CN105464876B - 用于发动机扭矩估计的火花控制***和方法 - Google Patents

用于发动机扭矩估计的火花控制***和方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于发动机扭矩估计的火花控制***和方法。一种火花控制模块，对于发动机速度和发动机负载：对于第一预定周期，在针对发动机速度和发动机负载设置的预定火花定时，将火花供应到发动机的每个汽缸。对于在第一预定周期之后的第二周期，火花控制模块：在相对于预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到汽缸中的第一汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸。存储模块将以下各项选择性地存储在存储器中：在第一预定周期期间测量出的发动机的第一扭矩输出；以及在第二周期期间测量出的发动机的第二扭矩输出。

Description

用于发动机扭矩估计的火花控制***和方法
技术领域
本公开涉及车辆的内燃发动机，并且更具体来说，涉及发动机控制***和方法。
背景技术
本文所提供的背景技术描述的目的在于从总体上介绍本公开明的背景。当前提及的发明人的工作——以在此背景技术部分中所描述的为限——以及在提交时否则可能不构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技术。
内燃发动机在汽缸中燃烧空气与燃料的混合物以产生驱动扭矩。空气流通过节气门阀流入进气歧管中。空气通过进气阀流入汽缸中。燃料喷射器喷射用于汽缸的燃料，诸如直接喷射到汽缸中。火花塞开始燃烧。
发动机控制模块（ECM）控制汽缸的火花定时。在一些情况下，ECM可以从预订火花定时延迟火花定时。延迟火花定时可以相对于使用预订火花定时减少发动机扭矩输出。延迟火花定时也可以增加发动机所产生的排气的温度。
发明内容
在一个特征中，披露一种用于发动机的数据收集***。火花控制模块，对于发动机速度和发动机负载：对于第一预定周期，在针对发动机速度和发动机负载设置的预定火花定时，将火花供应到发动机的每个汽缸。对于在第一预定周期之后的第二周期，火花控制模块：在相对于预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到汽缸中的第一汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸。存储模块将以下各项选择性地存储在存储器中：在第一预定周期期间测量出的发动机的第一扭矩输出；以及在第二周期期间测量出的发动机的第二扭矩输出。
在其他特征中，火花控制模块通过将预定火花定时延迟预定量来确定第一火花定时。
在其他特征中，对于在第二周期之后的第三周期，火花控制模块进一步：在相对于第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到发动机的汽缸中的第二汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸，其中汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
在其他特征中，火花控制模块：通过将预定火花定时延迟预定量来确定第一火花定时；以及通过将第一火花定时延迟预定量来确定第二火花定时。
在其他特征中，响应于确定排气温度大于预定温度，火花控制模块在第二火花定时将火花提供到汽缸中的第二汽缸并且在预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
在其他特征中，响应于发动机断火，火花控制模块在第二火花定时将火花提供到汽缸中的第二汽缸并且在预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
在其他特征中，对于在第二周期之后的第三周期，火花控制模块进一步：在相对于预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到发动机的汽缸中的第二汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸，包括汽缸中的第一汽缸，其中汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
在其他特征中，对于在第三周期之后的第四周期，火花控制模块进一步：在相对于第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到发动机的汽缸中的第二汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸。
在其他特征中，存储模块：将发动机的第一扭矩输出存储在对应于预定火花定时、发动机负载和发动机速度的映射的第一条目中；以及将发动机的第二扭矩输出存储在对应于第一火花定时、发动机负载和发动机速度的映射的第二条目中。
在其他特征中，系数模块：基于第一和第二扭矩输出，产生用于估计发动机扭矩输出的发动机扭矩输出模型；以及基于发动机扭矩输出模型确定多个系数。发动机控制模块：基于火花定时、发动机速度、多个系数以及进气歧管压力和每汽缸空气（APC）中的一个确定估计的发动机扭矩输出；以及基于估计的发动机扭矩输出控制节气门阀。
在一个特征中，披露一种用于发动机的数据收集方法。数据收集方法包括，对于发动机速度和发动机负载：对于第一预定周期，在针对发动机速度和发动机负载设置的预定火花定时，将火花供应到发动机的每个汽缸。数据收集方法进一步包括，对于在第一预定周期之后的第二周期：在相对于预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到汽缸中的第一汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸。数据收集方法进一步包括将以下各项选择性地存储在存储器中：在第一预定周期期间测量出的发动机的第一扭矩输出；以及在第二周期期间测量出的发动机的第二扭矩输出。
在其他特征中，数据收集方法进一步包括通过将预定火花定时延迟预定量来确定第一火花定时。
在其他特征中，数据收集方法进一步包括，对于在第二周期之后的第三周期：在相对于第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到发动机的汽缸中的第二汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸，其中汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
在其他特征中，数据收集方法进一步包括：通过将预定火花定时延迟预定量来确定第一火花定时；以及通过将第一火花定时延迟预定量来确定第二火花定时。
在其他特征中，数据收集方法进一步包括，响应于确定排气温度大于预定温度：在第二火花定时将火花提供到汽缸中的第二汽缸；以及在预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
在其他特征中，数据收集方法进一步包括，响应于发动机断火：在第二火花定时将火花提供到汽缸中的第二汽缸；以及在预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
在其他特征中，数据收集方法进一步包括，对于在第二周期之后的第三周期：在相对于预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到发动机的汽缸中的第二汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸，包括汽缸中的第一汽缸，其中汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
在其他特征中，数据收集方法进一步包括，对于在第三周期之后的第四周期：在相对于第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到发动机的汽缸中的第二汽缸；以及在预定火花定时，将火花供应到发动机的所有其他汽缸。
在其他特征中，数据收集方法进一步包括：将发动机的第一扭矩输出存储在对应于预定火花定时、发动机负载和发动机速度的映射的第一条目中；以及将发动机的第二扭矩输出存储在对应于第一火花定时、发动机负载和发动机速度的映射的第二条目中。
在其他特征中，方法进一步包括，基于根据数据收集方法存储的第一和第二扭矩输出：产生用于估计发动机扭矩输出的发动机扭矩输出模型；基于发动机扭矩输出模型确定多个系数；基于火花定时、发动机速度、多个系数以及进气歧管压力和每汽缸空气（APC）中的一个确定发动机的估计的扭矩输出；以及基于发动机的估计的扭矩输出控制节气门阀。
本发明包括以下方案：
1. 一种用于发动机的数据收集***:
火花控制模块，对于发动机速度和发动机负载：
对于第一预定周期，在针对所述发动机速度和所述发动机负载设置的预定火花定时，将火花供应到所述发动机的每个汽缸；以及
对于在所述第一预定周期之后的第二周期：
在相对于所述预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到所述汽缸中的第一汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸；以及
存储模块，所述存储模块将以下各项选择性地存储在存储器中：
在所述第一预定周期期间测量出的所述发动机的第一扭矩输出；以及
在所述第二周期期间测量出的所述发动机的第二扭矩输出。
2. 如方案1所述的数据收集***，其中所述火花控制模块通过将所述预定火花定时延迟预定量来确定所述第一火花定时。
3. 如方案1所述的数据收集***，其中对于在所述第二周期之后的第三周期，所述火花控制模块进一步：
在相对于所述第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸，
其中所述汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
4. 如方案3所述的数据收集***，其中所述火花控制模块：
通过将所述预定火花定时延迟预定量来确定所述第一火花定时；以及
通过将所述第一火花定时延迟所述预定量来确定所述第二火花定时。
5. 如方案3所述的数据收集***，其中响应于确定排气温度大于预定温度，所述火花控制模块在所述第二火花定时将火花提供到所述汽缸中的所述第二汽缸并且在所述预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
6. 如方案3所述的数据收集***，其中响应于发动机断火，所述火花控制模块在所述第二火花定时将火花提供到所述汽缸中的第二汽缸并且在所述预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
7. 如方案1所述的数据收集***，其中对于在所述第二周期之后的第三周期，所述火花控制模块进一步：
在相对于所述预定火花定时延迟的所述第一火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸，包括所述汽缸中的第一汽缸，
其中所述汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
8. 如方案7所述的数据收集***，其中：
对于在所述第三周期之后的第四周期，所述火花控制模块进一步：
在相对于所述第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸。
9. 如方案1所述的数据收集***，其中所述存储模块：
将所述发动机的第一扭矩输出存储在对应于所述预定火花定时、所述发动机负载和所述发动机速度的映射的第一条目中；以及
将所述发动机的第二扭矩输出存储在对应于所述第一火花定时、所述发动机负载和所述发动机速度的所述映射的第二条目中。
10. 一种***，包括：
如方案1所述的数据收集***；
系数模块，所述系数模块：
基于第一扭矩输出和第二扭矩输出，产生用于估计发动机扭矩输出的发动机扭矩输出模型；以及
基于所述发动机扭矩输出模型确定多个系数；以及
发动机控制模块，所述发动机控制模块：
基于火花定时、发动机速度、所述多个系数以及进气歧管压力和每汽缸空气（APC）中的一个确定估计的发动机扭矩输出；以及
基于所述估计的发动机扭矩输出控制节气门阀。
11. 一种用于发动机的数据收集方法，所述数据收集方法包括：
对于发动机速度和发动机负载：
对于第一预定周期，在针对所述发动机速度和所述发动机负载设置的预定火花定时，将火花供应到发动机的每个汽缸；以及
对于在所述第一预定周期之后的第二周期：
在相对于所述预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到所述汽缸中的第一汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸；以及
将以下各项选择性地存储在存储器中：
在所述第一预定周期期间测量出的所述发动机的第一扭矩输出；以及
在所述第二周期期间测量出的所述发动机的第二扭矩输出。
12. 如方案11所述的数据收集方法，其进一步包括通过将所述预定火花定时延迟预定量来确定所述第一火花定时。
13. 如方案11所述的数据收集方法，其进一步包括，对于在所述第二周期之后的第三周期：
在相对于所述第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸，
其中所述汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
14. 如方案13所述的数据收集方法，其进一步包括：
通过将所述预定火花定时延迟预定量来确定所述第一火花定时；以及
通过将所述第一火花定时延迟所述预定量来确定所述第二火花定时。
15. 如方案13所述的数据收集方法，其进一步包括响应于确定排气温度大于预定温度：
在所述第二火花定时将火花提供到所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
16. 如方案13所述的数据收集方法，其进一步包括响应于发动机断火：
在所述第二火花定时将火花提供到所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
17. 如方案11所述的数据收集方法，其进一步包括对于在所述第二周期之后的第三周期：
在相对于所述预定火花定时延迟的所述第一火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸，包括所述汽缸中的第一汽缸，
其中所述汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
18. 如方案17所述的数据收集方法，其进一步包括对于在所述第三周期之后的第四周期：
在相对于所述第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸。
19. 如方案11所述的数据收集方法，其进一步包括：
将所述发动机的第一扭矩输出存储在对应于所述预定火花定时、所述发动机负载和所述发动机速度的映射的第一条目中；以及
将所述发动机的第二扭矩输出存储在对应于所述第一火花定时、所述发动机负载和所述发动机速度的所述映射的第二条目中。
20. 一种方法，包括：
基于根据方案11所述的方法存储的第一扭矩输出和第二扭矩输出：
产生用于估计发动机扭矩输出的发动机扭矩输出模型；以及
基于所述发动机扭矩输出模型确定多个系数；
基于火花定时、发动机速度、所述多个系数以及进气歧管压力和每汽缸空气（APC）中的一个确定估计的发动机扭矩输出；以及
基于所述估计的发动机扭矩输出控制节气门阀。
本公开的其他适用领域将从详细描述、权利要求书以及图式变得显而易见。详细描述和具体实例仅意欲用于说明目的而非意欲限制本公开的范围。
附图说明
本公开将从详细描述和附图变得更完整理解，其中：
图1是示例性发动机***的功能方框图；
图2是示例性发动机控制***的功能方框图；
图3是示例性数据收集模块的功能方框图；
图4A至4B包括描绘控制用于收集发动机扭矩输出测量的火花定时的示例性方法的流程图；
图5至7是火花定时随时间的示例性图表；以及
图8是示例性系数模块的功能方框图。
图中，可以重复使用参考数字以指示类似和/或相同元件。
具体实施方式
内燃发动机在汽缸内燃烧空气与燃料混合物以产生扭矩。发动机控制模块（ECM）基于发动机扭矩请求控制发动机致动器。ECM基于当前火花定时、进气歧管压力、发动机速度和第一组系数来估计第一发动机扭矩输出。ECM还基于当前火花定时、每汽缸空气（APC）、发动机速度和第二组系数来估计第二发动机扭矩输出。ECM可以基于第一和/或第二估计的发动机扭矩输出来控制发动机致动器中的一个或多个。例如，ECM可以基于第一和/或第二估计的发动机扭矩输出调整节气门阀的开口、凸轮相位器的位置和/或升压设备的输出。
基于使用测力计获得的扭矩测量校准第一和第二组系数。更具体来说，基于发动机速度与发动机负载的预定组合来控制发动机。在发动机速度与发动机负载的每个组合，将用于那个发动机速度和发动机负载的相应预定火花定时提供到发动机的所有汽缸，并且记录测量出的发动机扭矩输出。发动机在用于那个发动机速度和发动机负载的预定火花定时产生最大发动机输出扭矩。
此外，在发动机速度与负载的每个组合延迟火花定时，并且在每个火花定时延迟量记录测量出的发动机扭矩输出。基于所记录的扭矩输出测量来校准第一和第二组系数。存储系数以供由控制相同发动机的其他部件的（多个）ECM使用。
可以在相同的时间对发动机的所有汽缸延迟火花定时。换言之，可以对所有汽缸供应相同延迟的火花定时。然而，延迟火花定时增加排气温度。从用于发动机速度和发动机负载的预定火花定时延迟火花定时还可能增加发动机断火发生的可能性。
本公开涉及延迟一个汽缸的火花定时，并且在延迟所述一个汽缸的火花定时的同时，在预定火花定时将火花提供到所有其他汽缸。延迟一个汽缸的火花定时比延迟所有汽缸的火花定时更缓慢地增加排气温度。哪个汽缸接收延迟的火花定时随时间改变。每次仅延迟一个汽缸的火花定时可以允许火花定时比延迟所有汽缸的火花定时的情况被延迟更久。因此，可以针对较大范围的火花延迟记录扭矩输出测量。这样增加系数的精确度。
每次延迟一个汽缸的火花定时还可以提供一个或多个其他益处，诸如减少获得所有扭矩输出测量所必需的周期。这可能是由于减少在预定火花定时操作发动机以冷却接收排气热量的一个或多个部件（诸如涡轮增压器）所花费的时间量。
现在参照图1，呈现示例性发动机***100的功能方框图。车辆的发动机***100包括基于来自驾驶者输入模块104的驾驶者输入燃烧空气/燃料混合物以产生扭矩的发动机102。空气通过进气***吸入到发动机102中。进气***可以包括进气歧管110和节气门阀112。仅举例而言，节气门阀112可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，并且节气门致动器模块116调节节气门阀112的开口以控制进入进气歧管110中的空气流。
来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的汽缸中。虽然发动机102包括多个汽缸，但是为了说明目的，示出单个代表性汽缸118。仅举例而言，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。在如以下进一步论述的一些情况下，ECM 114可以指示汽缸致动器模块120选择性地停用一些汽缸，这可以提高燃料经济性。
发动机102可以使用四冲程循环或另一个适合的发动机循环来操作。以下描述的四冲程循环的四个冲程将称为为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程。在曲轴（未示出）的每个旋转过程中，四个冲程中的两个在汽缸118内发生。因此，汽缸118经历所有四个冲程必需两次曲轴旋转。对于四冲程发动机而言，一个发动机循环可以对应于两次曲轴旋转。
当汽缸110被启动时，来自进气歧管110的空气在进气冲程期间通过进气阀122吸入到汽缸118中。ECM 114控制调节燃料喷射以实现所需空气/燃料比的燃料致动器模块124。燃料可以在中心位置或者在多个位置（诸如靠近每个汽缸的进气阀122）喷射到进气歧管110中。在各个实施（未示出）中，燃料可以直接喷射到汽缸中或者喷射到与汽缸相关的混合室/端口中。燃料致动器模块124可以暂停对被停用的汽缸的燃料喷射。
在汽缸118中，喷射的燃料与空气混合并且产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在此状况下压缩导致空气/燃料混合物的点燃。替代地，发动机102可以是火花点火发动机，在此状况下火花致动器模块126基于来自ECM 114的点燃空气/燃料混合物的信号来激励汽缸118中的火花塞128。一些类型的发动机（诸如均质充量压缩点火（HCCI）发动机）可以执行压缩点火和火花点火。火花的定时可以相对于活塞位于其最顶部位置（将称为上止点（TDC））的时间来指定。
火花致动器模块126可以由指定在TDC之前或之后多久产生火花的定时信号来控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接有关，所以火花致动器模块126的操作可以与曲轴的位置同步。火花致动器模块126可以暂停对被停用的汽缸的火花提供或者对被停用的汽缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧将活塞向下驱动，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为活塞到达TDC与活塞返回到最底部位置（将称为下止点（BDC））的时间之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动，并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧副产物通过排气***134从车辆排出。
进气阀122可以由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可以由排气凸轮轴142控制。在各个实施中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制用于汽缸118的多个进气阀（包括进气阀122）和/或可以控制多排汽缸（包括汽缸118）的进气阀（包括进气阀122）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制用于汽缸118的多个排气阀和/或可以控制用于多排汽缸（包括汽缸118）的排气阀（包括排气阀130）。虽然示出并且已经论述基于凸轮轴的阀致动，但是可以实施无凸轮的阀致动器。
汽缸致动器模块120可以通过使得进气阀122和/或排气阀130不能打开来停用汽缸118。进气阀122打开的时间可以通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC来改变。排气阀130打开的时间可以通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC来改变。相位器致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在实施时，可变气门升程（未示出）也可以由相位器致动器模块158来控制。在各个其他实施中，进气阀122和/或排气阀130可以由除凸轮轴之外的致动器控制，诸如机电致动器、电动液压致动器、电磁致动器等。
发动机***100可以包括将增压的空气提供到进气歧管110的升压设备。例如，图1示出涡轮增压器，该涡轮增压器包括由流过排气***134的排气驱动的涡轮160-1。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动并且压缩引入节气门阀112中的空气的压缩机160-2。在各个实施中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可以压缩来自节气门阀112的空气并且将压缩的空气传递到进气歧管110。
废气门162可以允许排气绕开涡轮160-1，由此减少涡轮增压器的升压（进气空气压缩的量）。ECM 114可以通过升压致动器模块164来控制涡轮增压器。升压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的升压。在各个实施中，多个涡轮增压器可以由升压致动器模块164来控制。涡轮增压器可以具有可由升压致动器模块164控制的可变几何形状。
中间冷却器（未示出）可以耗散由于空气受压缩而产生的包含在压缩的空气充量中的一些热量。尽管为了说明目的展示为分开，但是涡轮160-1和压缩机160-2可以彼此机械地连接，从而将进气空气置于紧密接近热排气。压缩的空气充量可以从排气***134的部件吸收热量。
发动机***100可以包括选择性地将排气重新引导回进气歧管110的排气再循环（EGR）阀170。EGR阀170可以位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可以由EGR致动器模块172来控制。
曲轴位置可以使用曲轴位置传感器180来测量。发动机速度可以基于使用曲轴位置传感器180测量出的曲轴位置来确定。发动机冷却液的温度可以使用发动机冷却液温度（ECT）传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102内或者在冷却液循环的其他位置，诸如散热器（未示出）处。
进气歧管110内的压力可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量。在各个实施中，可以测量发动机真空（其是周围空气压力与进气歧管110内的压力之间的差）。流入到进气歧管110中的空气的质量流率可以使用空气质量流量（MAF）传感器186来测量。
节气门阀112的位置可以使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）190来测量。吸入到发动机102中的空气的温度可以使用进气温度（IAT）传感器192来测量。发动机***100还可以包括一个或多个其他传感器193。ECM 114可以使用来自传感器的信号来做出关于发动机***100的控制决定。
ECM 114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器中的换档。例如，ECM 114可以在换档期间减少发动机扭矩。ECM 114可以与混合控制模块196通信以协调发动机102和电动机198的操作。电动机198也可以用作发电机，并且可以用来产生电能以供车辆电气***使用和/或以供存储在电池中。虽然仅示出和论述电动机198，但是可以实施多个电动机。在各个实施中，ECM 114、变速器控制模块194以及混合控制模块196的各种功能可以集成到一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个***都可以称为发动机致动器。每个发动机致动器具有相关的致动器值。例如，节气门致动器模块116可以称为发动机致动器，并且节气门开口面积可以称为致动器值。在图1的实例中，节气门致动器模块116通过调整节气门阀112的叶片的角度来实现节气门开口面积。
火花致动器模块126也可以称为发动机致动器，而对应的致动器值可以是相对于汽缸TDC的火花提前量。其他发动机致动器可以包括汽缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、升压致动器模块164以及EGR致动器模块172。对于这些发动机致动器而言，致动器值可以分别对应于汽缸启动/停用序列、加燃料速率、进气和排气凸轮相位器角度、升压压力以及EGR阀开口面积。ECM 114可以控制致动器值以使得发动机102产生所请求的发动机输出扭矩。
现在参照图2，呈现示例性发动机控制***的功能方框图。ECM 114的示例性实施包括驾驶者扭矩模块202、车轴扭矩仲裁模块204以及推进扭矩仲裁模块206。ECM 114可以包括混合优化模块208。ECM 114还可以包括储备/负载模块220、扭矩请求模块224、空气控制模块228、火花控制模块232、汽缸控制模块236以及燃料控制模块240。ECM 114还包括每汽缸空气（APC）扭矩估计模块244、MAP扭矩估计模块246、升压控制模块248、相位器控制模块252以及EGR控制模块253。
驾驶者扭矩模块202可以基于来自驾驶者输入模块104的驾驶者输入255来确定驾驶者扭矩请求254。驾驶者输入255可以基于例如加速踏板的位置和制动踏板的位置。驾驶者输入255还可以基于巡航控制，该巡航控制可以是改变车辆速度以维持预定行车间距的自适应巡航控制***。驾驶者扭矩模块202可以存储加速踏板位置到目标扭矩的一个或多个映射并且可以基于选定的一个映射来确定驾驶者扭矩请求254。
车轴扭矩仲裁模块204在驾驶者扭矩请求254与其他车轴扭矩请求256之间进行仲裁。车轴扭矩（车轮上的扭矩）可以由各种源（包括发动机和/或电动机）产生。例如，车轴扭矩请求256可以包括在检测到正车轮滑移时由牵引控制***请求的扭矩减少。当车轴扭矩克服车轮与路面之间的摩擦时发生正车轮滑移，并且车轮开始对抗路面滑移。车轴扭矩请求256还可以包括抵消负车轮滑移的扭矩增加请求，其中因为车轴扭矩为负而使得车辆的轮胎相对于路面沿另一方向上滑移。车轴扭矩请求256还可以包括一个或多个其他车轴扭矩请求。
车轴扭矩仲裁模块204基于接收到的扭矩请求254与256之间的仲裁结果输出预测扭矩请求257和中间扭矩请求258。如以下所描述，来自车轴扭矩仲裁模块204的预测扭矩请求257和中间扭矩请求258可以在用于控制发动机***100的致动器之前选择性地由ECM114的其他模块来调整。
一般而言，中间扭矩请求258是当前目标车轴扭矩的量，而预测扭矩请求257是忽然可能需要的车轴扭矩的量。ECM 114控制发动机***100产生等于中间扭矩请求258的车轴扭矩。然而，致动器值的不同组合可以产生相同的车轴扭矩。因此，ECM 114可以调整目标致动器值以使得快速过渡到预测扭矩请求257，同时仍将车轴扭矩维持在中间扭矩请求258。
在各个实施中，预测扭矩请求257可以基于驾驶者扭矩请求254来设置。中间扭矩请求258在一些情况下（诸如当驾驶者扭矩请求254使得车轮在冰面上滑移时）可以被设置成小于预测扭矩请求257。在此状况下，牵引控制***（未示出）可以通过中间扭矩请求258请求减少，并且ECM 114减少输出到中间扭矩请求258的发动机扭矩。然而，一旦车轮滑移停止则ECM 114执行减少，因此发动机***100可以迅速地恢复产生预测扭矩请求257。
一般而言，中间扭矩请求258与（通常较高的）预测扭矩请求257之间的差异可以称为扭矩储备。扭矩储备可以代表发动机***100可以开始以最小延迟产生的额外扭矩的量（高于中间扭矩请求258）。快发动机致动器用来以最小延迟增加或减少当前车轴扭矩。如下文更详细描述，快发动机致动器与慢发动机致动器相反地定义。
一般而言，快发动机致动器可以比慢发动机致动器更迅速地改变车轴扭矩。慢致动器可以比快致动器更慢地响应以改变其相应的致动器值。例如，慢致动器可以包括需要时间来响应于致动器值的改变而从一个位置移动到另一个位置的机械部件。慢致动器的特征还可以在于一旦慢致动器开始实施改变后的致动器值则其使得车轴扭矩开始改变花费的时间量。通常，此时间量对于慢致动器而言将比对于快致动器而言长。此外，即使在开始改变之后，车轴扭矩可能花费较长时间来完全响应慢致动器中的改变。
仅举例而言，如果快速致动器被设置为适当值，则ECM 114可以将用于慢致动器的致动器值设置为将使得发动机***100能够产生预测扭矩请求257的值。同时，在给定慢致动器值的情况下，ECM 114可以将用于快致动器的目标致动器值设置为使得发动机***100产生中间扭矩请求258而非预测扭矩请求257的值。
因此，快致动器使得发动机***100产生中间扭矩请求258。当ECM 114决定将车轴扭矩从中间扭矩请求258过渡到预测扭矩请求257时，ECM 114将用于一个或多个快致动器的目标致动器值改变为对应于预测扭矩请求257的值。因为已经基于预测扭矩请求257设置了用于慢致动器的目标致动器值，所以发动机***100能够仅在快致动器导致的（最小）延迟之后产生预测扭矩请求257。换言之，避免由于使用慢致动器改变车轴扭矩而可能导致的较长延迟。
仅举例而言，在火花点火发动机中，火花定时可以是快致动器值，而节气门开口可以是慢致动器值。火花点火发动机可以通过施加火花来燃烧燃料，包括例如汽油和乙醇。通过对比，在压缩点火发动机中，燃料流量可以是快致动器值，而节气门开口可以用作用于除扭矩之外的发动机特征的致动器值。压缩点火发动机可以通过压缩燃烧燃料，包括例如柴油燃料。
车轴扭矩仲裁模块204可以将预测扭矩请求257和中间扭矩请求258输出到推进扭矩仲裁模块206。在各个实施中，车轴扭矩仲裁模块204可以将预测扭矩请求257和中间扭矩请求258输出到混合优化模块208。
混合优化模块208可以确定发动机102应产生多少扭矩和电动机198应产生多少扭矩。混合优化模块208随后分别将修改后的预测扭矩请求259和修改后的中间扭矩请求260输出到推进扭矩仲裁模块206。在各个实施中，混合优化模块208可以在混合控制模块196中实施。
推进扭矩仲裁模块206接收到的预测和中间扭矩请求从车轴扭矩域（车轮上的扭矩）转换为推进扭矩域（曲轴上的扭矩）。此转换可以在混合优化模块208之前、之后。作为其一部分或替代其发生。
推进扭矩仲裁模块206在推进扭矩请求290（包括转换后的预测和中间扭矩请求）之间进行仲裁。推进扭矩仲裁模块206产生仲裁的预测扭矩请求261和仲裁的中间扭矩请求262。仲裁的扭矩请求261和262可以通过从接收到的扭矩请求中选择获胜的请求来产生。替代地或额外地，仲裁的扭矩请求可以通过基于接收到的扭矩请求中的另一个或多个来修改接收到的请求中的一个来产生。
例如，推进扭矩请求290可以包括用于发动机超速保护的扭矩减少、用于失速防止的扭矩增加以及由变速器控制模块194请求以适应换档的扭矩减少。推进扭矩请求290还可以由离合器燃油切断导致，离合器燃油切断在驾驶者踩下手动变速器车辆中的离合器踏板以防止发动机速度的突变（快速升高）时减少发动机输出扭矩。
推进扭矩请求290还可以包括在检测到致命故障时可以开始的发动机关闭请求。仅举例而言，致命故障可以包括车辆盗窃、卡住起动器电机、电子节气门控制问题以及非预期的扭矩增加的检测。在各个实施中，当存在发动机关闭请求时，仲裁选择发动机关闭请求作为获胜的请求。当存在发动机关闭请求时，推进扭矩仲裁模块206可以输出零作为仲裁的预测扭矩请求261和仲裁的中间扭矩请求262。
在各个实施中，发动机关闭请求可以与仲裁过程分开地仅关闭发动机102。推进扭矩仲裁模块206仍可以接收发动机关闭请求，这样使得例如适当的数据可以被反馈回到其他扭矩请求者。例如，所有其他扭矩请求者可以被通知他们仲裁未能成功。
储备/负载模块220接收仲裁的预测扭矩请求261和仲裁的中间扭矩请求262。储备/负载模块220可以调整仲裁的预测扭矩请求261和仲裁的中间扭矩请求262来创建扭矩储备和/或补偿一个或多个负载。储备/负载模块220随后将调整后的预测扭矩请求263和调整后的中间扭矩请求264输出到扭矩请求模块224。
扭矩请求模块224接收调整后的预测扭矩请求263和调整后的中间扭矩请求264。扭矩请求模块224确定将如何实现调整后的预测扭矩请求263和调整后的中间扭矩请求264。
扭矩请求模块224可以基于调整后的预测扭矩请求263产生空气扭矩请求265。空气扭矩请求265可以等于调整后的预测扭矩请求263，从而设置空气流以使得调整后的预测扭矩请求263可以通过变为其他（例如，快）致动器来实现。
用于空气流控制致动器的目标致动器值可以基于空气扭矩请求265来确定。仅举例而言，空气控制模块228可以基于空气扭矩请求265来确定目标歧管绝对压力（MAP）266、目标节气门开口（例如，面积）267、第二目标每汽缸空气（APC2）268以及第三目标APC（APC3）291。
升压控制模块248可以基于目标MAP 266确定用于废气门162的目标占空比269。虽然将论述目标占空比269，但是升压控制模块248可以确定用于控制废气门162的另一个适合的值。相位器控制模块252可以基于第二目标APC 268来确定目标进气凸轮相位器角度270和目标排气凸轮相位器角度271。EGR控制模块253基于第三目标APC 291来确定目标EGR开口292。
扭矩请求模块224还可以产生火花扭矩请求272、汽缸关闭扭矩请求273和燃料扭矩请求274。火花控制模块232可以基于火花扭矩请求272来确定使得火花定时从最佳火花定时拖延多少（这减少发动机输出扭矩）。仅举例而言，可以反转扭矩关系以求解目标火花定时299。对于给定扭矩请求（Tdes），可以基于以下公式确定目标火花定时（STAR）299：
(1)
此关系可以实施为方程和/或查找表。空气/燃料比（AF）可以是实际空气/燃料比，如由燃料控制模块240所报告。APC是发动机102的APC，I是进气凸轮相位器角度，E是排气凸轮相位器角度，OT是油温，并且#是启动的汽缸的数量。
当火花定时被设置为最优火花定时，所得的扭矩可以尽可能接近用于最佳扭矩的最小火花提前（MBT火花定时）。最佳扭矩是指在使用比预定辛烷值大的辛烷值的燃料并且使用化学计量加燃料时，由于火花定时提前而对于给定空气流产生的最大发动机输出扭矩。此最佳扭矩发生的火花定时称为MBT火花定时。最佳火花定时可能由于例如燃料质量（诸如当使用较低辛烷燃料时）和环境因素而与MBT火花定时稍微不同。因此，最佳火花定时的发动机输出扭矩可以小于MBT。
汽缸关闭扭矩请求273可以由汽缸控制模块236用来确定将停用的汽缸的目标数量276。汽缸控制模块236还可以指示燃料控制模块240停止对停用的汽缸提供燃料并且可以指示火花控制模块232停止对停用的汽缸提供火花。一旦已经存在于汽缸中的燃料/空气混合物被燃烧，则火花控制模块232可以停止对汽缸提供火花。
燃料控制模块240可以基于燃料扭矩请求274来改变提供给每个汽缸的燃料的量。更具体来说，燃料控制模块240可以基于燃料扭矩请求274来产生目标加燃料参数277。目标加燃料参数277可以包括例如目标燃料质量、目标喷射起动定时以及燃料喷射的目标数量。
空气控制模块228基于MAP估计的扭矩278产生目标MAP 266。MAP估计的扭矩278对应于基于使用MAP传感器184测量的MAP 279 确定的当前发动机扭矩输出的估计值。MAP扭矩估计模块246基于MAP 279和其他测量的发动机操作参数产生MAP估计的扭矩278。例如，MAP扭矩估计模块246使用以下关系产生MAP估计的扭矩278：
其中TMAP是MAP估计的扭矩278、MAP是MAP 279，并且S是由火花致动器模块126使用的当前火花定时280。KRPM、KS、KMS以及KM是如以下进一步论述所确定的预定值（系数）。关系可以实施为方程和/或查找表。空气控制模块228还可以基于MAP估计的扭矩278确定目标节气门开口267、第二目标APC 268和/或第三目标APC 291。
空气控制模块228进一步基于APC估计的扭矩283产生各种目标值。例如，空气控制模块228可以基于APC估计的扭矩283确定目标MAP 266、目标节气门开口267、第二目标APC268和/或第三目标APC 291。APC估计的扭矩283对应于基于当前APC 284确定的当前发动机扭矩输出的估计值。当前APC 284是基于一个或多个测量出的参数（诸如MAF、MAP和/或IAT）来确定。
APC扭矩估计模块244基于当前APC 284和其他测量出的发动机操作参数来产生APC估计的扭矩283。例如，APC扭矩估计模块244可以使用以下关系来产生APC估计的扭矩283：
其中TAPC是APC估计的扭矩283，APC是当前APC 284，并且S是由火花致动器模块126使用的当前火花定时280。KRPM、KS、KMS以及KA是如以下进一步论述所确定的预定值（系数）。关系可以实施为方程和/或查找表。在各个实施中，关系可以省略最后一个括号中的项并且表达为：
空气控制模块228可以将目标节气门开口267输出到节气门致动器模块116。节气门致动器模块116调节节气门阀112以产生目标节气门开口267。空气控制模块228将目标MAP 266输出到升压控制模块248。升压控制模块248基于目标MAP 266来控制废气门162。空气控制模块228将第二目标APC 268输出到相位器控制模块252。基于第二目标APC 268和发动机速度（和/或曲轴位置），相位器控制模块252可以控制进气凸轮相位器148和/或排气凸轮相位器150的位置。
图3是示例性数据收集模块304的功能方框图。仅举例而言，测力计可以包括数据收集模块304。数据收集模块304基于发动机速度与APC（或发动机负载）的多个预定组合来控制发动机102。预定加燃料等值比（EQR）（诸如近似化学计量的EQR）可以用于发动机速度与APC的每个组合。存储模块308存储在发动机速度与APC的组合下在发动机102的操作期间使用传感器测量出的操作参数，诸如发动机扭矩输出。虽然提供发动机扭矩输出的实例，但是也可以存储使用传感器测量出的其他操作参数。
图4A至4B包括描绘对于发动机速度与APC的预定组合控制火花定时的示例性方法的流程图。图5是火花定时504随时间508的示例性图表。将结合图4A、4B和5来论述数据收集模块304的操作。
控制可以从404（图4A）开始，其中火花控制模块312将用于发动机速度与APC的预定组合的目标火花定时316设置为用于那个发动机速度与APC的MBT火花定时。随后，在MBT火花定时将火花提供到发动机102的所有汽缸。如图5中所示，在时间零开始，在MBT火花定时516提供火花512。在404，火花控制模块312可以将MBT火花定时供应到所有汽缸持续预定周期。
燃烧以预定点火次序在发动机102的汽缸内发生。当在用于给定发动机速度与APC的MBT火花定时将火花提供给所有汽缸时，在408，存储模块308将发动机102的扭矩输出324存储在存储器中。存储模块308通过MBT火花定时、发动机速度和APC来索引发动机扭矩输出324。使用扭矩传感器328来测量发动机扭矩输出324。
在412，汽缸选择模块332将汽缸选择变量I 336设置为1（一）。汽缸选择变量I 336对应于汽缸的预定点火次序下的汽缸中的一个。仅举例而言，I=1对应于预定点火次序下的第一汽缸，I=2对应于预定点火次序下的第二汽缸，等等。
在416，火花控制模块312将用于预定点火次序下的汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316延迟预定延迟量。例如，火花控制模块312可以将用于预定点火次序下汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316设置为目标火花定时316（的先前值）减去预定延迟量。416被执行的第一时间，火花控制模块312将用于汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316设置为MBT火花定时减去预定延迟量。仅举例而言，预定延迟量可以是约0.25曲柄角度（CAD）或者另一个适合的火花延迟量。
在416，火花控制模块312还将用于所有其他汽缸的目标火花定时316维持在MBT火花定时。在416，火花控制模块312还可以重置并起动计时器值。因此，计时器值对应于从汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316开始延迟的周期。
在420，汽缸选择模块332确定是否满足用于使得I 336增量的一个或多个条件。换言之，汽缸选择模块332确定是否满足用于改变对哪个汽缸供应延迟的火花定时的一个或多个条件。如果420为是，则控制通过432继续。如果420为否，则控制通过424继续。例如，当排气温度340大于预定温度和/或发动机断火发生时，汽缸选择模块332可以将I 336增量。
排气温度340是使用测量由发动机102输出的排气的温度的排气温度传感器344来测量。断火模块348可以产生指示是否发生发动机断火的断火信号352。断火模块348可以例如基于使用测量发动机102的曲轴的旋转的曲轴位置传感器360测量出的曲轴位置356来确定是否发生发动机断火。例如，断火模块348可以基于曲轴位置356确定发动机速度、加速度和加速度率，并且例如当加速度率大于预定值时确定发生发动机断火。当提供基于曲轴位置的发动机断火检测作为实例时，可以用其他方式诊断发动机断火，诸如基于使用汽缸压力传感器测量出的汽缸压力。
当使得I 336增量时，火花控制模块312将用于（新的）第I汽缸的目标火花定时316延迟到供应到先前第I汽缸的（已经延迟的）目标火花定时316。火花控制模块312随后将用于所有其他汽缸（包括先前的第I汽缸）的目标火花定时316设置为MBT火花定时。使得I 336增量的时间的实例由图5中的竖直实线示出，其中一些由520指示。
在424，火花控制模块312可以确定计时器值是否大于预定周期。如果424为是，则在428，存储模块308存储发动机扭矩输出324，并且控制返回到416以再次将用于预定点火次序下汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316延迟预定延迟量。如果424为否，则控制返回到420并且继续使用用于预定点火次序下的第I汽缸的目标火花定时316的相同值。
以此方式，火花控制模块312在每个预定周期将目标火花定时316延迟预定延迟量。例如，当排气温度340大于预定温度和/或发生发动机断火时，改变接收（延迟的）目标火花定时316的汽缸，并且在MBT火花定时将火花供应到所有其他汽缸。预定周期可以是例如约250毫秒（ms）、预定数量的曲轴旋转、预定数量的发动机循环或另一个适合的周期。
延迟火花定时增加所产生的排气的温度。每次延迟一个汽缸的火花定时相比延迟所有汽缸的火花定时而言将所产生的排气的温度增加到较小程度。因此，每次延迟一个汽缸的火花定时允许使用较大范围的火花延迟，且因此允许测量和存储发动机扭矩输出324的更多值。
在432，火花控制模块312可以确定对于发动机速度与APC的组合是否存在用于停止火花定时延迟的一个或多个条件。例如，火花控制模块312可以确定是否已经发生预定量的发动机断火、排气温度340是否已经大于预定温度持续大于预定周期和/或用于第I汽缸的目标火花定时316是否等于预定最大延迟的火花定时。在图5中，这大约在时间524发生。如果432为是，则控制可以通过图4B的450继续以开始将目标火花定时返回朝向MBT火花定时而提前。如果432为否，则控制通过436继续。
在436，当火花定时延迟继续时，汽缸选择模块332确定I 336是否等于发动机102的汽缸的总数量。如果436为是，则在440，汽缸选择模块332可以将I 336设置为1，并且火花控制模块312将（已经延迟的）目标火花定时供应到预定点火次序下的第一汽缸。如果436为否，则在444，控制将I 336增量，并且火花控制模块312将（已经延迟的）目标火花定时供应到预定点火次序下的下一汽缸。虽然论述汽缸的预定点火次序的使用的论述，但是可以使用选择另一个适当序列中的汽缸。
在450（图4B），当火花定时延迟对于发动机速度与APC的组合将停止时，火花控制模块312将用于预定点火次序下汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316提前预定提前量。例如，火花控制模块312可以将用于预定点火次序下汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316设置为目标火花定时316加预定提前量。预定提前量可以与预定延迟量相同或不同。例如，预定提前量可以是约0.25 CAD或另一个适合的火花提前量。
在450，火花控制模块312还将用于所有其他汽缸的目标火花定时316维持在MBT火花定时。在450，火花控制模块312还可以重置并起动计时器值。因此，计时器值对应于从汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316开始提前的周期。
在454，汽缸选择模块332确定是否满足用于使得I 336增量的一个或多个条件。如果454为是，则控制通过466继续。如果454为否，则控制通过458继续。例如，当排气温度340大于预定温度和/或发动机断火发生时，汽缸选择模块332可以将I 336增量。
当使得I 336增量时，火花控制模块312将用于（新的）第I汽缸的目标火花定时316提前到供应到先前第I汽缸的目标火花定时316。火花控制模块312随后将用于所有其他汽缸（包括先前第I汽缸）的目标火花定时316设置为MBT火花定时。
在458，火花控制模块312可以确定计时器值是否大于预定周期。如果458为是，则在462，存储模块308存储发动机扭矩输出324，并且控制返回到450以再次将用于预定点火次序下汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316提前预定提前量。如果458为否，则控制返回到454并且继续使用用于预定点火次序下的第I汽缸的目标火花定时316的相同值。
在466，火花控制模块312可以确定用于汽缸中的第I汽缸的目标火花定时316是否等于MBT火花定时。如果466为是，则控制可以结束。如果466为否，则控制通过470继续。在470，汽缸选择模块332确定I 336是否等于发动机102的汽缸的总数量。如果470为是，则在474，汽缸选择模块332可以将I 336设置为1，并且火花控制模块312将相同的目标火花定时供应到预定点火次序下的第一汽缸。如果470为否，则在478，控制将I 336增量，并且火花控制模块312将相同的目标火花定时供应到预定点火次序下的下一个汽缸。
虽然控制被展示和论述为在466之后结束，但是图4A和4B示出一个控制循环，并且可以对发动机速度与APC的每个预定组合执行一个控制循环。以此方式，对于发动机速度与APC的每个预定组合的多个不同的火花延迟量，存储发动机扭矩输出324的一个或多个值。
图6和7也包括对于发动机速度与APC的组合而言火花定时504随时间508的示例性图表。图6示出对于第一预定周期，火花控制模块312可以将用于汽缸中的第一汽缸的目标火花定时从MBT火花定时延迟预定延迟量。例如，在由时间604和608限定的第一预定周期期间，将用于汽缸中的第一汽缸的目标火花定时从MBT火花定时延迟预定延迟量。在时间604与608之间的用于发动机速度与APC的MBT火花定时，火花控制模块312将火花供应到所有其他汽缸。存储模块308存储用于目标火花定时、发动机速度和APC的在时间604与608之间的发动机扭矩输出324。
对于在第一预定周期之后的第二预定周期，火花控制模块312可以将用于汽缸中的第二（不同）汽缸的目标火花定时从MBT火花定时延迟预定延迟量的两倍。例如，在由时间608与612限定的第二预定周期期间，将用于汽缸中的第二汽缸的目标火花定时从MBT火花定时延迟预定延迟量的两倍。在时间608与612之间的用于发动机速度与APC的MBT火花定时，火花控制模块312将火花供应到所有其他汽缸。存储模块308存储用于目标火花定时、发动机速度和APC的在时间608与612之间的发动机扭矩输出324。
对于在第二预定周期之后的第三预定周期，火花控制模块312可以将用于汽缸中的第三（不同）汽缸的目标火花定时从MBT火花定时延迟预定延迟量的三倍。例如，在由时间612与616限定的第三预定周期期间，将用于汽缸中的第二汽缸的目标火花定时从MBT火花定时延迟预定延迟量的三倍。在时间612与616之间的用于发动机速度与APC的MBT火花定时，火花控制模块312将火花供应到所有其他汽缸。存储模块308存储用于目标火花定时、发动机速度和APC的在时间612与616之间的发动机扭矩输出324。
这可以继续直到火花控制模块312确定停止火花定时延迟，诸如当已经发生预定量的发动机断火、排气温度340已经大于预定温度持续大于预定周期和/或目标火花定时等于预定最大延迟火花定时的时候。如以上所论述，可以对发动机速度与APC的每个预定组合执行火花定时延迟。
图7示出对于由时间704与708限定第一预定周期，火花控制模块312可以将目标火花定时从MBT火花定时延迟预定延迟量。对于在第一预定周期期间由时间704与712限定第二预定周期，火花控制模块312将目标火花定时（从MBT火花定时延迟预定延迟量）供应到汽缸中的第一汽缸。在时间704与712之间的MBT火花定时，火花控制模块312将火花提供到所有其他汽缸。存储模块308存储用于目标火花定时、发动机速度和APC的在第二预定周期期间测量出的发动机扭矩输出324。
对于在第一预定周期期间由时间712与716限定的第三预定周期，火花控制模块312将目标火花定时（从MBT火花定时延迟预定延迟量）供应到汽缸中的第二汽缸。在时间712与716之间的MBT火花定时，火花控制模块312将火花提供到所有其他汽缸。例如，汽缸中的第二汽缸可以是预定点火次序下的第二汽缸。存储模块308存储用于目标火花定时、发动机速度和APC的在第三预定周期期间测量出的发动机扭矩输出324。
对于在第一预定周期期间由时间716与720限定的第四预定周期，火花控制模块312将目标火花定时（从MBT火花定时延迟预定延迟量）供应到汽缸中的第三汽缸。在时间716与720之间的MBT火花定时，火花控制模块312将火花提供到所有其他汽缸。例如，汽缸中的第三汽缸可以是预定点火次序下的第三汽缸。存储模块308存储用于目标火花定时、发动机速度和APC的在第四预定周期期间测量出的发动机扭矩输出324。
对于在第一预定周期期间由时间720与708限定的第五预定周期，火花控制模块312将目标火花定时（从MBT火花定时延迟预定延迟量）供应到汽缸中的第四汽缸。在时间720与708之间的MBT火花定时，火花控制模块312将火花提供到所有其他汽缸。例如，汽缸中的第四汽缸可以是预定点火次序下的第三汽缸。存储模块308存储用于目标火花定时、发动机速度和APC的在第五预定周期期间测量出的发动机扭矩输出324。虽然根据4汽缸发动机论述图7的实例，但是其中第一预定周期可以被分成另一个适合数量的预定周期以用于具有不同数量的汽缸的发动机。
在由时间708与724限定的第六预定周期期间，火花控制模块312将目标火花定时从MBT火花定时延迟预定延迟量的两倍。在第六预定周期期间，火花控制模块312在第六预定周期期间的相应周期期间，将此目标火花定时（从MBT火花定时延迟预定延迟量的两倍）个别地应用于汽缸，如在第一预定周期期间所进行。当在第六预定周期期间的其相应预定周期期间将延迟的目标火花定时供应到汽缸中的一个时，火花控制模块312在用于发动机速度与APC的MBT火花定时将火花供应到所有其他汽缸。存储模块308存储在使用的延迟的火花定时、发动机速度和APC的情况下在每个预定周期期间测量出的发动机扭矩输出324。
这可以继续直到火花控制模块312确定停止火花定时延迟，诸如当已经发生预定量的发动机断火、排气温度340已经大于预定温度持续大于预定周期和/或目标火花定时等于预定最大延迟火花定时的时候。如以上所论述，可以对发动机速度与APC的每个预定组合执行火花定时延迟。
返回参照图3，在已经处理发动机速度与APC的每个预定组合之后，存储模块308将填入由火花定时（包括MBT和所使用的每个延迟的火花定时）、发动机速度和APC索引的测量出的发动机扭矩输出的存储的映射380。存储的映射380可以用来设置预定值（系数）KRPM、KS、KMS、KM、KAS以及KA，所述值用来确定MAP估计的扭矩278和APC估计的扭矩283，如以上所论述。虽然提供这些预定值作为实例，但是可以使用存储的映射380来设置用来基于MAP估计扭矩并且基于APC估计扭矩（这可能涉及更多或更少量的预定值）的其他预定值或系数。
图8是确定预定值（系数）KRPM、KS、KMS、KM、KAS以及KA的示例性系数模块804的功能方框图。由于在延迟一个汽缸的火花定时并且对所有其他汽缸提供MBT火花定时的时候测量发动机扭矩输出324，所以每个发动机扭矩输出324反映发动机102的仅一个汽缸的扭矩损失。
更新模块806确定(i)在对于发动机速度与APC的组合对所有汽缸供应MBT火花定时的时候测量出的发动机扭矩输出324与(ii)在延迟一个汽缸的火花定时并且对所有其他汽缸提供MBT火花定时的时候测量出的发动机扭矩输出324之间的差异。此差异对应于其火花定时已经被延迟的一个汽缸的扭矩损失。更新模块806将该差异乘以汽缸的总数量以确定发动机102的所有汽缸的扭矩损失。这个值对应于在对所有汽缸应用延迟的火花定时的情况下的平均扭矩损失。
更新模块806基于(i)在对于发动机速度与APC的组合对所有汽缸供应MBT火花定时的时候测量出的发动机扭矩输出324与(ii)发动机102的所有汽缸的扭矩损失之间的差异来确定用于延迟的火花定时的估计的发动机扭矩输出。更新模块806以所确定的估计的发动机扭矩输出来更新关于那个延迟的火花定时、发动机速度和APC存储的映射380的条目。更新模块806对存储的映射380的每个条目执行此更新 以产生更新的映射808。更新的映射808包括由延迟的火花定时、发动机速度和APC索引的估计的发动机扭矩输出。更新的映射808还包括对于发动机速度与APC的每个可能组合由MBT火花定时索引的测量出的发动机扭矩输出324。
过滤模块812过滤更新的映射808的条目以去除错误条目。例如，错误条目可以包括指示对于发动机速度与APC的组合尽管火花定时延迟但是发动机扭矩输出增加的条目。在恒定的发动机速度和APC下，发动机扭矩输出不应在火花定时延迟时增加。过滤模块812还可以去除其他类型的错误条目。过滤的结果将被称为过滤后的映射816。
等值比（EQR）校正模块820可以基于在数据收集模块304产生所存储的映射380时所使用的空气/燃料混合物的等值比来校正过滤后的映射816的条目。校正的结果将被称为校正的映射824。
基于校正的映射824的条目，建模模块828产生用于将发动机速度、APC和火花定时的值与估计的发动机扭矩相关的数学模型832。例如，建模模块828可以使用回归函数或者另一个适合的形式的数据建模来产生发动机扭矩模型832。
误差模块836基于(1)基于发动机速度、APC和火花定时使用发动机扭矩模型832产生的估计的发动机扭矩值与(ii)存储在用于发动机速度、APC和火花定时的校正的映射824中的发动机扭矩输出之间的差异来确定模型误差840。误差模块836可以对于校正的映射824的发动机速度、APC和火花定时组合中的多个或所有确定差异。误差模块836可以基于差异和来确定模型误差840。
汇聚模块844基于模型误差840来确定发动机扭矩模型832是否已经与校正的映射824汇聚。例如，当模型误差840小于预定值时，汇聚模块844可以指示发动机扭矩模型832已经汇聚。汇聚模块844可以产生指示发动机扭矩模型832是否已经汇聚的汇聚信号848。当汇聚模块844确定发动机扭矩模型832尚未汇聚，则可以添加发动机速度与APC的一个或多个其他预定组合以供数据收集模块304测试，并且数据收集模块304可以重新填入如以上描述的用于发动机速度与APC的所有预定组合的存储的映射380。
当发动机扭矩模型832已经汇聚时，系数确定模块852基于发动机扭矩模型832确定预定值（系数）KRPM、KS、KMS、KM、KAS以及KA 856。例如，系数确定模块852可以使用回归函数确定预定值856。随后可以将预定值856存储在发动机102的ECM 114中和与发动机102相同的其他发动机的ECM中。随后可以使用这些预定值来确定MAP估计的扭矩278和APC估计的扭矩283，以及控制各种发动机致动器，如以上描述的。
以上描述实质上仅是说明性的，而绝不意欲限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教示可以各种形式来实施。因此，虽然本公开包括具体实例，但是本公开的真实范围不应限于此，因为其他修改将在学习附图、说明书以及随附权利要求之后变得显而易见。如本文所使用，短语A、B和C中的至少一个应解释为意味着使用非排他性的逻辑或的逻辑（A或B或C），而不应解释为意味着“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。应理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以不同的次序（或同时地）执行。
在包括以下定义的此申请中，术语“模块”或者术语“控制器”可以由术语“电路”取代。术语“模块”可以指代以下内容、是其一部分或者包括以下内容：特定应用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器电路（共享、专用或集群）；存储由处理器电路执行的代码的内存（共享、专用或集群）；提供所描述的功能性的其他适合的硬件部件；或者以上中的一些或所有的组合，诸如片上***。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些实例中，接口电路可以包括连接到局域网（LAN）、互联网、广域网（WAN）或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能性可以分布在通过接口电路连接的多个模块之间。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一个实例中，服务器（也称为远程或云）模块可以实现代表客户端模块的一些功能性。
如以上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、分类、数据结构和/或目标。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语集群处理器电路涵盖与额外处理器电路组合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的参考涵盖离散裸片上的多个处理器电路、单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯、单个处理器电路的多个线程或者以上的组合。术语共享内存电路涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个内存电路。术语集群内存电路涵盖与额外内存组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的内存电路。
术语内存电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用，术语计算机可读介质并不涵盖通过介质（诸如在载波上）传播的暂时电信号或电磁信号；并且因此术语计算机可读介质可以被认为是有形且永久的。永久的有形计算机可读介质的非限制性实例包括非易失性内存电路（诸如闪存电路或掩码只读内存电路）、易失性内存电路（诸如静态随机访问内存电路和动态随机访问内存电路）和二级存储器（诸如磁性存储器（诸如磁带或硬盘驱动）和光学存储器）。
此申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由专用计算机来实施，该专用计算机通过配置通用计算机以执行计算机程序中实施的一个或多个特定功能来创建。计算机程序包括存储在至少一个永久的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括和/或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出***（BIOS）、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作***、用户应用程序、后台服务和应用等。
计算机程序可以包括：(i)汇编代码；(ii)通过编译程序从源代码产生的目标代码；(iii)用于由解释程序执行的源代码；(iv)用于由即时编译程序编译和执行的源代码；(v)用于解析的描述性文本，诸如HTML（超文本标记语言）或XML（可延伸标记语言）等。仅作为实例，可以用C、C++、C#、Objective-C、Haskell、Go、SQL、Lisp、Java®、ASP、Perl、Javascript®、HTML5、Ada、ASP (动态服务器网页)、Perl、Scala、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua或Python®写入源代码。
权利要求中列举出的元件都不意欲是35 U.S.C. §112(f)的意义内的装置加功能元件，除非元件使用“用于……的装置”的短语来明确列举或者在方法权利要求的情况下使用“用于……的操作”或“用于……的步骤”的短语来明确列举。

Claims (20)

1.一种用于发动机的数据收集***:
火花控制模块，对于发动机速度和发动机负载：
对于第一预定周期，在针对所述发动机速度和所述发动机负载设置的预定火花定时，将火花供应到所述发动机的每个汽缸；以及
对于在所述第一预定周期之后的第二周期：
在相对于所述预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到所述汽缸中的第一汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸；以及
存储模块，所述存储模块将以下各项选择性地存储在存储器中：
在所述第一预定周期期间测量出的所述发动机的第一扭矩输出；以及
在所述第二周期期间测量出的所述发动机的第二扭矩输出。
2.如权利要求1所述的数据收集***，其中所述火花控制模块通过将所述预定火花定时延迟预定量来确定所述第一火花定时。
3.如权利要求1所述的数据收集***，其中对于在所述第二周期之后的第三周期，所述火花控制模块进一步：
在相对于所述第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸，
其中所述汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
4.如权利要求3所述的数据收集***，其中所述火花控制模块：
通过将所述预定火花定时延迟预定量来确定所述第一火花定时；以及
通过将所述第一火花定时延迟所述预定量来确定所述第二火花定时。
5.如权利要求3所述的数据收集***，其中响应于确定排气温度大于预定温度，所述火花控制模块在所述第二火花定时将火花提供到所述汽缸中的所述第二汽缸并且在所述预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
6.如权利要求3所述的数据收集***，其中响应于发动机断火，所述火花控制模块在所述第二火花定时将火花提供到所述汽缸中的第二汽缸并且在所述预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
7.如权利要求1所述的数据收集***，其中对于在所述第二周期之后的第三周期，所述火花控制模块进一步：
在相对于所述预定火花定时延迟的所述第一火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸，包括所述汽缸中的第一汽缸，
其中所述汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
8.如权利要求7所述的数据收集***，其中：
对于在所述第三周期之后的第四周期，所述火花控制模块进一步：
在相对于所述第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸。
9.如权利要求1所述的数据收集***，其中所述存储模块：
将所述发动机的第一扭矩输出存储在对应于所述预定火花定时、所述发动机负载和所述发动机速度的映射的第一条目中；以及
将所述发动机的第二扭矩输出存储在对应于所述第一火花定时、所述发动机负载和所述发动机速度的所述映射的第二条目中。
10.用于发动机扭矩估计的火花控制***，包括：
如权利要求1所述的数据收集***；
系数模块，所述系数模块：
基于第一扭矩输出和第二扭矩输出，产生用于估计发动机扭矩输出的发动机扭矩输出模型；以及
基于所述发动机扭矩输出模型确定多个系数；以及
发动机控制模块，所述发动机控制模块：
基于火花定时、发动机速度、所述多个系数以及进气歧管压力和每汽缸空气（APC）中的一个确定估计的发动机扭矩输出；以及
基于所述估计的发动机扭矩输出控制节气门阀。
11.一种用于发动机的数据收集方法，所述数据收集方法包括：
对于发动机速度和发动机负载：
对于第一预定周期，在针对所述发动机速度和所述发动机负载设置的预定火花定时，将火花供应到发动机的每个汽缸；以及
对于在所述第一预定周期之后的第二周期：
在相对于所述预定火花定时延迟的第一火花定时，将火花提供到所述汽缸中的第一汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸；以及
将以下各项选择性地存储在存储器中：
在所述第一预定周期期间测量出的所述发动机的第一扭矩输出；以及
在所述第二周期期间测量出的所述发动机的第二扭矩输出。
12.如权利要求11所述的数据收集方法，其进一步包括通过将所述预定火花定时延迟预定量来确定所述第一火花定时。
13.如权利要求11所述的数据收集方法，其进一步包括，对于在所述第二周期之后的第三周期：
在相对于所述第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸，
其中所述汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
14.如权利要求13所述的数据收集方法，其进一步包括：
通过将所述预定火花定时延迟预定量来确定所述第一火花定时；以及
通过将所述第一火花定时延迟所述预定量来确定所述第二火花定时。
15.如权利要求13所述的数据收集方法，其进一步包括响应于确定排气温度大于预定温度：
在所述第二火花定时将火花提供到所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
16.如权利要求13所述的数据收集方法，其进一步包括响应于发动机断火：
在所述第二火花定时将火花提供到所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时将火花供应到所有其他汽缸。
17.如权利要求11所述的数据收集方法，其进一步包括对于在所述第二周期之后的第三周期：
在相对于所述预定火花定时延迟的所述第一火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸，包括所述汽缸中的第一汽缸，
其中所述汽缸中的第一汽缸与第二汽缸不同。
18.如权利要求17所述的数据收集方法，其进一步包括对于在所述第三周期之后的第四周期：
在相对于所述第一火花定时延迟的第二火花定时，将火花提供到所述发动机的所述汽缸中的第二汽缸；以及
在所述预定火花定时，将火花供应到所述发动机的所有其他汽缸。
19.如权利要求11所述的数据收集方法，其进一步包括：
将所述发动机的第一扭矩输出存储在对应于所述预定火花定时、所述发动机负载和所述发动机速度的映射的第一条目中；以及
将所述发动机的第二扭矩输出存储在对应于所述第一火花定时、所述发动机负载和所述发动机速度的所述映射的第二条目中。
20.用于发动机扭矩估计的火花控制方法，包括：
基于根据权利要求11所述的方法存储的第一扭矩输出和第二扭矩输出：
产生用于估计发动机扭矩输出的发动机扭矩输出模型；以及
基于所述发动机扭矩输出模型确定多个系数；
基于火花定时、发动机速度、所述多个系数以及进气歧管压力和每汽缸空气（APC）中的一个确定估计的发动机扭矩输出；以及
基于所述估计的发动机扭矩输出控制节气门阀。
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