缸的空气燃料失衡。在一个示例中，该方法可以包括在汽缸停用事件期间顺序停用包括两个或多个汽缸的汽缸组中的每个汽缸，并在汽缸组中每个汽缸的顺序停用之后估计每个汽缸的λ偏差；并且基于所估计的λ偏差而获悉每个汽缸的空气误差。

Description

用于确定空气燃料失衡的方法和系统
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2016年6月2日提交的名称为“Method and System forDetermining Air-Fuel Imbalance”的美国临时专利申请No.62/344,777的优先权。以上参考的申请的全部内容以引用方式以其整体并入本文以用于全部目的。
技术领域
本发明一般涉及用于确定车辆的内燃发动机中的汽缸空气燃料失衡(imbalance)的方法和系统。
背景技术
发动机排放合规需要对发动机汽缸之间的空气燃料失衡的准确探测。发动机汽缸之间的空气燃料失衡可以因多种因素发生。例如，可能存在由于空气从一些汽缸泄漏而导致的汽缸间失衡、排气再循环误差、被堵塞的进气门、失火的燃料喷射器和故障的排气传感器。除了劣化的排放，空气燃料失衡还可以降低燃料效率和发动机性能。
汽缸间空气燃料失衡可以使用排气传感器来监控，以便通过将传感器信号关联到所测量的空气燃料偏差来估计空气燃料误差的量。监控多汽缸发动机中的空气燃料变化的一个示例方法在Behr等人的US 7,802,563 B2中被描述。其中，来自第一组汽缸的排气被送至排气传感器，并且在所选工况期间，基于工作在第一组中汽缸的点火频率或点火频率之上的排气传感器的响应，在至少一个汽缸中指示空气燃料失衡。通过响应于在汽缸的点火频率或点火频率之上的排气传感器读数而指示空气燃料失衡，反馈控制交互可以被隔离，以便实现空气燃料误差的连续指示。
然而，本发明人在此已经意识到这种用于空气燃料失衡探测的系统的潜在问题。例如，在排气传感器处的不良或不充分的排气混合可以造成传感器读数偏差。这样，在这种排气混合状况下生成的空气燃料误差估计可能无法反映实际的汽缸失衡。另外，排气系统几何结构可能对空气燃料失衡获悉造成额外的问题。例如，在多汽缸发动机中，由于来自汽缸的分层流和非均匀混合流，来自一些汽缸的流可以通过来自其他汽缸的流而被排气传感器掩盖。因此，一些汽缸中的流可能从不经过排气传感器。另一个缺点可能是在某些发动机工况期间，排气传感器的灵敏度降低。例如，在冷起动状况期间，排气传感器可能未被充分加热并且可能记录具有偏差的传感器读数，影响汽缸空气燃料失衡的获悉。
在可替换的方式中，使用汽缸内压力或扭矩误差可以获悉空气燃料失衡。然而，这种传感器可能是昂贵的。还有其他依赖排气压力传感器的方式。然而，这种传感器可能不可靠，特别是当压力在距离汽缸输出的下游较远的排气歧管中被测量时。仍有其他方式可以侵入地驱动非常稀或非常富的发动机汽缸，以便识别失衡。然而，这种侵入方式会导致过度排放。
发明内容
在一个示例中，上文所述的缺点可以通过用于发动机的方法被至少部分地解决，该方法包含：在汽缸停用事件期间，顺序停用汽缸组中的每个汽缸，汽缸组包括两个或更多个汽缸；在顺序停用汽缸组中每个汽缸之后估计每个汽缸的λ(lambda)偏差；并且基于所估计的λ偏差获悉每个汽缸的空气误差。以此方式，多汽缸发动机的汽缸内的空气误差可以被可靠且适时地识别，同时解决由排气几何结构、传感器灵敏度和排气混合所造成的矛盾。
作为一个示例，发动机可以包括位于第一和第二汽缸排的多个汽缸。在低发动机负荷的情况期间，一个或更多个汽缸，如一个汽缸排中的所有汽缸，可以被选择性地停用(例如，燃料和火花可以被停用)，同时其余可用汽缸以较高平均负荷运行，以便减少发动机泵送损失并提升燃料经济性。在汽缸停用之前，全部汽缸点火的空燃比可以被记录。在汽缸停用事件期间，被停用的汽缸可以被顺序停用，并且在顺序停用之后的每个汽缸的λ偏差(与全部汽缸点火的空燃比的λ偏差)可以被确定。由于被停用汽缸没有正在接收燃料，因此任何λ偏差被归因于流过汽缸的空气。以此方式，每个汽缸的空气误差可以被获悉。此外，λ偏差可以与预期λ偏差比较，以便获悉每个汽缸的空气误差。汽缸停用的次序可以被调整，使得每个发动机汽缸的空气误差能够在停用事件期间被获悉。所获悉的空气误差之后能够被用于确定汽缸间的空气燃料失衡。通过基于所估计的λ偏差获悉第一与第二汽缸排的每个汽缸中的空气误差，有关排气几何结构、传感器灵敏度和排气混合的问题可以被解决。
本文所描述的方式可以给出若干优点。例如，所述方法提供了改善的对于多汽缸发动机的汽缸间空气燃料失衡的获悉。通过在发动机运行的汽缸停用模式期间适时地停用汽缸组中的每个汽缸，同时其余发动机汽缸可用，各汽缸空气误差可以独立于排气歧管几何结构并且甚至是在存在非均匀汽缸流的情况下被获悉。另外，通过使用现有的排气传感器可以可靠地确定汽缸失衡。通过获悉汽缸间空气燃料失衡，发动机运行能够被调整，以便解决和/或补偿上述失衡。这样，通过减少发动机中的汽缸间空气燃料变化，排气排放可以被减少并且燃料效率可以被提高。
应理解的是，上述发明内容被提供从而以简化形式介绍一系列概念，这些概念将在具体实施方式中被进一步描述。本说明书并非旨在确认要求保护主题的关键或必要特征，被要求保护主题的范围由所附权利要求唯一限定。而且，要求保护的主题不限于解决上文或本公开任何部分所提及的任何不足的实施方式。
附图说明
图1显示了可变排量发动机(VDE)的示例排气系统布置。
图2显示了内燃发动机的局部。
图3显示了示例方法的流程图，该方法在发动机运行的VDE模式期间适时地估计汽缸间空气燃料失衡参数。
图4显示了识别汽缸间空气燃料失衡的示例方法的流程图。
图5显示了示例方法的流程图，该方法基于使用空燃比、排气压力和汽缸扭矩估计的复合指标来识别汽缸空燃失衡。
图6显示了示例图表式输出，该图表式输出用于基于空气误差、燃料误差和空气燃料误差识别汽缸失衡。
具体实施方式
以下说明涉及用于识别以可变排量运行的车辆发动机中的汽缸间失衡的系统和方法。这样，可变排量发动机(VDE)，比如图1-2中所描绘的发动机，能够通过选择性地停用燃料和火花以及改变所选汽缸的进气门和排气门的运行而在全部汽缸点火或一些汽缸点火的运行之间切换。图2显示了多汽缸发动机系统中单个汽缸的局部图。发动机控制器可以被配置为执行例程，比如图3-4的示例例程，以用于在可变排量发动机运行的VDE模式期间适时地估计汽缸间空气燃料失衡参数。图5显示了可以被控制器使用的示例例程，以用于基于复合指标识别汽缸间空气燃料失衡，所述复合指标通过使用第一置信因数对基于空燃比的失衡进行加权、使用第二置信因数对基于排气压力的失衡进行加权、以及使用第三置信因数对基于汽缸扭矩的失衡进行加权而确定。图6显示了示例图表式输出，该图表式输出用于基于多汽缸发动机中的汽缸的空气误差、燃料误差和空气燃料误差来识别汽缸失衡。
图1显示了示例性可变排量发动机(VDE)10，其中汽缸(例如，汽缸排15A中的汽缸A1-A4，以及汽缸排15B中的汽缸B1-B4)可以具有在一个或更多个发动机循环期间保持关闭的汽缸气门。汽缸气门可以经由液压驱动的提升件或经由凸轮廓线变换系统(CPS)机构被停用，在凸轮廓线变换系统(CPS)机构中，未提升的凸轮凸角被用于停用的气门。用于气门停用的其他机构也可以被使用。如在此所描绘的，发动机10是具有两个汽缸排15A和15B(每个汽缸排包含四个汽缸)的V8发动机，该发动机具有进气歧管44(具有节气门62)和耦连到排放控制设备70的排气歧管48，排放控制设备70包括一个或更多个催化剂和排气传感器。
在所选状况中，比如当不需要发动机的完全扭矩能力时，第一汽缸组和第二汽缸组中的一个或更多个汽缸可以被选择为停用(在此也称为VDE运行模式)。具体地，所选汽缸组中的一个或更多个汽缸可以通过关闭相应的燃料喷射器而被停用，同时保持进气门和排气门的运行，以使空气可以继续被泵送经过汽缸。当被禁用的汽缸的燃料喷射器被关闭时，其余启用的汽缸继续通过可用且运行的燃料喷射器执行燃烧。为了满足扭矩需求，发动机在那些喷射器仍启用的汽缸上产生相同量的扭矩。换句话说，其余可用汽缸以更高平均汽缸负荷运行。这需要更高的歧管压力，导致降低的泵送损失和增加的发动机效率。并且，较低的暴露于燃烧的有效表面积(仅来自启用的汽缸)减少了发动机热损失、提升了发动机热效率。
基于扭矩需求的下降，一个或更多个汽缸可以被选择性地停用。进一步地，汽缸可以基于其沿着发动机缸体的位置、在发动机排上的位置、以及汽缸的停用历史而被分组停用。作为一个示例，来自不同汽缸排(例如，汽缸排15A和15B)的汽缸可以针对停用被分组在一起。例如，在第一VDE状况中，汽缸A1、B1、A4、B4可以被停用，同时在第二VDE状况中，汽缸A2、B2、A3和B3可以被停用。在可替换的示例中，第一VDE模式可以包含与第二VDE模式相比不同的身份(identity)和数量的汽缸。
发动机10可以基于多种物质运行，这些物质可以经由燃料系统172被输送。发动机10可以至少部分地被包括控制器12的控制系统控制。控制器12可以从耦连到发动机10的传感器4接收多种信号，并且向耦连到发动机和/或车辆的多种执行器22发送控制信号。此外，控制器12可以从沿着发动机缸体分布的一个或更多个爆震传感器接收汽缸爆震或预点火的指示。当被包括时，多个爆震传感器可以被对称地或非对称地沿着发动机缸体分布。进一步地，一个或更多个爆震传感器可以包括加速计、电离传感器或汽缸内压力换能器。
图2描绘了发动机10的一个汽缸的示意图，发动机10可以被包括在汽车的驱动系统中。发动机10可以至少部分地被包括控制器12的控制系统和经由输入设备130来自车辆驾驶员132的输入而控制。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号(PP)的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即汽缸)30可以包括燃烧室壁32，活塞36被放置于燃烧室壁32中。活塞36可以被耦连到曲轴40，以使活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统被耦连到车辆的至少一个驱动轮。曲轴40也可以经由飞轮被耦连到起动机马达，以使发动机10能够起动运行。进一步地，曲轴扭矩传感器可以耦连到曲轴40，以用于监控汽缸扭矩。在一个示例中，扭矩传感器可以是激光扭矩传感器或磁性扭矩传感器。还有其他扭矩传感器可以被使用。可以使用来自扭矩传感器的测量的位置信号而估计汽缸扭矩。还有其他方法可以被用于估计汽缸扭矩。如图4-5中详尽说明的，发动机控制器可以基于扭矩传感器的输出而推定汽缸空气燃料失衡。
燃烧室30可以经由进气道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以选择性地经由相应的进气门52和排气门54与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在本示例中，进气门52和排气门54可以经由一个或更多个凸轮通过凸轮致动被控制，并且可以利用可被控制器12操作的凸轮廓线变换系统(CPS)、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)系统中的一个或更多个以改变气门运行。进气门52和排气门54的位置可以分别通过位置传感器55和57被确定。在可替换的实施例中，进气门52和/或排气门54可以被电动气门致动控制。例如，汽缸30可以可替换地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个燃料喷射器以用于提供燃料至汽缸。作为非限制性示例，汽缸30被显示为包括一个燃料喷射器66，该燃料喷射器66被供应来自燃料系统172的燃料。燃料喷射器66被显示为直接耦连到汽缸30，以用于与信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进汽缸30，信号FPW经由电子驱动器68从控制器12接收。以此方式，燃料喷射器66向燃烧汽缸30中提供所谓的燃料的直接喷射(在下文也被称为“DI”)。
应理解的是，在可替换的实施例中，喷射器66可以是将燃料提供至汽缸30上游的进气端口中的进气道喷射器。也应理解的是，汽缸30可以从多个喷射器接收燃料，比如多个进气道喷射器、多个直接喷射器、或前述的组合。
继续至图2，进气道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节流板64的位置可以被控制器12经由信号改变，该信号被提供给包括在节气门62中的电动马达或执行器，该配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被运行以改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP被提供给控制器12。进气道42可以包括质量空气流量(MAF)传感器120和歧管空气压力(MAP)传感器122，以用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
响应于来自控制器12的火花提前信号SA，在选择运行模式下，点火系统88能够经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。尽管显示了火花点火组件，但在一些实施例中，燃烧室30或发动机10的一个或更多个其他燃烧室可以以具有或没有点火火花的压缩点火模式运行。
压力传感器124可以被耦连到排气门54下游和排放控制设备70上游的排气道48。压力传感器124优选被定位为靠近排气门54，以便测量排气歧管压力(EMP)。在一个实施例中，压力传感器可以是压力换能器。如在图4-5中详尽说明的，发动机控制器可以基于压力传感器的输出而推定汽缸空气燃料失衡。
上游排气传感器126被显示为耦连到排放控制设备70上游的排气道48。上游传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，比如线性宽带氧传感器或通用或宽域排气氧(UEGO)传感器、双态窄带氧传感器或EGO、加热型排气氧(HEGO)传感器。在一个实施例中，上游排气传感器126是UEGO传感器，其被配置为提供输出，比如与排气中存在的氧量成比例的电压信号。控制器12使用该输出来确定排气空燃比。如在图4-5中详尽说明的，发动机控制器可以基于排气传感器的输出推定汽缸空气燃料失衡。
排放控制设备70被显示为沿着排气传感器126下游的排气道48设置。设备70可以是三元型催化剂(TWC)，其被配置为还原NOx并且氧化CO和未燃烧的碳氢化合物。在一些实施例中，设备70可以是NOx捕集器、多种其他排放控制设备、或前述的组合。
第二下游排气传感器128被显示为耦连到排放控制设备70下游的排气道48。下游传感器128可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，比如UEGO、EGO、HEGO等。在一个实施例中，下游传感器128是HEGO传感器，其被配置为指示排气在通过催化剂后的相对富或稀。这样，HEGO传感器可以提供具有切换点形式的输出，或者在排气从稀切换至富的点处提供压力信号。
进一步地，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以将预期部分的排气经由EGR通道140从排气道48传送至进气道42。提供给进气道42的EGR的量可以通过控制器12经由EGR阀142改变。进一步地，EGR传感器144可以被设置在EGR通道中并且可以提供排气的压力、温度以及浓度中的一个或更多个的指示。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。
控制器12在图2中被显示为微计算机，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(在本特定示例中被显示为只读存储器芯片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。除了之前讨论过的那些信号，控制器12还可以从耦连到发动机10的传感器接收多种信号，包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)测量值；来自压力传感器124的排气歧管压力(EMP)；来自耦连到冷却套114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)、来自耦连到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他种类)的表面点火感测信号(PIP)；来自耦连到曲轴40的曲轴扭矩传感器的汽缸扭矩；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的绝对歧管压力(MAP)信号。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP生成。控制器12也可以应用多种图2中的执行器，来基于接收到的信号和存储于控制器的存储器上的指令调整发动机运行。
存储介质只读存储器106能够由表示可由处理器102实施的非临时指令的计算机可读数据编程，该指令用于执行下文所述的方法以及其他可预计但未具体列出的变体。
在运行期间，发动机10中的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，基本上排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30，并且活塞36移动至活塞底部以使燃烧室30内的容积增加。活塞36靠近汽缸底部并在该冲程末尾(例如当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被所属领域技术人员称为下止点(BDC)。
在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36向汽缸盖移动，以压缩燃烧室30内的空气。活塞36在该冲程末尾并且最靠近汽缸盖的点(例如当燃烧室30处于其最小容积时)通常被所属领域技术人员称为上止点(TDC)。在之后被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在之后被称为点火的过程中，所喷射的燃料被已知点火装置如火花塞92点火，引起燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。最终，在排气冲程期间，排气门54打开，进而将燃烧后的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。需注意，上文所示仅作为示例，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，比如提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或多种其他示例。
如上文所述，图2只显示了多汽缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以相似地包括其自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
参考图3，显示了用于识别可变排量发动机中的汽缸空燃失衡的示例方法300。用于执行方法300和本文所包括的其余方法的指令可以由控制器12基于存储于控制器的存储器中的指令并结合接收自发动机系统的传感器的信号而被执行，比如参考图1-2上文所述的传感器。控制器可以根据下文所述方法利用发动机系统的发动机执行器来调整发动机运行。
在302，方法300包括确定、估计和/或测量当前发动机工况。工况可以包括但不限于发动机转速-负荷、扭矩需求、增压压力、歧管空气压力、发动机温度、燃烧空燃比、排气压力、和发动机温度。方法300在发动机工况被确定之后进行至304.
在304，方法300确定一个或更多个空气燃料失衡(AFIM)探测条件是否被满足。AFIM探测条件可以包括，自上个AFIM探测起经过的车辆行进的阈值持续时间或距离。如另一个示例，AFIM探测可以在每个驱动周期中被执行一次。如果AFIM条件未被满足，方法300进行至306以运行具有至少基于驾驶员需求致动的可变排量发动机(VDE)机构的发动机。具体来讲，当驾驶员需求较低时，发动机可以被以VDE模式运行，其中一个或更多个汽缸停用；并且当驾驶员需求较高时，发动机可以被以非VDE模式运行，其中全部汽缸可用。接下来可以退出方法。如果一个或更多个AFIM条件被满足，则回答为是(YES)并且方法300进行至308。
在308，方法300确定VDE条件是否被满足。如果驾驶员需求低于阈值，VDE条件可以被满足。如果VDE条件被满足，方法进行至310。在310，方法300可以包括，基于驾驶员需求的下降而确定停用的汽缸的数量，当驾驶员所需扭矩减小时，该数量增加。此外，被停用的汽缸的身份可以被确定。在一个示例中，控制器可以基于当前发动机工况选择针对汽缸停用和汽缸停用的持续时间的初始VDE模式。如在此详尽说明的，初始VDE模式可以响应于AFIM探测条件被满足而被调整，从而获悉每个汽缸的空气误差，并因此在VDE模式期间适时地获悉汽缸间空气燃料失衡。接下来，方法300可以进行至312。返回至308，如果VDE条件未被满足，则回答是否(NO)且方法300进行至312，以侵入地获悉汽缸空气误差和汽缸间空气燃料失衡。
在312，方法300可以包括估计全部汽缸可用时的排气空燃比(或λ值)、排气压力、和各汽缸扭矩值。例如，空燃比可以在排气传感器(例如，图2中的排气传感器126和/或128)处被测量。控制器可以确定在全部汽缸可用时的发动机循环(两转)期间的平均λ(LAM_ALL)。排气压力可以在排气压力传感器(例如，图2中的压力传感器124)处被测量，并且各汽缸扭矩可以在曲轴扭矩传感器(比如图2所示，耦连到每个汽缸的曲轴40的扭矩传感器)处被测量。
在确定全部汽缸可用时的空燃比、排气压力、和汽缸扭矩之后，方法300进行至314。在314，对应于VDE模式的一个或更多个汽缸可以被停用。在一个示例中，第一汽缸被停用。例如，所选VDE模式中的一个汽缸可以在其余发动机汽缸保持可用的同时被停用。停用可以包括将所选汽缸的燃料喷射器和提供给所选汽缸的火花关闭，同时继续打开或关闭汽缸的进气门和排气门，以便泵送空气经过所选汽缸。当被停用的汽缸的燃料喷射器被关闭时，其余启用的通过可用且运行的燃料喷射器继续执行燃烧。例如，发动机可以具有两个汽缸排，每个汽缸排包含四个汽缸(例如，图1中的汽缸排15A中的汽缸A1-A4，以及汽缸排15B中的汽缸B1-B4)。在一个示例中，所选VDE模式可以包括依据点火次序列出的汽缸(例如，汽缸A1、B1、A4、B4、B3、A2、B2和B3)，每个汽缸可以选择性地被逐一停用，同时其余发动机汽缸可用。通过逐一停用汽缸，任意空气误差可以被归因于被停用的汽缸。应理解的是，尽管以上示例提议顺序地逐一停用汽缸来获悉汽缸的空气燃料失衡，但在可替换的示例中，所选VDE模式中的多个汽缸(例如两个或更多个)可以被同时停用。在这种情况下，可能需要更复杂的计算来确定每个汽缸的空气燃料失衡并区分与每个被停用汽缸关联的空气误差。
在将所选VDE模式中的一个或更多个汽缸选择为停用之后，方法300进行至316。在316，当VDE模式的单个(或者一个或者更多个)汽缸被停用且其余汽缸可用时，空燃比/λ、排气压力和汽缸扭矩可以被确定、估计和/或测量。例如，控制器可以使用VDE机构逐一禁用汽缸并且针对每个汽缸的停用，在发动机循环期间获取λ(例如，在8汽缸发动机中，汽缸1的LAM_1，汽缸2的LAM_2，汽缸8的LAM_8)。当在所选VDE模式中一个或更多个汽缸被停用情况下确定了λ、排气压力和汽缸扭矩后，方法300进行至318。在318，方法300判断是否确定了所选VDE模式中全部汽缸的λ值、排气压力值和汽缸扭矩值。如果回答为否，例程进行至320。在320，例程再次致动之前选择性地停用的(一个或多个)汽缸并停用所选VDE模式中下一个汽缸(或汽缸组)，并且返回至316，以便在其余汽缸保持可用的同时确定被停用汽缸的λ值、排气压力值和汽缸扭矩值。例如，如果之前被选择为停用的汽缸是A1，则下一个被选择为停用的汽缸可以是B1。如另一示例，如果之前被选择为停用的汽缸是A1和A3，则下一组被选择为停用的汽缸可以是B1和B3。当汽缸B1(或B1和B3)被停用并且其余汽缸可用时，λ值、排气压力值和汽缸扭矩值被确定。
在一个示例中，依据所选汽缸模式将被停用的汽缸可以每个均被顺序停用。接下来，汽缸可以被再次致动并且其余汽缸可以被顺序停用，从而允许全部发动机汽缸在VDE模式的AFIM探测期间被停用至少一次。在一个示例中，发动机是四汽缸发动机(具有汽缸1-4)，并且响应于驾驶员需求的下降，一个汽缸在VDE模式期间被停用。汽缸1可以已经被初始地选择为在整个VDE模式期间停用。但是，在VDE模式的AFIM探测期间，汽缸1可以被停用，并且汽缸1的空气误差可以被获悉。然后，当VDE条件仍存在，汽缸1可以被再次致动，并且汽缸2可以被停用且汽缸2的空气误差可以被获悉。然后，汽缸2可以被再次致动，并且汽缸3可以被停用且汽缸3的空气误差可以被获悉。最后，汽缸3可以被再次致动，并且汽缸4可以被停用且汽缸4的空气误差可以被获悉。以此方式，在VDE模式期间，汽缸可以被顺序停用，直到发动机的每个汽缸的空气误差在VDE模式期间被适时地获悉。
返回至318，如果所有汽缸的λ值、排气压力值和汽缸扭矩值已经被评估过，则接下来例程进行至324。在324，发动机基于当前发动机负荷条件继续VDE运行。这包括，如果VDE条件仍存在，则保持一个或更多个汽缸停用。否则，如果汽缸再次致动条件被满足，则被停用的汽缸被再次致动。接下来，方法300进行至方法400的402，以确定汽缸之间的空气燃料失衡。如图4所详尽说明的，控制器可以计算每个汽缸与全部汽缸值的λ之差，并且使用相对于阈值的这个差值以确定是否存在汽缸失衡。控制器可以以相似的方式评估汽缸比扭矩估计和排气压力估计。如果失衡被探测到，则诊断代码(DTC)可以被设置。
应理解的是，尽管图3中的方法是在VDE模式期间，通过顺序停用发动机汽缸并获悉相应的λ偏差(较全部汽缸点火时的值)来估计汽缸之间的空气燃料失衡，但在其他示例中，该获悉也可以在发动机怠速和中等负荷条件期间通过变速器来执行，其中耦连在发动机与变速器之间的齿轮和液力变矩器被锁定。这可以进一步增强汽缸流在下游的排气传感器处被捕获的可能性，因为与较低流量(怠速状况中)相比，较高流量(中等负荷条件中)的流动模式更可能改变。通过比较距全部汽缸点火情况下的数值的汽缸比λ偏差，由汽缸比空气误差所导致的空气燃料失衡可以被更可靠地知悉，其中该偏差是经由在相对于怠速条件和中等负荷条件的VDE条件期间顺序停用汽缸所获悉的。此外，失衡探测的鲁棒性被增强。例如，降低了故障的失衡探测和遗漏的失衡探测。
图4阐述了用于获悉多汽缸发动机中的汽缸之间的空气燃料失衡的示例方法400。方法400将参考图1-2所描绘的部件和系统被描述于此，具体涉及发动机10、汽缸排15A和15B、以及控制器12。可以通过控制器实施存储于控制器中的计算机可读介质而执行方法400。应被理解的是，方法400可以被应用于具有不同配置的其他发动机系统，而不背离本公开的范围。
在此描述的方式感测到每一个排气传感器、压力传感器和扭矩传感器的输出中的变化，该变化与在空气燃料失衡的获悉过程中被顺序停用的汽缸中的燃烧事件相关。排气传感器输出的信号与排气中氧浓度成比例。压力传感器输出的信号与排气压力成比例，同时扭矩传感器输出的信号在燃烧期间与施加在汽缸上的扭矩相对应。
通过在其余发动机汽缸可以燃烧空气和燃料的同时停用所选VDE模式中的单个汽缸，排气传感器、压力传感器和扭矩传感器的输出可以被用于指示被停用汽缸的汽缸空气燃料失衡。因此，当前方式可以增加用于确定汽缸空气燃料失衡的信噪比。在一个示例中，当所选VDE模式中的单个汽缸被停用时，针对在接收燃料的汽缸的排气门被打开之后点火的汽缸而采样UEGO或HEGO传感器的输出电压(被转换为空燃比或λ(例如，空气燃料与空气燃料化学计量比之差))。接下来，被采样的氧传感器信号被评估以确定λ值或空燃比。在另一示例中，压力传感器输出被采样以确定排气压力，并且扭矩输出被采样以确定当所选VDE模式的单个汽缸被停用时在接收燃料的汽缸的排气门被打开之后点火的汽缸的汽缸扭矩。
方法400开始于402，其中所选VDE模式中每个被停用汽缸(n)的空燃比/λ值、排气压力(P)值和汽缸扭矩(TQ)值被与全部汽缸可用时的λ平均值(LAMavg)、排气压力平均值(Pavg)和汽缸扭矩平均值(TQavg)进行比较。具体来讲，该比较可以包括如以下等式所示地计算所选VDE模式中每个被停用汽缸的λ差(LAM_diffn)、压力差(P_diffn)和汽缸扭矩差(TQ_diffn)。
LAM_diffn＝LAMavg-LAMn (等式1)
P_diffn＝Pavg-Pn (等式2)
TQ_diffn＝TQavg-TQn (等式3)
在将每个被停用汽缸的λ值、排气压力值和汽缸扭矩值与全部汽缸可用时的λ平均值、排气压力平均值和汽缸扭矩平均值比较之后，方法400进行至404。
在404，λ差值、排气压力差值和汽缸扭矩差值被用于获悉每个汽缸的扭矩误差。例如，可以基于所述汽缸停用之后的相对于全部汽缸点火情况下的λ的λ偏差而确定给定汽缸的第一空气误差(导致相应的第一扭矩误差)。作为另一示例，可以基于所述汽缸停用之后的相对于全部汽缸点火情况下的排气压力的排气压力偏差而确定所述汽缸的第二扭矩误差。作为另一示例，可以基于所述汽缸停用之后的相对于全部汽缸点火情况下的曲轴转速的曲轴转速偏差而确定所述汽缸的第三扭矩误差。接下来，第一、第二、和第三误差可以被互相比较，以确定所述汽缸的平均误差。接下来，相同的步骤可以被重复，以获悉每个发动机汽缸的误差。
在另一示例中，λ差值、排气压力差值和汽缸扭矩差值可以与阈值比较，以识别汽缸空气/扭矩误差的存在以及相应的汽缸间的空气燃料/扭矩失衡的存在。具体来讲，所选VDE模式中每个被停用汽缸的λ差值与阈值λ差值进行比较，其中阈值λ差值基于产生过度排放(例如，高于阈值水平排放)或产生不可接受震动(例如，高于阈值水平震动)的失衡。例如，如果λ差值大于阈值λ差值，则可以指示正被考虑的被停用汽缸的空气燃料失衡。否则，如果λ差值小于阈值λ差值，则未检测到所选VDE模式的每个所选汽缸的汽缸空气燃料失衡。相似地，所选VDE模式中被停用汽缸的排气压力差与阈值压力差相比较，其中阈值压力基于产生过度排放或产生不可接受震动的压力失衡。如果排气压力差大于阈值压力差，则可以指示被停用汽缸的空气燃料失衡。否则，如果排气压力差小于阈值压力差，则未检测到被停用的汽缸的汽缸空气燃料失衡。还在另一示例中，所选VDE模式中被停用汽缸的汽缸扭矩差与阈值扭矩差相比较，其中阈值扭矩差基于产生过度排放或产生不可接受震动的扭矩失衡。如果汽缸扭矩差大于阈值扭矩差，则可以指示正被考虑的被停用汽缸的空气燃料失衡。否则，如果汽缸扭矩差小于阈值扭矩差，则未检测到被停用的汽缸的汽缸空气燃料失衡。
用于获悉汽缸空气燃料失衡的参数(即λ差值、排气压力差值和汽缸扭矩差值中的一个或更多个)的选取可以基于差值参数估计的可靠性来选择，该可靠性基于工况而确定。比如，当排气被充分混合和/或排气传感器被充分加热时，可以使用λ差值获悉具有提升的可靠性的被停用汽缸的空气燃料失衡。在另一示例中，在冷起动状况期间，排气温度可低于阈值温度，并且排气传感器未被充分加热。这样，在该状况下估计的λ差值可能是不可靠或不准确的。因此，除了λ差值之外独立的参数，比如排气压力差或汽缸扭矩差，可以在冷启动状况期间被更高地加权，以获悉所选VDE模式中被停用汽缸的空气燃料失衡。以此方式，被停用汽缸的空气燃料失衡获悉可以被改善。
当基于所选VDE中每个被停用汽缸的差值参数确定空气燃料失衡之后，方法400进行至404。在404，每个发动机汽缸的空气燃料失衡(或扭矩偏差)基于差值被获悉。例如，每个汽缸的失衡可以基于第一误差、第二误差和第三误差被确定，该第一误差、第二误差和第三误差分别基于λ偏差、排气压力偏差和曲轴加速度被获悉。
在406，发动机的每个汽缸的气流误差基于相应的λ偏差被获悉。具体来讲，由于λ偏差在单个汽缸被选择性地停用时被获悉，因此误差被归因于空气误差，因为此时不发生燃料供给。以此方式，汽缸的空气燃料失衡的空气误差组分能够与空气燃料失衡的燃料误差组分相区分。
在408，例程判断减速的燃料切断(DFSO)条件是否存在。DFSO状况可以包括加速器踏板未被下压、恒定或递减的车辆速度、以及制动器踏板正被下压中的一个或更多个。
返回408，如果DFSO条件被满足，则例程进行至410，以获悉每个发动机汽缸中燃料喷射器的燃料误差。否则，如果DFSO条件未被满足，则例程进行至420。
接下来在410，为了获悉每个汽缸的燃料喷射器误差，预定量的燃料被顺序喷射到每个汽缸中并且空气燃料混合物被燃烧。在一个示例中，喷射一定量的燃料包括喷射固定量的燃料至选择的汽缸，同时保持其余汽缸被停用(例如，没有燃料被喷射)，同时发动机继续转动。在喷射燃料至选择的汽缸之后，汽缸可以被点火一次或更多次，以在点火汽缸的每次燃烧事件后的燃烧产物被排放之后，产生排气空燃比或λ值的波动。空燃比或λ值可以与喷射至汽缸的燃料量相关，并且被喷射至汽缸的燃料量可以通过调整施加到接收燃料的汽缸的燃料喷射器的燃料脉冲宽度而被提供。在λ值被确定之后，判断是否存在λ变化。具体来讲，在DFSO期间，在自最大稀空燃比的喷射之后，λ的偏差可以被估计并与预期的λ(基于被喷射的燃料量)比较。由于汽缸的燃料喷射器误差，汽缸的实际λ值可以与预期的λ值不同，所述燃料喷射器误差之后被获悉。
接下来在412，例程可以基于在DFSO期间估计的λ偏差而获悉与每个汽缸的燃料喷射器相关联的燃料供给误差。汽缸空气燃料失衡可以由自期望或预期的发动机空燃比偏差的一个或更多个汽缸的空燃比导致。针对一个λ值或λ值的均值的实际汽缸λ与预期λ之差可以被确定，并且喷射器燃料供给误差可以基于平均λ值被获悉。获悉燃料供给误差包括：确定汽缸空燃比是否比预期更稀(例如过量氧气)或更富(例如过量燃料)并存储所获悉的误差，以用于DFSO终止后的汽缸未来的运行。例如，如果所选汽缸的λ值是2.1并且预期λ值是1.9，则可以存在大小为0.2的富空燃比变化。该大小可以被获悉并且被应用于DFSO之后的汽缸未来的燃烧，以便燃料喷射可以在呈现出该变化的汽缸中补偿0.2的λ变化(例如，喷射超出确定量的燃料量，超出的燃料与0.2的大小成比例)。在获悉每个汽缸的燃料误差之后，例程进行至414。
在414，例程可以包括：基于所获悉的空气误差、所获悉的燃料喷射器误差、以及空气误差与燃料喷射器误差的比较中的一个或更多个而获悉每个汽缸的空气燃料失衡。空气误差可以发生在汽缸接收了少于或多于预期量的空气时，比如由于汽缸的具体几何结构引起。汽缸中的空气误差的大小可取决于汽缸相对于进气系统的位置。例如，位于进气系统附近的发动机汽缸可以比位于远处的汽缸接收更多空气。汽缸燃料误差可以由于燃料喷射器向汽缸喷射多于或少于意图量的燃料而发生。根据给定汽缸中的空气误差和燃料误差的大小，空气和燃料误差的组合可以导致给定汽缸较其他汽缸的总体空气燃料失衡。如果空气误差大于燃料误差，则汽缸失衡可以是稀空气燃料失衡。可替换地，给定汽缸的燃料误差可以大于空气误差，并且可导致富空气燃料失衡。在其他情况中，给定汽缸的空气和燃料误差可以互相抵消，从而使得无空气燃料失衡。
接下来在416，例程判断给定汽缸的空气燃料失衡是否大于阈值失衡估计(例如，高于0.2)。如果回答为是，例程进行至418。否则，如果空气燃料失衡小于阈值失衡估计，则退出例程。
在418，通过记录失衡汽缸的身份和相应的失衡程度，例程设置诊断代码。在一个示例中，诊断代码可以仅在汽缸已被技术人员检修之后才被移除。进一步地，当代码被设置时，失衡汽缸的运行可被限制。例如，发动机负荷可以被限制。作为进一步的示例，在设置诊断代码后，发动机可以进入误差减轻模式，其中误差减轻模式是FMEM模式，该FMEM模式减少受影响系统的误诊并且减少对发动机部件的损害。在误差减轻模式中，发动机负荷(包括空气量和总燃料质量)可被限制。该限制可以基于被识别出的失衡的程度，当汽缸间失衡的程度较高时和/或当较大数量的汽缸失衡时，发动机负荷被限制为较低水平。在设置诊断代码之后，例程进行至420。
在420，例程调整具有如在414确定的空气燃料失衡的任何汽缸的汽缸运行。该调整可以包括经由改变燃料喷射量调整喷射到发动机汽缸的燃料量。燃料喷射调整可以与412中所述的空气燃料误差成比例。该调整可以进一步包括基于汽缸空气燃料失衡的类型而喷射更大量或更少量的燃料。例如，在414，给定汽缸可显示出富空气燃料偏差。燃料调整可以包括喷射更少燃料至给定汽缸中。可替换地，如果给定汽缸显示出稀空气燃料偏差，则燃料调整可以包括喷射更多燃料至给定汽缸中。通过基于空气燃料偏差而调整被喷射进失衡汽缸中的燃料量，发动机效率和运行可以被改善，同时减少排放。在应用相应于每个汽缸的所获悉的空气燃料失衡的调整之后，方法400可以退出。
图5显示了用于识别汽缸空气燃料失衡的可替换方法500。在示例方法500中，空气燃料失衡基于三个不同的失衡估计而确定，每个估计通过基于发动机工况的置信因数而加权。其中，发动机扭矩、排气氧传感器信号和排气压力信号在每个燃烧事件之后被处理并存储。通过使用汽缸燃烧火花事件正时信息，不同的寄存器-蓄势器被用来存储每个独立汽缸的平均扭矩、λ和压力。以此方式，方法500可以在宽范围的工况中可靠地确定汽缸空气燃料失衡而不打断发动机运行。方法500将参考图1-2中所述的部件和系统被描述于此，具体涉及发动机10、汽缸排15A和15B以及控制器12。方法500可以通过控制器执行存储于控制器中的计算机可读介质而被实施。应被理解的是，方法500可以被应用于具有不同配置的其他发动机系统，而不脱离本公开的范围。
方法500基于第一工况进行至502。第一工况可以包括中等发动机负荷、怠速条件、均匀排气混合条件、以及排气传感器被充分加热中的一个或更多个。例程可以选择相应于所选VDE模式中被停用汽缸的空燃比(AFR)(在方法300中被测量或估计)。所选空燃比被归一化为平均的空燃比(LAMavg)的百分比，其在全部发动机汽缸可用时被估计。
接下来在504，基于第一工况确定用于所选VDE模式中被停用汽缸的空燃比估计的第一置信因数(c1)。第一置信因数可以基于当前发动机状况而反映空燃比估计的可靠性或准确性。置信因数可以被设置为最高值1(指示最大置信度)，或者如果汽缸失衡估计不可获得或者不可靠，则置信因数可以被设置为最低值0。较高的置信因数指示失衡估计更可靠，而较低的置信因数指示失衡估计较不可靠。例如，当位于排气传感器处的排气的混合是充分的或者在阈值混合水平之上，则第一置信因数可以被增大。在另一个示例中，在冷起动条件期间，当排气传感器未被充分加热时，第一置信因数可以被减小，因此空燃比的估计可能不可靠。第一置信因数可以针对所选VDE模式中每个汽缸而不同。作为示例，排气传感器读数可以通过以下方式由汽缸相对于排气传感器位置的定位而受影响，即通过来自一些汽缸的流量可以在排气传感器处被探测到，同时来自其他汽缸的流量可能未被探测到。因此，与其流量未被探测到的汽缸相比，其流量在排气传感器处被探测到的汽缸可以被分配较高的置信因数。
如果车辆处于第二工况，则方法500进行至506。第二工况可以是中等负荷稳态工况或怠速稳态工况。进一步地，第二工况可以是排气正时超过阈值正时的变化。还进一步地，第二工况可以是压力传感器与燃烧汽缸的排气门之间的平均距离小于阈值距离。这样，第二工况可以包括上述工况中的任意一个或者任意组合。所选VDE模式中每个被停用汽缸的排气压力(Pn)(之前在方法300中被估计)被归一化为当全部汽缸可用时的平均排气压力(Pavg)的百分数。
在508，基于第二工况确定用于每个所选VDE模式中的每个被停用汽缸的排气压力失衡估计的第二置信因数。第二置信因数可以随着气门正时的较少变化而增大，并且随着气门正时的较大变化而减小。如果压力传感器与燃烧汽缸的排气门之间的平均距离大于阈值距离，则第二置信因数可以进一步被设置为低于阈值。还进一步地，如果所述距离小于阈值距离，则第二置信因数可以被设置为高于阈值。
如果车辆处于第三工况，则方法500进行至510。第三工况可以是冷起动工况。例如，当排气温度低于阈值温度并且排气没有在排气传感器处被充分混合时，冷起动工况可以被确定。还进一步地，第三工况可以是稀发动机运行。这样，第三工况可以包括以上工况中的任意一个或任何组合。当满足第三工况后，在方法300中测量或估计的用于每个所选VDE模式中的每个被停用汽缸的汽缸扭矩(TQn)被归一化为平均汽缸扭矩(TQavg)的百分数。
在512，基于第三工况确定用于所选VDE模式中每个被停用汽缸的汽缸扭矩失衡估计的第三置信因数(c3)。第三置信因数可以随着排气在排气传感器处更好的混合而被减小，并且随着排气在排气传感器处不充分的混合而被增大。第三置信因数可以随着更稀的空燃比而被增大，并且随着更富的空燃比而被减小。在对归一化的失衡估计以及每个所选VDE模式中的每个被停用汽缸的所有置信因数进行估计之后，方法500可以进行至514。
在514，基于置信因数和归一化的失衡估计而估计所选VDE模式中每个被停用汽缸的全面的归一化参数(CNP)。例如，所选VDE模式中被停用汽缸(n)的全面归一化参数可以如下所示被计算：
在516，方法500确定所选VDE模式中的每个被停用汽缸的全面归一化参数是否大于阈值参数。该阈值参数可以是在全部汽缸可用时被确定的阈值或者平均的全面归一化参数。如果回答为否(即CNP低于阈值参数)，则方法500进行至518，其中被停用汽缸中的空气燃料失衡未被探测到并且退出例程。
返回至516，如果回答为是(即CNP大于阈值参数)，方法500进行至520。在520，具有空气燃料失衡的所选VDE模式中的每个被停用汽缸被识别。可以基于被停用汽缸的全面归一化参数与阈值参数的偏差而识别失衡的汽缸。该偏差的大小可以与空气燃料失衡的大小相应。例如，如果包含四个汽缸(例如，图1中的汽缸A1-A4和B1-B4)的VDE模式被选择用于获悉空燃比失衡。在一个示例中，在冷起动状况期间，所选VDE模式的汽缸A1可以被停用并且空气燃料误差被确定。如果第一置信因数是0.2，则第二置信因数是0.4且第三置信因数是0.4。此外，如果归一化的排气空燃比是1.33(0.8/0.6)，则归一化的排气压力是0.86(1.2/1.4)，并且归一化的汽缸扭矩是0.92(2.4/2.6)。CNP被计算为0.98，但阈值参数是0.8，之后0.18被确定为汽缸A1的空气燃料误差。
方法500接下来进行至522，以更新含有失衡汽缸信息的诊断代码。例如，可以基于CNP与在516中确定的阈值参数的偏差而修正用于全部失衡汽缸的诊断代码。在另一示例中，诊断代码可以基于当前CNP偏差与先前CNP偏差之间的差值而被更新，其中先前CNP偏差是自先前发动机运行的时间的诊断代码中的偏差。进一步地，全部汽缸的失衡历史可以被更新。在更新诊断代码之后，可以退出方法500。
在一个示例中，在每个燃烧事件之后，发动机扭矩、排气氧传感器信号和排气压力信号被处理并存储。接下来对于每个信号类型计算全部汽缸的组合的平均值。对于每个信号类型，各汽缸值被归一化为组合的平均值的百分数，以使每个汽缸具有最多三组完整的归一化结果。对于每个汽缸，归一化结果被置信因数(标称为1.0)加权，并且被加在一起以产生全面的归一化结果。具有最大置信度的方法被给予最高的置信因数(例如1.0)。每个汽缸的全面归一化结果与其他汽缸对比。如果汽缸扭矩之间的散布超过阈值，则失衡被探测到并被确定。与汽缸的全面归一化结果的组合均值相差最远(或超过阈值)的(一个或多个)汽缸通过设置相应的诊断代码而被识别。
转至图6，显示了四汽缸发动机(例如，具有汽缸1-4的直列式发动机)中各汽缸中空气燃料失衡的示例性图表输出。可以通过依据图3-4中的方法实施图1-2所述系统中的指令而提供图6的序列。发动机的各汽缸被标绘于x轴上，同时空气误差、燃料误差和空气燃料失衡被标绘于y轴上。如图4所解释的，当DFSO条件被满足时，每个汽缸的空气误差值、燃料喷射器误差值和空气燃料失衡值被确定。汽缸1-4的空气误差值被阐述于图表602中，零空气误差由线604表示。每个汽缸的燃料误差被标绘于图表606上，并且每个汽缸的空气燃料失衡被标绘于图表610上。线608和线612分别代表零燃料误差和零空气燃料失衡。尽管所描绘的示例显示了零误差为604、608和612，但在可替换的示例中，它们可以代表基于对所有汽缸的该参数的估计的该参数的组合平均值，并且实心圆描绘了与组合平均值的偏差。
参考图表602，描绘了每个汽缸的空气误差值。如所示，汽缸1具有相对较高的空气误差值，而汽缸2和3具有相对较低的空气误差值。具体来讲，汽缸1较平均值的偏差最大。汽缸1和3接收多于预期的空气，但是汽缸1比汽缸3接收更多空气。汽缸2接收少于预期的空气，而汽缸4由于接收预期量的空气而显示无空气误差(604)。例如，汽缸1-3可以在汽缸4显示无空气误差时分别显示出空气误差值0.5、0.2、0.1。在汽缸1中为0.5的空气误差显示了汽缸在接收大于预期量的空气。汽缸2显示的空气误差为0.2，表明该汽缸在接收低于预期量的空气。汽缸3显示的空气误差为0.1，表明汽缸在接收大于预期量的空气，但汽缸3接收的空气量比汽缸1接收的量更少。
接下来，图表606显示了汽缸1-4的燃料误差值。如所阐述的，汽缸1-3显示了燃料误差，而汽缸4显示无燃料误差(608)。汽缸1和3在接收低于预期量的燃料，而汽缸2在接收高于预期量的燃料。由于汽缸4显示无燃料误差，因此该汽缸在接收预期量的燃料。例如，汽缸1-3可以在汽缸4显示无燃料误差时分别显示为0.2、0.15、0.1的燃料误差值。
接下来，图表610显示了汽缸1-4的空气燃料失衡值。如所示，汽缸1具有相对较高的空气燃料失衡，而汽缸2具有相对较低的空气燃料失衡。汽缸3-4显示无空气燃料失衡。汽缸1显示稀空气燃料偏差，而汽缸2显示富空气燃料偏差。由于汽缸1正在接收比预期量更多的空气但更少的燃料，因此可以探测到大的稀空气燃料偏差。汽缸2接收比预期量更少的空气但更大量的燃料，因此富空气燃料偏差可以被观察到。汽缸3中的空气和燃料误差抵消，导致汽缸中没有空气燃料失衡(612)。由于汽缸4不具有空气和燃料误差，因此未探测到空气燃料失衡(612)。
每个失衡汽缸中的空气误差、燃料误差和空气燃料失衡被记录并存储于诊断代码中。控制器可以调整如上所述的呈现空气燃料失衡的任何汽缸的汽缸运行。该调整可以包括经由改变燃料喷射正时而调整喷射至失衡汽缸的燃料量，比如通过提前或延迟燃料喷射正时。燃料喷射正时调整可以与所确定的空气燃料误差成比例。该调整可以进一步包括基于汽缸空气燃料失衡的类型而喷射更大量的燃料或更少量的燃料。例如，汽缸1显示了稀空气燃料偏差，而汽缸2显示了富空气燃料偏差。燃料调整可以包括将更多燃料喷射进汽缸1中但将更少燃料喷射进汽缸2中，以使两个汽缸的空燃比都达到化学计量值。通过基于空气和燃料误差以及空气燃料失衡估计来调整喷射进失衡汽缸的燃料量，发动机效率和运行可以被改善，同时减少排放。
以此方式，汽缸间的空气燃料失衡能够被可靠且鲁棒地确定，而无需驱动空燃比冲程也无需依赖于昂贵的传感器。此外，汽缸的失衡可以独立于其几何结构而被确定。通过提升失衡探测的鲁棒性并且减少故障探测和遗漏的探测，减少了保修成本。
在一个示例中，用于发动机的方法包含：在汽缸停用事件期间，顺序停用包括两个或更多个汽缸的汽缸组中的每个汽缸；在顺序停用汽缸组中每个汽缸之后，估计每个汽缸的λ偏差；并且基于估计的λ偏差而获悉每个汽缸的空气误差。上述示例可以额外地或可选择地进一步包含区分汽缸组中每个汽缸的空气误差与每个汽缸的燃料喷射器的燃料喷射器误差。任意或全部上述示例额外地或可选择地进一步包含在减速燃料切断(DFSO)事件期间，用燃料脉冲宽度顺序点火汽缸组中的每个汽缸，该燃料脉冲宽度被选择为提供预期的λ偏差，并且基于真实λ偏差相对于预期空气燃料偏差而获悉汽缸组中每个汽缸的燃料喷射器误差。任意或全部上述示例额外地或可选择地进一步包含基于所获悉的所述汽缸的空气误差而指示每个汽缸的空燃比失衡。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，估计λ偏差包括估计与在汽缸停用事件之前全部汽缸点火时的平均λ的偏差。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，汽缸停用事件响应于驾驶员需求的下降，并且其中被选择为顺序停用的汽缸组中的汽缸的数量和身份基于驾驶员需求的下降。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，顺序停用的次序基于汽缸组中每个汽缸的每个点火次序以及自汽缸组中每个汽缸上一个空气误差诊断所经过的持续时间。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，所述指示包括响应于给定汽缸的所获悉的空气误差高于阈值误差而指示给定汽缸的空气燃料失衡。
另外，在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，该所获悉的误差是第一误差，该方法进一步包含：在发动机怠速条件期间，顺序停用汽缸组中的每个汽缸，并且基于所估计的λ偏差而获悉每个汽缸的第二空气误差；在发动机负荷高于阈值负荷并且液力变矩器被锁定期间，顺序停用汽缸组中的每个汽缸，并且基于估计的λ偏差而获悉每个汽缸的第三空气误差；并且基于第一空气误差、第二空气误差和第三空气误差中的每个而指示每个汽缸的空燃比失衡。
任意或全部上述示例额外地或可选择地进一步包含响应于指示汽缸组中的第一汽缸中的空气燃料失衡，在再此致动汽缸组之后，基于第一汽缸的所获悉的空气误差而调整第一汽缸的燃料供给，并且进一步地，基于所获悉的空气误差调整汽缸组中其余汽缸的燃料供给，以使空燃比维持在化学计量比或化学计量比附近。任意或全部上述示例额外地或可选择地进一步包含基于顺序停用期间的曲轴加速度和排气压力脉动中的一个或更多个而获悉汽缸组中每个汽缸的扭矩误差，并且基于所获悉的空气误差相对于所获悉的扭矩误差而指示空燃比失衡。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，该汽缸组是第一汽缸组，并且λ偏差基于选择性地接收来自第一汽缸组中每个汽缸的排气的第一共用排气传感器的输出而被估计，其中发动机包括不同的第二汽缸组以及选择性地接收来自第二汽缸组中每个汽缸的排气的第二共用排气传感器；该方法进一步包含，基于第一汽缸组的空燃比失衡相对于第二汽缸组的空燃比失衡，区分第一共用排气传感器的误差与第二共用排气传感器的误差。
在另一示例中，用于发动机的方法可以包含：估计全部汽缸点火时的第一λ；选择性地停用第一汽缸并估计第二λ；接下来，再次致动第一汽缸，同时选择性地停用第二汽缸并估计第三λ；基于第二λ相对于第一λ获悉第一汽缸的第一空气误差；基于第三λ相对于第一λ，获悉第二汽缸的第二空气误差；并且当再次致动第一和第二汽缸后，基于第一和第二空气误差中的每个调整第一和第二汽缸中的每个的燃料供给，以使发动机运行于化学计量比或化学计量比附近。上述示例可以额外地或可选择地进一步包含：估计全部汽缸停用时的最大稀λ；基于实际λ改变相对于预期λ改变而选择性地向第一汽缸供给燃料并且获悉第一汽缸的燃料误差；接下来，停用第一汽缸，同时选择性地向第二汽缸供给燃料，并且基于实际λ改变相对于预期λ改变而获悉第二汽缸的燃料误差；并且当再次致动第一和第二汽缸后，基于第一燃料误差调整第一汽缸的燃料供给以及基于第二燃料误差调整第二汽缸的燃料供给，以使发动机运行于化学计量比或化学计量比附近。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，选择性地停用是响应于驾驶员扭矩需求的下降，并且其中所有汽缸响应于减速燃料切断条件而被停用。任意或全部上述示例额外地或可选择地进一步包含区分耦连到第一和第二汽缸中的每个的共用空气燃料传感器的空气燃料传感器误差。
另一个示例发动机系统包含：包括两个或更多个汽缸的发动机汽缸组；可选择性停用的燃料喷射器，其耦连到汽缸组中的每个汽缸；排气空燃比传感器，其接收来自汽缸组中每个汽缸的排气；控制器，其具有存储于非临时性存储器上的计算器可读指令，该指令用于：响应于汽缸停用条件而顺序停用汽缸组中的每个汽缸，并且基于在顺序停用之后在排气空燃比传感器处被估计的第一λ偏差而获悉汽缸组中每个汽缸的空气误差；响应于减速燃料切断条件而顺序向汽缸组中每个汽缸供给燃料，并且基于在顺序供给燃料之后在排气空燃比传感器处估计的第二λ偏差而获悉汽缸组中每个汽缸的燃料喷射器误差；并且基于所获悉的空气误差相对于所获悉的燃料喷射器误差而指示汽缸空气燃料失衡。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，控制器包括进一步的指令，该指令用于：基于所获悉的空气误差、所获悉的燃料喷射器误差、和汽缸空气燃料失衡中的每个，在随后的全部汽缸点火情况下的发动机运行期间，调整向汽缸组中每个汽缸的燃料供给。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，控制器包括进一步的指令，该指令用于：响应于汽缸的汽缸空气燃料失衡高于阈值，设置诊断代码并进入误差减轻模式，其中误差减轻模式是FMEM模式，该FMEM模式将阻止对受影响系统的误诊并阻止对发动机部件的损害。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，发动机负荷(包括空气量和总燃料质量)在误差减轻模式中被限制。在任意或全部上述示例中，额外地或可选择地，控制器包括进一步的指令，该指令用于：基于所获悉的空气误差相对于所获悉的燃料喷射器误差而获悉排气空燃比传感器的偏置。
注意，被包括在本文中的示例性控制和估计例程能够与多种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可以在非临时性存储器中被存储为可实施指令，并且可以被控制系统执行，该控制系统包括与多种传感器、执行器以及其他发动机硬件相结合的控制器。被描述于本文的具体例程可以表示任意数量的处理策略中的一个或更多个，比如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的、以及类似物。这样，所阐述的多种行动、运行和/或功能可以以所阐述次序执行、平行执行、或在一些情况被省略。相似地，为了实现本文所述示例实施例的特征及优点，所述处理的次序不是必然需要的，而是为了易于阐述及描述而提供。一个或更多个所阐述的动作、运行和/或功能可以根据所使用的特定策略被重复地执行。进一步地，所描述的动作、运行和/或功能可以图形地表示代码，该代码被编程进发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中，其中所描述的动作通过实施系统中的指令而被执行，所述系统包括与电子控制器结合的多种发动机硬件部件。
应理解的是，本文公开的配置和例程本身是示范性的，并且这些具体的实施例不应被认为具有限制意义，因为多种变化是可行的。例如，以上技术可被应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括多种系统和配置和在此公开的其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。
随附的权利要求特别指明被认为新颖和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能提及“一个”元素或“第一”元素或它们的等价物。这些权利要求应被理解为包括一个或多个这些元素的并入，既不要求也不排除两个或更多的这些元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而要求保护。这些权利要求，无论较原权利要求的范围更宽、更窄、等同或不同，均被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，该方法包含：
在汽缸停用事件期间，
顺序停用包括两个或多个汽缸的汽缸组中的每个汽缸；
在所述汽缸组中每个汽缸的顺序停用之后，估计每个汽缸的λ偏差；并且
基于所述估计的λ偏差获悉每个汽缸的空气误差。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含区分所述汽缸组中每个汽缸的所述空气误差与每个汽缸的燃料喷射器的燃料喷射器误差。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包含在减速燃料切断即DFSO事件期间，通过燃料脉冲宽度顺序点火所述汽缸组中的每个汽缸，所述燃料脉冲宽度被选择以提供预期λ偏差，并且基于实际λ偏差相对于预期空气燃料偏差而获悉所述汽缸组中每个汽缸的所述燃料喷射器误差。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包含基于所述汽缸的获悉的空气误差指示每个汽缸的空燃比失衡。
5.根据权利要求1所述的方法，其中估计所述λ偏差包括估计与在所述汽缸停用事件之前全部汽缸点火情况下的平均λ的偏差。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述汽缸停用事件响应于驾驶员需求的下降，并且其中选择用于顺序停用的所述汽缸组中汽缸的数量和身份基于驾驶员需求的下降。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述顺序停用的次序基于所述汽缸组中每个汽缸的点火次序以及自所述汽缸组中每个汽缸的上一次空气误差诊断起经过的持续时间中的每个。
8.根据权利要求4所述的方法，其中所述指示包括响应于给定汽缸的所述获悉的空气误差高于阈值误差而指示所述给定汽缸的空气燃料失衡。
9.根据权利要求4所述的方法，其中所述获悉的误差是第一误差，所述方法进一步包含：
在发动机怠速条件期间，顺序停用所述汽缸组中的每个汽缸，并且基于所估计的λ偏差获悉每个汽缸的第二空气误差；
在发动机负荷高于阈值负荷并且液力变矩器被锁定期间，顺序停用所述汽缸组中的每个汽缸，并且基于所述估计的λ偏差获悉每个汽缸的第三空气误差；并且
基于所述第一空气误差、第二空气误差和第三空气误差中的每个指示每个汽缸的所述空燃比失衡。
10.根据权利要求4所述的方法，进一步包含响应于指示所述汽缸组中的第一汽缸中的空气燃料失衡，在再次致动所述汽缸组之后，基于所述第一汽缸的所述获悉的空气误差而调整所述第一汽缸的燃料供给，并且进一步基于所述获悉的空气误差调整所述汽缸组中其余汽缸的燃料供给，以使空燃比维持在化学计量比或化学计量比附近。
11.根据权利要求4所述的方法，进一步包含基于在所述顺序停用期间的曲轴加速度和排气压力脉动中的一个或多个获悉所述汽缸组中每个汽缸的扭矩误差，并且基于所述获悉的空气误差相对于所述获悉的扭矩误差而指示所述空燃比失衡。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述汽缸组是第一汽缸组，并且所述λ偏差基于第一共用排气传感器的输出被估计，所述第一共用排气传感器选择性地接收来自所述第一汽缸组中每个汽缸的排气，其中所述发动机包括不同的第二汽缸组以及选择性地接收来自所述第二汽缸组中每个汽缸的排气的第二共用排气传感器，所述方法进一步包含：基于所述第一汽缸组的空燃比失衡相对于所述第二汽缸组的空燃比失衡而区分所述第一共用排气传感器的误差与所述第二共用排气传感器的误差，并且区分所述空气误差与所述排气传感器误差。
13.一个用于发动机的方法，包含：
估计全部汽缸点火时的第一λ；
选择性地停用第一汽缸并估计第二λ；
接下来，再次致动所述第一汽缸，同时选择性地停用第二汽缸并估计第三λ；
基于所述第二λ相对于所述第一λ而获悉所述第一汽缸的第一空气误差；
基于所述第三λ相对于所述第一λ而获悉所述第二汽缸的第二空气误差；并且
当再次致动所述第一汽缸和第二汽缸后，基于所述第一空气误差和第二空气误差中的每个而调整所述第一汽缸和第二汽缸中每个的燃料供给，以使所述发动机运行在化学计量比或化学计量比附近。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包含：
估计全部汽缸停用时的最大稀λ；
基于实际λ改变相对于预期λ改变而选择性地向所述第一汽缸供给燃料并且获悉所述第一汽缸的燃料误差；
之后停用所述第一汽缸，同时选择性地向所述第二汽缸供给燃料并且基于所述实际λ改变相对于所述预期λ改变而获悉所述第二汽缸的燃料误差；并且
当再次致动所述第一汽缸和第二汽缸后，基于所述第一燃料误差调整所述第一汽缸的燃料个给并且基于所述第二燃料误差调整所述第二汽缸的燃料工给，以使所述发动机运行在化学计量比或化学计量比附近。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述选择性停用是响应于驾驶员扭矩需求的下降，并且其中所有汽缸响应于减速燃料切断条件而被停用。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包含区分共用空气燃料传感器的空气燃料传感器误差，所述共用空气燃料传感器耦连到所述第一汽缸和第二汽缸中的每个。
17.一种发动机系统，包含：
发动机汽缸组，其包括两个或多个汽缸；
可选择性停用的燃料喷射器，其耦连到所述汽缸组的每个汽缸；
排气空燃比传感器，其接收来自所述汽缸组的每个汽缸的排气；
控制器，其具有存储于非临时性存储器中的计算机可读指令，所述指令用于：
响应于汽缸停用条件顺序停用所述汽缸组的每个汽缸，并且基于第一λ偏差获悉所述汽缸组中每个汽缸的空气误差，所述第一λ偏差是在所述顺序停用之后在所述排气空燃比传感器处被估计的；
响应于减速燃料切断条件而顺序向所述汽缸组中每个汽缸供给燃料，并且基于第二λ偏差获悉所述汽缸组中每个汽缸的燃料喷射器误差，所述第二λ偏差是在所述顺序供给燃料之后在所述排气空燃比传感器处被估计的；并且
基于所述所获悉的空气误差相对于所述获悉的燃料喷射器误差而指示汽缸空气燃料失衡。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，所述指令用于：基于所述获悉的空气误差、所述获悉的燃料喷射器误差、和所述汽缸空气燃料失衡中的每个，在随后的全部汽缸点火的发动机运行期间，调整所述汽缸组中每个汽缸的燃料供给。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，所述指令用于：响应于汽缸的所述汽缸空气燃料失衡高于阈值，设置诊断代码并进入误差减轻模式。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，所述指令用于：基于所述获悉的空气误差相对于所述获悉的燃料喷射器误差而获悉所述排气空燃比传感器的偏离。
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