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缺火检测系统

阅读：53发布：2022-02-04

专利汇可以提供缺火检测系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在此披露了用于在跳过点火发动机控制系统中检测缺火的多种方法和安排。在一个方面中，一个窗口被分配给一个目标工作室的一个目标点火时机。在该窗口过程中测量一个发动机参数的变化。关于该目标点火时机之前的一个点火时机是一次跳过还是一次点火，和/或该目标点火时机之后的一个点火时机是一次跳过还是一次点火做出确定。至少部分地基于这个跳过/点火确定，关于该目标工作室是否已经缺火做出确定。在不同实施例中，如果该目标工作室被识别为持续缺火，则修改点火顺序，这样使得该目标工作室被停用并且从该点火顺序中被排除。在另一些实施例中，使用一个转矩模型来检测发动机相关的问题。，下面是缺火检测系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于在一个跳过点火发动机控制系统中检测缺火的方法，该方法包括：
将一个窗口分配给一个目标工作室的一个目标点火时机；
尝试在该目标点火时机过程中对该目标工作室进行点火；
在该窗口过程中测量一个发动机参数的变化；
确定在该目标点火时机之前的一个点火时机是一次跳过还是一次点火，以及在该目标点火时机之后的一个点火时机是一次跳过还是一次点火；并且
至少部分地基于该跳过/点火确定来确定该目标工作室是否缺火。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定与该目标工作室相对的一个工作室的一个点火时机是一次跳过还是一次点火，其中该缺火确定进一步至少部分地基于针对该相对工作室进行的该跳过/点火确定。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中关于该目标工作室是否缺火的该确定进一步基于一个振动冲击模型，该振动冲击模型包括选自下组的至少一个，该组包括以下各项：点火分数、汽缸负载以及发动机转速。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中：
该窗口是基于一个曲轴的一个预先确定量的角旋转；并且
所测量的该发动机参数的变化是基于曲轴角加速度。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中该缺火确定包括确定该发动机参数变化是否超过一个预先确定的缺火阈值。
6.如权利要求5所述的方法，其中根据1)紧接在该目标点火时机之前的一次点火时机是一次跳过还是一次点火，以及2)紧接在该目标点火时机之后的一个点火时机是一次跳过还是一次点火，该缺火阈值是不同的。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中根据一个发动机循环中的每个点火时机是一次跳过还是一次点火，该缺火阈值是不同的。
8.如权利要求5-7中任一项所述的方法，其中该缺火确定进一步包括从一组至少四个不同的预先确定的缺火阈值中选择该缺火阈值，这四个预先确定的缺火阈值中的每一个对应于在该目标点火时机前后的这些点火时机的跳过和点火的一种不同组合。
9.如权利要求5-8中任一项所述的方法，其中基于一个振动冲击模型来调整该缺火阈值，该振动冲击模型包括选自下组的至少一个，该组包括以下各项：点火分数、汽缸负载以及发动机转速。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中该发动机参数的该变化的该测量包括检测来自该目标工作室的排放气体的内容物的变化。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，进一步包括：
确定该目标工作室是缺火的；
确定将该缺火工作室考虑在内的一个点火顺序，其中该跳过点火点火顺序的该确定包括选择多个预先确定的点火顺序中的一个，并且其中该选择是基于该缺火工作室的一个识别码以及选自下组的至少一个，该组包括以下各项：排档数、发送机转速以及点火分数。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，进一步包括：
确定该目标工作室是缺火的；
标记该缺火工作室，这样使得它可以被跳过；并且
将指示该缺火工作室被跳过的一个信号反馈回一个Σ-Δ控制器，该Σ-Δ控制器包括一个Σ-Δ积分仪，其中到该Σ-Δ控制器的该反馈信号引起该Σ-Δ积分仪继续累计。
13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，进一步包括：
多次尝试对该目标工作室进行点火；
针对这些点火尝试中的每一次，重复针对该目标工作室进行的该跳过/点火确定；
针对这些点火尝试中的每一次，确定是否超过一个预先确定的缺火阈值，其中针对每次点火尝试的该预先确定的缺火阈值取决于该对应的跳过/点火确定；并且使用这些不同的缺火阈值来确定该目标工作室是否缺火，这些不同的缺火阈值是基于这些不同的跳过/点火确定。
14.一种用于确定一个特定工作室是否已经缺火的缺火检测系统，该缺火检测系统是在以一种跳过点火方式操作的一个发动机中使用，该缺火检测系统包括：
一个发动机参数测量模块，该发动机参数测量模块被安排用于：
将一个窗口分配给一个目标工作室的一个目标点火时机；并且
在该窗口过程中测量一个发动机参数的变化；以及一个缺火检测模块，该缺火检测模块被安排用于：
确定在该目标点火时机之前的一个点火时机包括一次跳过还是一次点火，以及在该目标点火时机之后的一个点火时机包括一次跳过还是一次点火；并且
至少部分地基于该跳过/点火确定来确定该目标工作室是否缺火。
15.如权利要求14所述的缺火检测系统，其中：
该缺火检测模块被进一步安排用于确定与该目标工作室相对的一个工作室的一个点火时机是一次跳过还是一次点火，其中该缺火确定进一步至少部分地基于针对该相对工作室进行的该跳过/点火确定。
16.如权利要求14或15所述的缺火检测系统，其中：
该窗口是基于一个曲轴的一个预先确定量的角旋转；
所测量的该发动机参数的变化是曲轴角加速度。
17.如权利要求14-16中任一项所述的缺火检测系统，其中该缺火确定包括确定该发动机参数变化是否超过一个预先确定的缺火阈值。
18.如权利要求17所述的缺火检测系统，其中根据1)紧接在该目标点火时机之前的一次点火时机是一次跳过还是一次点火，以及2)紧接在该目标点火时机之后的一个点火时机是一次跳过还是一次点火，该缺火阈值是不同的。
19.如权利要求17或18所述的缺火检测系统，其中该缺火确定进一步包括从一组至少四个不同的预先确定的缺火阈值中选择该缺火阈值，该至少四个预先确定的缺火阈值中的每一个对应于在该目标点火时机前后的这些点火时机的跳过和点火的一种不同组合。
20.如权利要求14-19中任一项所述的缺火检测系统，其中该发动机参数的该变化的该测量包括检测来自该目标工作室的排放气体的内容物的变化。
21.如权利要求14-20中任一项所述的缺火检测系统，进一步包括：
一个点火控制单元，该点火控制单元被安排用于：使一个发动机以一种跳过点火方式进行操作，该发动机包括多个工作室，该多个工作室包括该目标工作室，其中如果该缺火检测模块确定该目标工作室缺火，那么该点火控制单元被安排用于停用该缺火工作室，同时使其他工作室以一种跳过点火方式进行操作。
22.如权利要求21所述的缺火检测系统，进一步包括：
一个点火定时确定模块，该点火定时确定模块被安排用于产生一个点火顺序，该点火顺序由该点火控制单元使用以便使该发动机的这些工作室以一种跳过点火方式进行操作，其中：
该点火定时确定模块被安排用于当该缺火检测模块确定该目标工作室缺火时，选择多个预先确定的点火顺序中的一个；并且
该预先确定的点火顺序的该选择是至少部分地基于该缺火工作室的一个识别码以及选自下组的至少一个，该组包括以下各项：排档数、发动机转速以及点火分数。
23.如权利要求14-22中任一项所述的缺火检测系统，其中关于该目标工作室是否缺火的该确定进一步基于一个振动冲击模型，该振动冲击模型包括选自下组的至少一个，该组包括以下各项：点火分数、汽缸负载以及发动机转速。
24.如权利要求14-23中任一项所述的缺火检测系统，进一步包括具有一个Σ-Δ积分仪的一个Σ-Δ控制器，该Σ-Δ控制器被安排用于帮助产生一个点火顺序，该点火顺序用于使该发动机的工作室以一种跳过点火方式进行操作，其中该缺火检测模块进一步被安排用于：
确定该目标工作室是缺火的；
标记该缺火工作室，这样使得该缺火工作室可以被跳过；并且
将指示该缺火工作室被跳过的一个信号反馈回该Σ-Δ控制器，该信号引起该Σ-Δ积分仪继续累计。
25.如权利要求14-24中任一项所述的缺火检测系统，进一步包括一个点火控制器，该点火控制器被安排用于多次尝试对该目标工作室进行点火，其中该缺火检测模块进一步被安排用于：
针对这些点火尝试中的每一次，重复针对该目标工作室进行的该跳过/点火确定；
针对这些点火尝试中的每一次，确定是否超过一个预先确定的缺火阈值，其中针对每次点火尝试的该预先确定的缺火阈值取决于该对应的跳过/点火确定；并且使用这些不同的缺火阈值来确定该目标工作室是否缺火，这些不同的缺火阈值是基于这些不同的跳过/点火确定。
26.一种用于在一个跳过点火发动机控制系统中确定发动机错误的方法，该跳过点火发动机控制系统包括具有多个工作室的一个发动机，该方法包括：
将一个窗口分配给一个目标点火时机；
确定多个点火时机中的每一个是跳过还是点火，其中每个点火时机与这些工作室中的不同一个相关联；
提供一个转矩模型，该转矩模型帮助指示在该窗口过程中由这些工作室产生的预期发动机转矩，其中该转矩模型是至少部分地基于该跳过/点火确定；
在该窗口过程中测量一个发动机参数；并且
基于所测量的发动机参数和该转矩模型来确定一个发动机错误是否已经发生。
27.如权利要求26所述的方法，其中该转矩模型进一步基于选自下组的至少一个，该组包括以下各项：引火提前、凸轮定时、发动机转速、进气质量、汽缸负载、绝对歧管压力、活塞冲程、一个曲轴角加速度测量值、以及在这些工作室中的一个中使用高压弹簧或低压弹簧之间的辨别。
28.如权利要求26或27所述的方法，其中：
所测量的发动机参数是曲轴角加速度；并且
该发动机错误的该确定包括确定该目标点火时机是否是一次缺火。

说明书全文

缺火检测系统

[0001] 相关申请

[0002] 本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请编号61/799,180和2013年10月30日提交的美国临时专利申请编号61/897,686的优先权，出于所有目的通过引用以每项专利申请的全文结合于此。

技术领域

[0003] 本发明总体上涉及在内燃发动机的跳过点火控制过程中进行的动力传动系统诊断。不同实施例涉及一种缺火检测系统和减轻缺火工作室的冲击的方法。

背景技术

[0004] 跳过点火发动机控制被认为提供多个益处，包括增加燃料效率的潜能。总体上，跳过点火发动机控制设想在选定点火时机过程中选择性地跳过某些汽缸的点火。因此，例如，一个特定汽缸可以在一个点火时机过程中被点火并且接着可以在下一个点火时机过程中被跳过并且随后在下一个点火时机过程中被选择性地跳过或点火。这与常规可变排量发动机操作形成对照，在常规可变排量发动机操作中，在某些低负荷操作条件的过程中停用固定的一组汽缸。

[0005] 当可变排量发动机中的一个汽缸被停用时，它的阀门不被致动，并且尽管活塞仍典型地往复，但在动力冲程过程中并不燃烧燃料。由于被“停止”的汽缸不递送任何净正转矩，剩余汽缸上的成比例负载增加，从而允许这些剩余汽缸以提高的热力学效率操作。通过跳过点火控制，当此类阀门停用机构可供使用时，在空气不被泵送穿过汽缸并且在被跳过工作循环过程中无燃料被递送和/或燃烧的意义上，汽缸也优选地在被跳过工作循环过程中被停用。通常，在被跳过工作循环过程中无空气被引进至已停用汽缸，从而减少泵送损失。然而，在其他情况下，可能希望在选定的被跳过工作循环过程中，将排放气体捕获在已停用汽缸内、或引进空气但不将其从已停用汽缸释放。在此类情况下，被跳过汽缸可以有效地充当一个气体弹簧。尽管停用被跳过汽缸总体上是优选的，但是应当理解，在一些发动机中或在一些工作循环过程中，或在希望真正停用汽缸的一些情形下，这可能不是可行的。当一个汽缸被跳过但未被停用时，在被跳过工作循环过程中，从进气歧管吸入的进入气体被有效地泵送穿过该汽缸。

[0006] 尽管跳过点火控制的概念已经出现好久，但它在传统上尚未用于可商购的发动机中，所以实施跳过点火控制的另外挑战确保发动机的其他发动机/动力传动系统在跳过点火控制过程中有效工作。一种这样的系统涉及发动机诊断。如熟悉本领域的人员所充分理解的，现代车辆合并发动机管理系统，这些发动机管理系统在车辆操作过程中对不同动力传动系统和车辆部件执行原位诊断。这些诊断系统通常被称作“车载诊断”(OBD)系统，并且存在在发动机运转时执行的数个发动机诊断方案。现代OBD系统存储并报告有关不同车辆子系统、包括动力传动系统的操作和健康状态的大量信息。例如，一些OBD系统被安排来检测其中一个汽缸缺火(即，当该汽缸点火失败或在该汽缸中存在不完全燃烧时)的一种情形。

[0007] 尽管现有技术OBD系统良好适合于在常规全汽缸发动机控制系统中检测缺火，但它们通常不适合于在一个跳过点火发动机控制系统中使用。另外，无法在一个常规控制的发动机中停用一个汽缸限制了可能的减轻方法。例如，一个常规控制的发动机中的一种现有技术减轻方法是停止给缺火汽缸加燃料。这消除了缺火问题(未加燃料的汽缸无法缺火)，但该缺火汽缸将空气泵送至催化转化器中，从而降低了该催化转化器将所不希望的NOx从排放气体中分离出的能力。本发明设想用于检测以一种跳过点火方式操作的一个发动机中的缺火的不同安排、方法和技术。

发明内容

[0008] 描述了用于在跳过点火发动机控制系统中检测缺火的多种方法和安排。在一个方面中，一个窗口被分配给一个目标工作室的一个目标点火时机。在不同实施例中，该窗口与曲轴的旋转相关。在该窗口过程中，测量一个发动机参数(例如，曲轴角加速度或另一个曲轴相关的参数)的变化。关于该目标点火时机之前的一个点火时机是一次跳过还是一次点火，和/或该目标点火时机之后的一个点火时机是一次跳过还是一次点火做出确定。至少部分地基于此跳过/点火确定和发动机参数测量，关于该目标工作室是否已经缺火做出确定。在不同实施例中，如果该目标工作室被识别为持续缺火，则修改点火顺序，这样使得该目标工作室被停用并且从该点火顺序中被排除。

[0009] 该缺火检测方法可以根据一种特定应用的需要而广泛变化。例如，在一些实施例中，上述跳过/点火确定还包括确定与相对工作室(即，在该窗口过程中与该目标工作室相对的工作室)相关联的一个点火时机是一次跳过还是一次点火。在再一些实施例中，该缺火检测方法将其他工作室的另外的或不同的点火时机考虑在内。

[0010] 在另一个方面中，描述了一种使用一个转矩模型来确定缺火的方法。一个窗口被分配给一个目标点火时机。关于不同点火时机是跳过还是点火做出确定。使每个点火时机与可供使用的工作室中的不同一个相关联。提供帮助指示由这些工作室产生的预期发动机转矩的一个转矩模型。该转矩模型是至少部分地基于以上跳过/点火确定。在该窗口过程中，测量一个发动机参数(例如，曲轴角加速度)。基于所测量的发动机参数和该转矩模型来关于缺火是否已经发生做出确定。在不同实施例中，除了或替代缺火，还检测其他发动机问题、如引火提前(spark advance)的设置错误。附图说明

[0011] 通过参照以下结合附图给出的说明，可以最好地理解本发明及其优点，在附图中：

[0012] 图1是示出根据本发明一个特定实施例的一种在一个跳过点火发动机控制系统中检测缺火的方法的流程图。

[0013] 图2是根据本发明一个特定实施例的一种缺火检测系统的方框图。

[0014] 图3是根据本发明一个特定实施例的点火时机和相关联角窗口区段的方框图。

[0015] 图4是根据本发明一个特定实施例的一种使用一个转矩模型来检测缺火或其他错误的方法的流程图。

[0016] 在附图中，有时使用相同的参考号来表示相同的结构元件。还应当认识到，附图中的描绘是图解的而不是按比例的。

具体实施方式

[0017] 本发明涉及一种缺火检测系统。更确切地说，本发明涉及用于在跳过点火发动机控制系统中检测缺火的不同技术和安排，以及减轻一个缺火工作室的冲击的方法。

[0018] 如在背景中指出的，现有技术缺火检测系统总体上不适合于在一个跳过点火发动机控制系统中检测缺火。例如，不同现有技术缺火检测系统检测曲轴转速的意外变化，并且使用此意外变化来确定一次缺火是否已经发生。由于所预期的是曲轴加速度将保持大体一致，这在常规的全汽缸发动机操作中效果良好。尽管从一次点火到下一次点火在曲轴加速度方面存在一些变差，但在很大程度上由于每个汽缸都被点火，曲轴加速度峰值和轮廓在尺寸和形状上保持大体一致。因此，当相对于一个特定汽缸的点火检测到曲轴加速度的显著差异时，该缺火检测系统可以确定该汽缸已经缺火。

[0019] 然而在跳过点火发动机操作中，可以跳过任何工作室或工作循环。也就是说，一个特定工作室可能在一个工作循环过程中被点火，在下一个工作循环过程中被跳过，并且在下一个工作循环过程中被点火或跳过。其结果是，曲轴加速度峰值和轮廓可能随着点火顺序改变而突然改变，即使所有工作室都适当地点火，即无缺火。不同于在现有技术缺火检测系统中，曲轴加速度的任何显著下降不能被假定为指示一次缺火，因为在一个跳过点火发动机控制系统中，选定工作循环可以在几乎任何时间被跳过，这些选定工作循环中的每一个也可能导致曲轴加速度的下降。

[0020] 常规缺火确定系统还未适当地将不同工作室的点火或跳过对在一个跳过点火发动机控制系统中测量曲轴加速度具有的影响考虑在内。为了说明这一点，考虑其中针对一次可能的缺火检查一个特指汽缸的实例。在一个所分配窗口过程中(例如，在该特指汽缸的燃烧冲程的至少部分过程中)，在该特指汽缸中发生燃烧。在该窗口过程中测量曲轴加速度。如果曲轴加速度下降到低于一个预先确定的阈值，则确定在该特指汽缸中已经发生一次缺火。

[0021] 在跳过点火发动机操作中，如果该缺火确定系统和/或缺火阈值将其他汽缸的跳过或点火对所测量曲轴加速度的冲击考虑在内，那么该缺火确定的准确度得以提高。也就是说，该系统应当将在该窗口之前执行或在该窗口之后将执行的用于其他汽缸的点火命令(即跳过或点火)考虑在内。应当注意，尽管该特指汽缸的点火可能在该窗口过程中对曲轴加速度做出最大贡献，但存在影响曲轴转矩的数个其他因素。例如，在压缩冲程过程中，压缩进入空气需要能量，并且该能量来自曲轴，从而充当该曲轴上的一个负转矩。具有多个汽缸的发动机通常被设计成在一致间隔处它们的工作循环彼此异相，这样使得一个汽缸的压缩发生，同时在另一个汽缸中发生燃烧。在正常的全汽缸操作中，由每次点火产生的转矩、每个压缩冲程所需要的转矩、以及其他发动机产生的转矩在稳态操作过程中倾向于相对恒定。因此，汽缸相位的均匀间距倾向于导致每个汽缸以差不多一样的方式受其他汽缸中正发生的事件影响，这在正常的全汽缸操作过程中，有助于促进与每个点火时机相关联的峰值和轮廓之间的一致性。

[0022] 在跳过点火操作中，其他汽缸的影响将并不总是如此一致。例如，在一些实现方式中，这些阀门可能以一种方式操作，在该方式中在“被点火”工作循环过程中，进气阀和排气阀以正常顺序被打开，并且在整个被跳过工作循环中都被保持闭合。这将导致在工作循环的每个冲程过程中施加至曲轴的力在一个被跳过工作循环过程中不同于在一个被点火工作循环中将看见的。最显著的，在其中使用低压排气捕获的一个被跳过工作循环过程中，仅少量的残留排放气体将保持在汽缸中，并且因此在一个被跳过工作循环中在压缩冲程过程中所施加的转矩将非常不同于在活动(被点火)工作循环过程中所施加的转矩，因为在被跳过工作循环过程中将没有压缩进入气体所需要的相对大的负转矩。由于与一个汽缸相关联的压缩冲程将典型地与另一个的燃烧冲程重叠，所以曲轴在任何特定燃烧事件过程中所经历的净转矩将受其他汽缸的点火决定影响。尽管压缩冲程趋向于具有最大冲击，但在进气冲程和排气冲程过程中所经历的差分转矩也可能以显著的方式不同。例如，在被跳过工作循环过程中保持进气阀闭合可能导致在进气过程中在该汽缸中产生非常低的压力，从而在一个被跳过工作循环的进气冲程过程中施加与在一个活动(被点火)工作循环的进气过程中将出现的负转矩相比更大的负转矩。

[0023] 再进一步，不同的跳过点火控制器可以具有不同的阀门致动方案和/或可以使用不同阀门致动方案的一种结合，并且此类阀门致动方案可以进一步影响曲轴所经历的转矩变化。例如，如果一个排气阀在一个燃烧事件之后未被打开，可能由燃烧气体在汽缸燃烧室内形成一个“高压排放气体弹簧”，并且排气阀打开的定时可以从紧接在该燃烧事件之后被延迟到稍后一个工作循环。这种高压弹簧将对在所有其他冲程过程中施加的转矩具有显著冲击。在具体与直喷式发动机相关的另一个实例中，一个进气阀可以在一个工作循环中被打开，在该工作循环中无加燃料或燃烧发生，这样使得在一个被跳过工作循环过程中新鲜空气充量被捕获在燃烧室内。此类事件将以又一种方式影响净转矩。在有时被称为“再排气”的再一些情况下，可能希望在正常进程中在一个汽缸点火之后打开该排气阀，并且随后在一个随后的被跳过工作循环(如紧接在一个活动(被点火)工作循环之前的那一个)中再次打开该排气阀，从而导致一个额外的排气阀打开事件。在再一些实施中，可以在每个被跳过工作循环结束时采用再排气。当然，也可以应用多种其他阀门致动方案，并且应当明白，施加至曲轴的力的定时和大小将取决于所有汽缸的状态。

[0024] 本发明设想用于在在一个跳过点火发动机控制系统中做出一个缺火确定中将以上因素中的至少一些考虑在内的不同技术。一个特定实施例设想基于至少三个点火时机的检查来检测缺火的一个缺火检测系统。也就是说，为了确定一个目标工作室在一个目标点火时机过程中是否已经缺火，该缺火检测系统确定在该目标点火时机前后的这些点火时机是跳过还是点火。在一些实施例中，另外的或其他的点火时机被考虑在内(例如，相对工作室是被跳过还是被点火。)取决于这个跳过/点火确定，使用不同的指标来验证一次缺火已经发生。这种方法允许该缺火检测系统减少假阳性并且更准确地确定一次缺火已经发生的时间。

[0025] 首先参照图1和图2，将描述根据本发明一个特定实施例的一种用于缺火检测系统的方法。图1是示出一种用于在一个跳过点火发动机控制系统中检测缺火的方法100的流程图。该方法在图2所示的缺火检测系统200中实施。缺火检测系统200包括一个点火定时确定模块202、一个点火控制单元204、一个发动机参数测量模块206、一个缺火检测模块208以及一个发动机250。图2示出了具有标号为1至8的八个汽缸作为工作室的一个发动机250。尽管发动机250被示出为具有以双列安排的8个汽缸，但可以使用具有以不同配置安排的不同数目的汽缸的发动机。另外，尽管在图2中示出多种离散模块，但应当理解，在不同实施例中，这些模块可以结合和/或一个模块的操作可以替代地由另一个模块来处理。

[0026] 首先，在图1的步骤102中，通过点火定时确定模块202和/或点火控制单元204来获得点火信息。点火定时确定单元204被安排用于发出用于使发动机250以跳过点火方式操作并且递送一个所希望的转矩和/或点火分数(firing fraction)的一系列点火命令。跳过点火点火顺序可以用多种多样的方式来确定。例如，可以使用Σ-Δ转换器或任何适合的控制算法来生成点火顺序。在一些实施例中，该点火顺序是选自预定义点火顺序的一个库。该系列的点火命令被传输至点火控制单元204。

[0027] 点火控制单元204被安排用于使用所接收点火顺序来协调发动机250的工作室的点火。点火控制单元204从任何适合的源(例如，发动机250)接收识别适合的工作室的数据，并且使一个选定工作室与每个点火命令匹配。考虑一个简单实例，在该简单实例中，该点火控制单元从该点火定时确定单元接收对应地指示跳过、点火、跳过和跳过的0-1-0-0的一个短点火顺序。在这个实例中，该发动机可以被构造成使得以1-8-7-2-6-5-4-3的一个重复顺序安排汽缸点火时机。也就是说，将具有一个点火时机的第一汽缸可能是汽缸1，之后是汽缸8，并且随后是汽缸7等。点火控制单元204确定应当使哪些汽缸与每个点火命令匹配(例如，该点火控制单元可以根据该顺序确定汽缸1、8、7和2对应地应当被跳过、点火、跳过和跳过。)本发明设想使用此类点火信息(即，点火顺序和相应工作室的识别码或编号)来帮助检测缺火。注意，由于需要时间来给汽缸加燃料并启用/停用这些阀门，点火/跳过信息典型地是在执行一个点火/跳过命令之前可获得的。

[0028] 在图1的步骤104处，发动机参数测量模块206将窗口分配给每个点火时机。该窗口可以是对应于一个目标工作室的一个目标点火时机的任何适合的时间段或间隔。稍后将横跨该窗口来测量一个特定发动机参数，以便帮助确定是否已经发生一次缺火。该窗口的特性可能根据发动机参数测量的类型而不同。

[0029] 例如，在一个实施例中，有待测量的发动机参数是曲轴角加速度。当该目标工作室中发生燃烧时，该曲轴角加速度趋向于增大。因此，一个适合的窗口可以是覆盖该目标工作室的动力冲程的至少部分的一个窗口。在不同实施例中，可以使预期的单造汽缸转矩的和与预期的曲轴加速度或其他发动机参数关联，以便提供用于在图1的步骤110中确定该目标点火时机是否是一次缺火的阈值。

[0030] 在另一个实施例中，有待测量的发动机参数是排放气体。也就是说，排气系统中的一个或多个传感器检测在该点火时机过程中产生的一个排放气体“脉冲”中的氧或其他组分的水平。这个分析用于帮助确定是否已经发生一次缺火。这个测量可以在一个不同的窗口内发生。由于涉及排放气体，适当的窗口可以覆盖或对应于该目标工作室的排气冲程的至少一部分。另外，该窗口还可以合并一个偏移以便将相应排气“脉冲”从排气阀横越至排气传感器所需要的时间考虑在内。总体上，该窗口可以根据缺火检测系统200的特性广泛变化。感测缺火的排气传感器方法可以与该曲轴加速度方法和其他可能的缺火检测手段结合。

[0031] 图3中示出了多个窗口与一个相应工作室的多个点火时机之间的关联的实例。在这个实例中，示出了一个八汽缸、四冲程发动机的曲轴的总计270°的旋转。在旋转过程中，存在对应于工作室1、8和7的点火或跳过的三个点火时机。一个窗口被分配给这些点火时机和工作室中的每一个。每个窗口是对应于曲轴的90°旋转的一个角窗口区段。图3示出了对应于工作室8的一个点火时机的一个示例性角窗口区段302。角窗口区段302在用于该相应工作室的活塞到达上止点(TDC)的时间处或周围(例如，在一个四冲程发动机中的一个动力冲程开始时)开始。应当理解，以上实例用于说明性目的，并且这些窗口的特性和它们被分配的方式可能因不同的应用而变化。例如，应当理解，可以使用比曲轴的90°旋转更长或更短的窗口。窗口的长度可以随发动机中的汽缸数目而变化。例如，由于具有较少汽缸的发动机每转存在较少点火时机，可以在这些发动机中使用较长窗口。另外，与每个汽缸相关联的时间窗口可以重叠。

[0032] 返回图1的流程图，发动机参数测量模块206在该相应窗口过程中测量一个发动机参数的变化(图1的步骤106)。这个测量可以例如使用一个或多个传感器(例如，一个曲轴位置传感器、排放气体传感器等)来获得。发动机参数测量模块206接收执行该测量所需要的任何输入或发动机参数，例如，发动机转速数据、汽缸识别信息、来自点火定时确定模块202/点火控制单元204的点火信息等。在该窗口过程中可以测量多种不同发动机参数。例如，在一些实施例中，测量一个曲轴相关的参数或曲轴角加速度。

[0033] 以下是用于计算如图3所示的工作室8的角窗口区段302内的曲轴角加速度的一个示例性公式。在图3中，角窗口区段302被分成两个子区段：较早子区段305b和较晚子区段305a。该示例性公式如下：

[0034] 曲轴角加速度＝平均速度(305a)-平均速度(305b)Δ时间(305ab)

[0035] 其中平均速度(305a)和平均速度(305b)对应地是曲轴子区段305a和305b内的平均速度，并且Δ时间(305ab)是指该曲轴从子区段305b的中点旋转至子区段305a的中点所需要的时间。尽管这些子区段305a和305b被示出为具有相等的持续时间，但并不需要如此。另外，这些子区段305a和305b不需要是连续的，即这些区段之间可以存在一个间隙。关于曲轴旋转的这些子区段的定时可以根据发动机操作情况和缺火检测算法来调整。在一些情况下，可以使用多于两个子区段。子区段持续时间和定时可以根据发动机操作情况变化。可以通过测量该曲轴上的多个参考标记越过一个固定参考点之间的经过时间来确定平均发动机转速。这些曲轴参考标记可以围绕该曲轴以近似6度的间隔均匀分布。可以处理来自曲柄的原始信号，以便计算一个子区段中的平均转速、多个子区段之间的加速度以及加速度变化(多对子区段之间的加速度的变化)。在不同实施例中，加速度变化的测量要求使用至少三个子区段，这样使得可以测量加速度的变化。在缺火确定中也可以使用加速度的高阶时间导数，子区段的数目随之增加。可以对该曲柄信号应用不同过滤算法以便提高所有这些测量值的准确度。总体上，针对每个工作室的多个点火事件执行发动机参数变化的计算。因此，发动机参数测量模块建立每个工作室的点火事件以及工作室的相应发动机参数变化(例如，曲轴角加速度数据)的一个历史。此数据稍后用于帮助确定一个特定工作室是否缺火。

[0036] 可以在步骤106中测量多种发动机参数。在一些实施例中，如以上所指出，可以测量曲轴相关的参数，如曲轴角加速度或其导数(加速度变化)。在其他实施例中，发动机参数测量包括对排放气体的分析。例如，如先前讨论的，不同设计包括测量发动机排气中的氧的量在一个相应窗口或时间段内的变化。此变化与一个目标工作室的一个特定目标点火时机相关联。此类变化可以允许洞察该目标工作室是否已经缺火。

[0037] 该缺火检测模块208接收来自点火控制单元204和/或点火定时确定模块202的点火信息，以及来自发动机参数测量模块206的以上发动机参数测量数据。缺火检测模块208使用关于发动机参数的信息，如转速(PRM)、歧管绝对压力(MAP)、凸轮位置、引火定时等，来帮助确定用于缺火检测的阈值。缺火检测模块208还使用该点火信息来针对每个点火时机确定该目标点火时机之前和之后的点火时机是跳过还是点火(步骤108)。这个操作在此被称为跳过/点火确定。

[0038] 该跳过/点火确定包括检查该目标点火时机之前的至少一个点火时机以及该目标点火时机之后的至少一个点火时机。检查的点火时机和工作室的编号和识别码可以根据一种特定应用的需要而广泛变化。例如在不同实现方式中，检查紧接在目标点火时机之前和紧接在目标点火时机之后的这些点火时机，以便确定是发生了跳过还是点火。

[0039] 在另一个实施例中，跳过/点火确定还包括关于相对工作室是包括跳过还是点火做出确定(步骤109)。相对工作室可以如下来描述。考虑例如一个四冲程发动机，在该四冲程发动机中，每发动机循环发生两次发动机回转。在这种设计中，当在一个目标工作室处可获得一个目标点火时机时(例如，当用于该目标工作室的活塞在一个动力冲程开始时在TDC处时)，存在其活塞总体上处于相同位置的另一个工作室(例如，用于另一个工作室的活塞也在TDC处)。这另一个工作室可以被称为相对工作室，即，在所分配窗口过程中与目标工作室相对的工作室。在这个涉及一个四冲程发动机的实例中，相对工作室与目标工作室相距一个回转或360度，并且在一个进气冲程的开始处。

[0040] 在不同实施例中，令人希望的是将该相对工作室的点火时机是一次跳过还是一次点火考虑在内。该相对工作室的跳过或点火可以显著影响在步骤106处测量的曲轴角加速度或另一个发动机参数。例如，在以上实例中，如果与该相对工作室相关联的点火时机是一次点火，那么该相对工作室将在进气冲程过程中吸进空气，而在该目标工作室中则发生燃烧。然而，如果与该相对工作室相关联的点火时机是一次跳过，那么可以密封盖进气阀。因此，在该进气冲程过程中，该相对工作室的活塞将抵抗真空抽拉，这倾向于从曲轴减去转矩并且帮助减小曲轴角加速度。一些实施例设想在确定在该目标工作室中是否已经发生一次缺火时将此考虑在内。

[0041] 在再一些实现方式中，可以使用一个完整发动机循环(即720°的曲轴旋转)内的在目标点火时机前后的所有点火时机来建立这些缺火阈值。换言之，假定针对一个目标工作室的缺火确定是基于一个发动机参数(例如，曲轴角加速度)在一个所分配窗口过程中的测量值，那么该缺火确定和/或缺火阈值可以至少部分地基于其中每一个是在该窗口之前或之后执行的所有其他工作室的点火命令。这种控制类型可能更适合于具有较低汽缸数目的发动机，如3汽缸发动机或4汽缸发动机。在其他情况下，所考虑的点火时机可以在时间上被分离。例如，可以使用紧接在之前、紧接在之后以及360°之后的点火时机来确定这些缺火阈值。这些模式类型可能是有用的，因为在与该目标点火时机相关联的汽缸的动力冲程过程中，其他汽缸可能添加或减去来自曲轴的转矩，并且由此影响所测量的曲轴加速度。

[0042] 根据一种特定应用的需要，可以用多种多样的方式来执行跳过/点火确定。例如，在一些实施例中，基于跳过/点火确定来对每个点火事件进行归类。以下在图表A中提供一些示例性分组：

[0043] 图表A

[0044]分组编号分组描述
1 目标点火事件之前点火，在其之后点火
2 目标点火事件之前点火，在其之后跳过
3 目标点火事件之前跳过，在其之后点火
4 目标点火事件前后都跳过

[0045] 也就是说，在这个实例中，取决于紧接在点火事件之前和之后的点火时机是跳过还是点火，使每个点火事件与以上分组中的一个相关联。

[0046] 时间上邻近的跳过和点火可能对针对一个特定点火事件测量的曲轴角加速度具有显著影响。所描述的实施例因此在确定缺火是否已经发生时将此跳过/点火模式考虑在内。考虑图3中的实例，该实例示出了工作室1、8和7的三个点火时机。沿一个角窗口区段302测量曲轴角加速度，该角窗口区段覆盖从工作室8的活塞位于上止点(TDC)处时开始的90度的曲轴旋转。因此，角窗口区段302对应于工作室8的动力冲程的一部分。

[0047] 取决于使工作室1如何操作，可以进一步加速曲轴在角窗口区段302过程中的旋转。工作室1的点火时机紧接在工作室8的点火时机之前到达。假定使用一个四冲程、八汽缸发动机，那么在覆盖工作室8的动力冲程的前半段的角窗口区段302过程中，工作室1仍处于其动力冲程的后半段中。如果工作室1被点火而不是跳过，那么燃烧将倾向于加速曲轴在角窗口区段302中的旋转。

[0048] 其点火时机紧接在工作室8的点火时机之后到达的工作室7的操作也可能影响所测量曲轴角加速度。在角窗口区段302过程中，工作室7处于其压缩冲程中。例如，如果工作室7有待被点火，则进气阀被打开以便允许空气流动进入该工作室中。在压缩冲程过程中，该活塞压缩空气，这可以在角窗口区段302过程中从曲轴减去转矩。另一方面，如果工作室7替代地被跳过、停用和密封，那么很大程度上不存在此类效果。

[0049] 本发明人已经执行多个实验，这些实验帮助指示时间上邻近的跳过-点火模式可以对与一个特定点火事件相关联的曲轴角加速度具有的影响。以下在图表B中提供使用上述分组编号1-4的一个实验的结果：

[0050] 图表B

[0051]分组编号下平均曲轴角加速度(deg/s/s) 上平均曲轴角加速度(deg/s/s)
1 -14,010 12,824
2 -6,409 35,874
3 2000 26,836
4 18,828 70,139

[0052] 图表B反映针对一个固定的每分钟转数、特定空气/燃料充量、空燃比以及引火定时下的多个点火时机的多个曲轴角加速度测量值。总体上，加速度值将基于这些参数变化。这些点火事件基于它们对应的跳过/点火确定(即，周围的跳过/点火模式)来分类。对这些实验结果的分析已经产生与一次汽缸点火和一次完全缺火相关联的曲轴角加速度的平均值。也就是说，图表中的下平均栏是指在其中该目标点火事件包括一次完全缺火(即，几乎没有燃烧发生)的情况下的平均加速度。上平均栏是指在其中该目标点火事件包括一次“完全”点火(即，在其中发生完全燃烧)的情况下的平均加速度。以上图表指示这些值如何可以根据在该目标点火时机之前和之后是跳过还是点火而显著不同。例如，如果该目标点火时机之前是一次点火并且之后是一次点火(分组1)，那么几乎没有燃烧的一次缺火可以包括-14,010度/s/s的一个曲轴角加速度。例如，如果该目标点火时机之前是一次跳过并且随后是一次跳过(分组4)，那么几乎没有燃烧的一次缺火可以包括高达18,828度/s/s的一个曲轴角加速度。总体上，由于空气/燃料混合物未被压缩以备用于一个动力冲程，其中该目标窗口之后是一次跳过的情况具有较高加速度值。在不同实施例中，用于确定一次缺火(其可能包括不完全燃烧以及缺乏燃烧)的阈值或触发点值将是位于上下界之间的某处。该图表说明了这个缺火阈值将根据该目标点火事件周围的跳过/点火模式而变化。当然，应当理解，以上图表B仅提供单个实验的初步结果，并且编号、阈值和分组可能针对不同发动机设置(如每分钟转数、空燃比、充量、引火定时以及发动机设计)而经受进一步的调整和适配。

[0053] 图表A和图表B假定在跳过/点火确定中(图1的步骤108)将被考虑的点火时机是在时间上邻近该目标点火时机的点火时机(即，紧接在该目标点火时机之前和之后的这些点火时机。)然而，该跳过/点火确定还可以将一组不同的相关点火时机考虑在内。例如，如先前讨论的，在一些实施例中，这个组还包括与该目标工作室相对的工作室的点火时机。在再一些实施例中，这个组包括一些或所有其他工作室的点火时机。图表A和图表B可以针对任何适合的组的相关点火时机来调整。也就是说，在不同实施例中，建立适合数目的分组(例如，如在图表A中)以覆盖相关组的点火时机的跳过或点火的所有可能结合。针对每个分组确定缺火阈值(例如，如在图标B中。)针对一个特定目标点火时机做出跳过/点火确定(例如，图1的步骤108和109)，该跳过/点火确定该相关组中的每个点火时机是一次跳过还是一次点火。

[0054] 一旦已知每个目标点火时机的相关跳过/点火模式，就使用该模式和发动机参数测量数据来确定一个目标工作室是否已经在一个目标工作循环过程中缺火(图1的步骤110)。这个确定可以用多种多样的方式来执行。例如，在一些实施例中，获得或提供多个不同缺火阈值(例如，正如以上在图表B中所见。)通常，每个缺火阈值可以根据跳过/点火确定而不同(例如，可能存在四个或更多个不同的缺火阈值，一个对应于上述分组中的每一个)。目标点火时机的跳过/点火确定用于选择或获得这些缺火阈值中的一个。如先前指出的，使每个目标点火时机与一个窗口相关联。如果在相关联窗口过程中所测量的发动机参数变化超过选定缺火阈值，则确定一次缺火已经发生或可能已经发生。

[0055] 缺火阈值可以用多种多样的方式来确定。例如，在一种实现方式中，在一个或多个查找表中找到多个预先确定的缺火阈值。缺火检测模块208基于一个目标点火事件周围的跳过/点火模式来选择用于该目标点火事件的一个适合的缺火阈值。该缺火阈值的确定也可以基于多种其他发动机参数，包括另外的跳过/点火事件、一个点火分数、工作室的点火历史、空气充量、发动机转速以及其他发动机设置。

[0056] 在另一个实施例中，缺火阈值将振动冲击考虑在内。也就是说，在某些发动机转速、汽缸负载和/或点火分数下，一个跳过点火发动机系统可能产生所不希望的振动。在一些情况下，此类振动可能影响用于确定一次缺火是否已经发生的发动机参数的测量(例如，图1的步骤106)。一些实现方式设想基于一个振动冲击模型来调整任何缺火阈值，该振动冲击模型将发动机转速、汽缸负载、跳过点火点火参数和/或关于或影响发动机振动的任何其他适合的参数考虑在内。

[0057] 在再一些实施例中，动态地确定缺火阈值。换言之，缺火检测模块208被安排用于针对每个点火事件和/或每种类型的周围跳过/点火模式(例如像以上讨论的分组1、2、3和4)计算一个发动机参数(例如，曲轴角加速度)的期望变化。这些期望值可以根据多种因素(如发动机转速、燃料改变、进气质量、点火顺序、引火提前以及其他参数)而不时地变化。基于这些期望值，该缺火检测模块还动态地计算每个点火事件和/或周围跳过/点火模式类型的缺火检测阈值。

[0058] 一旦已知一个目标点火事件的一个适合的缺火阈值，就关于针对该目标点火事件的发动机参数变化(例如，曲轴角加速度)是否超过缺火阈值做出确定。(应当注意，如在本申请中使用的术语“超过”意味着“超出……范围”并且根据度量可以包括高于或低于阈值的一个值。)达到阈值指示或帮助指示工作室已经缺火。

[0059] 通常，监测多个点火事件以便确认一个工作室已经缺火。例如，在一些实施例中，针对许多、几乎所有、或所有点火事件执行以上缺火检测技术。也就是说，分析和/或存储每个点火事件和其相应跳过/点火确定(即，周围跳过-点火模式)。另外，还测量和/或存储针对每个点火事件的这些发动机参数变化。这个信息用于建立一个点火事件数据库，在该点火事件数据库中，每个点火事件与一个特定工作室、发动机参数变化测量、一个特定跳过/点火确定、一个相应缺火阈值和/或指示是否超过一个相应缺火阈值的一个标志相关联。因此，缺火检测系统200存储每个工作室的一个历史，该历史指示其中超过该缺火阈值的点火事件的数目。在一些实施例中，如果一个特定工作室与一个预先确定的百分比或数目包括超过一个缺火阈值的多个点火事件相关联，则确定该工作室缺火，并且经由OBD系统(典型地是在车辆仪表板上的一个功能障碍指示灯)将适当的错误信号传达给车辆驾驶员。一个适当的错误代码也可以被发送至OBD界面以用于随后的诊断评估。

[0060] 可以使用以上技术用于多种应用。在不同实施例中，所示缺火检测控制系统存储在一个车辆的一个发动机控制单元中，和/或是一个车载诊断系统的部分。在其他实施例中，所示缺火检测控制系统可以存储在用于检查一个发动机的性能的一个外部诊断装置中。任何上述模块、系统和操作可以用硬件、软件或两者的形式来存储。

[0061] 本发明还设想响应并基于发现一次缺火的多个操作。例如，在一些实施例中，如果确定一个工作室为缺火，那么点火控制单元204被安排来跳过和/或停用该工作室。这样做的一个原因在于：一个缺火工作室产生未燃烧的碳氢化合物，该未燃烧的碳氢化合物可以进入一个催化转化器中并且对其造成损坏。在一些实施例中，在一个预先确定的时间段之后，该工作室被再启用并且间或地被点火以便观察缺火是否继续。在重新开始该缺火工作室的操作之后，再次使用上述技术来确定该工作室是否已经重新开始正常操作、或再次缺火。在再一些实施例中，当确定一个工作室为缺火时，在一个车辆的一个仪表板上显示一个警示，这样使得驾驶员意识到问题。

[0062] 尽管缺火工作室可以被跳过以便阻止对催化转化器造成损坏，然而另一个担忧是如果该工作室例行地被跳过，剩余工作室中的点火可能不均匀间隔，这意味着NVH(噪声、振动和不平顺性)可能变差。这可能在发动机控制系统中特别成问题，这些发动机控制系统利用动态地产生点火顺序(例如，使用一个Σ-Δ转换器)的一种算法，该算法并不将一次缺火的可能性考虑在内。

[0063] 在一种方法中，当检测到一次缺火并且相应工作室被停用或跳过时，使用一个固定点火顺序。也就是说，使用包括多个预定义点火顺序的一个或多个查找表。每个点火顺序被确定为具有可接受的NVH特性，并且与一个特定点火分数和/或发动机转速相关联。当转变至一个固定点火模式时，点火分数确定模块202基于已缺火工作室的识别码、一个所希望的点火分数(反映一个所希望的转矩)、排档数(gear)、发动机转速、歧管绝对压力(MAP)、汽缸进气质量、凸轮设置、引火定时和/或其他发动机设置，来选择这些点火顺序中的一个。换言之，挑选跳过故障工作室、递送所请求发动机转矩(假定所希望的输出不超过具有一个禁用工作室情况下的最大发动机输出)并且产生可接受的NVH水平的一个适合的、预先确定的点火顺序。NVH可能很差，但替代方案不递送所请求转矩，这通常比差的NVH更不令人期望。点火控制单元204随后使用该点火顺序使发动机以跳过点火方式来操作。
注意，接近满功率操作的转矩请求将无法满足，因为在不以所有汽缸进行操作的情况下，发动机无法满足该请求。

[0064] 以上方法可以用多种多样的方式来实施。例如，在一些实施例中，一种算法可以用于浏览一个表格以找到一个适合的目标点火分数。以下示出了一个示例性表格：

[0065]

[0066] 以上表格描述了相应发动机转速限制下的多个适合的预先确定的点火顺序和点火分数。假定汽缸以次序1-8-7-2-6-5-4-3被点火。该表格还指示取决于哪个汽缸缺火，一些点火分数和点火顺序不可使用。在这个实例中，当确定一个特定汽缸缺火时，用以下方式浏览以上表格：

[0067] 1)开始于顶行

[0068] 2)移动至下一行，直到第一栏(“点火分数”)中的值大于基于一个所希望的转矩确定的所希望的点火分数；

[0069] 3)在那行中，查看第三栏(“如果是缺火汽缸则跳过”)。如果缺火汽缸被引用，在步骤2处重复。否则转到步骤4。

[0070] 4)如果第四栏(“发动机转速”)中的值大于当前发动机转速，则移动至下一行并且重复步骤2。任选地，每排档数可以使用不同的一栏。

[0071] 5)如果第四栏(“发动机转速”)中的值不大于当前发动机转速，则第一栏(“点火分数”)中的值是目标点火分数，并且第二栏(“点火顺序”)中的值是目标点火顺序。随后使用该目标点火分数和该目标点火顺序来以跳过点火方式操作该发动机的这些工作室。

[0072] 应当理解，以上算法和表格仅为说明性目的而提供，并且可以适当地被调整以用于不同的发动机设计和应用。例如，在一次汽缸缺火事件中可以使减少数目的汽缸(即8个中的4个)空转，而无需参考该表格。

[0073] 在一种替代方法中，通过基于Σ-Δ的点火控制，缺火工作室可以被标志，这样使得它被跳过。对Σ-Δ控制器的反馈指示该工作室被跳过，并且因此该Σ-Δ控制器的Σ-Δ积分仪继续累计。在下一个或随后的点火时机时，该Σ-Δ积分仪将执行一个点火命令，从而减少该积分仪中保持的值。对于随后的点火时机，Σ-Δ控制正常操作。以这种方式，Σ-Δ控制可以容易地适合于产生点火模式，这些点火模式避免对任何特定工作室进行点火并且仍递送所希望的发动机输出(假定所希望的输出不超过具有一个禁用工作室情况下的最大发动机输出)。跳过一个缺火汽缸还可以通过在缺火的时候不运算Σ-Δ并且总是命令跳过来实现。这相当于将发动机看作是少了一个汽缸，并且可以通过稍微对Σ-Δ转换器的输入重标度来实施。Σ-Δ控制还可以用于固定点火顺序之间的转变，以便改善NVH。

[0074] 接下来参考图4，将描述根据本发明另一个实施例的一种用于检测发动机错误(例如，缺火)的方法400。在所示实施例中，方法400使用一个转矩模型来确定一个目标工作室中是否已经发生一次缺火，尽管相同技术可以用于诊断任何适合的发动机问题或燃烧相关的问题(例如，设置引发提前方面的错误。)尽管所示步骤暗示了一个特定操作次序，但应当理解在不同实现方式中，这些步骤可以按一个不同的次序发生。

[0075] 在步骤402处，获得点火信息(步骤402)。在步骤404处，将一个窗口分配给与一个目标工作室相关联的一个目标点火时机。步骤402和步骤404可以类似于或等同于图4的步骤102和步骤104。

[0076] 在步骤406处，关于其他工作室的点火时机是跳过还是点火做出确定。在这个步骤中可以检查任何适合数目的点火时机和工作室。例如，在一些实施例中，目标点火时机是包括一些或所有可供使用的工作室的一组连续点火时机中的一个(例如，以次序1-8-7-2-6-5-4-3发生的点火时机。)关于该组中的其他点火时机中的每一个是跳过还是点火做出确定。在再一些实施例中，还确定每个点火时机的其他特性和/或其相关联工作室的操作，例如，一次跳过是否是计划的，是否包括一个高压弹簧或低压弹簧，每个工作室的点火历史，每个工作室在所分配窗口过程中所包括的操作或冲程等。

[0077] 在步骤408处，缺火检测模块208基于在步骤402和步骤406处获得的信息提供或产生一个转矩模型。该转矩模型帮助预测或指示由工作室在所分配窗口过程中产生的预期转矩。这个转矩模型是至少部分地基于在步骤406中做出的跳过/点火确定。取决于一种特定应用的需要，该转矩模型还可以将多种多样的其他操作参数考虑在内。通常，该转矩模型中可以包括可能影响转矩产生的任何参数。例如，在不同实施例中，该转矩模型是基于凸轮定时、发动机转速、进气质量、汽缸负载、歧管绝对压力、引火定时以及任何其他适合的发动机参数。在再一些实施例中，改转矩模型是基于来自发动机参数(如曲轴角加速度)的变化的过去测量的反馈，例如在步骤410中指示。一些转矩模型实现方式将被跳过工作室的状态(例如，被跳过工作室是否包括一个高压弹簧、低压弹簧，活塞的位置，活塞所处的冲程等)考虑在内。

[0078] 使用以下图表来描述一个转矩模型的一个示例性实现方式。(应当注意，该图表旨在为示例性的，并且不同实现方式可能与以下所示内容显著不同。)

[0079] 图表C

[0080]

[0081] 以上图表指示由一个四循环、八汽缸发动机的缺火检测模块208产生的假想结果。该图表参考多个工作室在所分配窗口过程中的操作，其中这些工作室对应于连续的点火时机(即以次序1，8，7，2，6，5，4，3被点火)。在这个实例中，目标点火时机是汽缸4，并且所分配窗口是一个时间段，在该时间段过程中，汽缸4处于一个动力冲程的前半段(步骤404)。如在“状态”栏中所指示的，缺火检测模块208确定所有其他工作室在该窗口过程中的操作，并且还确定相应点火时机是一次跳过还是一次点火。

[0082] 这个示例性转矩模型将每个工作室的状态考虑在内，以便估计由每个工作室产生的一个预期转矩。如该图表中所指示，每个工作室的预期转矩可以根据该工作室在窗口过程中如何操作而广泛变化。例如，考虑一个被跳过工作室，该被跳过工作室可以被停用并密封，以便形成一个高压弹簧或低压弹簧。一个高压弹簧总体上包括闭合一个排气阀以便将高压排放气体捕获在该工作室内。在一个低压弹簧中，总体上在排气从该工作室释放之后密封进气阀，从而在该工作室内形成一个低压真空。在一个进气冲程过程中，如果使用一个低压弹簧，活塞抵抗这个真空被抽拉，从而对曲轴施加与如果使用一个高压弹簧所不同的量的转矩。在一些实现方式中，一旦确定每个工作室的预期转矩，就总结单独转矩以便确定由所有这些工作室产生的一个预期发动机转矩。例如，在以上图表中，单独汽缸转矩估算值的总和为637lb-ft。

[0083] 在步骤410处，在该窗口过程中测量发动机参数的变化。在这个特定实例中，所测量发动机参数是曲轴角加速度，但可以测量任何适合的发动机参数，如先前结合图1的步骤106讨论的。

[0084] 在步骤412处，缺火检测模块208随后确定目标点火时机是否包括一次缺火。这个确定是以各种方式做出。例如，在一些方法中，缺火检测模块208基于在步骤410中测量的发动机参数来估计一个实际发动机转矩。随后将该实际发动机转矩与一个预期发动机转矩进行比较，该预期发动机转矩是基于在步骤408中提供的转矩模型(例如，以上讨论的转矩输出总和。)基于这个比较，缺火检测模块208确定该目标点火时机是否是一次缺火。例如，如果该实际发动机转矩不充分类似于该预期发动机转矩，或超过一个预先确定的缺火阈值，那么缺火检测模块208可以确定该目标点火时机是一次缺火。

[0085] 在其他方法中，缺火检测模块208基于该转矩模型估计发动机参数的一个预期变化。随后将发动机参数的这个预期变化与在步骤406中测量的实际变化进行比较。基于这个比较，缺火检测模块208确定一次缺火是否已经发生。在以上计算中可以使用任何适合的发动机参数，包括但不限于曲轴角加速度或与曲轴旋转相关的另一个度量。

[0086] 在以上实施例中，使用该转矩模型来确定缺火是否发生。然而，应当注意，可以使用以上步骤来诊断任何适合类型的燃烧、阀门系统和/或发动机错误。例如，在一些实施例中，替代或除了确定该目标点火时机是否是一次缺火，缺火检测模块208还使用该转矩模型来确定引火相关的错误是否发生(例如，在步骤412处)。

[0087] 所描述的缺火检测特征可以被结合到任何适合的跳过点火发动机控制系统中。应当理解，所描述的缺火检测系统200可以包括图2中未示出的另外的部件、特征或模块。例如，由点火定时确定模块202产生的点火顺序可以是基于一个点火分数。在一些实施例中，缺火检测系统200包括基于一个所希望的转矩确定这个点火分数的一个点火分数计算器。多种多样的点火分数计算器、点火定时确定模块、动力传动系统参数调整模块、ECU、发动机控制器以及其他模块在以下各项中有所描述：共同转让的美国专利号 7,954,474；7,886,715；7,849,835；7,577,511；8,099,224；8,131,445；和8,131,447；美国专利申请号13/774,134；13/963,686；13/953,615；13/953,615；
13/886,107；13/963,759；13/963,819；13/961,701；13/963,744；13/843,567；
13/794,157；13/842,234；13/004,839、13/654,244和13/004,844；以及美国临时专利申请号61/080,192；61/104,222；和61/640,646，其中的每一个出于所有目的通过引用以其全文结合在此。不同发动机诊断和缺火检测技术在2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/799,180，“具有跳过点火控制的发动机诊断(Engine Diagnostics with Skip Fire Control)”中有所描述，该申请也出于所有目的通过引用以其全文结合在此。在以上专利文献中描述的任何特征、模块和操作可以被添加至所示缺火检测系统200。在不同替代实现方式中，使用一个微处理机、ECU或其他计算装置，使用模拟部件或数字部件，使用可编程逻辑，使用前述各项的组合和/或以任何其他适合的方式，可以在算法上实现这些功能块。

[0088] 任何和所有所描述的部件可以被安排用于非常快速地更新它们的确定/计算。在一些优选实施例中，逐点火时机地更新这些确定/计算(尽管这不是一项要求)。例如，在一些实施例中，逐点火时机地执行所描述的发动机参数变化测量、周围点火-跳过模式确定以及缺火确定。不同部件的逐点火时机操作的优点在于它使得控制器非常易于响应改变的输入和/或情况。尽管逐点火时机操作非常有效，但应当理解，各种部件可以更缓慢地被更新，同时仍提供良好的控制(例如，可以每曲轴回转、每一个或多个工作循环等执行确定/计算)。

[0089] 主要是在检测适合用于机动车辆的4-冲程活塞发动机的跳过点火操作中的缺火的背景下描述了本发明。然而，应当理解，所描述的缺火检测方法非常适合用于多种多样的内燃发动机中。这些内燃发动机包括用于几乎任何类型的车辆—包括汽车、卡车、船、飞机、摩托车、轻便摩托车等；以及包括工作室的点火和利用一个内燃发动机的几乎任何其他应用的发动机。所描述的这些不同途径用于在多种多样的不同热力学循环下操作的发动机，包括几乎任何类型的两冲程活塞发动机、柴油发动机、奥托循环发动机、双循环发动机、米勒循环发动机、艾金森(Atkinson)循环发动机、汪克尔(Wankel)发动机以及其他类型的旋转发动机、混合循环发动机(例如，双奥托发动机和柴油发动机)、混合发动机、星型发动机等。还据信所描述的方法将良好适用于新开发的内燃发动机，无论它们是否利用当前已知的或以后开发的热力学循环来操作。

[0090] 在一些实施例中，点火定时确定模块利用Σ-Δ转换来产生一个跳过点火顺序。尽管据信Σ-Δ转换器非常适合用于本申请中，但应当理解，这些模块可以采用多种多样的调制方案。例如，可以使用脉冲宽度调制、脉冲高度调制、码分多址接入(CDMA)导向的调制或其他调制方案来递送该驱动脉冲信号。所描述的实施例中的一些实施例利用了一阶转换器。然而，在其他实施例中可以使用高阶转换器。在另一些实施例中，如上述专利文献的一些中描述的，从预定义点火顺序的一个库中选择一个点火顺序。

[0091] 还应当理解，在此描述的任何操作可以可执行计算机代码的形式存储在一个适合的计算机可读介质中。当一个处理器执行计算机代码时，这些操作被实行。此类操作包括但不限于由点火定时确定模块202、点火控制单元204、发动机参数测量模块206、缺火检测模块208、缺火检测系统200或本申请中描述的任何其他模块、部件或控制器执行的任何和所有操作。

[0092] 所描述的实施例良好适用于跳过点火发动机操作。在一些实现方式中，多个工作室在接近最佳情况下被点火。也就是说，可保持节流阀基本上打开和/或可将节流阀保持在基本固定的位置，并且通过改变点火频率来满足所希望的转矩输出。在一些实施例中，在工作室的点火过程中，节流阀被定位以便维持歧管绝对压力大于70、80、90或95kPa。

[0093] 在一些实施例中，以上技术利用这些汽缸的实际点火历史，这样使得实际上该缺火检测系统仅考虑被点火汽缸。也就是说，当一个汽缸被跳过时，无需花费精力来相对于那个具体汽缸检测一个缺火事件(例如，应用图1的方法，这样使得该目标点火时机总是包括被安排用于在所分配窗口过程中被点火并且不被跳过的一个目标工作室)。以此方式，在与错过的点火时机相关联的时隙过程中缺少加速度峰值将不被解释为相关联汽缸的缺火。

[0094] 虽然已经详细描述了本发明的几个实施例，但应当理解，本发明可以在不背离本发明的精神或范围的情况下以许多其他形式来实施。例如，图1示出了一种用于检测缺火的方法中的多个步骤。应当理解，这些操作不需要按所示次序发生，并且可以对一个或多个步骤进行修改、重新排序、移除或替换。例如，步骤108可以在步骤106之前或之后发生，因为跳过/点火确定/命令是在它们被执行之前已知的。另外，本申请有时是指一个“跳过/点火确定”。这可以与术语“周围跳过/点火模式”可互换地使用。两个术语涉及一个或多个工作室在它们相应点火时机过程中的操作的确定。一个跳过/点火确定的一个实例包括：确定先于一个目标点火时机的至少一个点火时机是一次跳过还是一次点火，以及确定该目标点火时机之后的至少一个点火时机是包括一次跳过还是一次点火。该跳过/点火确定可以将不同的或另外的点火时机(例如，在不同实施例中，一个跳过/点火确定包括确定与相对工作室相关联的一个点火时机是一次跳过还是一次点火)考虑在内。一个跳过/点火确定的另一个实例包括：基于上述分组编号(例如，正如在图表A中所见)中的一个对一个特定点火事件进行分类，这些分组编号各自涉及点火事件周围的跳过/点火模式(例如，之前跳过、之后跳过；之前点火、之后跳过等)。本申请讨论了不同方式，其中一个特定目标点火时机周围的跳过/点火模式可能影响针对那个点火时机进行的发动机参数测量。应当注意，所描述的这些影响特征化特定示例性实现方式，并且是所不需要的。也就是说，对于不同的发动机设计、发动机设置以及应用，不同跳过/点火确定的影响可能不同。因此，本发明实施例应当被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于在此给出的细节。

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