基于确定三个或更多个汽缸燃烧循环下的度量来确定发动机参数的制作方法

本公开涉及一种内燃机，更具体地涉及用于确定参数，例如，内燃机内的失火和汽缸点火强度的方法和系统。

背景技术：

对内燃机中的各种参数或异常的诊断，例如，对失火的诊断，是由政府规定所要求的。一种检测这类参数的方法包括采用曲轴位置传感器来确定曲轴(发动机)转速和/或加速度。然后可基于曲轴位置、发动机速度和/或加速度来控制燃料供给、点火正时、节流阀开度和/或其他发动机参数。

利用曲轴速度和/或加速度/加速度变化率度量的传统方法受到了发动机加速和减速瞬变、超限运行状态(例如，下降陡坡)和传动系统隔离装置(如双质量飞轮)的挑战。另外，对于不断地和/或动态地改变点火汽缸的数量和模式的发动机，单独的曲轴速度和/或加速度/加速度变化率度量已经无法有效确定例如失火的参数。这是因为曲轴的速度和加速度受周围汽缸的点火模式的影响。

技术实现要素：

本发明提供了被配置成基于发动机曲轴在至少三个汽缸燃烧循环下的多个转速来确定参数的一种方法、系统以及内燃机。相应地，在确定参数(例如，失火)时，应考虑出现问题的汽缸周围的汽缸中的曲轴转速。方法、系统和发动机使用来自在至少三个连续的汽缸燃烧循环(通常指在点火顺序中三个相邻的汽缸)中的现有曲轴位置传感器的数据，进行动能计算以区分参数，例如，区分点火汽缸和失火汽缸。可以使用单个综合等式来计算度量，例如，由当前汽缸完成的工作，同时考虑到先前和紧随的汽缸循环的度量的二次影响。先前和紧随的汽缸事件可能具有或不具有为该特定事件安排的燃烧。

本发明以一种可与本发明公开的其他方式相结合或独立的方式，提供了一种基于曲轴的多个转速，用以确定机动车辆发动机的发动机参数的方法。该方法包括：在前导汽缸燃烧循环的一部分中的第一前导曲轴位置处确定至少第一前导曲轴转速估值、在前导汽缸燃烧循环中的第二前导曲轴位置处确定第二前导曲轴转速估值、在中间汽缸燃烧循环中的第一中间曲轴位置处确定第一中间曲轴转速估值、在中间汽缸燃烧循环中的第二中间曲轴位置处确定第二中间曲轴转速估值、在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第一曲轴位置处确定紧随的第一曲轴转速估值，以及在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第二曲轴位置处确定第二曲轴转速估值。该方法还包括：至少基于第一和第二前导曲轴转速估值、第一和第二中间曲轴转速估值和紧随的第一和第二曲轴转速估值来确定所计算出的度量。该方法包括基于所计算出的度量来确定发动机参数。

本发明以另一种可与本发明公开的其他方式相结合或独立的方式，提供了一种基于曲轴的多个转速，用以确定机动车辆发动机的发动机参数的系统。该系统包括一个曲轴速度确定模块，其配置为：在前导汽缸燃烧循环的一部分中的第一前导曲轴位置处确定至少第一前导曲轴转速估值、在前导汽缸燃烧循环中的第二前导曲轴位置处确定第二前导曲轴转速估值、在中间汽缸燃烧循环中的第一中间曲轴位置处确定第一中间曲轴转速估值、在中间汽缸燃烧循环中的第二中间曲轴位置处确定第二中间曲轴转速估值、在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第一曲轴位置处确定紧随的第一曲轴转速估值，以及在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第二曲轴位置处确定紧随的第二曲轴转速估值。

该系统还包括一个度量模块，其配置为：至少基于第一和第二前导曲轴转速估值、第一和第二中间曲轴转速估值和紧随的第一和第二曲轴转速估值来确定所计算出的度量。该系统具有发动机参数确定模块，其配置为基于所计算出的度量来确定发动机参数。

该内燃机具有限定第一孔的第一汽缸、可在第一孔中移动的第一活塞、限定第二孔的第二汽缸、可在第二孔中移动的第二活塞、限定第三孔的第三汽缸以及可在第三孔中移动的第三活塞。该内燃机具有限定第一孔的第一汽缸、可在第一孔中移动的第一活塞、限定第二孔的第二汽缸、可在第二孔中移动的第二活塞、限定第三孔的第三汽缸以及可在第三孔中移动的第三活塞。曲轴配置为在前导汽缸燃烧循环中使所述第一活塞在所述第一汽缸中的所述第一开孔中移动，使所述第二活塞在所述第二汽缸中的所述第二开孔中移动，以及使第三活塞在所述第三汽缸中的所述第三开孔中移动。

该内燃还包括发动机控制系统，其被配置成使曲轴旋转，以使第一活塞通过前导汽缸的燃烧循环在第一孔中移动，前导汽缸燃烧循环包括前导汽缸进气冲程、第一活塞的压缩冲程、第一活塞的膨胀冲程以及前导汽缸排气冲程。该发动机控制系统还被配置成使第二活塞通过中间汽缸燃烧循环在第二孔中移动，中间汽缸燃烧循环包括中间汽缸进气冲程、第二活塞的压缩冲程、第二活塞的膨胀冲程以及中间汽缸排气冲程。更进一步地，该发动机控制系统还被配置成使第三活塞通过紧随的汽缸燃烧循环在第三孔中移动，紧随的汽缸燃烧循环包括紧随的汽缸进气冲程、第三活塞的压缩冲程、第三活塞的膨胀冲程以及紧随的汽缸排气冲程。

该发动机控制系统配置为在前导汽缸燃烧循环的一部分中的第一前导曲轴位置处确定至少第一前导曲轴转速、在前导汽缸燃烧循环中的第二前导曲轴位置处确定第二前导曲轴转速、在中间汽缸燃烧循环中的第一中间曲轴位置处确定第一中间曲轴转速、在中间汽缸燃烧循环中的第二中间曲轴位置处确定第二中间曲轴转速、在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第一曲轴位置处确定紧随的第一曲轴转速，以及在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第二曲轴位置处确定紧随的第二曲轴转速。

该发动机控制系统配置为至少基于第一和第二前导曲轴转速估值、第一和第二中间曲轴转速估值和紧随的第一和第二曲轴转速估值来确定所计算出的度量。该发动机控制系统配置为基于所计算出的度量来确定发动机参数。

进一步的附加特征包括但不限于以下特征：所计算出的度量是以下中的至少一个：曲轴旋转加速度、曲轴旋转加速度率、指示平均有效压力(imep)估值；在前导汽缸燃烧循环中的第三前导曲轴位置处确定第三前导曲轴转速估值；在前导汽缸燃烧循环中的第四前导曲轴位置处确定第四前导曲轴转速估值；在中间汽缸燃烧循环中的第三中间曲轴位置处确定第三中间曲轴转速估值；在中间汽缸燃烧循环中的第四中间曲轴位置处确定第四中间曲轴转速估值；在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第三曲轴位置处确定紧随的第三曲轴转速估值；在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第四曲轴位置处确定紧随的第四曲轴转速估值；该imep估值或曲轴旋转加速度率是至少基于第一、第二、第三和第四前导曲轴转速估值、第一、第二、第三和第四中间曲轴转速估值以及紧随的第一、第二、第三和第四曲轴转速估值确定的。

进一步的附加特征包括但不限于以下特征：第一和第二前导曲轴位置是在前导汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置；第三和第四前导曲轴位置是在前导汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间的曲轴位置；第一和第二中间曲轴位置是在中间汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置；第三和第四中间曲轴位置是在中间汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间的曲轴位置；紧随的第一和第二曲轴位置是在紧随的汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置；紧随的第三和第四曲轴位置是在紧随的汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间的曲轴位置；方法和/或控制系统配置为使用以下等式确定imep估值：

其中imep是imep估值，k1、k2、k3、k4、k5和k6是预定校正常数、ωcomp2(n-1)是第一前导曲轴转速估值、ωcomp1(n-1)是第二前导曲轴转速估值、ωexp2(n-1)是第三前导曲轴转速估值、ωexp1(n-1)是第四前导曲轴转速估值、ωcomp2n是第一中间曲轴转速估值、ωcomp1n是第二中间曲轴转速估值、ωexp2n是第三中间曲轴转速估值、ωexp1n是第四中间曲轴转速估值、ωcomp2(n+1)是紧随的第一曲轴转速估值、ωcomp1(n+1)是紧随的第二曲轴转速估值、ωexp2(n+1)是紧随的第三曲轴转速估值、ωexp1(n+1)是紧随的第四曲轴转速估值，以及o是预定偏移常数；方法和/或控制系统配置为基于与曲轴一起旋转的齿形轮的齿的位置和曲轴位置传感器生成的曲轴位置信号来确定每个曲轴转速；曲轴位置传感器基于齿形轮的旋转来生成曲轴位置信号；发动机参数是中间汽缸燃烧循环期间的失火；方法和/或控制系统还配置为执行以下各项中的至少一项：基于所计算出的度量来选择性地调节未来汽缸燃烧循环的燃料供给；基于所计算出的度量来选择性地调节未来汽缸燃烧循环的点火正时；基于所计算出的度量来选择性地调节节流阀开度；以及基于所计算出的度量来选择性地调节进气阀和排气阀中的至少一个的开度；以及控制系统还包括以下各项中的至少一项：燃料控制模块，其配置为基于所计算出的度量来选择性地调节未来汽缸燃烧循环的燃料供给；点火控制模块，其配置为基于所计算出的度量来选择性地调节未来汽缸燃烧循环的点火正时；节流阀控制模块，其配置为基于所计算出的度量来选择性地调节节流阀开度；以及相位器控制模块，其配置为基于所计算出的度量来选择性地调节进气阀和排气阀中的至少一个的开度；

通过以下提供的详细说明，本公开的其他适用领域将变得明显。应当理解的是，详细说明和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本发明的范围。

附图说明

附图仅用于说明的目的，而非意在限制本发明的应用或用途。

通过详细说明和附图将更全面地理解本公开，其中：

图1是根据本公开的原理的包括控制系统的车辆推进系统的功能框图；

图2是根据本公开的原理详细描述图1的控制系统的一部分的功能框图；

图3是根据本公开的原理详细描述图1的控制系统的另一部分的功能框图；

图4是根据本公开的原理示出作为曲轴角位置函数的发动机循环的一部分的曲线图；

图5是根据本公开的原理详细描述图1的控制系统中的示例性滤波器模块的功能框图；

图6是根据本公开的原理，描述基于曲轴的多个转速来确定机动车辆发动机的发动机参数(例如，失火)的示例性方法的流程图；以及

图7是根据本公开的原理，描述基于曲轴的多个转速来确定机动车发动机失火的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下详细说明在本质上仅为说明性的，且绝不意在限制本公开、其的应用以及用途。为了清楚起见，附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。应当理解的是，方法内的步骤可以以不同的顺序来执行而不改变本公开的原理。

如此处所使用的，术语模块可以指部分的或者包括专用集成电路(asic)、电子电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)、执行代码的处理器(共享的、专用的或分组的、)、提供所描述的功能的其它适当部件、或者以上部分或全部的组合，例如，在片上系统中。术语模块还包括存储供处理器执行的代码的存储器(共享的、专用的或者分组的)。

以上使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微码，并且可以指代程序、例程、函数、类和/或对象。以上使用的共享术语意味着来自多个模块的部分或所有代码可以使用单个(共享的)处理器来执行。此外，来自多个模块的部分或所有代码可以由单个(共享的)存储器存储。以上使用的术语组意味着来自单个模块的部分或所有代码可以使用处理器组来执行。此外，来自单个模块的部分或所有代码可以由存储器组存储。

此处描述的装置和方法可以通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来实现。该计算机程序包括存储在非暂时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。该计算机程序还可包括已存储的数据。非暂时的有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁性存储器和光学存储器。

现在参照图1，图1示出了示例性机动车辆推进系统并被整体标记为100的功能框图。发动机102产生用于车辆的扭矩。空气通过进气歧管104被吸入发动机102。通过节流阀106可改变进入发动机102的气流。节流阀致动器模块108(如电子节流阀控制器)控制节流阀106的开度。一个或多个燃料喷射器，例如，燃料喷射器110，将燃料与空气混合以形成可燃的空气/燃料混合物。燃料致动器模块112控制燃料喷射器(一个或多个)。

发动机具有多个汽缸114，其中每个汽缸都包括与曲轴118相连的活塞(未示出)。曲轴118配置为使每个活塞在其各自的汽缸114内移动。虽然发动机102被描述为包括八个汽缸114，但是通过示例的方式，发动机102可以包括任何适合数目的汽缸114，例如，两个、三个、四个、六个或八个。汽缸114的一个汽缸燃烧循环可包括四个冲程：进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程；因此，汽缸燃烧循环是单个汽缸的四个冲程事件，无论该汽缸是否实际导致了点火或燃烧。一个发动机循环包括每个汽缸114经历一个汽缸燃烧循环。因此，汽缸燃烧循环被定义为一个汽缸中的活塞通过四个冲程的单个循环，并且发动机循环被限定为包括所有正在使用的汽缸(可包括发动机中的每个汽缸，或仅仅是由活性燃料管理系统确定的一部分汽缸)的汽缸燃烧循环的完成。

在进气冲程期间，活塞下降到最底部位置，空气和燃料被供给到汽缸114。该最底部位置可被称为下止点(bdc)位置。在压缩冲程期间，曲轴118朝最顶部位置驱动活塞，由此压缩汽缸114内的空气/燃料混合物。该最顶部位置可被称为上止点(tdc)tdc位置。在各种类型的发动机中，火花塞120可为每个汽缸(虽然仅有一个火花塞120被示出，但每个汽缸114都可具有其自己的火花塞)点燃空气/燃料混合物。火花致动器模块122控制火花塞120。

在膨胀冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞返回bdc位置，从而旋转地驱动曲轴118。该旋转力(即扭矩)可作为用于预定点火次序中下一汽缸的燃烧循环的压缩冲程压缩力的动力源。在排气冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧产生的废气从汽缸114中排出。凸轮轴相位器124控制每个汽缸114的进气阀和/或排气阀(或多个)的开度。更具体地，凸轮轴相位器124控制凸轮轴(未示出)的旋转以控制进气阀和/或排气阀(或多个)的开度。相位器致动器模块126控制凸轮轴相位器124。

曲轴位置传感器130监测n齿形轮132并基于n齿形轮132的旋转生成曲轴位置信号134。仅举例而言，曲轴位置传感器130可包括可变磁阻(vr)vr传感器或其他合适类型的曲轴位置传感器。n齿形轮132与曲轴118一体旋转。n齿形轮132包括用于n个等间距齿的空间。

每当n齿形轮132的齿(例如，齿的上升或下降边缘)经过曲轴位置传感器130时，曲轴位置传感器130生成曲轴位置信号134中的脉冲。因此，每个曲轴位置信号中的脉冲对应于曲轴118的等于360°除以n所得的量的旋转角度。仅举例而言，n齿形轮132可包括用于60个等间距齿(即n＝60)的空间，且曲轴位置信号134中的每个脉冲因此可对应于曲轴的大约6°的旋转角度。在各种实施方案中，可以省略n个齿中的一个或多个。仅举例而言，在各种实施方案中，可以省略n个齿中的两个。

发动机102将扭矩传递至变速器140。变速器140可包括手动型变速器、自动型变速器、自动-手动型变速器或其他合适类型的变速器。变速器140可通过变速器输出轴142和动力传动系统(未示出)将扭矩传递至一个或多个车轮(未示出)。

虽然n齿形轮132的连续齿之间的旋转距离应当相等(例如，上面例子中的6°)，但连续齿之间的旋转距离可以变化。该变化可能是由例如，制造公差、部件间变化、磨耗、传感器变化和/或一个或多个其他来源造成的。

发动机控制模块(ecm)160(或任何合适的控制器或是控制系统)可以选择性地获知n齿形轮132的每对连续齿之间的距离。基于所获知的距离和曲轴位置信号134，ecm160生成第二曲轴位置信号。ecm160基于该第二曲轴位置信号生成发动机速度信号。在给定曲轴位置的发动机速度指示在该曲轴位置的瞬时发动机速度或曲轴转速。在其他变化中，该第二曲轴位置信号的确定可被省略，且ecm160可直接基于第一曲轴位置信号134来生成发动机速度信号。

现在参照图2，图2示出了说明控制系统的一部分并被整体标记为200的功能框图，该控制系统的一部分配置为基于曲轴位置信号134来确定曲轴转速。控制系统部分200包括ecm160和存储器202。在各种实施方案中，存储器202可以在ecm160中实现。ecm160包括时间记录模块206、滤波器模块201、速度设定模块210和位置历史模块214。位置历史模块214可包括恒定加速度模块218、恒定加速度率模块222和指数衰减模块226。存储器202包括时间戳阵列230、齿位置阵列234和合并的齿位置阵列238。

时间记录模块206记录在曲轴位置信号134中的每个脉冲的时间戳，例如，在曲轴减速事件期间。该时间戳可以在齿获知过程期间被记录。每个时间戳都可以关联n齿形轮132的一个齿。可基于所存储的时间戳获得曲轴位置、发动机速度和/或加速度信息。

时间戳可以存储在时间戳阵列230中。时间戳阵列230可以包括用于n齿形轮132的n个齿中的每个的一个时间戳阵列230，并且时间戳可以通过相关联的时间戳阵列230中的齿存储。以此方式，给定时间戳阵列可以包括用于n齿形轮132的一个或多个旋转相关联齿的时间戳。每个n时间戳阵列包括m个条目，其中存储了或者可以存储时间戳。m个条目中的每个与特定发动机循环(即，n齿形轮132的2个旋转)相关联。

过滤器模块201可以基于来自时间记录模块206、速度设置模块210、位置历史模块214和/或存储器202的信息操作。速度设置模块210可以用于针对齿获知过程控制发动机速度。齿获知过程可以包括确定n齿形轮132的每个齿(例如，齿的下降边缘)位置(例如，曲轴角度)。每个齿的位置可以用于确定在连续齿之间的旋转距离。位置历史模块214可以执行齿获知过程并基于存储在时间戳阵列230中的时间戳确定位置。位置可以各自存储在齿位置阵列234中。

齿位置阵列234可以包括n个齿位置阵列234，其中n等于n齿形轮232的n。n个齿位置阵列234的每个包括x个条目，其中存储了或者可以存储曲轴位置。x个条目中的每个与特定发动机循环相关联。可以通过恒定加速度模块218、恒定加速度率模块222和/或指数衰减模块226来确足位置。

位置历史模块214可以将齿位置阵列234的n个齿位置阵列的每个的x个位置条目进行平均来确定n个平均位置。n个平均位置的每个对应于针对n齿形轮132的相关联齿确定的x个位置条目的平均值。n个平均位置可以各自存储在合并的齿位置阵列238中的n个阵列的一个中。

由此，随着n齿形轮132的齿经过曲轴位置传感器130，曲轴位置传感器130生成脉冲。n齿形轮132随着发动机102的曲轴118旋转。控制模块，比如发动机控制模块(ecm)160，接收该脉冲并基于两个脉冲之间的周期和与两个脉冲相关联的齿之间的旋转距离来确定曲轴118的转速。基于两个脉冲之间的周期确定的转速以大于或等于90°的旋转距离间隔，可以被称为低转速。基于两个脉冲之间的周期确定的转速以小于90°的旋转距离间隔，可以被称为高转速。

n齿形轮132可以具有用于例如，60个等间距齿(即，n＝60)的间距。n齿形轮132可以包括58个近似等间距的齿和间隙，其中缺失2个近似等间距的齿。相应地，每个齿(包括缺失的齿)的给定点(例如，边缘)可以以近似6°(360°/60＝6°)的旋转距离间隔开。然而，在连续齿的给定点之间的实际旋转距离可以不同，如以上所解释的。

ecm160可以选择性地获知在n齿形轮132的每对连续齿之间的旋转距离。基于所获知的距离和在曲轴位置信号134中的脉冲之间的周期，控制模块160生成发动机速度信号。ecm160还将滤波器201应用于发动机速度信号。发动机速度信号对应于在给定曲轴位置处的瞬时发动机速度。

现在参考图3，示出了控制系统的另一部分的功能框图，并且大体以300标示。控制系统300包括ecm160和曲轴位置传感器130。ecm160可以包括滤波器模块201，其生成滤波后的(瞬时)曲轴位置信号估值306、滤波后的(瞬时)发动机速度(曲轴转速)信号估值310，以及在一些示例中，滤波后的曲轴加速度信号估值314，它们中的每个都基于曲轴位置信号134。滤波器模块201可以利用，例如，基于卡尔曼的滤波器、基于切比雪夫的滤波器、基于巴特沃斯ii型的滤波器或者其他合适类型的滤波器，来生成估值。以下结合图5中所示的示例对滤波器模块201进行讨论。

滤波器201可以向发动机燃烧模块334提供曲轴位置信号306、曲轴转速信号310和/或加速度信号314。发动机燃烧模块334基于曲轴位置信号306、曲轴转速信号310和/或加速度信号314，确定针对发动机102的汽缸114的汽缸燃烧循环的燃烧信息。

例如，发动机燃烧模块334确定针对汽缸114的燃烧循环的所计算出的度量，其考虑了前导和紧随的燃烧循环。所计算出的度量可以包括，例如，曲轴旋转加速度、曲轴旋转加速度率(加速的导数)，和/或估计指示平均有效压力(imep)。在确定了曲轴旋转加速度的情况下，可以直接根据加速度信号314(其至少基于两个转速之间的差值)，或者根据在其中从转速信号310得到每个瞬时转速的两个位置处的瞬时转速的差值，确定加速度值。可以通过对加速度求导或者通过至少两个瞬时旋转加速度之间的差值来确定旋转加速度率。可以基于每个汽缸燃烧循环的预定曲轴位置处的瞬时发动机速度的平方来确定imep估值。在至少三个相继汽缸燃烧循环上确定所计算出的度量。

imep估值是每个汽缸114所做功的量的估值，其可以用于确定发动机参数，比如直接确定不点火，或者利用进一步的处理指示燃料质量稀释的水平。(实际所做的工作还可以考虑偏移体积)。ecm160可以使用三个或多个汽缸燃烧循环上的imep估值来确定在汽缸燃烧循环期间汽缸114内是否发生失火，以报告失火诊断，和/或确定是否在未来燃烧循环期间调节对汽缸114的燃料供给。通过示例的方式，在三个或多个汽缸燃烧循环上的加速度或加速度率可以用于确定是否在未来燃烧循环期间调节对汽缸114的燃料供给，以确定是否在汽缸114未来燃烧循环期间调节点火定时，和/或确定是否采取其他动作。

至少三个汽缸燃烧循环可以用于度量计算来说明可以或者不可以使汽缸114失活，比如在完全授权主动燃料管理系统中，根据主动燃料系统做出的确定，特定汽缸114可以或者不可以点火。换句话说，针对特定汽缸燃烧循环的所计算出的度量考虑了先前和紧随的汽缸燃烧循环的影响，以便针对待决的汽缸114确定所计算出的度量，比如imep估值是否超过了预定阈值。

如果imep估值是待确定的期望度量，则发动机燃烧模块334可以利用三个相继汽缸燃烧循环上的发动机速度(曲轴转速)的平方确定针对汽缸114的中间燃烧循环imep估值。例如，发动机燃烧模块334可以使用在前导汽缸燃烧循环的四个不同位置处、中间汽缸燃烧循环的四个不同位置处和紧随的汽缸燃烧循环的四个不同位置处的曲轴转速。前导汽缸燃烧循环是在中间燃烧循环之前的汽缸燃烧循环，紧随的汽缸燃烧循环是在中间汽缸燃烧循环之后的汽缸燃烧循环。发动机燃烧模块然后可以使用这十二个曲轴转速来确定用于中间汽缸循环的imep估值。如果需要，所使用的曲轴转速可以是通过滤波模块201滤波的滤波后的曲轴转速，且本文中术语曲轴转速可以和术语滤波后的曲轴转速互换地使用。

如果加速度是待确定的期望度量，则发动机燃烧模块334可以利用三个相继汽缸燃烧循环上的瞬时发动机速度(曲轴转速)之间的差值针对汽缸114的中间燃烧循环确定所计算出的加速度，或者可以通过滤波器模块201确定加速度，其中加速度也是基于发动机速度之间的差值。例如，发动机燃烧模块334或者滤波器模块201可以使用前导汽缸燃烧循环的两个不同位置处、中间汽缸燃烧循环的两个不同位置处和紧随的汽缸燃烧循环的两个不同位置处的曲轴转速。然后发动机燃烧模块或者滤波器模块201可以使用这六个曲轴转速来确定用于中间汽缸燃烧循环以及用于前导和紧随的燃烧循环的加速度估值。在本文中术语曲轴转速可以与术语滤波后的曲轴转速互换地使用。可以将三个加速度与阈值作比较以确定发动机参数，如以下所解释的。

如果加速度率是待确定的期望度量，则发动机燃烧模块334可以利用三个(或更多个)相继汽缸燃烧循环上的瞬时发动机速度(曲轴转速)之间的差值确定针对汽缸114的中间燃烧循环的加速度率。例如，发动机燃烧模块334可以使用前导汽缸燃烧循环的四个不同位置处、中间汽缸燃烧循环的四个不同位置处和紧随的汽缸燃烧循环的四个不同位置处的曲轴转速。发动机燃烧模块然后可以使用最前四个曲轴转速来确定针对前导汽缸燃烧循环的两个加速度、使用中间四个曲轴转速来确定针对中间汽缸燃烧循环的两个加速度，以及使用最后四个曲轴转速来确定针对紧随的汽缸燃烧循环的两个加速度。针对前导汽缸燃烧循环的两个加速度之间的差值可以用于确定前导汽缸燃烧循环加速度率、针对中间汽缸燃烧循环的两个加速度之间的差值可以用于确定中间汽缸燃烧循环加速度率，以及针对紧随的汽缸燃烧循环的两个加速度之间的差值可以用于确定紧随的汽缸燃烧循环加速度率。当确定加速度率是否已经超过阈值以确定发动机参数时，可以考虑到针对前导和紧随的汽缸燃烧循环，以及针对中间燃烧循环的加速度率。如果需要，所使用的曲轴转速可以是通过滤波模块201滤波的滤波后的曲轴转速，且本文中术语曲轴转速可以和术语滤波后的曲轴转速互换地使用。在其他示例中，作为对使用转速信号310的替代，可以使用六个加速度信号314来确定三个汽缸循环上的加速度率。

在一些形式中，通过以下位置来使用曲轴转速：第一和第二前导曲轴位置是在前导汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置、第三和第四前导曲轴位置是在前导汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间的曲轴位置、第一和第二中间曲轴位置是在中间汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置、第三和第四中间曲轴位置是在中间汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间的曲轴位置、紧随的第一和第二曲轴位置是紧随的汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置，以及紧随的第三和第四曲轴位置是在紧随的汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间的曲轴位置。可以使用每个汽缸燃烧循环的其他部分。

imep估值可以通过以下等式确定：

其中imep是imep估值，k1、k2、k3、k4、k5和k6是预定校准常数、ωcomp2(n-1)是第一前导曲轴转速估值、ωcomp1(n-1)是第二前导曲轴转速估值、ωexp2(n-1)是第三前导曲轴转速估值、ωexp1(n-1)是第四前导曲轴转速估值、ωcomp2n是第一中间曲轴转速估值、ωcomp1n是第二中间曲轴转速估值、ωexp2n是第三中间曲轴转速估值、ωexp1n是第四中间曲轴转速估值、ωcomp2(n+1)是紧随的第一曲轴转速估值、ωcomp1(n+1)是紧随的第二曲轴转速估值、ωexp2(n+1)是紧随的第三曲轴转速估值、ωexp1(n+1)是紧随的第四曲轴转速估值，以及o是预定偏移常数。

如果需要，ωcomp2(n-1)和ωcomp1(n-1)可以是在前导汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置处的曲轴转速、ωexp2(n-1)和ωexp1(n-1)可以是在前导汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间的曲轴位置处的曲轴转速、ωcomp2n和ωcomp1n可以是在中间汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置处的曲轴转速、ωexp2n和ωexp1n可以是在中间汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间的曲轴位置处的曲轴转速、ωcomp2(n+1)和ωcomp1(n+1)可以是在紧随的汽缸燃烧循环的压缩冲程期间的曲轴位置处的曲轴转速，以及ωexp2(n+1)和ωexp1(n+1)可以是在紧随的汽缸燃烧循环的膨胀冲程期间曲轴逇位置处的曲轴转速。

参考图4，图形显示了在y轴上的曲轴转速(或者在齿之间的周期)是在x轴上的曲柄角(或位置)的函数。通过示例的方式，一个完整的发动机循环可以从点a开始并在点e结束，或者在其他示例中，发动机循环可以包括比图4中所示的更多的汽缸循环。第一汽缸燃烧循环(或前导汽缸燃烧循环)n-1可从点a开始，并且在点b结束；第二汽缸燃烧循环(或中间汽缸燃烧循环)n可从点b开始，并且在点c结束；以及第三汽缸燃烧循环(或紧随的汽缸燃烧循环)n+1可从点c开始，并且在点d结束。然而，应当理解，在整个发动机循环期间可以配置发生任意数目的汽缸燃烧循环，通过示例的方式，例如两个、三个、四个、六个或八个汽缸燃烧循环。如果在发动机循环中仅发生两个汽缸燃烧循环，则仍然使用等式(1)中的imep计算，但是是在大于一个完整的发动机循环上。

滤波后的曲轴转速ωcomp1(n-1)和ωcomp2(n-1)分别在前导汽缸燃烧循环n-1的压缩冲程期间的曲轴位置comp1(n-1)和comp2(n-1)处确定，滤波后的曲轴转速ωexp1(n-1)和ωexp2(n-1)分别在前导汽燃烧循环n-1的膨胀冲程期间的曲轴位置exp1(n-1)和exp2(n-1)处确定，滤波后的曲轴转速ωcomp1n和ωcomp2n分别在中间汽缸燃烧循环n的压缩冲程期间的曲轴位置comp1n和comp2n处确定，滤波后的曲轴转速ωexp1n和ωexp2n分别在中间汽缸燃烧循环n的膨胀冲程期间的曲轴位置exp1n和exp2n处确定，滤波后的曲轴转速ωcomp1(n+1)和ωcomp2(n+1)分别在紧随的汽缸燃烧循环n+1的压缩冲程期间的曲轴位置comp1(n+1)和comp2(n+1)处确定，滤波后的曲轴转速ωexp1(n+1)和ωexp2(n-1)分别在紧随的汽缸压缩循环n+1的膨胀冲程期间的曲轴位置exp1(n+1)和exp2(n+1)处确定。

应当注意的是，comp2(n-1)在前导汽缸燃烧循环n-1的压缩冲程(还来自bdc)中比comp1(n-1)晚；comp2n在中间汽缸燃烧循环n的压缩冲程(还来自bdc)中比comp1n晚；以及comp2(n+1)在紧随的汽缸燃烧循环n+1的压缩冲程(还来自bdc)中比comp1(1+n)晚。类似地，exp2(n-1)在前导汽缸燃烧循环n-1的膨胀冲程(还来自tdc)中比exp1(n-1)晚；exp2n在中间汽缸燃烧循环n的膨胀冲程(还来自tdc)中比exp1n晚；以及exp2(n+1)在紧随的汽缸燃烧循环n+1的膨胀冲程(还来自tdc)中比exp1(n+1)晚。

可以通过运行回归拟合分析来确定实际的位置comp1(n-1)、comp2(n-1)、exp1(n-1)、exp2(n-1)、comp1n、comp2n、exp1n、exp2n、comp1(n+1)、comp2(n+1)、exp1(n+1)和exp2(n+1)，以及偏移o和乘数(权重或增益)常数k1、k2、k3、k4、k5和k6，以确定获取使用的曲轴转速的最佳位置，以便确定发动机参数，比如例如，失火和失火阈值。

仅通过示例的方式，膨胀曲轴位置可以是在tdc之后大约36曲轴角度(cad)和在tdc之后30cad，而压缩曲轴位置可以是在tdc之前60cad和在tdc之前24cad，或者其他合适的曲轴位置。

在一些示例中，偏移o和乘数(权重或增益)常数k1、k2、k3、k4、k5和k6可以是预定校正常数且可以通过采集测量的汽缸压力数据(例如，利用汽缸压力传感器)、采集在每个曲轴位置(comp1(n-1)、comp2(n-1)、exp1(n-1)、exp2(n-1)、comp1n、comp2n、exp1n、exp2n、comp1(n+1)、comp2(n+1)、exp1(n+1)和exp2(n+1))处的发动机速度数据(ωcomp1(n-1)、ωcomp2(n-1)、ωexp1(n-1)、ωexp2(n-1)、ωcomp1n、ωcomp2n、ωexp1n、ωexp2n、ωcomp1(n+1)、ωcomp2(n+1)、ωexp1(n+1)和ωexp2(n+1))、基于测量的汽缸压力数据确定实际imep以及针对预定增益常数k1、k2、k3、k4、k5和k6以及预定偏移o求解等式来确定。例如，预定增益常数k1、k2、k3、k4、k5和k6和预定偏移o可以通过利用回归拟合分析求解等式(1)来确定。一旦已经确定了预定增益常数k1、k2、k3、k4、k5和k6和预定偏移o，发动机燃烧模块334可以确定在发动机102的操作期间的imep估值而不使用测量的汽缸压力数据和汽缸压力传感器。

等式(1)的简单缩写可以写成如下：

其中imep是imep估值，以及k1、k2、k3、k4、k5和k6是预定校准常数。术语δω²comp(n-1)表示在前导汽缸燃烧循环中曲轴的第一和第二位置(两个可以都在压缩冲程中)处的第一和第二转速的平方之间的差值。因此，δω²comp(n-1)可以重写为ω²comp2(n-1)-ω²comp1(n-1)，如以上等式(1)所示的。术语δω²exp(n-1)表示在前导汽缸燃烧循环中曲轴的第一和第二位置(两个可以都在膨胀冲程中)处的第三和第四转速的平方之间的差值。因此，δω²exp(n-1)可以重写为ω²exp2(n-1)-ω²exp1(n-1)，如以上等式(1)所示的。术语δω²compn表示在中间汽缸燃烧循环中曲轴的第一和第二位置(两个可以都在压缩冲程中)处的第一和第二转速的平方之间的差值。因此，δω²compn可以重写为ω²comp2n-ω²comp1n，如以上等式(1)所示的。术语δω²expn表示在中间汽缸燃烧循环中曲轴的第三和第四位置(两个可以都在膨胀冲程中)处的第三和第四转速的平方之间的差值。因此，δω²expn可以重写为ω²exp2n-ω²exp1n，如以上等式(1)所示的。术语δω²comp(n+1)表示在紧随的汽缸燃烧循环中曲轴的第一和第二位置(两个可以都在压缩冲程中)处的第一和第二转速的平方之间的差值。因此，δω²comp(n+1)可以重写为ω²comp2(n+1)-ω²comp1(n+1)，如以上等式(1)所示的。术语δω²exp(n+1)表示在紧随的汽缸燃烧循环中曲轴的第三和第四位置(两个可以都在膨胀冲程中)处的第三和第四转速的平方之间的差值。因此，δω²exp(n+1)可以重写为ω²exp2(n+1)-ω²exp1(n+1)，如以上等式(1)所示的。如前所述，o是预定偏移常数。因此，等式(2)仅是书写等式(1)的另一种方式。

返回参考图3，通过示例的方式，基于imep估值，ecm160可以为汽缸114未来燃烧循环确定单独的汽缸燃烧校正(icfc)，诊断是否在燃烧循环期间发生了发动机失火，诊断是否存在一个或多个故障，和/或确定燃烧的动力性指标(di)。

基于所计算出的度量，ecm160可以另外地或替代地控制一个或多个发动机操作参数。仅作为举例，发动机操作参数可以包括基于燃烧掉50％燃料处曲轴角度的曲轴相位、进气和/或阀致动、点火正时、汽缸平衡，和/或一个或多个其他合适的发动机操作参数。ecm160可以基于所计算出的度量附加地或替代地执行一个或多个其他合适的动作。

相应地，发动机燃烧模块334可以将imep估值信号344输出到失火检测模块338和/或故障检测模块342。此外，可以将由滤波器201生成的加速度信号314和/或由燃烧模块334确定的加速度315以及加速度率信号345提供给燃料控制模块318、点火控制模块322、节流阀控制模块326、相位器控制模块330、失火检测模块338、故障检测模块342和/或一个或多个其他合适的模块。

失火检测模块338可以确定在汽缸114中是否发生了失火，基于所计算出的度量(比如，imep信号344、加速度信号314、315和/或加速度率信号345中的一个)。例如，如果所计算出的度量没有超过失火阈值，则失火检测模块338可以确定由于汽缸114未执行预期量的功(在imep估值的情况下)或者对于三个汽缸的至少一个加速度或加速度率低于预期发生了失火。例如，用于imep估值的失火阈值可以通过校准设定为任意期望的阈值，比如在约50kpa到70kpa的范围内，以及如果imep估值小于校准的阈值，则失火检测模块338可以确定发生了失火。失火检测模块338还可以包含关于加速度或加速度率的阈值，其可以包括针对前导、中间和紧随的汽缸的每个的阈值。失火检测模块338可以向其他模块输出失火信号346。失火信号346可以用于，例如，调节燃料供给和/或报告故障。例如，失火检测模块338可以向燃料控制模块318和/或故障模块342输出失火信号346.燃料控制模块318可以向燃料致动器模块112输出信号350。

加速度信号314、315或者加速度率信号345可以用于调节燃料供给和/或燃料正时、点火正时、节流阀106的打开、进气阀和/或排气阀致动，和/或一个或多个其他发动机运行参数。例如，加速度信号314、315和/或加速度率信号345可以输出给燃料控制模块318、点火控制模块322、节流控制模块326和相位器控制模块330，基于失火信号346，这可以依次相应生成信号350、354、358和362给燃料致动器模块112、火花致动器模块122、节流阀致动器模块108和相位器致动器模块126。

燃料致动器模块112基于燃料致动信号350控制燃料喷射和正时。在火花点燃式发动机中，火花致动器模块122基于点火正时信号354控制点火正时。节流阀致动器模块108基于节流信号358控制节流阀106的打开。相位器致动器模块126基于相位器信号362控制凸轮轴相位器124。相位器致动器126还可以控制一个或多个进气阀正时及持续时间、排气阀正时及持续时间、可变气门升程、可变气门正时、可变气门致动等。故障检测模块342可以基于曲轴位置信号306、发动机速度信号310、加速度信号314、315、imep信号344、加速度率信号345和/或失火信号346选择性地诊断一个或多个故障的存在。

现在参考图5，呈现了滤波器模块201的示例实施方式的功能框图。滤波器模块201可以包括，例如，卡尔曼滤波器、巴特沃思ii型滤波器、切比雪夫滤波器或其他合适类型的滤波器。在滤波器模块201包括卡尔曼滤波器的情况下，滤波器模块201可以包括状态估计器，其用于确定或估计瞬时曲轴位置、瞬时发动机速度以及(平均)曲轴加速度。

定义了描述发动机102的动态特性的函数(例如，等式)并将其用于产生状态变量的估值(例如，瞬时曲轴位置、瞬时发动机速度以及瞬时曲轴加速度)。将估值与状态变量的测量值作比较以分别生成误差信号，将该误差信号反馈以校正状态变量的未来估值。例如，将估计的和测量的瞬时发动机速度之间的误差反馈以校正瞬时发动机速度的未来估值。

相应地，滤波器模块201可以包括位置滤波模块402、速度滤波模块406以及加速度滤波模块410。位置滤波模块402、速度滤波模块406以及加速度滤波模块410分别包括位置计算器模块414、速度计算器模块418以及加速度计算器模块422。位置滤波模块402、速度滤波模块406以及加速度滤波模块410还分别包括位置估计器模块426、速度估计器模块430以及加速度估计器模块434。估计器模块426、430以及434的输出分别是曲轴位置信号306、发动机速度信号310以及加速度信号314。位置滤波模块402、速度滤波模块406以及加速度滤波模块410可以基于来自图2中所示的时间记录模块206、速度设置模块210、位置历史模块214和/或存储器202的信息操作。

位置计算器模块414从曲轴位置传感器130接收曲轴位置信号134。位置计算器模块414基于曲轴位置信号134生成第二曲轴位置信号440。位置估计器模块426输出曲轴位置信号306。误差模块444基于曲轴位置信号306和第二曲轴位置信号440之间的差值生成位置误差信号448。位置误差信号448被反馈至位置估计器模块426，而位置估计器模块426可以基于位置误差信号448在未来调节曲轴位置信号306。

速度计算器模块418接收曲轴位置信号306。速度计算器模块418基于曲轴位置信号306生成第二发动机速度信号452。速度估计器模块430输出发动机速度信号310。误差模块456基于发动机速度信号310和第二发动机速度信号452之间的差值生成速度误差信号460。速度误差信号460被反馈至速度估计器模块430，而速度估计器模块430可以基于速度误差信号460在未来调节发动机速度信号310。

加速度计算器模块418接收发动机速度310。加速度计算器模块418基于发动机速度信号310生成第二加速度信号464。加速度估计器模块434输出加速度信号314。误差模块468基于加速度信号314和第二加速度信号464之间的差值生成加速度误差信号472。加速度误差信号472被反馈至加速度估计器模块434，而加速度估计器模块434可以基于加速度误差信号472在未来调节加速度信号314。发动机速度310可以通过曲轴位置306存储在例如，存储器中。加速度314和/或曲轴位置306也可以被存储。

现在参考图6，呈现了描绘用于基于曲轴的多个转速确定机动车辆发动机的发动机参数的示例方法600的流程图。简言之，方法600包括针对汽缸114的三个相继汽缸燃烧循环确定车辆度量，比如加速度、加速度率或imep估值，并且据此确定发动机参数。然而，应当理解，可以使用多于三个汽缸燃烧，比如四个、五个、六个、七个、八个或更多的汽缸燃烧循环。

控制器在步骤604开始，其中控制器在汽缸114的三个或更多个相继汽缸燃烧循环期间在各个曲轴位置处确定曲轴转速310(其可以被滤波)。例如，步骤604可以包括在前导汽缸燃烧循环中的第一前导曲轴位置处确定第一前导曲轴转速估值；在前导汽缸燃烧循环中的第二前导曲轴位置处确定第二前导曲轴转速估值；(在某些情况下)在前导汽缸燃烧循环中的第三前导曲轴位置处确定第三前导曲轴转速估值；(在某些情况下)在前导汽缸燃烧循环中的第四前导曲轴位置处确定第四前导曲轴转速估值；在中间汽缸燃烧循环中的第一中间曲轴位置处确定第一中间曲轴转速估值；在中间汽缸燃烧循环中的第二中间曲轴位置处确定第二中间曲轴转速估值；(在某些情况下)在中间汽缸燃烧循环中的第三中间曲轴位置处确定第三中间曲轴转速估值；(在某些情况下)在中间汽缸燃烧循环中的第四中间曲轴位置处确定第四中间曲轴转速估值；在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第一曲轴位置处确定紧随的第一曲轴转速估值；在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第二曲轴位置处确定紧随的第二曲轴转速估值；(在某些情况下)在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第三曲轴位置处确定紧随的第三曲轴转速估值；以及(在某些情况下)在紧随的汽缸燃烧循环中的紧随的第四曲轴位置处确定紧随的第四曲轴转速估值。

在608处，控制器至少基于第一和第二前导曲轴转速估值、第一和第二中间曲轴转速估值和紧随的第一和第二曲轴转速估值来确定所计算出的度量。例如，只要待确定的度量为imep估值，控制器可以利用等式(1)或其他将发动机速度310或发动机速度310的平方与imep相关联的合适函数来确定imep估值。

在612处，控制器基于中间汽缸燃烧循环的所计算出的度量来确定发动机参数，其也考虑了用于前导和紧随的燃烧循环的度量。例如，控制器可以通过确定估计的度量是否超过了预定失火阈值来确定是否发生了失火。此外，可以确定其他故障参数，或者控制改变，比如对燃料、节流阀或正时的控制。

现在参考图7，示出了用于在发动机燃烧循环期间确定发动机汽缸的失火的方法，且通常以700表示。尽管方法特别针对于确定失火，应当理解的是，其可以应用于确定其他发动机参数。

方法700包括确定曲轴齿的时间戳的步骤702。这可以通过示例的方式关于图2示出和描述的控制系统200来执行。时间戳是对控制步骤704的输入，其中曲轴时间戳被转换为时间段并被补偿、滤波和存储。该步骤704还可以通过图2中所示的控制系统200来执行，比如在模块201、210和202中。滤波后的曲轴时间段被转换为转速并用于步骤706以确定imep估值。imep估值可以如以上所述进行确定，比如通过采用等式(1)。步骤706由此还可以包括查找用于imep估值等式的预定校准常数。

imep估值可以被输出用于在除了步骤708中的失火之外的使用。imep估值还可以用于步骤210以将imep估值与来自转矩模型的预期imep或imep范围作比较，其可以是预定失火检测阈值。由此，在步骤712中可以确定单独的转矩模型估值并用于步骤710来进行比较。

一旦将imep估值与预期imep(或失火阈值)作比较，方法700在步骤714中确定imep估值是否低于预期或低于阈值。如果imep估值不低于阈值，则方法700在步骤716中确定讨论的汽缸已点火。然而，如果imep估值低于失火阈值，则方法700在步骤718中确定汽缸失火。如果汽缸失火，方法700在步骤720中更新计数器，并且可以采取其他动作来诊断和/或补偿失火的汽缸。

本公开的广泛教导可以通过各种形式来实施。因此，尽管本公开包括了特定示例，但是本公开的真实范围不应该局限于此，因为通过研究附图、说明书以及所附权利要求书，其他改进对于本领域技术人员而言是显而易见的。