JP2019518166A - エンジン制御におけるトルク推定 - Google Patents

Abstract

一態様では、方法が説明される。操作エンジントルクが計算される。エンジンは、操作エンジントルクを供給するために、スキップファイア式に、または点火レベルを調整する形で動作する。基準エンジントルクがトルクモデルを使用して計算される。トルクモデルは、作動チャンバレベルでのトルクを推定することを必要とする。基準エンジントルクは、操作エンジントルクの計算の精度を評価するために、計算した操作エンジントルクと比較される。本発明の様々な実施形態は、上記の動作の１つまたは複数に関係するソフトウェア、装置、システム、およびエンジンコントローラを含む。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１６年６月２日に出願された米国特許出願第１５／１７１，９３１号に対する優先権を主張するものであり、この特許は、参照により本明細書に援用される。

本発明は、内燃機関用のエンジン制御システムに関する。より具体的には、本発明は、スキップファイア式に、または点火レベルを調整する形で動作するエンジンの出力トルクを推定するシステムおよび方法に関する。

従来からの様々なエンジンシステムでは、エンジントルクに対する要求が（例えば、アクセルペダルセンサを使用して）検出された場合に、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、トルク要求を満たす操作エンジントルク（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｅｎｇｉｎｅ ｔｏｒｑｕｅ）を計算する。次いで、エンジンは、望ましいトルクを供給するように動作する。

様々なエンジンシステムはまた、トルク保証モニタを含む。トルク保証モニタは、計算した操作エンジントルクの精度を保証するように構成される。通常、トルク保証モニタは、エンジンを動作させるのに使用される設定に基づいて、操作エンジントルクを別に計算する。トルク保証モニタによって計算されたエンジントルクが、元の計算と大幅に異なる場合に、トルク保証モニタは、計算プロセス、エンジン設定、および／またはエンジンコントローラに問題があることを指摘することができる。

内燃機関の燃料効率は、エンジン排気量を変えることで大幅に改善することができる。これは、必要な場合に全トルクを利用可能にし、さらに、全トルクが必要でない場合に、より少ない排気量を使用することで、吸排気損失を大幅に低減し、熱効率を改善することができる。可変排気量エンジンを実現する今日最も一般的な方法は、一群のシリンダの動作を実質的に同時に休止させることである。この手法では、休止したシリンダに付属する吸気弁および排気弁は閉じた状態に保たれ、燃料は、休止したシリンダに供給されない。

エンジンの有効排気量を変える別のエンジン制御手法は、「スキップファイア」エンジン制御と呼ばれる。一般に、スキップファイアエンジン制御は、選択された点火機会中に特定のシリンダの点火を選択的に飛ばすことを企図する。したがって、特定のシリンダは、１つのエンジンサイクル中に点火することができ、次いで、次のエンジンサイクル中に点火を飛ばすことができ、次いで、次のエンジンサイクル中に選択的に点火を飛ばすか、または点火することができる。スキップファイアエンジン動作は、指定されたシリンダセットが、実質的に同時に休止し、エンジンが同じ可変排気量モードにある限り休止したままである従来の可変排気量エンジン制御とは区別される。すなわち、従来の可変排気量動作では、特定のシリンダ点火のシーケンスは、エンジンが同じ排気量モードのままである限り、各エンジンサイクルごとに常に完全に同じであり、それに対して、スキップファイア動作中では、多くの場合そうではない。例えば、８シリンダ可変排気量エンジンは、シリンダの半分（すなわち、４シリンダ）を休止させることができ、そのため、残りの４シリンダのみを使用して動作する。今日入手可能な市販の可変排気量エンジンは、通常、２つ、または最大で３つの固定排気量モードにのみ対応する。

一般に、スキップファイアエンジン動作は、従来の可変排気量手法を使用して可能な制御よりも精密な有効エンジン排気量の制御を容易にする。例えば、４シリンダエンジンにおける３回ごとのシリンダの点火は、全エンジン排気量の１／３の有効排気量をもたらし、この１／３の有効排気量は、単にシリンダセットを休止させることで得ることのできない部分排気量である。概念的には、スキップファイア制御を使用して、事実上任意の有効排気量を得ることができるが、実際には、ほとんどの実施例は、利用可能な点火割合、シーケンス、またはパターンのセットに動作を制限する。本出願人の１つであるＴｕｌａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙは、スキップファイア制御についての様々な手法を記載した多数の特許を出願した。例として、米国特許第８，０９９，２２４号明細書、同第８，４６４，６９０号明細書、同第８，６５１，０９１号明細書、同第８，８３９，７６６号明細書、同第８，８６９，７７３号明細書、同第９，０２０，７３５号明細書、同第９，０８６，０２０号明細書、同第９，１２０，４７８号明細書、同第９，１７５，６１３号明細書、同第９，２００，５７５号明細書、同第９，２００，５８７号明細書、同第９，２９１，１０６号明細書、同第９，３９９，９６４号明細書などは、各種内燃機関を動的なスキップファイア動作モードで動作させるのを実用的なものにする様々なエンジンコントローラについて説明している。各これらの特許は、参照により本明細書に援用される。これらの特許の多くは、特定の作動サイクル中に、特定のシリンダの点火を飛ばすか、または点火するかに関する点火判断が、多くの場合、作動サイクルが始まる前のほんの短時間に、および多くの場合、個々のシリンダの点火機会ごとにリアルタイムでなされる動的スキップファイア制御に関する。

多レベルスキップファイアと呼ばれる一部の用途では、スキップファイア動作時に点火される個々の作動サイクルは、異なるシリンダ出力レベルで意図的に動作することができる、すなわち、意図的に異なる給気および対応する燃料供給レベルを使用して動作することができる。多レベルスキップファイアでは、少なくともいくつかの有効点火割合で動作中に、様々な点火レベルが混在した態様で使用される。例として、参照により本明細書に援用される米国特許第９，３９９，９６４号明細書は、いくつかのそのような手法について説明している。動的スキップファイアで使用される個別シリンダ制御の概念は、すべてのシリンダが点火されるが、個々の作動サイクルは、混在した態様の様々なシリンダ出力レベルで意図的に動作する動的多給気レベルエンジン動作に適用することもできる。動的スキップファイア、動的多レベルスキップファイア、および動的多給気レベルエンジン動作は、まとめて、様々なタイプの動的点火レベル調整エンジン動作とみなすことができ、このエンジン動作では、各作動サイクルの出力（例えば、点火飛ばし／点火、高／低、点火飛ばし／高／低など）は、エンジン動作中に、通常では、個々のシリンダの作動サイクルごと（点火機会ごと）に動的に求められる。

トルク保証モニタとしての使用に適したスキップファイアエンジン制御システムでエンジントルクを推定する様々な方法および装置が説明される。一態様では、方法が説明される。操作エンジントルクが計算される。エンジンは、操作エンジントルクを供給するために、スキップファイア式に、または点火レベルを調整する形で動作する。基準エンジントルクがトルクモデルを使用して計算される。トルクモデルは、作動チャンバレベルでトルクを推定することを必要とする。基準エンジントルクは、操作エンジントルクの計算の精度を評価するために、計算した操作エンジントルクと比較される。本発明の様々な実施形態は、上記の動作の１つまたは複数に関係するソフトウェア、装置、システム、およびエンジンコントローラを含む。

本発明および本発明の利点は、以下の説明を添付図面と合わせて参照することで最も深く理解することができる。

図１は、本発明の一実施形態によるエンジンコントローラのブロック図である。

図面において、同じ参照数字は、多くの場合、同じ構造要素を示すために使用される。また、当然のことながら、図の図解は概略的なものであり、一定の縮尺ではない。

本発明は、スキップファイアおよび点火レベル調整エンジン制御システムに関する。より具体的には、本発明は、トルク保証モニタでの使用に適した態様で、スキップファイア式に、または点火レベルを調整する形で動作するエンジンのエンジントルクを推定するコントローラ、システム、および方法に関する。

既存の様々な車両設計において、運転者がアクセルペダルを押下したときに、車両のエンジンコントローラは、運転者の要求を満たすためにどのくらいのエンジントルクが必要とされるかを推定する。様々なエンジン設定（例えば、質量給気量、空気燃料比、点火進角など）は、エンジントルク推定値に基づいて選択される。次いで、その設定に基づいて、エンジンは、推定エンジントルクを供給するように動作する。

様々な車両設計はまた、トルク保証モニタを含む。トルク保証モニタは、上記の選択されたエンジン設定に基づいて、基準エンジントルクを計算する診断ツールである。トルク保証モニタは、基準エンジントルクを使用して、最初のエンジントルク推定値の精度をチェックする。操作エンジントルクと基準エンジントルクとの間の差が大きすぎる場合に、トルク保証モニタは、エンジン、エンジン設定、またはエンジンコントローラに問題があると判断することができる。

通常、従来のエンジンコントローラ設計では、トルク保証モニタが、基準エンジントルクを計算するときに、基準エンジントルクは、個々のシリンダレベルではなくてエンジンレベルで計算される。すなわち、個々のシリンダの状態および設定の差は考慮されず、単一の、または平均的なシリンダのトルク出力はモデル化されない。この手法は、通常、従来の全シリンダ点火エンジンシステムではうまく機能し、そのようなシステムでの各シリンダは、通常同じ態様で動作し、同様の特徴を有するという事実を反映する、すなわち、各シリンダは、あらゆるエンジンサイクル中に、同様の設定を使用して点火される。したがって、トルク保証モニタが個々のシリンダの特徴を考慮する必要はほとんどない。

しかし、そのような手法は、スキップファイアエンジン制御システムに適用した場合に、最適状態に及ばないことがあると分かった。これは、スキップファイアエンジン制御では、作動チャンバが別様に動作することがあるからである。例えば、所与の時点において、１つの作動チャンバは、別の作動チャンバよりも頻繁に点火飛ばしと点火との間を交互に繰り返すことがある。すべての作動チャンバが、すべての作動サイクル中に点火される従来の全シリンダエンジンと異なり、スキップファイアエンジン制御システムでは、様々な作動チャンバが、様々な点火履歴を有することができる。シリンダが異なる点火レベルで動作できる場合に、同様の問題が発生する。

点火履歴におけるこれらの差により、スキップファイアエンジン制御システムの様々な作動チャンバは、異なる作動パラメータおよび状態、例えば、異なる温度、質量給気量、点火進角設定、空気燃料比などを有することができる。本発明の様々な実施形態は、例えば、いくつかの手法で基準エンジントルクを求める際に、これらの差を考慮に入れ、エンジントルクは、エンジントルクは、作動チャンバレベルの第１の推定トルクによって推定される。その結果、スキップファイアエンジン制御システムのエンジントルクは、より正確に求めることができる。

Ｔｕｌａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓは、すでに様々なスキップファイアコントローラについて述べてきた。適切なスキップファイアコントローラ１０が、図１に機能に関して示されている。図示されたスキップファイアコントローラ１０は、トルク計算器２０（エンジントルク特定ユニット２０と呼ばれることもある）、点火割合および駆動系設定特定ユニット３０、移行調整ユニット４０、点火タイミング特定ユニット５０、および診断モジュール１６５を含む。図において、スキップファイアコントローラ１０は、指令された点火を実施し、精細な構成要素制御を行うエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）から分離して示されている。しかし、当然のことながら、多くの実施形態では、スキップファイアコントローラ１０の機能は、ＥＣＵ７０に組み込むことができる。実際上、スキップファイアコントローラのＥＣＵまたは駆動系制御ユニットへの組み込みが、最も一般的な実装であると考えられる。

トルク計算器２０は、任意の所与の時間に、いくつかの入力に基づいて、望ましいエンジントルクを求めるように構成されている。トルク計算器は、点火割合および駆動系設定特定ユニット３０に要求トルク２１を出力する。様々な実施形態では、要求トルク２１は、絶対トルク値ではなくて、望ましい、潜在的に利用可能なエンジントルクの割合であるエンジントルク割合（ＥＴＦ）によって示すことができる。点火割合および駆動系設定特定ユニット３０は、現在の動作状態に基づいて、望ましいトルクを供給するのに適した点火割合を求めるように構成され、望ましいトルクを供給するのに適切な、望ましい使用可能点火割合３３を出力する。ユニット３０はまた、指定した点火割合で望ましいトルクを供給するのに適した、選択されたエンジン動作設定（例えば、マニホルド圧力３１、カムタイミング３２、トルクコンバータスリップなど）を求めることができる。

点火割合および駆動系設定特定ユニット３０は、任意で特定の動作状態に対する適切なエンジン設定を求めるために、多岐にわたる手法を使用することができる。例として、１つの適切な手法が次に簡単に説明されるが、当然のことながら、他の様々な手法を同様に使用することができる。説明される手法では、最初に、燃料効率のよい基本点火割合（ＦＦ_ｂａｓｅ）が、エンジントルク割合（ＥＴＦ）信号２１に基づいて求められる。多くの実施例では、点火割合ならびにエンジンおよび駆動系設定特定ユニットは、比較的良好なＮＶＨ特性を有するように定められた所定の点火割合のセット間で選択する。

基本点火割合が確立されると、ＥＦＴをＦＦ_ｂａｓｅで除することで、シリンダトルク割合（ＣＴＦ）を求めることができる。すなわち、
ＣＴＦ＝ＥＦＴ／ＦＦ_ｂａｓｅ

この場合に、ＣＴＦおよびエンジン回転数は、最大効率のカム設定を示す参照テーブルに対するインデックスとして使用することができる。カム設定およびエンジン回転数に基づいて、目標吸気マニホルド圧力（ＭＡＰ）を求めることができる。シリンダ質量給気量（ＭＡＣ）は、カム設定、マニホルド圧力、およびエンジン回転数に基づいて求めることができる。次いで、ＭＡＣおよび化学量論的考察に基づいて、望ましい燃料質量を求めることができ、任意の点火タイミング調整を設定することができる。

点火割合ならびにエンジンおよび駆動系設定特定ユニットが、所定の点火割合セット間で選択する場合に、望ましい使用可能点火割合間で周期的な移行が生じる。使用可能点火割合間の移行は、望ましくないＮＶＨの原因となることが認められた。移行調整ユニット４０は、移行に関連する一部のＮＶＨを軽減するのに寄与する態様で、移行中に、指令された点火割合および特定のエンジン設定（例えば、カムシャフト位相、スロットルプレート位置、吸気マニホルド圧力、トルクコンバータスリップなど）を調整するように構成されている。

点火タイミング特定ユニット５０は、望ましい点火割合を供給するために、特定の点火タイミングを求める役割を果たす。点火シーケンスは、任意の適切な手法を使用して求めることができる。一部の好ましい実施例では、点火判断は、個々の点火機会ごとに動的に行われ、これは、望ましい変更がきわめて素早く実施されるのを可能にする。潜在的に時間変化する要求点火割合またはエンジン出力に基づいて、適切な点火シーケンスを求めるのによく適した様々な点火タイミング特定ユニットが、Ｔｕｌａによってすでに示されている。多くのかかる点火タイミング特定ユニットは、点火機会ごとに点火判断を行うのによく適したシグマデルタコンバータが基本となっている。他の実施例では、パターン発生装置または所定のパターンを使用して、望ましい点火割合の供給を容易にすることができる。

トルク計算器２０は、望ましいエンジントルクに影響を及ぼす、または望ましいエンジントルクを規定するいくつかの入力を常に受け取る。自動車用途では、トルク計算器に対する主入力の１つは、アクセルペダルの位置を示すアクセルペダル位置（ＡＰＰ）信号２４である。一部の実施例では、アクセルペダル位置信号は、アクセルペダル位置センサ（図示せず）から直接受け取られ、一方、他の実施例では、任意選択のプリプロセッサ２２が、スキップファイアコントローラ１０に供給する前にアクセルペダル信号を修正することができる。他の主入力は、巡航コントローラ（ＣＣＳコマンド２６）、トランスミッションコントローラ（ＡＴコマンド２７）、トラクション制御ユニット（ＴＣＵコマンド２８）などの他の機能ブロックから届くことがある。トルクの計算に影響を及ぼし得るエンジン回転数などのいくつかの因子もある。そのような因子がトルクの計算に利用される場合、エンジン回転数（ＲＰＭ信号２９）などの適切な入力も必要に応じて供給される、すなわち、トルク計算器によって入手可能である。

さらに、一部の実施形態では、駆動系のエネルギ／トルク損失、ならびに／あるいは空調装置、交流機／発電機、パワーステアリングポンプ、水ポンプ、真空ポンプ、および／またはこれらの、もしくは他の構成要素の任意の組み合わせなどのエンジンアクセサリを駆動するのに必要とされるエネルギ／トルクのエネルギ／トルク損失に対処することが望ましい。そのような実施形態では、トルク計算器は、そのような値を計算するか、または関連する損失が、望ましいトルクの計算時に適切に検討され得るように、関連する損失の指標を受け取るように構成することができる。

トルクの計算の種類は、車両の動作状態によって変わる。例えば、通常動作時に、望ましいトルクは、主に、アクセルペダル位置信号２４によって反映することができる運転者の入力に基づくことができる。巡航制御下で動作する場合、望ましいトルクは、主に巡航コントローラからの入力に基づくことができる。トランスミッションシフトが起ころうとしている場合、トランスミッションシフトトルクの計算を使用して、シフト動作時の望ましいトルクを求めることができる。トラクションコントローラまたは同様のものが、トラクション事象の潜在的な喪失を示した場合に、必要に応じて、トラクション制御アルゴリズムを使用して、その事象に対処するための望ましいトルクを求めることができる。一部の環境では、ブレーキペダルの押下は、特定のエンジントルク制御を伴うことがある。エンジン出力の測定制御を必要とする他の事象が発生した場合に、適切な制御アルゴリズムまたはロジックを使用して、そのような事象全体にわたって望ましいトルクを求めることができる。これらの状況のいずれかにおいて、必要とされるトルクの特定は、特定の状況に対して適切と考えられる任意の態様で行うことができる。例えば、適切なトルク特定は、現在の動作パラメータに基づく参照テーブルを使用して、適切なロジックを使用して、設定値を使用して、保存したプロファイルを使用して、前述のものの任意の組み合わせを使用して、および／または他の任意の適切な手法を使用して、アルゴリズム的に行うことができる。特定の用途に対するトルクの計算は、トルク計算器自体によって行うことができるし、または（ＥＣＵの内外の）他の構成要素によって行うこともでき、実施に当たって、単にトルク計算器に通知される。

点火割合および駆動系設定特定ユニット３０は、トルク計算器２０からの要求トルク信号２１と、エンジン回転数２９などの他の入力と、現在の状態下での必要トルクを供給するための適切な使用可能点火割合３３を求めるのに有用である様々な駆動系動作パラメータおよび／または環境状態とを受け取る。駆動系パラメータには、それらに限定されるが、スロットル位置、カム位相角、燃料噴射タイミング、点火タイミング、トルクコンバータスリップ、変速段（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｇｅａｒ）などがある。点火割合は、望ましい出力を供給するのに使用される点火の割合またはパーセンテージを示す。一部の実施形態では、点火割合は、シグマデルタコンバータへのアナログ入力とみなすことができる。多くの場合、点火割合特定ユニットは、相対的により望ましいＮＶＨ特性に少なくとも部分的に基づいて選択された利用可能な点火割合、パターン、またはシーケンスの限定セットに制限される（本明細書では、まとめて、利用可能な点火割合のセットと総称的に称することがある）。利用可能な点火割合のセットに影響を及ぼすことができるいくつかの因子がある。この因子には通常、要求トルク、シリンダ負荷、エンジン回転数（例えば、ＲＰＭ）、および現在の変速段がある。因子また、周囲圧力または温度などの様々な環境状態、および／あるいは他の選択された駆動系パラメータを潜在的に含む。ユニット３０の点火割合特定面は、そのような因子および／またはスキップファイアコントローラ設計者が重要と考え得る他の任意の因子に基づいて、望ましい使用可能点火割合３３を選択するように構成されている。例として、いくつかの適切な点火割合特定ユニットが、米国特許第９，０８６，０２０号明細書および同第９，５２８，４４６号明細書、ならびに米国特許出願第１３／９６３，６８６号明細書、同第１４／６３８，９０８号明細書および同第６２／２９６，４５１号明細書に記載されており、各これらの特許は、参照により本明細書に援用される。

利用可能な点火割合／パターンの数量、および利用可能な点火割合／パターンが使用され得る動作状態は、様々な設計目的およびＮＶＨの検討に基づいて大きく変わり得る。１つの特定の例では、点火割合特定ユニットは、利用可能な点火割合を２９個の有り得る使用可能点火割合のセットに制限するように構成することができ、各使用可能点火割合は、９個以下の分母を有する分数である、すなわち、０、１／９、１／８、１／７、１／６、１／５、２／９、１／４、２／７、１／３、３／８、２／５、３／７、４／９、１／２、５／９、４／７、３／５、５／８、２／３、５／７、３／４、７／９、４／５、５／６、６／７、７／８、８／９、および１である。しかし、特定の（実際上ほとんどの）動作状態において、利用可能な点火割合のセットは削減することができ、多くの場合、利用可能なセットは大きく削減される。一般に、利用可能な点火割合のセットは、低速段および低エンジン回転数で少なくなる傾向がある。例えば、利用可能な点火割合のセットが、２つだけの利用可能な割合（例えば、１／２、または１）、または４つだけの可能な点火割合、例えば、１／３、１／２、２／３、および１に限定される動作領域（例えば、アイドリング近辺、および／または１速）が有り得る。当然のことながら、他の実施形態では、様々な動作状態に対する許容できる点火割合／パターンは大きく変わり得る。

利用可能な点火割合のセットが制限される場合に、質量給気量（ＭＡＣ）および／または点火タイミングなどの様々な駆動系動作パラメータは、通常、実際のエンジン出力が望ましい出力に合致することを保証するために変わる必要がある。図１に示す実施形態では、この機能は、ユニット３０の駆動系設定要素に組み込まれている。他の実施形態では、この機能は、点火割合計算器と協同する駆動系パラメータ調整モジュール（図示せず）の形態で実現することができる。どちらにしても、ユニット３０の駆動系設定要素または駆動系パラメータ調整モジュールは、実際のエンジン出力が、指令された点火割合で要求エンジン出力と実質的に同じになることと、ホイールが望ましいブレーキトルクを受け取ることとを保証するのに適切な、選択された駆動列パラメータを特定する。トルクコンバータスリップは、適切な駆動系パラメータの特定に盛り込むことができ、その理由は、通常、トルクコンバータスリップが大きくなることで、感知されるＮＶＨが小さくなるからである。給気は、エンジンの種類に応じて、いくつかの方法で制御することができる。最も一般的には、給気は、吸気マニホルド圧力および／またはカム位相（エンジンが、カム位相器または弁タイミングを制御するための他の機構を有する場合）を制御することで制御される。しかし、利用可能な場合に、調整可能な弁リフタ、ターボ過給機または過給機などの空気圧昇圧装置、排気ガス再循環などの空気希釈機構、あるいは他の機構などの他の機構を使用して、給気を調整する助けとすることができる。図示された実施形態では、望ましい給気は、望ましい吸気マニホルド圧力（ＭＡＰ）３１および望ましいカム位相設定３２によって示されている。当然のことながら、給気を調整する助けとするために、他の構成要素が使用される場合に、これらの構成要素に対する指示値が同様に有り得る。

点火タイミング特定モジュール５０は、エンジンに指令点火割合４８によって規定される点火割合を出力させる一連の点火コマンド５２を送出するように構成されている。点火タイミング特定モジュール５０は、様々な異なる形態を取ることができる。例として、シグマデルタコンバータは、点火タイミング特定モジュール５０としてうまく機能する。いくつかのＴｕｌａの特許および特許出願は、点火タイミング特定モジュールとしてうまく機能する様々な異なるシグマデルタ型コンバータを含む種々の適切な点火タイミング特定モジュールについて記載している。例えば、米国特許第７，５７７，５１１号明細書、同第７，８４９，８３５号明細書、同第７，８８６，７１５号明細書、同第７，９５４，４７４号明細書、同第８，０９９，２２４号明細書、同第８，１３１，４４５号明細書、同第８，１３１，４４７号明細書、同第８，８３９，７７６号明細書、および同第９，２００，５８７号明細書を参照されたい。点火タイミング特定モジュール５０から出力された一連の点火コマンド（駆動パルス信号５２と呼ばれることがある）は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）７０または実際の点火を調整する燃焼コントローラ（図１には示していない）などの別のモジュールに進むことができる。シグマデルタコンバータまたはアナログ構造を使用する大きな利点は、シグマデルタコンバータまたはアナログ構造は、本質的に、点火のうちの要求されたがまだ送出されていない部分を記録するアキュムレータ機能を含むことである。そのような構成は、前の点火／点火なしの判断の影響を考慮することで、円滑な移行に寄与する。

点火割合の変更がユニット３０から指令されるときに、多くの場合（実際は通常）、シリンダ質量給気量（ＭＡＣ）の変更を同時に指令することが望ましい。上記のように、給気の変更は、吸気マニホルドを満たす、または空にする、かつ／あるいはカム位相を調整する際に内在する遅延時間のために、点火割合の変更が実施され得るよりも時間をかけて実施される傾向がある。移行調整ユニット４０は、移行時の意図しないトルクの増減を軽減する態様で、移行時に、指令点火割合と、さらには、指令カム位相および指令マニホルド圧力などの様々な動作パラメータとを調整するように構成されている。すなわち、移行調整ユニットは、指令点火割合間の移行時に、少なくとも目標カム位相、マニホルド圧力、および点火割合を管理する。移行調整ユニットは、トルクコンバータスリップなどの他の駆動系パラメータも制御することができる。

診断モジュール１６５は、いくつかのスキップファイア関連の診断を行うように構成されている。この診断には、不点火関連の診断、シリンダ弁動作関連の診断、排気関連の診断などが有り得る。

多数の駆動系動作パラメータに対する望ましい設定は相関しており、予測される操作エンジントルク出力に部分的に基づいて定められる。したがって、トルク計算器２０が求めた操作トルク割合は、スキップファイア動作時に使用される様々な動作パラメータを求める際に、点火割合および駆動系設定特定ユニット３０によって使用される。しかし、操作トルクの計算が取り止めになる可能性が常にある。トルクの計算が、何らかの理由で取り止めになった場合に、様々な駆動系設定は、最適に及ばなくなる可能性がある。したがって、主計算をチャックするために使用できるエンジントルクの個別の基準推定／計算を用意することが望ましい。最も有用であるように、基準エンジントルクの計算は、エンジントルクを推定するのに、トルク計算器２０、または点火割合および／もしくは駆動系設定特定ユニット３０によって使用される主トルクの計算とは異なる方法を使用するのが好ましい。個別の推定は、診断モジュール１６５、トルク計算器２０、ＥＣＵ７０、または他の任意の適切なモジュールで行うことができる。

（上記の実施形態などの）一部の実施形態では、点火割合および駆動系設定特定ユニット３０は、様々なエンジン設定を求めるための基礎として、エンジンレベルのトルク推定を利用する。そのような場合に、エンジンレベルだけではなくて、作動チャンバレベルの基準エンジントルクを求めることが（必須ではないが）望ましい。他の実施形態では、基準トルクの計算は、エンジンサイクルに基づくことができるし、または安全の維持に関係すると考えられる、例えば、５００ｍｓｅｃごとなどの時間依存窓とすることができる。当然のことながら、トルク保証機能のための適切な基準トルクの計算は、（ａ）操作トルクの計算の種類（操作トルクの計算手法とは異なる基準トルクの計算手法を使用することが望ましいため）と、（ｂ）トルク保証機能設計の検討との両方によって変わる。基準トルクの計算は、様々な方法で行うことができる。様々な実施形態では、例えば、診断モジュール１６５は、個々の、または平均的な作動チャンバのトルクを求めるために、アルゴリズム、式、またはモデルを使用し、次いで、エンジン用のトルク出力を全体として計算するために、求めた作動チャンバ出力を（例えば、点火割合に基づいて）調整または修正する。様々な実施形態では、モデル／アルゴリズムは、それらに限定されるものではないが、ＭＡＣ、空気燃料比、点火進角、およびエンジン回転数を含む様々な動作パラメータに基づく。他の実施例では、各個々の作動チャンバのトルクは別々に計算され、次いで、作動チャンバ用の計算したトルク出力は、基準エンジントルクを求めるために合計される。すなわち、エンジンを動作させるために使用される様々な動作パラメータ（例えば、異なるＭＡＣ、点火進角、空気燃料比など）を監視および使用して、各作動チャンバのトルク出力を求めることができる。そのような手法は、診断モジュール１６５が、スキップファイアエンジン制御システムの様々な作動チャンバの様々な点火履歴および状態を考慮に入れることを可能にする。

様々な点火履歴は、個々の作動チャンバの動作パラメータおよび状態に様々な形で影響を及ぼすことができる。例えば、４／７の点火割合が、望ましいトルクを供給すると点火割合特定ユニット３０が判断する例を考える。この例では、点火タイミング特定モジュール５０は、点火および点火飛ばしが実質的に等間隔に置かれるスキップファイア点火シーケンスを作成するために、シグマデルタコンバータを使用するが、シーケンスは、他の技術を使用して同様に作成することができる。長期にわたり、様々な作動チャンバは、他の作動チャンバと異なるパターンを使用して点火され、点火を飛ばされる。例えば、特定の時間にわたって、１つの作動チャンバは、点火飛ばしの前に、別の作動チャンバよりも多数回連続して点火することができる。

作動チャンバが、より多数回連続して点火される場合に、作動チャンバの内部温度がより高くなりやすい。これは、作動チャンバ用の設定および動作パラメータに影響を及ぼすことがある。作動チャンバの温度がより高温の場合に、例えば、空気は、温度がより低温の場合ほど容易には作動チャンバに引き込まれない。これは、他の作動チャンバと比較して、その特定の作動チャンバの質量給気量をより少なくする。

様々な他の動作パラメータで同様に差が生じることがある。例えば、点火を進角にすることは、通常、作動チャンバがより大きな出力を発生させるのを可能にする。しかし、点火が進みすぎた場合に、デトネーションの可能性が高くなることがある。デトネーションは通常、作動チャンバ内の圧力および温度が高い場合により大きくなる。したがって、多数の点火が連続するために、作動チャンバがより高温で動作する場合に、点火は、異なる点火履歴を有する作動チャンバ、すなわち、点火飛ばし間に連続する点火がほとんどない作動チャンバよりも小さく進角することができる。

診断モジュール１６５は、基準作動チャンバトルクを求めるときに、点火履歴の上記の差と、作動チャンバ動作パラメータおよび状態とを考慮に入れるように構成することができる。例えば、一部の実施例では、作動チャンバの様々な点火履歴および動作パラメータは、点火割合から分かる。すなわち、様々な点火割合に対して、点火進角およびＭＡＣなどのパラメータが、様々な作動チャンバ間でどのくらい異なり得るかが分かる。これを考慮に入れるために、診断モジュールは、各作動チャンバごとにトルク出力を計算する。計算は、多数の作動チャンバに対する様々な既知のパラメータの平均である動作パラメータ（例えば、点火進角、ＭＡＣなど）を想定し、次いで、作動チャンバごとに調整することができる。あるいは、個々の動作パラメータは、各個々の作動チャンバごとに求めることができる。これらのパラメータは、作動チャンバの点火履歴によって、さらに、点火割合などの他のエンジンパラメータによって変わり得る。

繰り返して言うと、当然のことながら、スキップファイア動作時に、特定の作動チャンバの実際のトルク出力は、エンジンの定常状態の動作中でさえ、様々なエンジンサイクル間で変わることがある。これは、一部には、個々のシリンダの点火履歴がエンジンサイクル間で異なることが多いからである。例えば、４または８シリンダエンジンが、定常状態で２／３の点火割合を使用して動作する場合に、各シリンダは通常、ＦＦＳＦＦＳＦＦＳＦＦＳ…の点火シーケンスを有するが（この場合に、Ｆ＝点火、Ｓ＝点火飛ばし）、様々なシリンダのシーケンスの位相は異なる。このシーケンスでは、シリンダのトルク出力は、前の点火の直後の点火よりも点火飛ばしの直後の点火時の方が大きい。これらの差は、個々の作動チャンバのトルク出力計算で容易に説明することができる。

作動チャンバトルクおよび動作パラメータは、任意の適切な技術、モデル、アルゴリズム、または式を使用して求めることができる。例えば、一部の実施形態では、質量給気量は、空気流センサからの入力を使用して、かつ／またはスピードデンシティ（ｓｐｅｅｄ ｄｅｎｓｉｔｙ）計算を使用して算出される。同時係属出願中の米国特許出願第１３／７９４，１５７号明細書で説明されているように、スキップファイア動作は、これらの公知のＭＡＣ特定法の精度を損なうことがある。一部の実施形態では、あらゆる目的のためにその全体を本明細書に援用される米国特許出願第１３／７９４，１５７号明細書で説明されているＭＡＣ特定法を使用することができる。１つまたは複数の動作パラメータは、エンジンを動作させるのに実際に使用されるエンジンパラメータに基づくこともでき、例えば、駆動系設定特定ユニット３０からの入力に基づくこともできる。動作パラメータおよび基準作動チャンバトルクを計算するのに使用される式の一部の例が下記に説明される。

基準作動チャンバトルクが求められると、診断モジュール１６５は、基準エンジントルクを求めるために基準作動チャンバトルクを使用する。一部の実施形態では、診断モジュール１６５は、正味エンジントルク（例えば、摩擦または吸排気損失に浪費するトルクを含む、エンジンに加えられる全トルク）、およびエンジンブレーキトルク（例えば、吸排気損失および摩擦を考慮した上で、エンジンで発生するトルク）を求める。エンジンブレーキトルクを推定するために、診断モジュール１６５は、摩擦／吸排気損失の影響（例えば、摩擦によって生じるトルク損失）を求める。様々な実施形態では、診断モジュール１６５は、スキップファイア点火割合に基づいて摩擦の影響を求める。

診断モジュール１６５は、次いで、計算した基準エンジンブレーキトルクをエンジントルク特定ユニット２０で計算した操作トルクと比較するように構成されている。様々な実施形態では、２つの値間の相違が特定の閾値を超えた場合に、診断モジュール１６５は、例えば、エンジンまたはエンジンコントローラにエラーが有り得ると判断する。一部の実施形態では、診断モジュール１６５は、問題に対処しなければならないことを知らせるために、例えば、車両のダッシュボードに警告または信号を表示させる信号を送る。この警告信号は、車載診断（ＯＢＤ）システムに組み込むこともできる。

エンジントルク特定ユニット２０、点火割合および駆動系設定特定ユニット３０、点火タイミング特定モジュール５０、診断モジュール１６５、および図１の他の示した構成要素は、様々な異なる形態を取ることができ、それらの機能は、代替案として、ＥＣＵに組み込むことができるし、または他のより統合された構成要素によってか、副構成要素群によってか、もしくは様々な代替手法を使用して提供することができる。様々な代替実施例において、これらの機能ブロックは、マイクロプロセッサ、ＥＣＵ、または他の計算装置を使用して、アナログまたはデジタル構成要素を使用して、プログラム可能なロジックを使用して、前述したものの組み合わせを使用して、および／または他の任意の適切な態様で、アルゴリズム的に達成することができる。

スキップファイアコントローラ７０およびＥＣＵは協同して、スキップファイア式にエンジンを動作させる。様々なスキップファイアエンジン制御方法を使用することができる。一般に、スキップファイアエンジン制御は、選択された点火機会中に特定のシリンダの点火を選択的に飛ばすことを企図する。したがって、特定のシリンダは、１つのエンジンサイクル中に点火することができ、次いで、次のエンジンサイクル中に点火を飛ばすことができ、次いで、次のエンジンサイクル中に選択的に点火を飛ばすか、または点火することができる。このようにして、有効エンジン排気量のいっそうより精密な制御が可能である。例えば、４シリンダエンジンの３回ごとのシリンダの点火は、全エンジン排気量の１／３の有効排気量をもたらし、この１／３の有効排気量は、単にシリンダセットを休止させることで得ることのできない部分排気量である。同様に、３シリンダエンジンの２回ごとのシリンダの点火は、１／２の有効排気量をもたらし、この１／２の有効排気量は、単にシリンダセットを休止させることで得ることのできない部分排気量である。（本願の譲渡人によって出願され、あらゆる目的のために、参照によりその全体を本明細書に援用される）米国特許第８，１３１，４４５号明細書は、様々なスキップファイアエンジン制御の実施を教示している。

上記のように、診断モジュール１６５（または他の適切な構成要素）は、主計算をチャックするために使用できる、エンジントルクを示す１つまたは複数の個別の基準推定値／計算値を提供するように構成されている。２つの値の差が閾値を超えた場合に、適切なエラーフラグを車載診断（ＯＢＤ）システムに立てることができる。差が十分に大きい場合に、運転者は、チェックエンジンライトの点灯によって、または別の適切なドライブ通知機構を使用することで警告を受けることができる。

当業者には明らかなように、シリンダのトルク出力は、様々な異なる態様で計算することができ、通常、シリンダの予測されるトルクを示す様々な異なるパラメータがある。したがって、基準チェック（１つまたは複数）は、必ずしも明確なトルクの計算である必要はない。むしろ、基準チェックは、通常、エンジントルクを表す任意のパラメータとすることができ、基準は、様々なエンジン設定を求める際に、スキップファイアコントローラ１０によって使用される対応する値と比較することができる。

例えば、当技術分野において公知のように、シリンダの質量給気量（ＭＡＣ）は、しばしばシリンダトルクの計算で使用され、時には、予測されるシリンダトルク出力を示す代用物として使用されることがある。したがって、エンジン出力を示すＭＡＣなどのパラメータは、基準チェックにおいて診断モジュールにより求めることができ、スキップファイアコントローラ１０によって利用される、対応するパラメータの値と比較されるか、スキップファイアコントローラによって使用される値に変換され、スキップファイアコントローラによって使用される値と比較される。例えば、スキップファイアコントローラが、上記のエンジントルク割合（ＥＴＦ）またはシリンダトルク割合（ＣＴＦ）などのパラメータを利用する場合に、診断ユニット１６５によって基準チェックとして計算された値は、ＥＴＦまたはＣＴＦに変換して、スキップファイアコントローラ１０によって利用される、対応する値と比較することができるし、またはその逆も行うことができる。

例として、１つの特定の基準チェック手法は、点火される各作動チャンバの正味平均有効圧力（ＮＭＥＰ）を計算することである。ＮＭＥＰは、様々な異なる方法で求めることができる。例として、予測されるシリンダ動作範囲内でＮＭＥＰを計算するために、多くの場合、多項式を構築することができる。例えば、平均的な点火作動チャンバのＮＭＥＰを求めるための１つの例示的な式が下記に提示される。
ＮＭＥＰ＝−１．０６９４−０．００４６０８２ａ−０．１１４２６ｂ＋．００９０７５３ｂ^２＋１４．６９８３ｃ−１．４７７９ｃ^２＋０．０５９６０２ａｃ−０．０００７００１５ａ^２ｃ＋０．１５２０７ａｃ^２−０００１２２８１ｄ＋（３．１０８１＊１０^−８）ｄ^２−０．０００４９３７４ｃｄ （式１）
上式で、ａ＝点火進角（０〜６０°ＢＴＤＣ）、ｂ＝空気燃料比（ＡＦＲ）、ｃ＝ＭＡＣ（ｇ／シリンダ／サイクル）、およびｄ＝エンジン回転数（ＲＰＭ）である。式１を使用してＮＭＥＰを求めるために、４つの入力変数を定めなければならない。点火進角（式１の変数「ａ」）は、駆動系設定特定ユニット３０から受け取ることができる。エンジン回転数（式１の変数「ｄ」）は、クランクシャフト回転数センサで測定することができる。ＭＡＣ（式１の変数「ｃ」）は、カム位相センサによって検出されたカム位相と、吸気マニホルド圧力センサによって検出された吸気マニホルド圧力と、温度センサによって検出された空気温度と、クランクシャフト回転センサによって検出されたエンジン回転数とを使用して求めることができる。空気燃料比（式１の変数「ｂ」）は、エンジンの下流で、排気システムに配置されたセンサを使用して直接測定することができる。すべての変数が分かると、次いで、式１を使用して、任意で特定の作動チャンバの平均点火作動サイクルに対するＮＭＥＰを求めることができる。既知の点火割合を使用することで、個々の作動チャンバによって生じるトルク（ＮＭＥＰ）に基づいて、操作エンジントルクを求めることができる。当然のことながら、上記のＮＭＥＰ式は単なる例であり、使用される多項式の種類と、使用される定数の実際の値とは、任意で特定のエンジン設計に対して変わる。上記のように、この計算は、代替方法としてシリンダごとに行うことができ、点火したシリンダの結果同士を合計して、エンジンの正味トルクを求めることができる。

別の基準チェック手法は、同様のタイプの態様の多項式に基づいて、ＭＡＣを計算することである。例えば、ＭＡＣに対するエンジン特有の式は以下になる。
ＭＡＣ＝−０．５０１３７＋７．１９８６ｅ−０５＊ａ＋０．０９０３１７＊ｂ−０．００３５９０１＊ｂ＾２＋０．０７３８１５＊ｃ−０．０００３４４４３＊ｃ＾２−０．０００４９０９７＊ａ＊ｃ＋２．３７２４ｅ−０６＊ａ＾２＊ｃ−２．８３１２ｅ−０５＊ａ＊ｃ＾２＋２．２４０８ｅ−０５＊ｄ−５．１４３１ｅ−０９＊ｄ＾２＋２．７３１３ｅ−０６＊ｃ＊ｄ
上式で、ａ＝点火進角（０〜６０ＢＴＤＣ）、ｂ＝空気燃料比（ＡＦＲ）、ｃ＝ＮＭＥＰ（ｂａｒ）、およびｄ＝ｒｐｍである。この例では、ＮＭＥＰの平均予測値をＭＡＣ計算で使用することができる。

特定の基準チェック手法が次に説明される。この実施形態では、診断モジュール１６５は、トルクモデルを使用して基準エンジントルクを求め、トルクモデルは、作動チャンバレベルでトルクを推定することを必要とする。すなわち、診断モジュール１６５は、ステップ２１０で計算したエンジントルクの精度を評価するために、個々の（点火された）作動チャンバが発生させる推定トルク量を求める。点火されず、点火を飛ばされるシリンダのマイナストルクの関与も、基準エンジントルクの計算に含まれ得る。（従来のエンジンシステムは、このために、作動チャンバレベルでのトルクを推定しないと考えられる）。作動チャンバトルクは、作動チャンバトルクに対応するか、比例するか、または作動チャンバトルクを表す任意の値とすることができる。例えば、本明細書で説明する一部の例では、正味平均有効圧力（ＮＭＥＰ）が、作動チャンバに対して計算されるが、他の任意の適切な値、例えば、示された平均有効圧力（ＩＭＥＰ）、シリンダトルク割合（ＣＴＦ）などを使用することができる。

作動チャンバトルクを求めるために、診断モジュール１６５は、点火進角、空気燃料比、質量給気量、およびエンジン回転数（例えば、上記の変数ａ〜ｄ）などの様々な動作パラメータを求める。変数は、通常、エンジントルクを個別に評価するように、操作エンジントルクを求めるのに使用されるものとは異なる方法を使用して求められる。

例えば、質量給気量は、様々な方法で求めることができる。スピードデンシティを基本とする手法の代わりとして、任意で公知の質量給気量計算方法を使用することができ、例えば、空気流センサからの入力を必要とする技術を使用することができる。あるいは、あらゆる目的のためにその全体を本明細書に援用される、同時係属出願中の米国特許出願第１３／７９４，１５７号に記載された手法を使用することができる。上記のように空気燃料比を測定する代わりとして、インジェクタ特性曲線に基づいて、燃料供給量を計算することができる。任意で公知の方法で計算されたＭＡＣ値を使用して、空気燃料比を求めることができる。

当然のことながら、ＭＡＣは、特に、作動チャンバ数が少ないエンジン、すなわち、３および４シリンダエンジンにおいて、連続する点火間で大きく異なることがある。３／４の点火割合で動作する４シリンダエンジンの場合を検討する。この場合に、飛ばされた点火機会後の最初の点火では、ＭＡＣは比較的高く、２番目の点火では、ＭＡＣは中間であり、最後の３番目の点火では、ＭＡＣは低い。この場合に、吸気マニホルドは、飛ばされる点火機会中に補給され、サイクルが繰り返される。

診断モジュール１６５は、トルクモデルを使用して基準エンジントルクを計算し、トルクモデルは、作動チャンバレベルでトルクを推定することを必要とする。前述したように、任意の作動チャンバのトルク出力は、その点火履歴によって変わる。したがって、式１で使用した変数の値は、より正確な基準エンジントルクを得るために、作動チャンバごとに公知の態様で調整することができる。あるいは、計算は、多数の作動チャンバに対する様々な既知のパラメータの平均である動作パラメータ（例えば、点火進角、ＭＡＣなど）を想定し、次いで、作動チャンバごとに調整することができる。トルクモデルは、式１を使用できるし、または異なる式と、場合によっては、異なる入力変数とに基づく、異なるトルクモデルを使用することもできる。あるいは、参照テーブルを使用して、基準エンジントルクを求めることができる。

作動チャンバトルクを推定した後、診断モジュール１６５は、基準エンジントルクを求める。この特定の例では、診断モジュール１６５は、基準エンジン正味トルクを求める。すなわち、診断モジュールは、エンジンが発生させる全トルクを求める（全トルクの一部は、摩擦または吸排気損失の形態で浪費され得る）。

基準エンジン正味トルクを求めるために、様々な実施形態において、作動チャンバレベルではなくて、エンジンレベルでのトルクを求めるために、作動チャンバトルクが調整される。様々な実施形態では、調整は、エンジンの作動チャンバを動作させるために使用される点火割合（例えば、図１の点火割合１１９）に基づく。

この場合に、診断モジュール１６５は、基準エンジンブレーキトルクを求める。基準エンジンブレーキトルクは、エンジンのトルク出力を示し、したがって、摩擦および吸排気損失などの因子を考慮している。様々な実施例では、基準エンジンブレーキトルクは、基準エンジン正味トルクから摩擦および吸排気損失により浪費されるトルクを除したものである。

摩擦は、様々な方法で推定することができる。一部の実施形態では、例えば、摩擦の推定は点火割合に基づく。これは、点火割合／頻度が、スキップファイアエンジン制御システムにおいて、吸排気損失および摩擦の量に影響を及ぼし得るからである。例えば、より多くの作動チャンバが点火される場合に、吸気および排気弁の開閉が繰り返されることで、摩擦および吸排気損失がより多くなり得る。より多くの作動チャンバが点火を飛ばされる場合に、弁はあまり開閉されないので、吸排気損失が小さくなり得る。言い換えると、基準正味トルクに基づく摩擦推定および／または基準ブレーキトルクの計算は、点火割合に応じて変わり得る。

摩擦または吸排気損失の様々な他の有り得る原因がある。例えば、作動チャンバは、様々な方法で点火を飛ばすことができる。様々な手法では、低圧ばねが作動チャンバ内に形成される、すなわち、前の作動サイクルで排ガスが作動チャンバから解放された後、次の作動サイクル中に、吸気弁も排気弁も開放されず、したがって、作動チャンバ内に低圧真空が形成される。さらに別の実施形態では、高圧ばねが、点火を飛ばされた作動チャンバ内に形成される、すなわち、空気および／または排ガスは、作動チャンバから出ることを妨げられる。これらの様々なタイプの手法は、摩擦または吸排気損失に様々な影響を及ぼすことができる。様々な実施形態では、基準エンジンブレーキトルクの計算および摩擦／吸排気損失の推定は、これらの影響を考慮に入れる。

任意の適切なデータ構造、式、アルゴリズム、または制御システムを使用して、基準エンジンブレーキトルクを求めることができる。一部の実施形態では、参照テーブルを使用することができる。例えば、診断モジュール１６５は、点火割合をインデックスとして使用し、任意の所与の点火割合に対して、摩擦および／または基準エンジンブレーキトルクを示す参照テーブルを参照することができる。参照テーブルは、例えば、エンジン回転数などの他の動作パラメータに対するインデックスを含むことができる。

診断モジュールが、摩擦／吸排気損失を推定し、かつ／または基準エンジンブレーキトルクが求められた後、診断モジュール１６５は、基準エンジン（ブレーキ）トルクをステップ２０５で求めた操作エンジントルクと比較する。診断モジュール１６５は、比較に基づいて診断ルーチンを実行する。例えば、基準エンジンブレーキトルクと操作トルクとの間の差が所定の閾値を超えた場合に、診断モジュール１６５は、操作エンジントルクが計算された方法に問題があると判断することができる。この場合に、様々な診断／修正方策を取ることができ、例えば、診断モジュール１６５は、エンジン問題が診断され、修正されなければならないことを指摘する警告メッセージを表示させる信号を送ることができる。

方法で説明した処理は、きわめて高速に実施することができる。一部の実施形態では、例えば、方法で説明した処理は、点火機会ごとに（または作動サイクルごとに）実施される。他の実施形態では、方法２００は、より低い頻度で（例えば、エンジンサイクルごとに、または診断に適切な何らかの他の時間間隔にわたって、例として、５００ｍｓｅｃごとに）実施される。

本発明は、主に、自動車両での使用に適した４ストロークピストンエンジン用の制御システムとの関連で説明された。しかし、当然のことながら、説明したスキップファイア手法は、様々な内燃機関での使用にきわめてよく適している。これらの内燃機関には、自動車、トラック、ボート、建設機械、航空機、オートバイ、スクータなどを含む、事実上任意のタイプの車両用であり、作動チャンバの点火を伴い、内燃機関を利用する事実上任意の他の用途用のエンジンが含まれる。説明した様々な手法は、事実上任意のタイプの２ストロークピストンエンジン、ディーゼルエンジン、オットーサイクルエンジン、デュアルサイクルエンジン、ミラーサイクルエンジン、アトキンソンサイクルエンジン、バンケルエンジン、および他のタイプのロータリエンジン、複合サイクルエンジン（デュアルオットーおよびディーゼルエンジンなど）、ラジアルエンジンなどを含む、様々な異なる熱力学サイクル下で動作するエンジンと共に機能する。説明した手法は、新たに開発された内燃機関が、現在公知の熱力学サイクルか、または将来開発される熱力学サイクルのどちらを利用して動作するかにかかわらず、そのような内燃機関と共にうまく機能するとも考えられる。

一部の好ましい実施形態では、点火タイミング特定モジュールは、シグマデルタ変換を利用する。シグマデルタコンバータは、この用途での使用にきわめてよく適するが、当然のことながら、コンバータは、様々な変調方式を採用することができる。例えば、パルス幅変調、パルス高さ変調、ＣＤＭＡ指向性変調、または他の変調方式を使用して、駆動パルス信号を送出することができる。説明した実施形態の一部は１次コンバータを利用する。しかし、他の実施形態では、より高次のコンバータまたは所定の点火シーケンスのライブラリを使用することができる。

一般に、スキップファイアエンジン制御は、選択された点火機会中に、特定のシリンダの点火を選択的に飛ばすことを企図する。したがって、特定のシリンダは、１つのエンジンサイクル中に点火することができ、次いで、次のエンジンサイクル中に点火を飛ばすことができ、次いで、次のエンジンサイクル中に選択的に点火を飛ばすか、または点火することができる。このようにして、有効エンジン排気量のいっそうより精密な制御が可能である。例えば、４シリンダエンジンの３回ごとのシリンダの点火は、全エンジン排気量の１／３の有効排気量をもたらし、この１／３の有効排気量は、単にシリンダセットを休止させることで得ることのできない部分排気量である。概念的には、スキップファイア制御を使用して、事実上任意の有効排気量を得ることができるが、実際には、ほとんどの実施例は、利用可能な点火割合、シーケンス、またはパターンのセットに使用を制限する。

当然のことながら、この用途において企図されたエンジンコントローラ設計は、図１に示す特定の構成に限定されない。図示されたモジュールの１つまたは複数は、統合して一体にすることができる。あるいは、その代わりとして、特定のモジュールの特徴部は、多数のモジュールの間で分散することができる。米国特許第７，９５４，４７４号明細書、同第７，８８６，７１５号明細書、同第７，８４９，８３５号明細書、同第７，５７７，５１１号明細書、同第８，０９９，２２４号明細書、同第８，１３１，４４５号明細書、同第８，１３１，４４７号明細書、同第９，２００，５８７号明細書、同第９，２３９，０３７号明細書、同第９，１２０，４７８号明細書、同第８，６１６，１８１号明細書、同第９，０８６，０２０号明細書、同第８，７０１，６２８号明細書、同第８，８８０，２５８号明細書、同第９，１７５，６１３号明細書、米国特許出願第１３／９６３，６８６号明細書、同第１３／９５３，６１５号明細書、同第１３／８８６，１０７号明細書、同第１３／９６３，８１９号明細書、同第１３／９６１，７０１号明細書、同第１３／８４３，５６７号明細書、同第１３／７９４，１５７号明細書、同第１３／８４２，２３４号明細書、同第１４／２０７，１０９号明細書、および米国仮特許出願第１４／６３８，９０８号明細書を含む他の特許出願によれば、コントローラはまた、さらなる特徴、モジュール、または処理を含むことができ、各これらの特許は、あらゆる目的のために参照によりその全体を本明細書に援用される。上記の特許文献に記載された特徴、モジュール、および処理のいずれかは、コントローラ１００に追加することができる。様々な代替実施例において、これらの機能ブロックは、マイクロプロセッサ、ＥＣＵ、または他の計算装置を使用して、アナログまたはデジタル構成要素を使用して、プログラム可能なロジックを使用して、前述のものの組み合わせを使用して、かつ／または他の任意の適切な態様で、アルゴリズム的に達成することができる。

図１に示すエンジンコントローラおよびモジュールは、コンピュータコードの形態で、（例えば、車両の電子制御ユニット内の）非一時的コンピュータ可読記憶媒体に格納することができる。コンピュータコードは、１つまたは複数のプロセッサによって実行される場合に、コントローラ／エンジンに本明細書で説明した機能、処理、および処理（例えば、図２の方法２００の処理）のいずれかを実施させる。エンジンコントローラおよびモジュールは、本明細書で説明した処理を実施するのに適した任意のハードウェアまたはソフトウェアを含むことができる。

本発明は、主に、スキップファイア制御装置との関連で説明され、スキップファイア制御装置では、シリンダは、点火を飛ばされる作動サイクル中に、吸気弁および排気弁の両方を休止させることで休止して、空気が、点火を飛ばされる作動サイクル中にシリンダを通り抜けるのを防止する。しかし、当然のことながら、いくつかのスキップファイア弁動作方法は、シリンダを効果的に休止させ、空気がシリンダを通り抜けるのを防止するために、排気弁だけ、または吸気弁だけを休止させることを企図する。いくつかの説明した手法は、そのような用途において同様にうまく機能する。さらに、通常では、点火を飛ばされる作動サイクル中にシリンダを休止させ、それにより、休止したシリンダを空気が通り抜けるのを防止することが好ましいが、選択された、点火を飛ばされる作動サイクル中に、空気がシリンダを通り抜けるのが望ましい何らかの特定の場合がある。例として、これは、エンジン制動が要求される場合に、および／または特定の排気装置に関連する診断または動作要求がある場合に望ましい。説明した弁制御手法は、そのような用途で同様にうまく機能する。

本発明は、点火判断を点火機会ごとに行うことができるように、アキュムレータまたは他の機構が、点火のうちの要求されたが、送出されなかった部分、または送出されたが、要求されなかった部分を記録する動的スキップファイア処理と併用するのにきわめてよく適している。しかし、説明した技術は、ローリング気筒休止および／または様々な他のスキップファイア技術を使用する場合に行うことができる固定点火パターン、または点火シーケンスを使用するスキップファイア処理を含む、事実上任意のスキップファイア用途（個々のシリンダが、特定の動作モードにおいて、動作中に時には点火され、時には点火を飛ばされる動作モード）に同様によく適している。同様の技術は、各作動サイクルでのストローク数が、エンジンの排気量を効果的に変えるために変わる可変ストロークエンジン制御で使用することもできる。

多レベルスキップファイアと呼ばれる一部の用途では、スキップファイア動作時に点火される個々の作動サイクルは、異なるシリンダ出力レベルで意図的に動作する、すなわち、意図的に異なる給気および対応する燃料供給レベルを使用して動作することができる。多レベルスキップファイアでは、少なくともいくつかの有効点火割合で動作中に、様々な点火レベルが混在した態様で使用される。例として、参照により本明細書に援用される米国特許第９，３９９，９６４号明細書は、いくつかのそのような手法について説明している。動的スキップファイアで使用される個別シリンダ制御の概念は、すべてのシリンダが点火される（すなわち、点火を飛ばされるシリンダはない）が、個々の作動サイクルは、混在した態様の様々なシリンダ出力レベルで意図的に動作する動的多給気レベルエンジン動作に適用することもできる。動的スキップファイア、動的多レベルスキップファイア、および動的多給気レベルエンジン動作は、まとめて、様々なタイプの動的点火レベル調整エンジン動作とみなすことができ、このエンジン動作では、各作動サイクルの出力（例えば、スキップ／点火、高／低、スキップ／高／低など）は、エンジン動作中に、通常では、個々のシリンダ作動サイクルごと（点火機会ごと）に動的に求められる。当然のことながら、動的点火レベル調整エンジン動作は、エンジンが、排気量が縮小される動作状態に入った場合に、エンジンが、異なる動作状態に移行するまで、特定のシリンダセットが通常同じ態様で動作する従来の可変排気量式とは異なる。スキップファイア動作、多レベルスキップファイア動作、動的多給気レベル動作などを含む、使用される点火レベル調整エンジン制御のタイプにかかわらず、説明したトルク保証モニタおよび監視手法を使用して、計算した操作エンジントルクの精度をチェックすることができる。

２つ以上の点火給気レベルが利用される多レベルスキップファイア動作、動的多給気レベル動作などにおいて、有効点火割合は、点火割合に基づく様々な計算で使用することができる。これに関連して、「有効点火割合」という用語は、（ｉ）全点火機会数に対する（飛ばされるのではなく）実際に点火される点火機会のパーセンテージ（または割合）を示す実際の点火割合か、または（ｉｉ）望ましい、要求された、目標通りの、もしくは送出されたエンジン出力が供給される場合に、基準出力レベルで点火される必要があるシリンダのパーセンテージ（または割合）かのいずれかに対応することができる。そのような基準出力レベルは、固定値、相対値、または状況依存値とすることができる。「有効点火割合」という表現の後者の使用法は、点火作動サイクルが様々なシリンダ出力レベルで意図的に動作する多レベルスキップファイアおよび多給気レベルエンジン動作に適用される場合に特に有用である。

本発明のいくつかの実施形態のみが詳細に説明されたが、当然のことながら、本発明は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の多くの形態で実施することができる。例えば、図面および実施形態は、多くの場合、特定の構成、動作ステップ、および制御機構を説明している。当然のことながら、これらの機構およびステップは、必要に応じて、様々な用途の要求に合わせて修正することができる。例えば、診断モジュールの処理および特徴の一部またはすべては必要とされず、その代わりとして、これらの処理の一部またはすべては、必要に応じて、点火割合計算器および／または点火タイミング特定ユニットなどの他のモジュールに移すことができる。さらに、図２に示す方法は、特定の順序を示しているが、当然のことながら、この順序は必須ではない。一部の実施形態では、説明した処理の１つまたは複数は、順序を付け直される、置き換えられる、修正される、または削除される。ＮＭＥＰ、ＩＭＥＰ、ＢＭＥＰなどのエンジントルクの様々な評価基準を使用した。当然のことながら、本明細書で説明した各方法は、エンジントルクを表現するのに使用される正確な用語とは無関係に同様に適用可能である。さらに、式１は単なる代表例であると解釈すべきであり、他の変数を使用する他のタイプの式、または参照テーブルを使用して、エンジントルクを示すパラメータを求めることができる。したがって、上記の実施形態は例示であり、限定するものではないと考えるべきであり、本発明は、本明細書に提示された細部に限定されない。

例として、１つの特定の基準チェック手法は、点火される各作動チャンバの正味平均有効圧力（ＮＭＥＰ）を計算することである。ＮＭＥＰは、様々な異なる方法で求めることができる。例として、予測されるシリンダ動作範囲内でＮＭＥＰを計算するために、多くの場合、多項式を構築することができる。例えば、平均的な点火作動チャンバのＮＭＥＰを求めるための１つの例示的な式が下記に提示される。
ＮＭＥＰ＝−１．０６９４−０．００４６０８２ａ−０．１１４２６ｂ＋．００９０７５３ｂ^２＋１４．６９８３ｃ−１．４７７９ｃ^２＋０．０５９６０２ａｃ−０．０００７００１５ａ^２ｃ＋０．１５２０７ａｃ^２−０．００１２２８１ｄ＋（３．１０８１＊１０^−８）ｄ^２−０．０００４９３７４ｃｄ （式１）
上式で、ａ＝点火進角（０〜６０°ＢＴＤＣ）、ｂ＝空気燃料比（ＡＦＲ）、ｃ＝ＭＡＣ（ｇ／シリンダ／サイクル）、およびｄ＝エンジン回転数（ＲＰＭ）である。式１を使用してＮＭＥＰを求めるために、４つの入力変数を定めなければならない。点火進角（式１の変数「ａ」）は、駆動系設定特定ユニット３０から受け取ることができる。エンジン回転数（式１の変数「ｄ」）は、クランクシャフト回転数センサで測定することができる。ＭＡＣ（式１の変数「ｃ」）は、カム位相センサによって検出されたカム位相と、吸気マニホルド圧力センサによって検出された吸気マニホルド圧力と、温度センサによって検出された空気温度と、クランクシャフト回転センサによって検出されたエンジン回転数とを使用して求めることができる。空気燃料比（式１の変数「ｂ」）は、エンジンの下流で、排気システムに配置されたセンサを使用して直接測定することができる。すべての変数が分かると、次いで、式１を使用して、任意で特定の作動チャンバの平均点火作動サイクルに対するＮＭＥＰを求めることができる。既知の点火割合を使用することで、個々の作動チャンバによって生じるトルク（ＮＭＥＰ）に基づいて、操作エンジントルクを求めることができる。当然のことながら、上記のＮＭＥＰ式は単なる例であり、使用される多項式の種類と、使用される定数の実際の値とは、任意で特定のエンジン設計に対して変わる。上記のように、この計算は、代替方法としてシリンダごとに行うことができ、点火したシリンダの結果同士を合計して、エンジンの正味トルクを求めることができる。

別の基準チェック手法は、同様のタイプの態様の多項式に基づいて、ＭＡＣを計算することである。例えば、ＭＡＣに対するエンジン特有の式は以下になる。
ＭＡＣ＝−０．５０１３７＋７．１９８６ｅ−０５＊ａ＋０．０９０３１７＊ｂ−０．００３５９０１＊ｂ＾２＋０．０７３８１５＊ｃ−０．０００３４４４３＊ｃ＾２−０．０００４９０９７＊ａ＊ｃ＋２．３７２４ｅ−０６＊ａ＾２＊ｃ−２．８３１２ｅ−０５＊ａ＊ｃ＾２＋２．２４０８ｅ−０５＊ｄ−５．１４３１ｅ−０９＊ｄ＾２＋２．７３１３ｅ−０６＊ｃ＊ｄ
上式で、ａ＝点火進角（０〜６０°ＢＴＤＣ）、ｂ＝空気燃料比（ＡＦＲ）、ｃ＝ＮＭＥＰ（ｂａｒ）、およびｄ＝ｒｐｍである。この例では、ＮＭＥＰの平均予測値をＭＡＣ計算で使用することができる。

図１に示すエンジンコントローラおよびモジュールは、コンピュータコードの形態で、（例えば、車両の電子制御ユニット内の）非一時的コンピュータ可読記憶媒体に格納することができる。コンピュータコードは、１つまたは複数のプロセッサによって実行される場合に、コントローラ／エンジンに本明細書で説明した機能、処理、および処理のいずれかを実施させる。エンジンコントローラおよびモジュールは、本明細書で説明した処理を実施するのに適した任意のハードウェアまたはソフトウェアを含むことができる。

本発明のいくつかの実施形態のみが詳細に説明されたが、当然のことながら、本発明は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の多くの形態で実施することができる。例えば、図面および実施形態は、多くの場合、特定の構成、動作ステップ、および制御機構を説明している。当然のことながら、これらの機構およびステップは、必要に応じて、様々な用途の要求に合わせて修正することができる。例えば、診断モジュールの処理および特徴の一部またはすべては必要とされず、その代わりとして、これらの処理の一部またはすべては、必要に応じて、点火割合計算器および／または点火タイミング特定ユニットなどの他のモジュールに移すことができる。一部の実施形態では、説明した処理の１つまたは複数は、順序を付け直される、置き換えられる、修正される、または削除される。ＮＭＥＰ、ＩＭＥＰ、ＢＭＥＰなどのエンジントルクの様々な評価基準を使用した。当然のことながら、本明細書で説明した各方法は、エンジントルクを表現するのに使用される正確な用語とは無関係に同様に適用可能である。さらに、式１は単なる代表例であると解釈すべきであり、他の変数を使用する他のタイプの式、または参照テーブルを使用して、エンジントルクを示すパラメータを求めることができる。したがって、上記の実施形態は例示であり、限定するものではないと考えるべきであり、本発明は、本明細書に提示された細部に限定されない。

Claims (23)

1. 複数の作動チャンバを有するエンジンの動作を指示するエンジン制御システムで診断を実施する方法において、
   操作エンジントルクを求めることと、
   前記操作エンジントルクを供給するために、スキップファイア式に、または動的に点火レベルを調整する形でエンジンを動作させることと、
   トルクモデルを使用して、基準エンジントルクを計算することであって、前記トルクモデルは、作動チャンバレベルでトルクを推定することを必要とし、前記操作エンジントルクは、前記基準エンジントルクの計算で使用されるものとは異なる方法を使用して求められる、計算することと、
   前記操作エンジントルクの計算の精度を評価するために、前記基準エンジントルクを前記操作エンジントルクと比較することと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記基準エンジントルクの前記計算は、前記作動チャンバの少なくとも一部の点火履歴が異なることで生じる、様々な作動チャンバの１つまたは複数の動作パラメータの差を考慮することを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   少なくとも２つの作動チャンバは、様々な作動チャンバ設定を有し、
   各前記作動チャンバ設定は、質量給気量、空気燃料比、および点火進角の１つに対する設定であり、
   前記トルクモデルは、前記様々な作動チャンバ設定を考慮することを特徴とする方法。
4. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法において、前記基準エンジントルクは、少なくとも一部において、前記エンジンを動作させるのに使用されるスキップファイア点火割合に基づいて計算されることを特徴とする方法。
5. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法において、前記トルクモデルは、少なくとも一部において、作動チャンバの示された平均有効圧力（ＩＭＥＰ）、および正味平均有効圧力（ＮＭＥＰ）の１つの計算に基づくことを特徴とする方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法において、前記トルクモデルは、摩擦の推定値に基づき、前記摩擦推定値は、前記エンジンを動作させるのに使用されるスキップファイア点火割合に応じて変わることを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法において、
   基準作動チャンバトルクを推定することと、
   前記基準エンジントルクを求めるために、点火割合に基づいて前記基準作動チャンバトルクを調整することと、
   をさらに含むことを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   前記点火割合に基づいて摩擦を推定することと、
   前記基準エンジン正味トルクおよび前記推定した摩擦に基づいて、基準エンジンブレーキトルクを求めることと、
   をさらに含むことを特徴とする方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法において、前記基準エンジントルクの前記計算と、前記基準エンジントルクの前記操作エンジントルクとの前記比較とは、点火機会ごとに行われることを特徴とする方法。
10. 請求項１に記載の方法において、前記基準エンジントルクの前記計算は、前記指令された点火割合を考慮することを特徴とする方法。
11. 請求項１に記載の方法において、前記トルクモデルは、少なくとも一部において、作動チャンバの示された平均有効圧力（ＩＭＥＰ）、および正味平均有効圧力（ＮＭＥＰ）の１つの計算に基づくことを特徴とする方法。
12. 請求項１に記載の方法において、前記トルクモデルは、少なくとも一部において、摩擦の推定値に基づき、前記摩擦推定値は、前記エンジンを動作させるのに使用されるスキップファイア点火割合に応じて変わることを特徴とする方法。
13. 請求項１に記載の方法において、前記基準エンジントルクの前記計算と、前記基準エンジントルクの前記操作エンジントルクとの前記比較とは、点火機会ごとに行われることを特徴とする方法。
14. エンジンコントローラにおいて、
    操作エンジントルクを計算するように構成されるトルク推定モジュールと、
    前記操作エンジントルクを供給するために、スキップファイア式に、または点火レベルを調整する形でエンジンを動作させるように構成される点火制御ユニットと、
    診断モジュールと、を含み、前記診断モジュールは、
    作動チャンバレベルでトルクを推定することを必要とするトルクモデルを使用して基準エンジントルクを計算することと、
    前記操作エンジントルクの計算の精度を評価するために、前記基準エンジントルクを前記操作エンジントルクと比較することと、
    を行うように構成されることを特徴とするエンジンコントローラ。
15. 請求項１４に記載のエンジンコントローラにおいて、前記基準エンジントルクの前記計算は、様々な作動チャンバの点火履歴が異なることで生じる、前記様々な作動チャンバの動作パラメータの差を考慮することを特徴とするエンジンコントローラ。
16. 請求項１４または１５に記載のエンジンコントローラにおいて、
    前記作動チャンバの少なくとも２つは、様々な作動チャンバ設定を有し、
    各前記作動チャンバ設定は、質量給気量、空気燃料比、および点火進角の１つに対する設定であり、
    前記トルクモデルは、前記様々な作動チャンバ設定を考慮することを特徴とするエンジンコントローラ。
17. 請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載のエンジンコントローラにおいて、前記基準エンジントルクは、少なくとも一部において、スキップファイア点火割合に基づいて計算されることを特徴とするエンジンコントローラ。
18. 請求項１４に記載のエンジンコントローラにおいて、前記診断モジュールは、
    基準作動チャンバトルクを推定することと、
    前記基準エンジントルクを求めるために、点火割合に基づいて前記基準作動チャンバトルクを調整することと、
    を行うようにさらに構成されることを特徴とするエンジンコントローラ。
19. 請求項１８に記載のエンジンコントローラにおいて、前記診断モジュールは、
    前記点火割合に基づいて摩擦を推定することと、
    前記基準エンジン正味トルクおよび前記推定した摩擦に基づいて、基準エンジンブレーキトルクを求めることと、
    を行うようにさらに構成されることを特徴とするエンジンコントローラ。
20. 有形の形態で格納された実行可能なコンピュータコードを含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体において、
    操作エンジントルクを計算することができる実行可能なコンピュータコードと、
    前記操作エンジントルクを供給するために、スキップファイア式に、または点火レベルを調整する形でエンジンを動作させることができる実行可能なコンピュータコードと、
    作動チャンバレベルでトルクを推定することを必要とするトルクモデルを使用して基準エンジントルクを計算することができる実行可能なコンピュータコードと、
    前記操作エンジントルクの計算の精度を評価するために、前記基準エンジントルクを前記操作エンジントルクと比較することができる実行可能なコンピュータコードと、
    を含むことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
21. 請求項２０に記載のコンピュータ可読記憶媒体において、前記基準エンジントルクの前記計算は、様々な作動チャンバの点火履歴が異なることで生じる、前記様々な作動チャンバの動作パラメータの差を考慮することを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
22. 請求項２０に記載のコンピュータ可読記憶媒体において、
    前記作動チャンバの少なくとも２つは、様々な作動チャンバ設定を有し、
    各前記作動チャンバ設定は、質量給気量、空気燃料比、および点火進角の１つに対する設定であり、
    前記トルクモデルは、前記様々な作動チャンバ設定を考慮することを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
23. 請求項２０に記載のコンピュータ可読記憶媒体において、前記基準エンジントルクは、少なくとも一部において、スキップファイア点火割合に基づいて計算されることを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。

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