[0002] 本申请要求美国临时
专利申请号62/379,357(TULAP063P)的优先权，该申请通过引用结合在此。
技术领域
[0003] 本
发明总体涉及以在跳过-点火控制下运行的内燃发动机为动
力的混合动力车辆，所述混合动力车辆除了内燃发动机之外还具有另一个动力源。估计了跳过-点火控制式发动机的扭矩曲线，并且使用附加的动力源来平滑扭矩曲线。
背景技术
[0004] 可以通过改变发动机的
排量来大幅改进内燃发动机的
燃料效率。这允许在需要时可获得最大扭矩，还可以在不需要最大扭矩时通过使用较小排量来显著减少
泵送损失并改进热效率。现今实施可变排量发动机的最常见方法是基本上同时停用一组
气缸。在此方法中，当希望跳过燃烧事件时，与所停用的气缸相关联的进气
阀和排气阀保持关闭并且没有燃料喷射。例如，8缸可变排量发动机可以停用这些气缸中的一半(即，4个气缸)，使得它仅使用剩余的4个气缸运行。现今可获得的可商购的可变排量发动机典型地仅支持两种或至多三种排量。
[0005] 改变发动机的有效排量的另一种发动机控制方法被称为“跳过-点火”发动机控制。一般来说，跳过-点火发动机控制预期在所选的点火时机期间选择性地跳过某些气缸的点火。因此，特定气缸可以在一个发动机循环期间被点火、然后可以在下一个发动机循环期间被跳过，并且然后在下一个发动机循环期间被选择性地跳过或点火。以此方式，对有效发动机排量的更精细控制是可能的。例如，4缸发动机中每隔两个气缸点火将提供最大发动机排量的1/3的有效排量，这是通过简单地停用一组缸无法获得的分数排量。
[0006] 美国专利号8,131,445(其通过引用结合在此)教导了一种跳过-点火操作方法，其允许使用单缸停用来平均出有待点火的任何气缸分数。在其他跳过-点火方法中，可以从一组可获得的点火序列或分数中选择特定的点火序列或点火
密度。在跳过-点火运行模式中，所递送的扭矩量通常重度取决于点火密度或未被跳过的燃烧事件的分数。动态跳过点火(DSF)控制指的是如下的跳过-点火操作：其中例如，在每个点火时机、每个发动机循环或以某个其他间隔以动态方式作出点火/跳过决定。
[0007] 在被称为多级跳过点火的一些应用中，被点火的单独工作循环可以有目的地以不同的气缸输出
水平运行，即，有目的地使用不同的进气量和对应的燃料供给水平。举例来说，美国专利号9,399,964(其通过引用结合在此)描述了一些此类方法。在动态跳过点火中使用的单缸控制概念也可以应用于动态多充量水平发动机操作，其中所有气缸都被点火，但是单独的工作循环有目的地以不同的气缸输出水平运行。动态跳过点火和动态多充量水平发动机操作可以共同地被认为是不同类型的动态点火水平调制发动机操作，其中每个工作循环的输出(例如，跳过/点火、高/低、跳过/高/低等)是在发动机的运行期间典型地基于单缸逐工作循环地(逐点火时机地)动态地确定的。应了解，动态点火水平发动机操作不同于常规的可变排量，在常规的可变排量中，当发动机进入排量降低的运行状态时，限定的一组气缸以大致相同的方式运行，直到发动机转变到不同的运行状态。
[0008] 使用跳过点火或其他点火水平调制技术的燃烧过程和气缸点火可以引入不需要的噪声、振动
和声振粗糙度(NVH)。例如，发动机可以将振动传递到
车身，在这里振动可以被车辆乘员
感知到。声音也可以通过底盘传播到车厢中。在某些运行条件下，气缸的点火通过排气系统和尾管产生所不希望的声学效应。因此，车辆乘员可能因结构传播的振动或空气传播的声音而经历所不希望的NVH。
[0009] 跳过点火发动机控制的挑战是获得可接受的NVH性能。虽然现有方法工作良好，但仍继续努力开发用于在发动机的点火水平调制运行期间管理NVH的新的和改进的方法。
发明内容
[0010] 描述了用于估计发动机的扭矩曲线和/或用于控制由除发动机自身之外的一个或多个装置施加至动力传动系的扭矩从而以降低所不希望的NVH的方式管理由发动机和(一个或多个)其他装置施加的净扭矩的多种方法、装置、估计器、
控制器和
算法。所描述的方法特别很好地适合用于混合动力车辆中，其中发动机以跳过点火或其他动态点火水平调制方式运行—然而，它们也可以用于多种其他情况中。在一些
实施例中，混合动力车辆包括施加平滑扭矩的
马达/发
电机。
[0011] 在一些实施例中，识别其中预期由发动机产生的瞬时扭矩或瞬时
加速度超过
指定的
阈值的时段。然后，在所识别的时段期间由
能量源或汇以受控的方式将反作用扭矩施加至动力传动系，使得预期的动力传动系净扭矩不超过指定的阈值。在一些实施例中，指定的阈值可以根据
发动机转速和/或
变速器挡位而变化。在一些实施例中，反作用(平滑)扭矩以短脉冲施加，所述短脉冲被定时成反作用于在发动机的跳过点火或动态点火水平调制运行期间产生的扭矩尖峰。
[0012] 在一些混合动力车辆实施例中，当所估计的
发动机扭矩曲线被确定为提供可接受的NVH时，仅用内燃发动机的输出来运行混合动力车辆。然而，当所估计的发动机扭矩曲线被确定为提供不可接受的NVH时，利用内燃发动机和辅助动力源/汇两者，其中辅助动力源/汇布置成提供平滑扭矩以将NVH降低到可接受的水平。
[0013] 在一些实施例中，每个点火时机更新总发动机扭矩曲线和对反作用平滑扭矩的确定，使得针对每个点火时机更新对反作用平滑扭矩的需求及其量值。
[0014] 在一些跳过点火或其他动态点火水平调制实施例中，将扭矩曲线估计值用于选择(有效)运行点火分数。在此类实施例中，在考虑了当在相应的点火分数下运行时可能需要的任何平滑扭矩的燃料效率含义之后，可以比较各种候选点火分数的燃料效率以满足所希望的驾驶性能标准。
[0015] 在一些实施例中，可以通过对每个工作室(例如，气缸)的贡献求和来确定发动机的扭矩曲线。在一些实施例中，可以通过选择或确定特定气缸的运行状态的标准化扭矩曲线、然后基于当前发动机运行参数缩放标准化扭矩曲线来实现该气缸的扭矩曲线。在跳过点火发动机运行期间，所利用的标准化扭矩曲线将基于针对该特定气缸的跳过/点火式点火决定而变化。在一些实施例中，标准化扭矩曲线将至少部分地基于进气
歧管压力。在一些实施例中，可以基于一个或多个当前运行参数来缩放标准化扭矩曲线，诸如发动机转速、火花正时、阀正时/升程、发动机点火历史、气缸点火历史等。
[0016] 在一些实施例中，对发动机扭矩曲线进行滤波以识别扭矩曲线的所选的谐波分量。然后，用于施加至动力传动系的反作用平滑扭矩可以基于滤波结果。在一些此类实施例中，可以基于一个或多个当前发动机参数来放大滤波结果。可以延迟滤波
信号以与预测由发动机产生的扭矩对准。所放大的滤波信号可以被反转并用于基于反转的扭矩信号来控制电动马达/发电机至源/汇扭矩。
[0017] 在一些实施例中，平滑扭矩可以作为一个或多个振荡(例如，正弦)信号施加，而在其他实施例中，平滑扭矩可以作为旨在抵消预期扭矩尖峰的多个部分的脉冲施加。
[0018] 在各种实施例中，可以由装置有效地施加平滑扭矩，所述装置通过适当地增加或减小它们各自的负载从动力传动系汲取能量。类似地，可以增加或减小由将扭矩加到动力传动系的装置施加的扭矩，以有效地提供所希望的平滑扭矩。当使用既可以加上又可以减去扭矩的装置(诸如，马达/发电机)时，可以使用这些方法中的任一种，或者可以在扭矩贡献和扭矩汲取状态之间改变装置以提供所希望的平滑扭矩。
附图说明
[0019] 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：
[0020] 图1是根据本发明的实施例的代表性混合式动力传动系的图解展示。
[0021] 图2是根据本发明的实施例的混合式动力传动系的代表性控制架构的图解展示。
[0022] 图3A和图3B示出了在不同MAP值多次点火的、相对于
曲柄角的气缸扭矩曲线。
[0023] 图4A和图4B示出了根据本发明的实施例的针对不同MAP值的燃烧冲程的、相对于曲柄角的标准化扭矩曲线。
[0024] 图5A和图5B示出了根据本发明的实施例的针对不同MAP值的压缩冲程的、相对于曲柄角的标准化扭矩曲线。
[0025] 图6示出了根据本发明的实施例的示例性表格，该表格示出了不同MAP值的标准化扭矩曲线的值。
[0026] 图7示出了根据本发明的实施例的示例性表格，该表格示出了不同MAP值和发动机转速的扭矩缩放因子。
[0027] 图8示出了根据本发明的实施例的在4缸发动机的平均发动机转速为1500rpm且点火分数为3/4下的、相对于曲柄角的示例性扭矩曲线。
[0028] 图9示出了根据本发明的实施例的转换为时域的图8的扭矩曲线。
[0029] 图10示出了根据本发明的实施例的由混合动力发动机的第二动力源/汇加到动力传动系(正值)和从动力传动系去除(负值)的扭矩的量。
[0030] 图11示出了根据本发明的实施例的仅内燃发动机运行和发动机与第二动力源共同运行之间的总动力传动扭矩的比较。
[0031] 图12是根据本发明的实施例的用于选择燃料效率最高的点火序列的方法的示例性示意
流程图。
[0032] 图13是根据本发明的实施例的谐波消除方法的示例性示意流程图。
[0033] 图14示出了根据本发明的实施例的
时间线，该时间线图示了特定工作循环相对于相关联的工作循环的平滑扭矩确定的定时。
[0034] 图15示出了根据本发明的实施例的示例性
滤波器特性。
[0035] 图16示出了代表性发动机扭矩曲线和根据本发明的实施例的适合驱动附加动力源/汇的所得滤波信号。
[0036] 图17示出了根据本发明的实施例的对一阶和二阶
频率的抑制。
[0037] 图18A至图18D示出了根据本发明的实施例的在点火分数转变期间的交叉衰落的示例。
[0038] 在附图中，有时使用相同的附图标记来指定相同的结构元件。还应了解，附图中的描绘是图解的而不是按比例的。
具体实施方式
[0039] 本发明描述了用于使用跳过点火或点火水平调制控制的内燃发动机作为一个动力源来降低混合动力发动机中的NVH并改进燃料效率的方法和系统。辅助动力源/汇能够以受控方式对动力传动系添加和/或去除扭矩，这有助于降低发动机产生的NVH。
[0040] 跳过点火运行最通常地包括气缸停用，其中进气阀和排气阀在4冲程发动机循环的标称气体交换阶段期间保持关闭。执行气缸停用需要发动机控制器控制致动气缸停用元件的动力
驱动器输出。对于
凸轮操作的阀，可以通过致动操作液压油
控制阀的螺线管来实现气缸停用，所述液压油控制阀允许阀挺杆保持刚性(被点火的气缸)或坍缩(被跳过的气缸)。此类系统可以被称为“空转”停用系统。可以使用凸轮操作的阀的其他机构来实现气缸停用。替代地，可以使用机电
致动器来控制进气阀和/或排气阀。与气缸停用方法无关，在作出点火/不点火决定和点火气缸的进气阀打开之间存在时滞。
[0041] 跳过点火控制内燃发动机中的变化的且有时不规则的点火模式会导致一些点火模式具有不可接受的NVH。处理此类问题的一种方法是不使用已知会产生不可接受的NVH水平的特定点火分数或点火序列。相反地，使用其他点火分数或点火序列，并且相应地调整气缸输出(例如，通过调整歧管绝对压力、火花提前等)，使得递送所希望的发动机输出。这些所允许的点火分数是基于它们的所希望的NVH性质选择的，即当在这些点火分数下运行时产生的NVH是可接受的。在共同转让的美国专利申请号13/654,244和14/638,908中描述了这类的各种方法，所述申请出于所有目的以其全文结合在此。共同转让的美国专利申请号14/992,779(其出于所有目的以其全文结合在此)描述了用于将附加动力源/汇与动态跳过点火控制式发动机集成的一些系统和方法。迫使跳过点火发动机仅在有限数目的点火分数下运行降低了可以通过跳过点火控制实现的燃料效率增益，因为扭矩控制必须使用其他致动器，诸如火花正时、MAP和凸轮。使用这些其他致动器来控制扭矩输出与排他地基于点火分数的控制相比总体上燃料效率更低。
[0042] 该申请描述了各种控制方法，其中除了内燃发动机之外，还以产生施加至车辆动力传动系的平滑扭矩的方式运行第二动力源/汇。平滑扭矩是被施加以帮助消除或减少由内燃发动机产生的扭矩变化的任何扭矩。平滑扭矩可以由任何合适的能量存储/捕获/释放装置产生。一个示例将是具有
电池和/或电容器来存储和释放能量的电动马达/发电机。替代地，可以使用机械地、
气动地或液压地存储和捕获/释放能量的任何系统或装置。例如，可以使用具有可变机械联接器的
飞轮、或者具有控制去到和来自
涡轮机或类似装置的
流体流动的阀的高压流体储器来从动力传动系中捕获/释放能量。以某种方式施加平滑扭矩，使得至少部分地减少或消除由跳过点火点火序列产生的噪声和振动。
[0043] 图1示意性地图示了可以结合本发明使用的示例性混合动力
电动车辆动力传动系和相关联的部件。这些图示出了并联混合电动动力传动系配置，然而应了解，相同的概念可以应用于其他混合式动力传动系，包括
串联混合电动配置、
动力分配电动配置和液压混合配置，不过针对并联和串联电动混合动力配置预期了燃料效率的最大改进。
[0044] 图1示出了跳过点火控制式发动机10，其将扭矩施加至动力传动系
驱动轴，该动力传动系驱动轴连接到变速器12，该变速器继而驱动车辆的所选
车轮20。马达/发电机14也联接到动力传动系并且能够同时产生电力(由此有效地从驱动轴减去扭矩)抑或对发动机扭矩进行增补，这取决于发动机是相对于所希望的动力传动系扭矩输出产生多余扭矩还是扭矩不足。当发动机产生多余扭矩时，多余扭矩致使马达/发电机14发电，该电在由功率
电子器件26调节之后被存储在能量存储装置24中，该能量存储装置可以是电池和/或电容器。功率电子器件26可以包括用于将能量存储装置24上的
输出电压转换为适合于从马达/发电机14递送/接收功率的电压的
电路。当发动机产生的扭矩不足时，发动机扭矩被增补以由马达/发电机14使用先前存储在能量存储装置24中的能量产生的扭矩。使用电容器作为能量存储装置24可以导致车辆的整体燃料经济性有更大的改进，因为它在很大程度上避免了与对常规电池充电和放电相关联的能量损失，这在如本发明中那样预期相对频繁的存储和取用循环时特别有利。
[0045] 图2示出了根据特定实施例的适合于控制图1中所示的混合动力车辆动力传动系的混合动力车辆控制系统。车辆控制系统100包括
发动机控制单元(ECU)130、内燃发动机150、动力传动系142和附加动力源/汇140。附加动力源/汇可以包括功率电子器件、马达/发电机和能量存储装置。ECU 130接收表示所希望的发动机输出的
输入信号114。输入信号114可以是作为对所希望的发动机输出或扭矩的
请求来处理的。信号114可以从加速器
踏板位置传感器(APP)163或其他合适的源(诸如，巡航控制器、扭矩计算器等)接收或导出。可选的预处理器105可以在加速器踏板信号被递送到发动机控制器130之前对其进行
修改。然而，应了解，在其他实施方式中，加速器踏板
位置传感器可以与发动机控制器130直接通信。
[0046] ECU 130可以包括点火序列发生器202、扭矩模型模
块204、动力传动系参数模块206、点火控制单元210和NVH降低模块208。这些单元和模块彼此通信并协同工作以控制车辆。点火序列发生器202确定发动机150的气缸的跳过和点火的序列。点火序列可以基于点火分数和德尔塔-西格玛转换器的输出产生，或者可以以任何适当的方式产生，诸如在美国专利8,099,224、9,086,020和9,200,587中所描述的，以上专利通过引用以其全文结合在此。在运行中，点火序列发生器可以调查与各种点火序列相关联的燃料效率，并选择在满足扭矩请求的同时提供最佳燃料经济性的点火序列。在一些情况下，动力传动系扭矩可以由动力源/汇140增补或减少。点火序列发生器的输出是可以由位流组成的驱动脉冲信号113，其中每个0指示跳过，并且每个1指示针对相关联的气缸点火时机的点火，由此定义点火序列。在点火时机之前产生与任何点火时机相关联的点火决定，以提供足够的时间来使点火控制单元210正确地配置发动机150，例如，在被跳过的点火时机时停用气缸进气阀。扭矩模型模块204基于点火序列和由动力传动系参数模块206确定的动力传动系参数来确定估计扭矩。这些动力传动系参数可以包括但不限于
进气歧管绝对压力(MAP)、凸轮
相位角、火花正时、废气再
循环水平和发动机转速。动力传动系参数模块206可以引导点火控制单元210适当地设定所选动力传动系参数以确保实际动力传动系输出基本上等于所请求的输出。点火控制单元210还可以致动气缸点火。NVH降低模块208可以使用扭矩模型模块204的输出来确定与任何特定点火序列和动力传动系参数组相关联的NVH。在某些情况下，NVH降低模块
208可以引导附加动力源/汇140对动力传动系142添加或减去扭矩。应了解，图2中所描绘的各种模块可以以不同的方式组合或配置，而不会影响车辆控制系统100的整体功能。
[0047] 扭矩曲线
[0048] 为了确定是否有必要供应平滑扭矩以及该平滑扭矩应该是什么，估计内燃发动机的总扭矩曲线是有利的。该估计必须以准确的、计算上有效的方式完成，使得可以实时预测发动机扭矩曲线。然后，可以使用预测扭矩曲线来确定需要什么(如果有的话)平滑扭矩。
[0049] 在各种方法中，可以选择性地施加以上平滑扭矩。也就是说，许多点火分数和点火序列递送具有可接受的NVH水平的发动机扭矩曲线，且因此在那些情况下不需要施加平滑扭矩。在其他情况下，点火分数或点火序列可能产生所不希望的NVH水平。在这些情况下，可以施加平滑扭矩以将NVH降低到可接受的水平。在其他情况下，可以使用具有可接受的NVH特性的不同点火分数或点火序列。平滑扭矩可以可选地与该点火分数或序列一起使用。在各种实施例中，平滑扭矩系统布置成分析可用选项的能量成本并选择也使NVH达到可接受的水平的燃料效率最高的方法。
[0050] 可以使用单一缸、标准化扭矩曲线来对跳过点火控制式内燃发动机的总扭矩曲线建模。可以将被点火和跳过的气缸的标准化曲线记录在查找表中。可以针对各种水平的进气歧管绝对压力(MAP)(诸如，MAP增量为10kPa)生成表格。可以根据这些表格通过内插值来确定中间值。然后，可以基于用若干因子(诸如，火花和凸轮相位角)缩放和移位标准化扭矩来确定每个气缸的估计扭矩曲线，从而控制进气阀和/或排气阀的打开和关闭时间。可以将不同的标准化曲线用于被点火和跳过的气缸。当使用不同的点火水平时，可以通过以每个不同点火水平的不同标准化曲线开始和/或通过基于所使用的不同火花和凸轮设定以不同的方式缩放和移位来以不同的方式对不同的点火水平建模。可以在适当定相(phasing)的情况下对所有发动机气缸的估计扭矩曲线求和以获得总发动机扭矩曲线。本文中所描述的方法可以用于以0.5°的曲柄角
分辨率来确定发动机扭矩，不过如下文所描述的，常常可以使用更粗略的分辨率以减少计算时间而不会显著影响模型
精度。
[0051] 图3A和图3B示出了与在一定的速度范围内运行的发动机的两个不同MAP值相关联的扭矩曲线。图3A是针对70kPa的平均MAP，并且图3B是针对40kPa的平均MAP。在两种情况下，垂直刻度是扭矩，并且水平刻度是发动机曲柄角。两个图表都是针对被点火的气缸。这些图中以0.5°的曲柄角增量示出了扭矩曲线。所示的各种单独循环曲线表示一定范围的发动机转速和凸轮角度。在所有情况下，已调整火花正时以获得最佳燃料效率。
[0052] 图3A和图3B描绘了4冲程发动机的气缸扭矩曲线。此类发动机在720°的曲柄旋转中完成发动机循环。发动机循环可以分为四个阶段或冲程，即进气、压缩、燃烧(动力)和排气。每个冲程延伸过180°的曲柄角旋转范围。冲程转变对应于相继的上死点(TDC)和下死点(BDC)
活塞位置。此处的扭矩为零，因为
曲轴上的杠杆臂在TDC和BDC处为零。
[0053] 对图3A和图3B的检查表明，与30kPa相比，燃烧冲程中产生的最大扭矩在70kPa下显著更高，因为更多的空气和燃料在更高MAP的阀处被诱导到气缸中。而且，在更小MAP值下，由
进气冲程中的负扭矩区域表示的泵送损失更大。跳过点火发动机运行倾向于在更高MAP值下运行以最小化这些泵送损失并由此改进燃料经济性。
[0054] 可以标准化每个MAP和凸轮角度下的扭矩曲线。图4A和图4B分别示出了在凸轮角度为30°并且平均MAP为70kPa和40kPa的情况下发动机循环的燃烧冲程的此类标准化扭矩曲线。在这些图中，竖直轴线是标准化扭矩，并且水平轴线是曲柄角。重要的、意外的观察是通过将扭矩曲线标准化到最高瞬时扭矩，与每次点火相关联的所有标准化扭矩曲线对于所有发动机转速都基本上相同。图5A和图5B示出了在凸轮角度为30°并且平均MAP为70kPa和40kPa的情况下发动机循环的压缩冲程的此类标准化扭矩曲线。在此图中，竖直轴线是标准化扭矩，并且水平轴线是曲柄角。再次，所有单独扭矩曲线都具有基本上相同的标准化扭矩曲线。可以针对被点火的气缸的进气冲程和
排气冲程产生类似的标准化曲线。
[0055] 同样，可以针对被跳过的气缸产生类似的曲线。被跳过的气缸没有动力来产生燃烧或高温废气。因而，当使用低压气
弹簧时，“进气”和“燃烧”冲程可以具有大致类似的曲线，“压缩”和“排气”冲程也是如此。在被跳过的点火时机期间扭矩曲线的性质将取决于在被跳过的时机期间的阀运动而变化。可以停用被跳过的气缸，其中进气阀和排气阀中的一个或两个在发动机循环期间保持关闭，使得没有空气被泵送通过气缸。如果在循环期间两个阀都关闭，则热废气可能被俘获在气缸中，或者在关闭阀之前可以释放热废气。这些情况可以被称为形成“低压”弹簧(在气缸停用之前排出废气)或“高压”弹簧(通过在对先前点火进行排气之前停用排气阀来俘获废气)。这些情况将具有可以被建模的不同扭矩曲线。在一些情况下，被跳过的气缸可能不停用阀而是可能将空气泵送通过气缸。再次，也可以对这种情况建模。为了帮助理解本发明，下列图表和描述将假设被跳过的气缸以“低压”弹簧模式运行，但这不是要求。
[0056] 图6示出了表格400，其以表格格式图示了类似于图4A、图4B、图5A和图5B中所示的曲线的曲线。在表格400中，行对应于曲柄角，并且列对应于不同的MAP值。尽管可以使用不同类型的标准化，但是在表格中对列进行标准化，使得与每个MAP值相关联的曲线
覆盖相同的区域。可以为每个发动机冲程(即，被激活的气缸的进气、压缩、燃烧(动力)和排气)构造单独的表格。同样，可以为被跳过的发动机循环的两种不同的曲轴旋转(即，进气/压缩旋转和压缩/排气旋转)构造单独的表格。每个冲程或曲轴旋转的单独的表格是有用的，因为取决于发动机运行条件，缩放因子在任何给定的发动机循环中的不同冲程之间可以是不同的。
[0057] 由于与任何给定的点火或跳过相关联的标准化扭矩曲线是已知的，因此可以通过用适当的缩放因子缩放标准化扭矩曲线来确定与每个点火时机相关联的估计扭矩曲线。图7示出了用于缩放标准化扭矩曲线的示例性表格500的一部分。表格条目与针对给定MAP(表格中的行)和平均发动机转速(表格中的列)的冲程中产生的总扭矩成比例。基于监测发动机转速的车辆传感器，实时地知道车辆应用中的平均发动机转速。图5中所示的表格是针对
30°的凸轮相位角。可以为其他凸轮相位角构造其他类似的表格。在使用双凸轮的发动机中，不同的表格可以使用进气阀和排气阀正时的不同组合。
[0058] 可以以不同方式处理火花正时对扭矩曲线的影响。一种方法将是为不同的火花正时值构造类似于表格400和500的表格。由于火花正时将典型地对其他发动机冲程的影响相对很小，因此很可能将只需要燃烧冲程的表格。处理火花正时的替代性方法将是产生火花正时乘数，它可以乘以表格500中的值以调整火花正时。在一些实施例中，可以通过使用简单的乘数将变化的凸轮相位角的影响结合到扭矩模型中，而不是为不同的凸轮相位角构造替代性表格400和500。
[0059] 包括火花正时的替代性方法是表示针对各种火花正时的实际扭矩曲线，即为若干组凸轮和火花正时构造类似于图6中所示的表格的一组表格400。然后，产生实际扭矩曲线所需要的将只是表格400(图6)的标准化扭矩曲线和表格500(图7)的缩放因子之间的简单乘法步骤。
[0060] 将表格400的标准化扭矩曲线乘以表格500的适当缩放因子提供了任何给定气缸的以曲柄角的度数为单位的扭矩曲线的实时估计。一旦确定了与每个气缸相关联的估计扭矩曲线，对单缸扭矩曲线求和就是一件是简单的事了。气缸曲线将在曲柄角及因此时间方面偏移。对于4缸、4冲程发动机，气缸点火将被偏移180°的曲柄角。与所有气缸相关联的相继点火和跳过的总和是发动机扭矩曲线。图8示出了在3/4的点火分数下以1500rpm的平均发动机转速运行的四缸、4冲程发动机的此类发动机扭矩曲线的示例。竖直轴线是来自所有气缸的总净扭矩，并且水平轴线是曲柄角。在此示例中，点火模式每720°进行重复。每720°存在三个发动机扭矩尖峰813，这些扭矩尖峰与每个发动机循环点火的三个气缸相关联。每个扭矩尖峰的持续时间是相对短的。被跳过的点火时机显示扭矩下降(dip)。在此示例中，气缸负载约为其最大值的65％。常常，以最大气缸负载的约65％运行与最小化
制动器比燃料消耗(BSFC)相对应。在发动机循环中，最大瞬时递送扭矩大于175N*m，这可能产生不可接受的NVH性能。在不加上平滑扭矩的情况下，可能必须选择燃料效率更低的点火分数以提供所请求的扭矩。
[0061] 基于点火历史的缩放乘数
[0062] 在一些实施例中，可以使用基于点火历史的一个或多个附加乘数来进一步将标准化扭矩曲线模型更准确地缩放到所递送的扭矩。这些乘数可以基于特定气缸的点火历史和/或紧接在前的发动机点火时机(点火序列)的点火历史。在发动机的跳过点火运行期间，由任何特定点火提供的扭矩量将根据以下两者而变化：(a)特定气缸的点火历史；以及(b)紧接在前的发动机点火时机的点火历史。通常，当其他条件相等时，特定气缸在其前一个工作循环中被跳过之后被点火所产生的扭矩将大于同一气缸在其前一个工作循环中被点火之后被点火时所产生的扭矩。这部分地是由于跟在被跳过的工作循环后面的被点火的工作循环对跟在另一个被点火的工作循环后面的被点火的工作循环之间的阀致动方案之间的差异。更特定地，当被点火的工作循环跟在另一个被点火的工作循环后面时，来自前一个工作循环的排气阀打开将典型地与后一个工作循环中的进气阀打开重叠。这致使与其中排气阀打开并不与进气阀打开重叠的情况相比不同量的空气引入到气缸，如典型地发生在同一气缸中被点火的工作循环跟在被跳过的工作循环后面时。影响进气量的另一个因素是气缸的冷却，这允许更多的空气(及相应地燃料)引入到被点火的气缸。当气缸在其前两个点火时机中被跳过时，会发生甚至更多的冷却并且进气量(及因此气缸扭矩输出)可以相应地进一步增加。在所有其他参数相等的情况下，基于该特定气缸的点火历史，针对同一气缸的不同点火时机的扭矩输出可以变化超过10％。典型地，气缸的紧接在前的工作循环的跳过/点火状态对特定气缸在特定工作循环期间的扭矩输出具有最显著的影响—然而，可以基于若干个先前的工作循环的跳过/点火状态来查看影响。
[0063] 类似地，总发动机气缸点火历史也可以影响任何特定气缸点火的输出。通常，当跳过气缸
点火顺序中的前一个气缸时，它不具有相关联的进气事件。当没有发生进气事件时，进气歧管内的压力将稍微增加—这导致在气缸点火顺序中的后一个气缸发生进气事件时引入更多的空气。与若干个前面的气缸相关联的进气事件(即，发动机点火历史)的影响影响了进气量，有点像单缸点火历史。再次，基于当前发动机点火历史，针对发动机循环中的不同点火时机的扭矩输出可以变化超过10％。
[0064] 可以通过使用从点火历史表格或其他适当的构图中获得的适当的基于点火历史的乘数来说明气缸点火历史和发动机点火历史中的任一个或两个的影响。
[0065] 举例来说，下列两个表格图示了说明发动机点火序列的影响的一个特定的表格实施方式。第一个表格图示了乘数，这些乘数是基于自上一次跳过以来将发生的点火的次数。在此示例中，如果当前被点火的气缸是跳过之后发动机点火序列中的第一次点火，则使用
1.05的扭矩乘数。如果当前被点火的气缸是跳过之后发动机点火序列中的第二次连续点火，则使用1.01的扭矩乘数。如果当前被点火的气缸是跳过之后发动机点火序列中的第三次连续点火，则使用0.98的扭矩乘数。如果当前被点火的气缸是跳过之后发动机点火序列中的第四次连续点火或更高，则使用0.96的扭矩乘数。应了解，当使用大于1/2的点火分数时，此表格特别有用，其中预期所产生的点火序列可以包括一行中的多次点火。
[0066] 点火的次数
[0067]
[0068]
[0069] 可以使用第二表格来说明紧接在当前被点火的气缸之前的点火顺序中的多次顺序跳过的影响。在此表格中，将在当前点火之前发生的连续跳过的次数用作索引。在此示例中，如果当前被点火的气缸在发动机点火序列中跟在单次跳过后面，则使用0.98的乘数。如果当前被点火的气缸在发动机点火序列中跟在两次连续跳过后面，则使用0.99的乘数。如果当前被点火的气缸在发动机点火序列中跟在三次连续跳过后面，则使用1.03的乘数。如果当前被点火的气缸在发动机点火序列中跟在四次或更多次连续跳过后面，则使用1.04的乘数。应了解，当使用小于1/2的点火分数时，此表格特别有用，其中预期所产生的点火序列可以包括一行中的多次跳过。
[0070] 跳过的次数
[0071]
[0072] 上述发动机点火历史表格中使用的特定乘数将基于多个与发动机有关的因素而变化，诸如进气歧管动力学、发动机的性质和标准化扭矩曲线的特性。
[0073] 可以使用单独的表格来确定适当的乘数以说明气缸自身的点火历史。下文所图示的一个此类表格(该表格适合于当被点火的气缸在其前一个工作循环中被跳过时使用)利用进气歧管压力(MAP)和凸轮提前角作为其索引。在此示例中，当歧管压力为50kPA并且凸轮提前角为0度时，使用1.0的乘数。如果凸轮提前角是10度，则使用1.02的乘数。如果凸轮提前角是30度，则使用1.07的乘数。如果凸轮提前角是60度，则使用1.10的乘数。也为其他歧管压力提供了合适的值。当当前进气歧管压力和/或当前凸轮提前角在表格中的索引值之间时，可以使用内插值来获得更准确的乘数。
[0074] 凸轮提前角(度数)
[0075]
[0076] 再次，所使用的特定乘数将基于多种与发动机有关的特性而变化。
[0077] 变换到时域
[0078] 在一些实施方式中，可能希望将曲柄角度域中可用的信息变换到时域。将曲柄角度域变换到时域的粗略方法是简单地使用平均发动机转速。我们得出：
[0079] Δtavg＝Δ(曲柄角)/(平均发动机转速) (方程式1)
[0080] 例如，如果平均发动机转速是1500rpm，那么0.5°的曲柄角等于约0.056msec，并且曲柄角度域可以容易地变换为时域。
[0081] 替代地，可以使用将曲柄角变换为时间的更精确的方法。大多数车辆使用发动机
转速传感器来实时监测发动机转速。传感器典型地测量随发动机旋转的飞轮上的相继标记经过固定的传感器之间的时间以确定发动机转速。标记间距典型地具有6°的曲柄角。供应给动力传动系的扭矩的变化将致使发动机转速的变化，发动机转速的变化可以用发动机转速传感器测量。例如，与气缸点火相关联的扭矩尖峰将致使发动机/车辆加速，而与被跳过的点火时机相关联的扭矩下降将致使发动机/车辆减速。
[0082] 发动机控制器可以将由先前描述的扭矩模型确定的发动机扭矩的最近变化与最近测量的发动机转速变化进行比较，并建立两者之间的相关性。然后，控制器可以针对未来的估计扭矩曲线外推此种关系，以帮助将曲柄角度域变换为时域。应了解，曲柄角度域到时域的变换并不限于先前描述的方法，而是可以使用任何合适的方法。
[0083] 图9示出了图8的扭矩曲线到时域而不是曲柄角度域的变换。在此图中，竖直轴线是施加的扭矩，并且水平轴线是时间。发动机转速随施加的扭矩的变化被包括在到时基的变换中。图中的总消逝时间240msec对应于图8中所描绘的相同的三个发动机循环。除了将水平轴线从曲柄角度域变换到时域之外，图9还描绘了分辨率更粗略的模型。在这种情况下，以6°曲柄增量而非先前描述的0.5°增量对扭矩曲线建模。结果是更像阶梯的扭矩曲线。在实践中，我们发现，6°建模产生了对于发动机控制和诊断目的来说足够的分辨率。在一些情况下，甚至更粗糙的分辨率(诸如12°、30°或甚至60°的分辨率)可能已足够。使用更粗糙的分辨率的优点是减少了发动机控制单元上的
存储器和计算需求。应注意，无论是使用曲柄角度域(图8)还是使用时域(图9)，扭矩曲线的整体形状都非常相似，只有由变换产生的细微变化。
[0084] 扭矩曲线的应用
[0085] 可以以多种方式有利地使用扭矩曲线的知识。特别地，可以使用与即将到来的点火时机相关联的扭矩曲线的知识来控制与动力传动系并行施加的平滑扭矩，以消除或部分地消除总动力传动系扭矩的变化。此平滑扭矩可以是正的(将扭矩加到动力传动系)或是负的(从动力传动系减去扭矩)，或者二者皆有。平滑扭矩可以由如先前描述的马达/发电机或某个其他构件供应。
[0086] 发动机控制器可以针对递送所请求的扭矩的各种点火分数和点火序列确定扭矩曲线。这些曲线中的一些可能需要施加平滑扭矩以提供可接受的NVH特性。然后，发动机控制器可以从该组点火分数或点火序列中选择该分数或序列，其以最小的燃料消耗提供所请求的扭矩。通常，所选的点火分数或序列将提供所需的扭矩，其中每个气缸以其最佳效率或接近其最佳效率运行。
[0087] 可以为不同的发动机转速和变速器挡位构造一组扭矩极限校准表格。这些表格汇集了针对不同运行条件的最大所允许的瞬时扭矩。如果扭矩曲线(如图9中所示的扭矩曲线)上的任何点超过了校准表格中的扭矩极限值，则除非将平滑扭矩施加至车辆的动力传动系，否则不允许该点火分数或点火序列。例如，如果对应于1500rpm的发动机转速并且在车辆处于第三挡位时的校准扭矩极限917是110N*m，则将不允许图9中所描绘的扭矩曲线，因为最大瞬时值明显超过了此值。
[0088] 除了扭矩极限校准表格之外或代替扭矩极限校准表格的是，可以汇集NVH的其他量度。例如，可以针对不同的扭矩曲线确定扭矩的角急动度(angular jerk)、时间导数。如果角急动度在限定的
频率范围内超过某个值，则点火序列可能不被允许，或者可以加上平滑扭矩以减小角急动度。在再其他实施例中，可以以加权RMS振动阈值来表达极限。也就是说，可以确定瞬时扭矩变化的加权RMS平均值，并且可以将该值与最大可准许的加权RMS振动阈值进行比较。
[0089] 图10示出了平滑扭矩，可以由附加动力源/汇将该平滑扭矩施加至车辆的动力传动系以将最大瞬时扭矩减小到校准极限。在此图中，竖直轴线是施加的扭矩，并且水平轴线是时间。正的施加的扭矩表示加到动力传动系的扭矩，而负的扭矩表示从动力传动系去除的扭矩。对图10的检查表明，存在没有施加的扭矩的时段、具有负的施加的扭矩的时段和正的施加的扭矩的时段。发动机循环中的三个相继负扭矩时段1013与对应于内燃发动机的气缸点火的三个扭矩尖峰813超过扭矩极限的那些部分重叠。施加的扭矩的一个正的时段与和被跳过的气缸相关联的扭矩槽(torque trough)重叠。可以选择平滑扭矩的曲线以基本上匹配与点火气缸相关联的扭矩曲线的形状。这导致更具重复性的扭矩曲线，其可以被感知为具有更低的NVH。
[0090] 应了解，发动机扭矩尖峰813的被平滑扭矩中的负扭矩脉冲抵消的那些部分的持续时间非常短，其中每个脉冲对应于小于180度的曲轴旋转，并且典型地小于90度的曲轴旋转。
[0091] 可以控制由附加动力源/汇供应的正动力和负动力的量，使得它们相等，与能量捕获/存储/释放系统相关联的损失更少。以此方式进行的控制将导致存储能量的量保持相对地固定在某个适当的水平。如果希望更多的存储能量，则可以增加从动力传动系汲取的动力的量，并且如果希望更少的存储能量，则可以增加递送到动力传动系的动力的量。在一些实施例中，从动力传动系提取的能量在循环模式内返回(减去损失)，该循环模式在一些情况下是在同一个发动机循环内。更具体地，所提取的能量优选地在如下的时段内返回：该时段等于与每个点火时机相关联的曲柄角的度数(在本文中有时被称为点火时机时段)乘以点火分数的分母。在8缸发动机中，每个点火时机与90度的曲轴旋转(点火时机时段)相关联；在6缸发动机中，每个点火时机与120度的曲轴旋转相关联；并且在4缸发动机中，每个点火时机与180度的曲轴旋转相关联。因此，例如，当在八缸发动机中使用分母为5的点火分数(例如，1/5、2/5、3/5、4/5)时，能量优选地在450度的曲轴旋转(90*5)内返回——而以相同点火分数运行的4缸发动机将在900度(180*5)的曲轴旋转内返回其能量。当然，其中能量将被返回的实际时段将根据可用气缸的数目和运行点火分数两者而变化。
[0092] 图11示出了没有平滑扭矩的跳过点火控制式发动机和实践本发明的跳过点火控制式发动机之间的动力传动系扭矩曲线的比较。虚线仅描绘内燃发动机的扭矩曲线(无任何补偿)。此曲线与图9中所示的曲线相同。实线描绘了发动机与马达/发电机的组合的扭矩曲线，该扭矩曲线既可以加上又可以对动力传动系去除扭矩。实线描绘了发动机与既可以对动力传动系添加扭矩又可以对其去除扭矩的马达/发电机的组合的扭矩曲线。它是通过将图10的平滑扭矩加到内燃发动机扭矩曲线获得的。对图11的检查表明，瞬时扭矩曲线始终保持低于110N*m(这是此示例中的极限)。应了解，扭矩极限随发动机转速和变速器挡位比而变化，并且还可以取决于其他变量，诸如加速器踏板的急踩或急松速率。
[0093] 在一些实施例中，可以针对假定不同点火分数或点火序列的多个未来点火时机确定预测扭矩曲线。相对于当前点火时机，预测可以将至少若干次点火延伸到未来。优选地，预测延伸到未来足够远，使得发动机控制器可以如适合于点火/跳过那样来激活/停用发动机阀。此提前期可以对应于3至9次未来点火时机，这取决于发动机转速和阀
门致动机构。在一些情况下，更长和更短两种预测时段都可以使用。在一些实施例中，预测扭矩曲线可以在作出点火决定和实施该点火决定之间的时段内延伸。
[0094] 发动机控制器可以确定与递送所请求的扭矩的点火分数或点火序列中的若干个点火分数或点火序列相关联的NVH和燃料消耗。对于某个点火分数或点火序列，可能需要平滑扭矩以提供可接受的NVH。然后，控制器可以选择根据该点火分数或点火序列以及可选地平滑扭矩来运行发动机，从而提供可接受的NVH同时使燃料消耗最小化。在作出适当的点火分数或点火序列的决定时，发动机控制器还可以考虑其他变量，诸如与辅助动力源/汇相关联的能量存储装置中的存储水平，该辅助动力源/汇提供平滑扭矩以及去到和来自能量存储装置的转换效率。发动机控制器可以使用附加的知识，诸如能量存储装置中的能量是从内燃发动机还是某个其他动力源(诸如，插电式混合动力中的电力网络)获得的。本发明的使用将允许根据先前不允许的点火分数来运行，从而改进燃料效率。
[0095] 图12示意性地图示了根据本发明的实施例的确定燃料效率最高的点火序列的方法1200。在此方法中，可以在步骤1210处由点火序列发生器202(图2)基于扭矩请求来产生一个或多个候选点火序列。候选点火序列可以通过任何已知的方法产生，诸如美国专利8,099,224、9,086,020、9,200,587和9,200,575以及美国专利申请14/638,908和14/704,630中所描述的那些方法，以上专利和专利申请通过引用以其全文结合在此。这些序列被输入到扭矩模型1220中。输入到扭矩模型中的还有各种发动机参数，诸如火花正时、凸轮相位角、发动机转速、MAP等。在步骤1230处，扭矩模型1220确定这些候选点火序列的扭矩曲线。
然后，可以在步骤1240处评估候选点火序列是否需要平滑扭矩以提供可接受的NVH水平。可以将车辆变速器挡位设定用于进行此评估。如果不需要平滑扭矩，则流程图可以进行到步骤1260。如果需要平滑扭矩，则在步骤1250评估是否存在足够的存储能量来供应平滑扭矩。
如果可用的存储能量不足，则不能使用该候选点火序列。如果可用的能量足够，则该方法进行到步骤1260，其中比较所评估的点火序列的燃料效率，并且选择提供最佳燃料效率的点火序列作为运行点火序列。然后，该方法进行到步骤1270，其中根据所选的运行点火序列来运行发动机。可以针对每个点火时机重复方法1200以确定最佳点火序列。
[0096] 产生平滑扭矩以补偿内燃发动机扭矩变化是先前描述的扭矩模型的一项应用。在发动机运行期间，输入到模型的变量可以包括凸轮角度(控制阀正时)、MAP、发动机转速、火花正时、曲柄角、点火序列和点火分数，这些是已知的。扭矩模型可以产生瞬时发动机扭矩曲线。知道了在特定曲柄角下的瞬时扭矩，发动机控制器就可以控制需要例如通过发电机从动力传动系去除或者例如通过电动马达加到动力传动系中的平滑扭矩。电动马达/发电机可以集成到与
电能存储装置(诸如，电池或电容器)通信的单个单元中。
[0097] 在上图9至图11的描述中，扭矩曲线和平滑扭矩在时域中示出。应了解，在其他实施例中，平滑扭矩可以在曲柄角度域中被确定和应用，而不是转换到时域。这在一些应用中可以是有利的，因为曲柄角始终可用于发动机控制器。在此类实施例中，扭矩的汲取可以涉及在“x”度开始并且在“y”度结束，或者扭矩的添加可以在“m”度开始并且在“n”度结束。如上文所建议的，“x、y、m、n”的值可以布置为表格并根据当前RPM确定。
[0098] 瞬态条件
[0099] 前面的描述总体针对在标称稳态条件下运行期间选择发动机点火分数、气缸负载和平滑扭矩的最佳组合。虽然这很重要，但是跳过-点火控制式车辆将常常在所允许的点火分数之间切换以递送所需的扭矩。跳过点火发动机以及可变排量发动机的历史问题一直是在点火的气缸数目之间转变(即，点火分数的变化)期间产生的不可接受的NVH。
[0100] 可以在任何转变(诸如，与改变点火分数水平相关联的转变)期间施加平滑扭矩。如在共同未决的美国专利申请13/654,248、14/857,371和美国临时专利申请62/296,451(以上申请通过引用以其全文结合在此)中所描述的，点火分数水平之间的转变可能是不可接受的NVH的来源。在那些转变期间使用平滑扭矩可以缩短所需的转变时间并减少在转变期间消耗(waste)火花延迟的燃料的使用。
[0101] 处理瞬态条件的一种方法可以被称为谐波消除。在此方法中，通过曲柄角度域中的专门设计的FIR(有限脉冲响应)
带通滤波器来发送理论上预测的发动机扭矩曲线，以提取实时引起过度振动的DSF频率分量。可以使用先前描述的方法来确定发动机扭矩曲线。滤波信号可以用于经由电动马达/发电机产生平滑扭矩，以减小总动力传动系扭矩变化。可以使用可以并行运行的一组FIR滤波器来实现滤波，每个FIR滤波器提取曲柄角度域中的特定频带。谐波消除方法的优点是可以使用相同的滤波器算法来量化稳态和瞬态条件两者下的由DSF引起的振动。
[0102] 谐波消除以数字上有效的方式提供实时目标扭矩信号，该实时目标扭矩信号可以用于混合动力车辆应用中以减少振动。它可能特别适用于微混合动力，其中起动马达用作马达/发电机并且能量存储容量是有限的。这种类型的系统可以处理与点火分数转变相关联的相对小的且持续时间短的扭矩要求，其典型地持续不到两秒。
[0103] 为了应用谐波消除，可以使用先前描述的方法或任何其他合适的方法来确定扭矩曲线。例如，一旦ECU对气缸作出“点火”或“跳过”决定，就基于曲柄域中的发动机参数(诸如，发动机转速、MAP、凸轮角度等)产生扭矩
波形。可以通过组合所有气缸的扭矩波形来组装总扭矩波形。然后，可以将总发动机扭矩信号引导通过一组FIR滤波器以提取由DSF运行引起的振
动能量(谐波)。由于更低的频率倾向于具有更大的NVH影响，因此
滤波器组可以由曲柄角度域中的一DSF阶和二DSF阶的带通滤波器组成。在曲柄角度域中的滤波意味着一DSF阶和二DSF阶的“频率”可以相对于发动机转速是固定的，因此滤波器参数可能不需要随发动机转速进行调整。FIR滤波器可以具有线性
相移，使得所有滤波器的延迟都相似。这使滤波信号中的失真最小化。可以使用发动机扭矩曲线的滤波值以帮助在曲柄角度域中产生计数器或平滑扭矩。当在滤波器之间切换以实现平滑转变时，可以使用逐步引进(phase in)和逐步退出(phase out)功能(有时被称为交叉衰落)。替代地，可以将滤波信号引导通过二次滤波器以最小化瞬态期间的不连续性。
[0104] 图13示出了谐波消除方法的实施例。该方法的输入包括各种发动机参数，诸如MAP、凸轮相位角、发动机转速和火花正时。模型的另外的输入是点火分数或点火序列，其定义即将到来的跳过和点火的模式。这些值被输入到如先前所描述的发动机扭矩模型中。发动机转速和点火信息可以被输入到滤波器系数确定模块中。该模块针对感兴趣的各种DSF阶(例如，一阶和二阶)确定滤波器系数。在一些情况下，可以在即将到来的计算中使用先前使用的滤波器系数。未来扭矩曲线和滤波器系数被输入到滤波器组中。该滤波器组可以是单个FIR滤波器，或者可以由FIR滤波器阵列组成，每个感兴趣的频带为一个FIR滤波器。使用多个FIR滤波器的优点在于，它允许应用不同的相位补偿以抵消在向动力传动系产
生物理扭矩时的不同的相移。滤波器组被配置成计算适当的平滑扭矩以消除曲柄角度域中的低阶扭矩振荡。该计算中使用的滤波器系数可以被发送到滤波器系数确定模块以供在后续计算中使用。
[0105] 滤波器组的输出涉及曲柄角到时域转换模块。该模块可以使用发动机转速和所计算的未来扭矩曲线以将输入的曲柄域信号变换到输出的时域信号。转换可以简单地基于平均发动机转速，或者可以可选地包括基于所计算的扭矩曲线计算得出的速度变化。时域转换模块的输出可以涉及马达/发电机的功率电子器件单元26(见图1)。功率电子器件单元26控制马达/发电机，该马达/发电机对动力传动系添加或减去扭矩，如由时域转换模块信号所指定的。所得动力传动系扭矩已被平滑，以去除将引起所不希望的NVH的扭矩
波动。
[0106] 图14图示了成功地实践图13中所描述的方法所需的一些时序约束。图14示出了时间线，该时间线图示与实施图13中所描述的方法的一些实施例相关联的决策点、实施窗口和发动机位置。在点D处，对是跳过还是点火给定气缸作出决定。如在共同未决的美国专利申请14/812,370(其通过引用以其全文结合在此)中所描述的，该决定通常是在实施该决定之前的3至9次点火时机作出的。通常，希望最小化在作出点火决定和实施点火决定之间的滞后以改进发动机响应性；然而，此量值的延迟对于响应性车辆控制已足够。对应于与点D决定相关联的点火时机的工作循环的起点在图14的时间线上表示为点S。
[0107] 一旦作出跳过或点火的决定，就可以确定该点火时机的气缸扭矩曲线。在图14中，用于计算该扭矩曲线的时间被图示为窗口A。滤波器组具有已知的延迟，该延迟在图14中表示为窗口B。这表示由图13的滤波器组处理发动机扭矩信号所需的时间。图14中的窗口C表示将由马达/发电机输出的滤波信号转换到动力传动系上的扭矩所需的时间。只要窗口C的端点在点S(点火时机的起点)之前，就可以成功地实施结合图13所描述的方法。图14中的窗口D表示如果变得有必要的话可用于完成该过程的额外的未分配时间。
[0108] 图15示出了针对4缸、4冲程发动机的多种点火分数分母的代表性滤波器响应。图15中的列对应于各种点火分数n/2、n/3、n/4和n/5，其中n是大于零且小于分母的整数，并且分子和分母没有公因数。图15中的第一行表示与发动机的一阶振动相关联的滤波器特性。
这些图表上的水平轴线是以发动机阶数表达的标准化频率。此处，发动机阶数对应于发动机每转一周为一次气缸点火。第二行对应于二阶发动机振动频率。第三行对应于两个滤波器的复合频率响应。对图15的检查表明，对于n/2，一阶频率处于1的发动机阶数，即，在4缸、
4冲程发动机中处于1/2的点火分数，发动机每转一周有一次点火。对于n/3的情况，一阶振动处于2/3的发动机阶数，对于n/4，一阶振动处于1/2的发动机阶数，并且对于n/5，一阶振动处于2/5的发动机阶数。二阶频率是一阶的频率的两倍。两个频率响应的总和是底行中所示的更宽的峰值曲线。在图15中，已调整滤波器系数的形状，以便为所有滤波器提供基本上恒定的、线性相移。虽然峰值增益通常接近谐波频率，但是峰值增益无需与这些频率完全对应。相反，可以将谐波频率下的增益设定处于在图15中所示的示例中的定义值1，并调整滤波器特性以提供线性相位响应。
[0109] 图16示出了针对特定发动机运行条件的示例性所得滤波信号。在这种情况下，发动机以40°的凸轮相位角、1500rpm的速度、50kPa的MAP和2/3的点火分数运行。在这些条件下的所得发动机扭矩曲线由图16中的曲线1510示出。如预期的那样，曲线1510示出了与点火气缸相关联的两个扭矩尖峰，接着是与被跳过的气缸相关联的扭矩下降。红色曲线1520和紫色曲线1530分别示出了针对1°和30°的曲柄角分辨率的滤波信号。这些曲线基本上相同，滤波信号值至多有6％的差异。滤波信号对滤波器分辨率的相对不敏感性指示：即使使用粗糙的分辨率，也可以获得准确的结果。粗糙的分辨率的使用显著地减少了进行计算所需的计算时间，例如，在1°的分辨率下确定滤波信号花去的时间比在30°的分辨率下确定滤波信号花去的时间长约130倍。这允许在仅具有适度的处理能力和速度的ECU或某个其他车辆控
制模块中实时地进行计算。
[0110] 图17示出了对动力传动系中的一阶和二阶振动的所得抑制。在该图中，水平轴线是发动机阶数(被有效地标准化的频率)，并且竖直轴线是该频率下的动力传动系振动的幅度。灰色曲线示出了响应，其中没有加上任何平滑扭矩。对该图的检查示出了在0.5和1的发动机阶数下显著的振动。绿色曲线示出了所得动力传动系振动，其中加上了所示的由图16的滤波信号产生的平滑扭矩。如在该图中明显的是，一阶和二阶振荡已几乎完全消除。
[0111] 可以使用如图18A至图18D中所示的交叉衰落技术来处理瞬态条件。图18A是一个滤波器组(表示为滤波器A)的滤波输出，而图18B是第二滤波器组(表示为滤波器B)的滤波输出。根据图18C中所图示的切换函数对这两个滤波器组的输出求和。图18D是通过图18C中所示的切换函数加权的滤波器A和滤波器B的滤波输出的总和。虽然切换函数在图18C中被示为线性的，但这不是要求。交叉衰落的使用允许滤波信号在点火分数转变期间无缝转变。
[0112] 谐波消除方法的一些优点是它自动处理瞬态条件。滤波可以独立于发动机转速和气缸负载。它是能量有效的，因为它只抑制某些频率分量，这在微混合动力应用中尤为重要。逐步引进和逐步退出方法可以平滑地切换滤波器。此外，该方法具有用于确定滤波和增益设定的低计算开销，并且在计算和存储器使用两方面都是数字上有效的。
[0113] 从DCCO(减速气缸切断)退出
[0114] 在跳过点火控制式发动机中会发生的一个特定瞬态条件是DCCO(减速气缸切断)。已在共同未决的美国专利申请号15/009,533(其通过引用以其全文结合在此)中描述了在DCCO期间动态跳过点火控制式发动机的运行。DCCO的使用改进了燃料经济性，因为在减速期间当没有请求扭矩时(例如，当没有踩下加速器踏板时)气缸没有被供给燃料。相对于更常用的(DFCO)(减速燃料切断)，DCCO的使用进一步改进了燃料经济性，因为气缸在DCCO期间已被停用使得它们不泵送空气。泵送的空气损害了3元催化转化器中所需的
氧化/还原平衡，因此其使用可能受到限制和/或可能需要额外的燃料来恢复催化剂平衡。
[0115] DCCO的一个问题是进气歧管在DCCO事件期间充满空气。当再次请求扭矩时，高MAP可能导致高气缸负载，从而引起扭矩飚升(surge)而导致不可接受的NVH。此问题的解决方案包括通过延迟火花正时和/或跳过一些气缸而不停用阀来降低发动机效率以帮助抽空进气歧管。这两种解决方案都有局限性。延迟火花降低了燃料经济性。将空气泵送通过发动机使催化转化器氧化，这可能需要附加燃料来恢复氧化/还原平衡，再次降低了燃料经济性。
[0116] 在从DCCO事件退出期间，MAP将通常从
大气压或近大气压下降到适合递送所请求的扭矩的值，例如70或80kPa。先前描述的扭矩模型可以用于确定在退出DCCO事件时的发动机扭矩。在这种情况下，MAP将在相继的发动机循环中发生变化。可以使用在共同未决的美国专利申请13/794,157、62/353,218和62/362,177中描述的方法对MAP变化建模，以上申请通过引用以其全文结合在此。可以使用其他MAP估计方法。随着MAP下降，每个被点火的气缸的输出将通常以大致成比例的方式减小。
[0117] 可以通过使用平滑扭矩来消除或减小扭矩飚升。可以选择平滑扭矩，使得动力传动系扭矩从零(DCCO期间的值)朝向所请求的扭矩水平逐渐增加。与先前描述的情况中的一些情况不同，在这种情况下的平滑扭矩将不一定显示出规则的循环行为，并且平滑扭矩将通常在与退出DCCO事件相关联的瞬态时段期间从动力传动系去除扭矩。与被去除的扭矩相关联的能量可以存储在能量存储装置(诸如，电容器或电池)中，并且用于在未来时间为车辆提供动力。在从DCCO事件退出期间施加来自附加动力源/汇的平滑扭矩改进了燃料效率并且不影响催化转化器氧化/还原平衡。
[0118] 更一般地，每当存在从低点火分数到更高点火分数的点火分数转变时，可以使用相同类型的控制策略。这些转变具有产生发动机扭矩飚升的趋势，这可以通过将过量扭矩中的一些或全部吸收在能量存储装置中来减轻。类似地，从高点火分数到低点火分数的转变可以引起发动机输出中的扭矩下降。可以使用来自能量存储装置的能量来部分或完全地填补该下降。
[0119] 对附件进行控制以帮助管理扭矩
[0120] 在上文给出的大多数示例中，由双向能量源/汇(诸如，电动马达/发电机)施加平滑扭矩，该双向能量源/汇既能够将扭矩加到动力传动系又能够从动力传动系汲取扭矩，其中过多的能量存储在存储装置(诸如，电容器或电池)中。尽管电动混合动力车辆特别很好地适合于应用平滑扭矩，但是在一些情况下可以在非混合动力车辆中通过对某些附件的主动控制来获得类似的效果。例如，大多数非混合动力
汽车发动机包括
交流发电机。当发电时，交流发电机对发动机施加负载。在正常驾驶期间，交流发电机常常被配置成发电以对电池充电。可以通过控制交流发电机的励磁绕组
电流来控制该交流发电机的输出。因此，在一些实施例中，可以改变交流发电机的输出，来以有效地将平滑扭矩施加至动力传动系的方式对动力传动系施加负载和卸下负载。
[0121] 当需要来自发动机的更多动力时，可以减小或去除交流发电机励磁电流—这将致使交流发电机的输出下降，由此减小动力传动系上的负载，这使得更多扭矩可用于传动系。当需要来自发动机的更少动力时，可以命令交流发电机产生更多功率，这在发动机上提供更高的负载。因此，交流发电机励磁电流可以以改变其在动力传动系上的负载的方式被调制，以抵消诱导扭矩飚升的振动。
脉宽调制信号典型地用于驱动交流发电机励磁电流，并且可以容易地被控制为产生更高(或更低)的交流发电机输出电压以对电池充电并且立刻增加(或减小)由交流发电机施加至动力传动系的拖动负载。当电池电量已经很高并且不希望更多的电池充电时，可以打开诸如后窗加热器或前挡
风玻璃加热器之类的装置以吸收电负载。以这种方式使用交流发电机在诸如从DCCO运行转变回到发动机的跳过点火运行之类的应用中处理扭矩飚升方面特别有效。
[0122] 有时可以以类似方式使用的另一个附件是在其中
空调正运行的运行情况中的空调。具体地，由于空调单元的精确输出通常不是关键的，因此其输出可以被调制为提供一些所描述的扭矩平滑功能。
[0123] 其他实施例
[0124] 上文所描述的实施例主要是在结合发动机的跳过点火运行的平滑扭矩的背景下描述的。然而，应了解，所描述的技术同等地适用于利用多充量水平或其他类型的点火充量调制发动机运行的实施例中。此外，许多所描述的技术可以用于在发动机的传统的可变排量运行期间(既包括在不同排量之间的转变期间又包括在特定排量下的稳态运行期间)改进操作。
[0125] 上述扭矩模型的另一个应用是发动机校准。使用此方法，发动机校准容易多了。基于每个挡位的发动机转速和点火分数或点火序列的校准表格将指示什么运行条件提供可接受的NVH。如果发动机扭矩偏移(excursion)超过所允许的扭矩(即，振动校准表格的输出)，则可以加上平滑扭矩以使总扭矩曲线在可接受的水平内。
[0126] 已结合特定实施例描述了本发明，应理解，并不旨在将本发明限制到所描述的实施例。相反，旨在涵盖可以被包括在如由所附
权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代例、修改和等同物。可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践本发明。另外，可能并未详细描述众所周知的特征以避免不必要地模糊本发明。例如，取决于两个动力源的相对大小、辅助能量源的存储容量以及用于存储辅助能量的机构，存在许多形式的混合动力发动机、并联式混合动力、串联式混合动力、微混合动力、轻度混合动力、全混合动力。本文中所描述的本发明适用于所有这些类型的混合动力车辆。
[0127] 根据本发明，可以使用各种类型的
操作系统、编程语言、计算平台、
计算机程序和/或计算装置来实施部件、过程步骤和/或数据结构。另外，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本文中所公开的发明构思的范围和精神的情况下，也可以使用诸如硬连线装置、
现场可编程门阵列(FPGA)、
专用集成电路(ASIC)等等的装置。本发明还可以有形地体现为存储在计算机可读介质(诸如，存储器装置)上的一组计算机指令。
