用于控制燃烧发动机中的各气缸空燃比的方法和系统与流程

本说明书总体涉及用于控制燃烧发动机中的各气缸空燃比以提高发动机性能并减少排放的方法和系统。

背景技术：

燃烧发动机通常采用排气氧传感器(诸如通用排气氧(uego)和加热型排气氧(hego)传感器)来测量发动机排气的空燃比(afr)。将排气氧传感器所测量的afr反馈到闭环发动机燃料补给控制器，该闭环发动机燃料补给控制器响应地调整对发动机的逐气缸组燃料补给以实现每个气缸组的目标总体afr(例如，化学计量发动机操作，λ＝1)。接近化学计量afr操作使发动机能够更有效地运转，同时减少排放。反馈控制算法可采用自适应学习来减少闭环燃料补给误差并降低气缸组到气缸组的总体燃料补给可变性。

然而，在发动机运转期间，逐气缸组燃料补给控制算法并未解决各气缸到气缸的afr可变性。具体地，逐气缸组燃料补给可实现气缸组中所有气缸上求平均的目标总体afr；然而，各气缸afr值可在目标afr值上下波动。各气缸afr的失衡可导致燃料喷射器失衡、进气充气和分配误差、燃烧可变性和燃料补给可变性。因此，各气缸afr可变性可导致发动机性能降低(例如，扭矩可变性更高、车辆操控性降低、nvh增加等)且排放增加。

技术实现要素：

发明人在本文已经认识到上述问题并且已经设计了许多方法来至少部分地解决这些问题。在一个示例中，一种用于发动机的方法可包括：测量高频排气成分；并且对于发动机的第一气缸，解析所测量的高频排气成分以确定高频排气成分的第一气缸特定分量；基于所测量的高频排气成分的第一气缸特定分量来估计空燃比(afr)；以及通过从估计的afr中减去缸际排气交互作用来修正估计的afr。以这种方式，可降低燃烧发动机的各气缸之间的afr可变性，从而增大车辆操控性，降低发动机nvh并减少排放。作为一个示例，可由位于排气歧管中的单个高频排气成分传感器确定气缸组中的各气缸afr值。因此，各气缸afr可变性可降低，同时保持和/或降低发动机制造成本和复杂性。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，所述要求保护的主题的范围由具体实施方式后面的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了包括高频排气氧传感器的发动机系统的示意图。

图2示出了图示发动机气缸组的高频排气氧测量值的示意图。

图3和图4示出了在各气缸排气流道中测量的高频排气氧数据的曲线。

图5示出了图示为校准各气缸之间的排气交互作用参数而生成的发动机数据的曲线。

图6示出了用于控制各发动机气缸中的afr的控制算法的示意图。

图7和图8示出了图示控制图1的发动机系统的各气缸中的afr的方法的流程图。

图9示出了图示用于校准各气缸之间的排气交互作用参数的方法的高级流程图。

图10示出了使用图7和图8中所描绘的方法来操作发动机系统100的示例时间曲线。

具体实施方式

以下描述涉及用于在内燃发动机的运转期间控制各发动机气缸中的afr的方法和系统。如图1的示例实施例中所示，发动机系统可包括多个气缸组，各自配备有高频排气氧传感器。如图2所示，可对高频排气氧传感器测量值进行解析以估计每个气缸组的各气缸中的afr比。可通过应用校准的交互作用参数来修正各气缸afr估计值以确定各气缸afr；此外，可根据各气缸afr和目标afr之间的偏差来计算修正系数，如图7和图8所示。如图6所示，发动机燃料补给控制算法可采用交互作用参数和修正系数。可通过根据图9的方法校准发动机来获得交互作用参数。具体地，可将各气缸流道中的排气氧测量值与它们对各气缸燃料补给扰动的响应相关联，如图3、图4和图6所示。图10描绘了使用图7至图8的方法来控制发动机系统(诸如图1的发动机系统)中的各气缸afr的示例时间曲线。

发动机技术的最新进展(包括针对可变排量发动机(vde)和滚动vde(跳跃点火)采用的进气道-缸内直喷双喷射(dualportfuelinjection-directinjection)(pfi-di)系统和气缸停用方法)允许响应于发动机扭矩需求而将发动机的一个或多个气缸点火和/或停用；然而，这些方法也使各发动机气缸上的afr失衡加剧，并且可能使整个发动机afr控制复杂化。当前发动机运转方法通过测量排气氧浓度的逐气缸组(发动机气缸组之间)差值来检测afr失衡。可通过位于每个气缸组的排气歧管中(例如，各排气流道下游)的排气氧传感器(诸如hego或uego)来测量每个气缸组中的排气氧浓度。如果差动传感器信号超过预定差值，则指示afr失衡，并且可应用气缸组燃料补给修正方法以平衡每个气缸组的afr。由于燃料补给修正方法是逐气缸组的，因此它们仅解决气缸组间(例如，气缸组之间)afr差值，而不直接衡算气缸组内部afr失衡(例如，气缸组的各气缸之间的afr失衡)。因此，虽然逐气缸组afr差值可通过逐气缸组燃料修正方法来平衡，但气缸组中的各气缸之间的afr的偏差(例如，与化学计量afr的偏差)可能继续存在，从而增加发动机排放和nvh，并且降低车辆操控性。

表1

逐气缸组afr气缸平衡示例场景

表1示出了四气缸组的两个示例场景，这两个示例场景说明了逐气缸组afr平衡方法在减少各气缸afr值的失衡方面的缺陷。最初，各气缸afr值的范围为0.94至1.02，其中1号和2号气缸低于化学计量值运转并且3号和4号气缸高于化学计量值运转。表1的第2行示出了用于修正各afr值的各气缸燃料补给目标afr(例如，以减少与化学计量afr的偏差)。第3行指示在每个气缸上取平均的逐气缸组afr值0.9875。在一个示例中，可通过位于排气歧管中的各排气流道下游的排气氧传感器(传统的非高频排气氧传感器)来测量逐气缸组afr。由于afr平衡是逐气缸组执行的，因此对应于1.02的逐气缸组afr应用燃料补给修正以减少逐气缸组afr与化学计量值的偏差(例如，将0.9875的逐气缸组平均afr修正为1的afr)。在第一场景下(例如，无气缸停用)，如表1的第5行和第6行所示，尽管逐气缸组afr燃料补给修正将逐气缸组平均afr减小到1.008(例如，更接近λ＝1)，但它不会降低各气缸之间的afr可变性或afr失衡，因为逐气缸组修正仅将每个气缸的afr提高了大约相同的量。在第二场景下(例如，气缸1和2停用)，如表1的第7行和第8行所示，逐气缸组修正未能衡算停用的气缸。因此，在应用逐气缸组燃料修正之后，3号和4号气缸的各气缸afr值升至1.04和1.03，得到逐气缸组平均afr1.035。此外，在下一个点火循环中，其中1号和2号气缸被重新激活，气缸组上的afr失衡将相对于它们的初始值增加(例如，在表1的第1行中指示)。

表1说明了与逐气缸组燃料补给修正方法相比，在逐个气缸的基础上应用(例如，应用于每个气缸)的燃料补给修正方法为什么可以有利于减少各气缸afr失衡。此外，由于高频事件(诸如发动机运转期间各气缸的点火、气缸停用以及排气流道和排气歧管中的排气流的运输延迟和轴向/径向混合)，因此通过采样率可能太大的传统排气氧传感器(例如，采样率在曲柄转角域内或在表面点火感测(pip)或半pip处的传感器)可能很难或无法分辨准确的排气流率和成分的可观察性和可测量性。此外，排气氧传感器放置可使来自特定各气缸的排气流测量偏离超过气缸组内的其他各气缸，这可能导致测量不准确并且在针对各气缸采取的燃料失衡修正和控制动作中引起误差。此外，排气歧管通常被配置为在来自每个排气流道的排气流到达排放控制装置(例如，三元催化剂等)之前引发所述排气流的充分混合，以保持催化剂效率并减少排放。将排气氧传感器放置得离排气流道下游太远可能会妨碍它分辨源自各气缸排气的各排气流的影响的能力。在一个示例中，排气氧传感器可位于涡轮增压发动机系统的涡轮的上游，以便在排气氧传感器处测量排气之前减轻排气的混合。以这种方式，排气的各气缸空气-燃料分量的分辨率可增加。

如本文所述，采用位于排气流道下游的排气歧管中的高频排气氧传感器可有助于测量和/或确定各气缸afr。此外，可通过应用预定交互作用参数来修正这些各气缸afr值，所述预定交互作用参数量化由发动机气缸组内的相邻气缸引发的排气流交互作用。如下所述，可通过发动机校准方法来估计和/或测量每个气缸组的预定交互作用参数。这样，afr控制方法和发动机系统可利用一个或多个高频排气氧传感器和预定交互作用参数来控制和平衡各气缸afr值，从而与采用逐气缸组afr平衡和控制方法的传统发动机系统和方法相比，提高发动机性能和操控性，同时减少排放和nvh。

现在转向图1，其示出了具有发动机系统100的示例车辆系统5的示意性描绘，该发动机系统包括具有多个发动机气缸组13和15的多气缸内燃发动机10。在图1的示例中，发动机系统100包括双级涡轮增压器120和130，它们可能完全相同。作为一个非限制性示例，发动机系统100可作为乘用车辆或其他车辆的推进系统的一部分而被包括在内。虽然本文未描绘，但也可使用其他发动机配置，诸如具有单个涡轮增压器或无涡轮增压器的发动机，而不脱离本公开的范围。

在一些示例中，车辆系统5(其包括发动机系统100)可以是混合动力车辆，其具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源。在其他示例中，车辆系统5是仅具有发动机10的传统车辆，或是仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆系统5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴(未示出)和电机52经由变速器54连接到车轮55。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在发动机曲轴与电机52之间，并且第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可向每个离合器56的执行器发送信号来使离合器接合或脱离，以便将曲轴与电机52以及与电机连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54以及与变速器连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置，包括并联、串联或串并联混合动力车辆。电机52从牵引电池58接收电力以向车轮55提供扭矩。电机52还可作为发电机操作，以提供电力从而给电池58充电，例如在制动操作期间。

发动机系统100可至少部分地由控制器12和来自车辆驾驶员190经由输入装置192的输入进行控制。在此示例中，输入装置192包括加速器踏板，以及用于生成比例踏板位置信号pp的踏板位置传感器194。控制器12可以是车辆上的微型计算机，包括以下各项：微处理器单元；输入/输出端口；用于可执行程序和校准值的电子存储介质(例如，只读存储器芯片)；随机存取存储器；保活存储器；以及数据总线。存储介质只读存储器可用计算机可读数据编程，所述计算机可读数据表示可由微处理器执行以用于执行以下描述的例程以及所预期但未具体地列出的其他变型的非暂态指令。控制器12可配置为从多个传感器165接收信息并将控制信号发送到多个执行器175(本文描述了其各种示例)以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机运转。其他传感器和执行器(诸如各种附加气门和节气门)可联接到发动机系统100中的各个位置。控制器12可基于编程在其中的对应于一个或多个例程的指令或代码从各种传感器接收输入数据，处理输入数据并且响应于处理的输入数据触发各种执行器。以下关于图7至图9描述了示例控制例程。

发动机系统100可经由进气道140接收进气。如图1所示，进气道140可包括空气滤清器156和进气系统(ais)节气门115。ais节气门115可配置为调整和控制低压排气再循环(lpegr)流的量。ais节气门115的位置可由控制系统经由通信地联接到控制器12的节气门执行器117来调整。

进气的至少一部分可经由进气道140的第一分支(如142所示)引导到涡轮增压器120的压缩机122，并且进气的至少一部分可经由进气道140的第二分支(如144所示)引导到涡轮增压器130的压缩机132。因此，发动机系统100包括位于压缩机122和132上游的低压ais系统191，以及位于压缩机122和132下游的高压ais系统193。

总进气的第一部分可经由压缩机122来压缩，在压缩机122处总进气的第一部分可经由进气道146供应到进气歧管160。因此，进气道142和146形成发动机的进气系统的第一分支。类似地，总进气的第二部分可经由压缩机132来压缩，在压缩机132处总进气的第二部分可经由进气道148供应到进气歧管160。因此，进气道144和148形成发动机的进气系统的第二分支。如图1所示，来自进气道146和148的进气可在到达进气歧管160之前经由共用进气道149重新组合，在共用进气道149处进气可被提供给发动机。在一些示例中，进气歧管160可包括用于估计歧管压力(map)的进气歧管压力传感器182和/或用于估计歧管空气温度(mct)的进气歧管温度传感器183，所述传感器各自与控制器12通信。在所描绘的示例中，进气道149还包括空气冷却器154和节气门158。可由控制系统经由通信地联接到控制器12的节气门执行器157来调整节气门158的位置。如图所示，节气门158可布置在位于空气冷却器154下游的进气道149中，并且可配置为调整进入发动机10的进气流的流量。

如图1所示，压缩机再循环阀(crv)152可布置在crv通道150中，并且crv155可布置在crv通道151中。在一个示例中，crv152和155可以是电子气动式crv(epcrv)。可控制crv152和155以能够在发动机增压时释放进气系统中的压力。crv通道150的第一端可与压缩机132上游的进气道144联接，并且crv通道150的第二端可与压缩机132下游的进气道148联接。类似地，crv通道151的第一端可与压缩机122上游的进气道142联接，并且crv通道151的第二端可与压缩机122下游的进气道146联接。取决于每个crv的位置，由对应的压缩机压缩的空气可再循环到压缩机上游的进气道中(例如，用于压缩机132的进气道144和用于压缩机122的进气道142)。例如，crv152可打开以使压缩机132上游的压缩空气再循环和/或crv155可打开以使压缩机122上游的压缩空气再循环，以在所选择的状态期间释放进气系统中的压力以降低压缩机喘振负载的影响。crv155和152可由控制系统被动地控制或主动地控制。

如图所示，低压(lp)ais压力传感器186布置在进气道140、142和144的接合处，而高压(hp)ais压力传感器169布置在进气道149中。然而，在其他预期的实施例中，传感器186和169可分别布置在lpais和hpais内的其他位置处。除其他功能外，来自lpais压力传感器186和hpais压力传感器169的测量值还可用于确定压缩机压力比，这可将压缩机喘振风险的估计值考虑在内。

发动机10可包括多个气缸14。每个气缸都可由气缸壁形成，其中活塞(未示出)位于气缸壁中。活塞可联接到曲轴(未示出)，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴可经由中间变速器54联接到车辆系统5的至少一个驱动轮55。此外，起动机马达可经由飞轮联接到曲轴以实现发动机10的起动操作。在所描绘的示例中，发动机10包括以v形配置布置的六个气缸。具体地，六个气缸布置在两个气缸组13和15上，其中每个气缸组都包括三个气缸。在替代示例中，发动机10可包括两个或更多个气缸，诸如4个、5个、8个、10个或更多个气缸。这些不同的气缸可均等地划分并以交替分组配置(诸如v型、直列式、对置式(boxed)等)布置。气缸组13和15各自的每个气缸14都可配置有燃料喷射器166。在所描绘的示例中，燃料喷射器166是直接缸内喷射器。然而，在其他示例中，燃料喷射器166可配置为基于进气道的燃料喷射器。在一些示例中，基于进气道的喷射器和直接缸内喷射器两者都可联接到同一发动机气缸。

经由共用进气道149供应到每个气缸14(本文中也称为燃烧室14)的进气可用于燃料燃烧，然后可从供给气缸组特定排气道的气缸特定排气流道排出燃烧产物。在所描绘的示例中，发动机10的第一气缸组13可经由排气流道17a、17b和17c排出燃烧产物，从而供给共用排气道17，并且第二排气缸组15可经由排气流道19a、19b和19c排出燃烧产物，从而供给共用排气道19。排气氧传感器163和164可分别在共用排气道17和19中分别位于排气流道17a-c和19a-c的下游。在一个示例中，高频排气氧传感器可位于涡轮增压发动机的涡轮124或134的上游，以在排气氧传感器处测量排气之前减轻排气的混合并且增加各气缸空气-燃料分量的分辨率。排气道17和19在本文中也可称为排气歧管17和19。以这种方式，排气流道17a-c和19a-c将每个气缸组(13和15)中的气缸14分别流体地联接到排气歧管17和19。此外，排气氧传感器163和164可流体地联接到排气歧管17和19。排气氧传感器163和164可测量排气歧管17和19中的排气的氧含量、流率和/或afr。这样，排气氧传感器163和164可测量从位于上游气缸组中且流体地联接到共用排气歧管17或19的气缸中排出的排气的合计的(例如，总的、组合的)氧含量、流率和/或afr。

排气氧传感器163和164可包括高频排气氧传感器，用于测量排气流量、排气成分、排气氧含量以及其他排气流量和/或成分特性。高频排气氧传感器163和164具有1khz至40khz的响应。控制器12可以以低于阈值采样率的采样率检测来自高频排气氧传感器163和164的信号，以便估计逐气缸组和各气缸气体特性，包括afr。阈值采样率可小于基于pip的采样率；例如，阈值采样率可小于1ms。例如，阈值采样率可以是0.66ms。当排气氧传感器163和164的采样率小于阈值采样率时，排气流量信号的装仓(或解析)以及源自各气缸的排气流量的估计的准确度可能由于给定时间间隔内采样的数据点的量的增加而增加。本文中，排气流(例如，来自排气氧传感器163和164的测量值、来自排气氧传感器212、214、216的测量值)被理解为包括排气afr、排气氧含量和排气流率数据。类似地，源自各气缸的排气流的估计被理解为包括源自各气缸的排气afr、排气氧含量和排气流率的估计。在另一示例中，发动机系统100还可在每个排气流道中包括高频排气氧传感器，使得可直接测量每个排气流道中的排气流。

每个气缸14的进气门和排气门的位置可经由联接到气门推杆的液压致动挺住来调节，或者经由其中使用了凸轮凸角的凸轮廓线切换机构来调节。在该示例中，至少每个气缸14的进气门可通过使用凸轮致动系统的凸轮致动来控制。具体地，进气门凸轮致动系统25可包括一个或多个凸轮，并且对于进气门和/或排气门可利用可变凸轮正时或升程。在替代实施例中，进气门可通过电动气门致动来控制。类似地，排气门可通过凸轮致动系统或电动气门致动来控制。

由发动机10的气缸组13的各气缸经由排气流道17a、17b和17c以及排气道17排出的燃烧产物可被引导通过涡轮增压器120的排气涡轮124，其继而可经由轴126为压缩机122提供机械功，以便提供对进气的压缩。替代地，流过排气道17的一些或全部排气可在废气门128的控制下经由涡轮旁路通道123旁通涡轮124。废气门128的位置可如控制器12所指示由执行器(未示出)控制。作为一个非限制性示例，控制器12可经由电磁阀调整废气门128的位置。在该特定示例中，电磁阀可接收压力差，以便于经由执行器根据布置在压缩机122上游的进气道142和布置在压缩机122下游的进气道149之间的空气压力的差值来致动废气门128。在其他示例中，可使用除电磁阀之外的其他合适方法来致动废气门128。

类似地，由发动机10的气缸组15的各气缸经由排气流道19a、19b和19c以及排气道19排出的燃烧产物可被引导通过涡轮增压器130的排气涡轮134，其继而可经由轴136为压缩机132提供机械功，以便提供对流过发动机的进气系统的第二分支的进气的压缩。替代地，流过排气道19的一些或全部排气可在废气门138的控制下经由涡轮旁路通道133旁通涡轮134。废气门138的位置可如控制器12所指示由执行器(未示出)控制。作为一个非限制性示例，控制器12可经由电磁阀调整废气门138的位置。在该特定示例中，电磁阀可在布置在压缩机132上游的进气道144和布置在压缩机132下游的进气道149之间进行空气压力调节，以便于经由执行器致动废气门138。在其他示例中，可使用除电磁阀之外的其他合适方法来致动废气门138。

由气缸经由排气道17排出的燃烧产物可经由涡轮124下游的排气道170被引导到大气，而经由排气道19排出的燃烧产物可经由涡轮134下游的排气道180被引导到大气。排气道170和180可包括一个或多个排气后处理装置诸如催化剂，以及一个或多个排气传感器。例如，如图1所示，排气道170可包括布置在涡轮124下游的排放控制装置129，并且排气道180可包括布置在涡轮134下游的排放控制装置127。排放控制装置127和129可以是选择性催化还原(scr)装置、三元催化剂(twc)、nox捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，在发动机10的运转期间，可通过例如在特定空燃比内操作发动机的至少一个气缸来周期性地重置排放控制装置127和129。

发动机系统100还包括低压(lp)egr系统106和108。lpegr系统106将排气的期望部分从排气道180传送到进气道144，而lpegr系统108将排气的期望部分从排气道170传送到进气道142。在所描绘的实施例中，egr在egr通道195中从涡轮134的下游传送到位于压缩机132上游的混合点处的进气道144。类似地，egr在egr通道197中从涡轮124的下游传送到位于压缩机122上游的混合点处的进气道142。提供给进气道144和142的egr的量可通过控制器12分别经由联接在lpegr系统106和108中的egr阀119和121来改变。在图1所示的示例实施例中，lpegr系统106包括位于egr阀119上游的egr冷却器111，并且lpegr系统108包括位于egr阀121上游的egr冷却器113。例如，egr冷却器111和113可将来自再循环排气的热量排出到发动机冷却剂。

可根据进气氧传感器168的输出推断在给定时间的进气充气的egr稀释百分比(例如，发动机的进气道中的燃烧气体与空气的比例)。在所描绘的实施例中，进气氧传感器位于进气道146、148和149的接合处以及空气冷却器154的上游。然而，在其他实施例中，传感器168可布置在空气冷却器154的下游，或者布置在沿着进气道149的另一位置处。进气氧传感器168可以是任何适用于提供进气充气的氧浓度的指示的传感器，诸如线性氧传感器、进气uego(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器等。控制器12可基于来自进气氧传感器168的反馈来估计egr流的稀释百分比。在一些示例中，控制器然后可调整egr阀119、egr阀121、ais节气门115、crv152、crv155、废气门138和废气门128中的一个或多个，以实现进气充气的期望egr稀释百分比。

应当理解，在替代实施例中，发动机10可包括一个或多个高压(hp)egr系统以及lpegr系统，以将来自涡轮上游的发动机排气道的至少一些排气转移到压缩机下游的发动机进气口。

除了上面提到的那些之外，发动机系统100还可包括各种传感器165。如图1所示，共用进气道149可包括用于估计节气门入口压力(tip)的节气门入口压力(tip)传感器172和/或用于估计节气门空气温度(tct)的节气门入口温度传感器173，所述传感器各自与控制器12通信。低压ais系统191可包括温度传感器187和/或湿度传感器188。egr通道195可包括温度传感器198。类似地，egr通道197可包括温度传感器199。此外，虽然本文未描绘，但进气道142和144中的每一个都可包括质量空气流量传感器。此外，虽然本文未描绘，但发动机系统100可包括来自霍尔效应传感器的发动机位置传感器，其感测曲轴位置。

现在转向图2，其示出了其中分别包括排气流道19a、19b和19c和排气流219a、219b和219c的部分排气系统200的示意图。来自排气流道19a-c的排气流219-c向下游流动并且在共用排气歧管19中合并成总排气流219。数据曲线220表示由排气氧传感器212、214和216测量的排气219a、219b和219c的流量，所述排气氧传感器各自分别位于单独的各排气流道诸如排气流道19a、19b和19c中(如由方框箭头202、204和206表示)。数据曲线260表示由位于排气歧管19中的排气流道下游的排气氧传感器263测量的排气219(来自排气流道219a、219b和219c)的总流量，如方框箭头208所示。排气的总流量219可包括来自气缸组的每个气缸的排气流道的排气的组合总流量。在图2的示例中，排气氧传感器212、214、216和260可包括高频排气氧传感器，并且可将指示排气流量和/或排气氧浓度的高频信号传输到控制器12。排气流道17a-c和排气歧管17中的排气流量可类似地测量和表征。

数据曲线220示出了在6缸燃烧发动机(诸如图1的发动机系统100)的气缸组的2号、4号和6号气缸的多次点火后测量的排气流量。数据曲线220示出了两个点火循环周期tc的六个连续气缸点火事件；在点火循环中的每一个期间，气缸组的三个气缸中的每一个都按顺序点火，如第一点火循环的信号222、224和226所示，以及如第二点火循环的信号232、234和236所示。在曲线220的示例中，对于点火循环中的每一个，2号气缸首先点火，然后是4号气缸，再后是6号气缸。每个气缸的点火间隔ts可通过连续气缸点火事件的排气流量曲线之间的峰到峰距离来指示。因此，每个气缸点火事件都可标记为在每次气缸点火的点火间隔(例如，持续时间)ts期间在周期性时间诸如在峰值排气流量处发生。如部分排气系统200所示，排气流222和232由2号气缸的点火产生，排气流224和234由4号气缸的点火产生，并且排气流226和236由6号气缸的点火产生。气缸点火事件的正时还可对应于特定的曲轴角度、正时和/或位置，如曲轴位置传感器所示。信号222、224、226、232、234和236还可表示传输到控制器12的滤波后的传感器信号。

数据曲线260示出了由位于排气流道19a，19b和19c下游的排气歧管19中的排气传感器263测量的排气流量。换句话说，参考数据曲线260和220，由排气流量传感器263测量的排气流量信号262可表示由信号222、224、226、232、234和236所指示的气缸组的排气流道中的排气流量的总和。在一些示例中，并不执行高频排气测量值的过滤，以避免减少其各气缸分量的点火细节和分辨率。可通过根据基于发动机rpm时间的标准对与各气缸循环时间对应的高频排气测量数据求平均来获得各气缸分量的分辨率。如前面参考数据曲线220所述，各气缸点火事件(标记为1至6)可与峰值排气流量(例如，由排气氧传感器263测量的峰值信号)一致，或者可通过对应于各气缸点火的特定曲轴正时事件来指示。

可通过各点火事件之间的时段来确定每个气缸点火间隔的持续时间ts。此外，点火循环周期tc可对应于气缸组中的每个气缸的连续点火的持续时间。因此，排气流量信号262可划分为点火循环间隔tc，并且每个点火循环可进一步细分为对应于气缸组中的各气缸(例如，2号、4号、6号)的连续点火事件的排气流。以这种方式，控制器12可解析排气流量信号262以将总排气流量分解成各气缸排气流量，从而估计源自各气缸的排气流量(例如，排气氧流量、排气氧含量、排气afr)。

在一个示例中，当由排气传感器263测量的对应于各气缸的排气流量大于阈值排气流量268时，控制器12可确定气缸为激活。以这种方式，排气流量传感器263还可帮助检测停用的气缸，这可使afr控制和各气缸燃料补给中的误差减少。在另一示例中，当由排气氧传感器263测量的对应于各气缸的排气氧含量大于上阈值氧含量时，控制器12可确定气缸为非激活(例如，不点火)。作为一个示例，上阈值氧含量可在15％和20％之间。例如，上阈值氧含量可以是18％。在另一示例中，当由排气氧传感器263测量的对应于各气缸的排气空燃比大于上阈值空燃比时，控制器12可确定气缸为非激活(例如，不点火)。作为一个示例，上阈值空燃比可大于40:1。在另一示例中，上阈值空燃比可以是50:1。

在另一示例中，当由排气氧传感器263测量的对应于各气缸的排气氧含量在中等阈值氧含量范围内时，控制器12可确定气缸是失火的。气缸失火可对应于已进行燃料补给但未完全点火的气缸。例如，中等阈值氧含量范围可以是5％至15％或5％至8％。在另一示例中，当由排气氧传感器263测量的对应于各气缸的排气空燃比在中等阈值气体空燃比范围内时，控制器12可确定气缸是失火的。例如，中等阈值空燃比范围可以是20:1至50:1。作为另一示例，中等阈值空气-燃料范围可以是20:1至40:1。

现在转向图3和图4，它们示出了随着时间的流逝在8缸燃烧发动机的单独的各气缸排气流道中测量的排气流量(例如，气缸流道排气氧浓度)310、320、330、340、350，360、370和380。各气缸排气流道的排气流量可通过位于每个排气流道中的排气氧传感器来测量，如部分排气系统200中所示。图3示出了在单个曲线上叠加的源自每个气缸的所测量的气缸排气氧浓度，而图4为清楚起见在单独的轴上显示了源自单独的气缸排气流道的排气氧浓度。在图3和图4中绘制的时间段期间，排气氧浓度在八个连续脉冲间隔时段内在每个气缸处脉冲式变化(例如，稀afr)，在脉冲间隔390内一次一个。例如，1号气缸的燃料喷射在脉冲间隔1期间以稀薄的方式脉冲式变化，同时其他气缸的燃料喷射得到保持。类似地，2号气缸在脉冲间隔2期间脉冲式变化，气缸3在脉冲间隔3期间脉冲式变化，4号气缸在脉冲间隔4期间脉冲式变化，5号气缸在脉冲间隔5期间脉冲式变化，6号气缸在脉冲间隔6期间脉冲式变化，气缸7在脉冲间隔7期间脉冲式变化，并且8号气缸在脉冲间隔8期间脉冲式变化，一次一个。

如图3和图4所证明的，各气缸流道中的排气流可能在其他气缸流道中引起扰动。例如，当1号气缸的排气流道中的排气流在第一间隔期间脉冲式变化时，在来自2号气缸和4号气缸的排气流道中分别检测到排气流扰动322和346。类似地，当2号气缸的排气流道中的排气流在间隔2期间脉冲式变化时，在排气流道4中检测到排气流扰动344。此外，当6号气缸的排气流道中的排气流在第六间隔期间脉冲式变化时，在来自5号气缸和8号气缸的排气流道中分别检测到排气流扰动352和384。在除排气流脉冲起源之处的排气流道以外的排气流道中示出的排气流扰动可能由于各气缸之间的排气流交互作用(例如，缸际交互作用)而产生。因此，由位于排气流道中的高频排气传感器测量的排气流可包括源自在上游流体地联接到排气流道的气缸的排气流以及由源自流体地联接到其他排气流道的其他气缸的排气流引起的影响(例如，缸际交互作用)。

这些缸际交互作用可能由来自排气歧管(排气流道通常向其中进料)的排气在上游方向上反混和/或回流回到各排气流道中而引起。缸际交互作用(intercylinderinteraction)的数量和大小可取决于各排气流道中的排气流率、排气流道的形状和尺寸以及排气歧管的形状和尺寸。例如，排气流道中的较高的排气流量可使排气从排气歧管到其他排气流道的反混增加。此外，缸际交互作用的量可随着气缸组或发动机中的气缸数量(例如，排气流道的数量)而增加。排气流道与排气歧管的合并区域的取向和几何形状还可能会影响排气从上游排气歧管到排气流道的回流和/或反混。作为另一示例，排气流道(其相邻地定位在它们与排气歧管的合并点处)之间的缸际交互作用可增加。例如，在图1的发动机系统100的示例中，排气流道19a和19b之间的缸际交互作用可大于19a和19c之间的缸际交互作用。

当发动机系统操作包括不点火气缸或失火气缸时，排气缸际交互作用可增加(或减少)。由不点火气缸产生的排气压力脉冲可与由该相同气缸在点火模式下产生的排气压力脉冲不同；因此，缸际排气混合的量可能不同，引起不同的缸际交互作用。类似地，由于由失火气缸生成的排气压力较低且气缸排气混合物中的未燃烧的和蒸发的燃料碳氢化合物的存在增加，因此由失火气缸产生的排气压力脉冲可与由该相同气缸在点火(或不点火)模式下产生的排气压力脉冲不同。因此，确定排气缸际交互作用可有助于评估各气缸何时以及是否可以为不点火(非激活)、失火或点火(激活)。

可执行发动机系统的校准以表征缸际交互作用，如图5和图9所示。校准方法可获悉并填充各气缸之间的交互作用参数(例如，互相关系数)的矩阵。交互作用参数矩阵可包括nxn矩阵α，其中n是燃烧发动机的气缸组中的各气缸的数量。nxn矩阵的每个nij元素(其中i＝1至n；j＝1至n)对应于由源自第i气缸的排气流(例如，第i排气流道中的排气流)对在第j排气流道处所测量的排气流引发的交互作用。作为一个示例，对于八缸发动机的两个4气缸组，交互作用矩阵，α1和α2，可用方程1和2表示：

方程1

交互作用矩阵(气缸组1)，

方程2

交互作用矩阵(气缸组2)，

为了校准和测量交互作用参数，可通过在每个排气流道中定位高频排气氧传感器来仪表化发动机排气系统，如部分排气系统200所示，并且如上所述。每个排气流道中的排气氧传感器都可包括火焰离子化检测器(fid)和/或其他高频排气氧传感器，包括高频uego传感器。此外，如方程1和2所示，交互作用参数可取决于发动机工况，诸如发动机负载和发动机转速。因此，可在宽范围的发动机工况(例如，发动机负载、发动机转速、发动机vct等)内执行校准方法，这样可根据这些发动机工况确定交互作用参数。因此，发动机系统的校准可包括填充一组交互作用矩阵，该组的每个矩阵都对应于特定范围的发动机工况。例如，对于变化的发动机转速、发动机负载、vct等，可在恒定负载下对应于一定范围的发动机转速来校准多个交互作用矩阵；可在第二较高恒定负载下对应相同范围的发动机转速来校准第二多个交互作用矩阵；等等。在一个实施例中，每个排气流道中的排气氧传感器都可仅用于校准发动机系统，并且可在将发动机系统安装在新车辆中之前移除这些排气氧传感器。在其他实施例中，发动机系统100可在每个排气流道中用排气氧传感器仪表化，这样可在车辆的整个寿命期间重新校准交互作用参数。

现在转向图9，其示出了用于校准发动机系统以确定交互作用参数矩阵的方法900的示例流程图。可由控制器12基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1和图2所描述的传感器)所接收的信号来执行用于执行方法900和本文包括的其余方法的指令。根据下面所描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机执行器来调整发动机运转。方法900开始于910，其中估计和/或测量发动机工况诸如发动机开状态、负载、发动机转速、发动机温度等。在920处，方法900确定是否选择校准模式。在一个示例中，可在将发动机安装在新车辆中之前的预安装时段期间选择校准模式。在预安装期间，发动机可配备有位于每个排气流道中的高频排气氧传感器，使得可准确地测量发动机气缸组中的各气缸之间的交互作用。此外，高频排气氧传感器可位于排气流道合并到共用排气歧管中的聚集点下游的排气歧管中。由位于排气流道下游的高频排气氧传感器获得的排气测量值可与校准期间位于每个流道中的传感器的测量值相关联。以这种方式，可促进由位于排气流道下游的排气歧管中的高频排气传感器测量的复合排气流量的解析或装仓，从而能够推断出各气缸afr的准确估计可以基于的各气缸排气流量。在预安装时段之后，可移除位于每个排气流道中的高频排气氧传感器，同时保持高频排气氧传感器位于排气歧管中的排气流道的下游，从而降低发动机系统的制造成本和复杂性。在另一示例中，可将在每个排气流道中都具有高频排气氧传感器的发动机系统安装在车辆中，使得可周期性地校准(或重新校准)车辆的发动机以更新交互作用参数。例如，可重新校准发动机以在常规车辆服务预约期间更新交互作用参数。以这种方式，可减小各气缸之间的afr失衡，从而保持车辆操控性同时减少发动机排放和nvh。

在920处，对于未选择校准模式的情况，方法900在924处继续，其中控制器12保持发动机的闭环燃料补给，包括通过所存储的交互作用参数进行的逐气缸组气缸afr控制和/或各气缸afr控制。对于选择了校准模式的情况，方法900继续到930，其中控制器12对于每个气缸组，在一定范围的发动机工况内重复发动机系统100的校准(步骤934至952)。在934处，控制器12通过以下操作来执行方法900：停止发动机的闭环燃料补给，起动发动机的开环燃料补给；以及在一组目标工况(例如，发动机负载、发动机转速、vct等)下操作发动机。相对于燃料补给以开环模式操作发动机允许直接测量缸际交互作用参数，而不受由闭环燃料补给控制方法引发的燃料补给修正的干扰。接下来，方法900在938处继续，其中控制器12确定发动机是否相对于在934处所选择的一组目标工况而在稳态下操作。当发动机工况(例如，负载、发动机转速、vct等)中的每一个与在934处设定的目标发动机工况的偏差小于阈值稳态偏差超过阈值稳态持续时间时，可确定发动机在稳态下操作。如果尚未达到稳态，则方法900在938处继续。当在938处已达到稳态时，方法900在940处继续，其中相对于气缸组中的每个第k气缸(例如，k＝1至n气缸)执行交互作用参数的校准(步骤942至952)。

在942处继续方法900，控制器12切断到气缸组的燃料供应(942)。接下来，在944处，控制器12仅向第k气缸供应燃料，其中在1.0的目标afr下进行开环控制(例如，化学计量操作)。因此，燃料(和空气)对应于第k气缸内的1.0的afr而被供应到第k气缸。在944处仅向第k气缸供应燃料的同时，该气缸组的其余气缸正在泵抽空气(例如，气缸内无燃烧)。作为一个示例，在八缸发动机的四个气缸的气缸组中，控制器12可首先在1.0的afr下对气缸1进行开环燃料补给，同时切断到气缸2、3和4的燃料。在下一次执行940(包括步骤942至952)时，控制器12可在1.0的afr下对气缸2进行开环燃料补给，同时切断到气缸1、3和4的燃料，等等。

接下来，方法900在946处继续，其中控制器12利用一个或多个高频排气氧传感器测量每个排气流道中和/或排气流道下游的排气流量(流率、氧含量、成分等)。如上所述，排气氧传感器可位于每个排气流道中，以直接测量其中的排气流量。替代地或另外地，可通过解析由位于排气流道下游的排气氧传感器测量的复合排气氧流量(例如，分解成其分量)来推断和/或估计每个排气流道中的排气流量。

方法900在948处继续，其中控制器12发起对第k气缸的燃料供应的阶跃变化扰动。阶跃变化扰动可包括对第k气缸的燃料供应和/或空气进气的变化中的一个或多个，以引发第k气缸的高于阈值afr扰动的afr扰动。阈值afr扰动还可包括维持超过阈值扰动持续时间的扰动持续时间。阈值afr扰动可对应于afr的变化，当高于该变化时，可检测到并准确地测量由来自第k气缸的排气流对其他气缸组气缸的排气流引发的交互作用。

接下来，方法900在950处继续，其中控制器再次利用一个或多个高频排气氧传感器测量每个排气流道中和/或排气流道下游的排气流量(流率、氧含量、成分等)。在950处，所测量的排气流量对应于每个排气流道中的排气流量对在948处引发的阶跃变化扰动的响应。在950之后，方法900在952处继续，其中控制器12根据方程3来计算交互作用参数pkj：

方程3

pkj＝afr命令，k-afr实际，j；j，k＝1至n

换句话说，交互作用参数pkj描述了第k气缸的命令afr(例如，开环设定值)与第j气缸的实际afr之间的偏差。如上所述，可根据位于每个排气流道中的高频排气传感器和/或位于气缸组的排气流道下游的高频排气氧传感器来测量和/或推断afr实际,j。

如前所述，对于k＝1至n重复940(包括942至952)以确定由第k气缸对气缸组的每个气缸引发的交互作用参数pkj。此外，对于每组发动机工况(例如，发动机负载、转速、vct等)重复930(包括934至952)，从而针对每组发动机工况生成nxn交互作用参数矩阵。通过在宽范围的发动机工况下重复校准方法，可在各气缸afr控制方案中捕获排气流道和排气歧管内的高度非线性气体混合动力学和交互作用。此外，控制器12可采用参数化模型或查找表方法诸如计算流体动力学(cfd)模型或增益调度的查找表值，其中交互作用参数的增益是发动机工况的函数，以将交互作用参数的估计扩展到更宽范围的发动机工况。在一个示例中，缸际交互作用(和对应的交互作用参数)在较高的发动机负载下可能更高，因为发动机气缸排气压力和流率可能更高。在另一示例中，缸际循环交互作用因此在较低的发动机rpm状态下可能更低，因为与较高的发动机rpm状态相比，源自各气缸的排气压力脉冲可能在时间上更加分离。在另一示例中，源自成对发动机排气流道的排气之间的缸际交互作用可能更高。例如，在v8发动机中，对应于气缸1和2的发动机排气流道可以成对；因此，对应于气缸1和2的排气流道之间的缸际交互作用可能更高。在924之后返回到方法900，并且在952之后，方法900结束。

现在转向图5，其示出了趋势线的曲线500，其示出了根据方法900确定交互作用参数的发动机校准方法。趋势线520、530和540对应于由分别位于6缸发动机的3个气缸的排气气缸组中的第一气缸、第二气缸和第三气缸的排气流道中的各排气传感器所测量的afr。在时间t1(一直到时间t2)，在3个气缸的每个气缸中引入正阶跃变化afr扰动。换句话说，对于气缸组的第一气缸、第二气缸和第三气缸中的每一个，afr命令＝1.55。在时间t3(一直到时间t4)，仅向排气气缸组的第一气缸引入第二正阶跃变化afr扰动。换句话说，afr命令，1＝1.5。如曲线500所示，第二气缸和第三气缸与第一气缸之间的缸际交互作用通过在时间t2测量的第二气缸和第三气缸的afr信号(520和530)的偏差来表示。作为一个示例，由于各气缸的排气流道之间的排气的反混和/或混合，第一气缸的afr的增加导致afr的增加，并且由位于第二排气流道和第三排气流道中的排气传感器检测和测量这些偏差。换句话说，afr测量,1＝1.52，afr测量,2＝1.25，并且afr测量,3＝1.17。根据方法900，可根据方程3确定第一气缸和第二气缸之间以及第一气缸和第三气缸之间的交互作用参数。因此，可通过在一个气缸中引入扰动并在其他气缸的每一个中测量该扰动来形成交互作用参数的交互作用矩阵。

现在转向图6，其示出了控制图600，该控制图示出了各发动机气缸的afr的前馈和反馈控制可如何与逐气缸组求平均的afr的闭环控制集成。如控制图600中所示，控制器12可与发动机的涉及气缸afr的控制的各种执行器和传感器610通信(发送信号并从其接收信号)。具体地，控制器12可接收来自发动机10以及排气歧管17和19(包括与其流体地联接的传感器，诸如高频排气传感器163和164)的输入。如上所述，位于各排气流道中的高频排气传感器也可在afr气缸控制期间与控制器12电子通信。在求平均的(逐气缸组)闭环afr控制期间(如620所示)，控制器可接收来自执行器和传感器610的输入(包括排气氧传感器163和164的测量值)，并且基于该反馈，控制输出变量(诸如到发动机10特别是发动机气缸的燃料喷射和空气供应流率)，以便实现目标逐气缸组afr值。在示例控制图600中，各气缸afr控制回路650与气缸afr的逐气缸组求平均的闭环控制回路620分离。以这种方式，可将各气缸afr控制切换为开以扩增和/或补偿气缸afr的求平均的闭环控制。此外，通过将各气缸afr控制与逐气缸组求平均的气缸afr控制分离，现有控制器可能更容易用本文所述的各气缸afr控制算法进行翻新改进。此外，可灵活地激活和停用各气缸afr控制算法，从而降低发动机操作复杂性同时保持车辆操控性。此外，将各气缸afr控制结合到发动机运转中可减少发动机排放，并且可减少各气缸由于其中的afr不同而产生的扭矩的差值所引起的nvh。此外，如果通过用其他手段修正每个喷射器的传递函数来将燃料补给在所有气缸中控制为是均匀的，则各气缸afr控制算法可有助于确定气缸中的每一个之间的气流差值。

在激活各气缸afr控制回路650时，控制器12执行各气缸afr装仓操作656，由此控制器12解析来自排气氧传感器163和164的高频信号，以便分辨对应于源自每个气缸的排气流的信号分量。解析和分辨来自排气氧传感器163和164的高频复合排气流量信号可被称为各气缸afr装仓，由此控制器12将高频传感器信号数据分解并分离成其气缸特定分量。这里，排气流的气缸特定分量(如由排气传感器163和164所测量)是指主要源自各气缸的排气流，这可通过位于每个排气流道中的单独的排气传感器来测量。主要源自各气缸的可由位于每个排气流道中的单独的排气传感器测量的排气流包括由排出不同排气流道的排气的混合、来自排气歧管的反混等引起的缸际排气流交互作用，如上所述。以这种方式，各气缸afr装仓可提供对各气缸排气流(包括排气流量、氧气含量和气体成分)的估计，从中可以推断出源自每个气缸的各气缸afr。

经解析和/或装仓的信号被传递到交互作用矩阵654并由其处理。如上所述，交互作用矩阵可包括多个交互作用矩阵，各自包括交互作用参数kij的nxn矩阵，所述交互作用参数表示由气缸组的第i气缸对气缸组的第j气缸引发的排气流交互作用。多个交互作用矩阵中的每一个都可针对特定范围的发动机工况(发动机负载、发动机转速、vct等)进行校准，使得可由各气缸afr控制器650衡算发动机工况下的交互作用参数中的可变性(包括非线性可变性)。对从各afr装仓656中获得的解析的信号进行处理可包括将该组交互作用参数应用于从解析的信号推导出的各气缸afr估计值，从而从其中消除缸际交互作用。通过消除缸际交互作用，可细化各气缸afr估计值，使得各气缸afr估计值与实际各气缸afr之间的偏差可相对于缸际交互作用未被消除的情况减小。然后可将细化的各气缸afr估计值归一化到化学计量afr(λ＝afr/afr化学计量)作为控制器输出值，并且可根据方程4，基于归一化的控制器输出值和目标afr值的偏差来针对每个第k气缸计算修正系数ck；

方程4

ck＝λ目标-λ(估计，修正)，k；k＝1至n

控制器12可将修正系数ck作为发动机工况的函数，以及作为各气缸afr估计值与实际各气缸afr之间的偏差的函数存储在自适应表658中。因此，可从自适应表658中调用所存储的ck值，并将其应用于各气缸afr控制期间的前馈补偿并且用于扩增求平均的逐气缸组闭环控制620。另外，还可将修正系数通过将它们与求平均的闭环控制输出相加来应用于总体气缸控制输出，以便有助于平衡和减小各气缸afr间的可变性。在控制图600的示例中，可采用来自各气缸afr控制650的输出值作为来自相应的各气缸afr中的每一个的平均闭环控制620的输出值的修正系数。以这种方式，各气缸afr控制650可用于减少气缸之间的afr可变性以及减少各afr和逐气缸组afr与目标afr的偏差(例如，对于化学计量目标afr，λ＝1)。

现在转向图7和图8，它们示出了用于控制发动机系统(诸如发动机系统100)中的各气缸afr的方法700和800的流程图。方法700和800可由控制器12作为驻留在发动机上的非暂态存储器中的可执行指令来执行。控制各气缸afr是指分别测量和/或估计每个气缸的afr，并且独立地调节每个激活气缸的燃料和空气进气量。相比之下，逐气缸组或求平均的气缸afr控制是指测量和/或估计求平均的逐气缸组afr并向气缸组的每个气缸供应相同的控制动作(例如，燃料和空气供应流率)。

方法700开始于710，其中估计和/或测量发动机工况诸如发动机开状态、负载、发动机转速、发动机温度等。接下来，在720处，控制器12测量高频排气成分。测量高频排气成分还可包括测量排气流率、排气氧含量，并且可由位于排气流道下游和排放控制系统上游的排气歧管中的高频排气氧传感器执行。在包括位于每个排气流道中的高频排气传感器的发动机系统中，测量高频排气成分还可包括测量每个排气流道中的排气成分。方法700在730处继续，其中控制器确定各气缸afr控制是否为开。如果各气缸afr控制不为开，则方法700前进到736，其中控制器实施逐气缸组控制气缸afr，包括对排气氧传感器测量值求平均以估计逐气缸组气缸afr。对于各气缸afr控制为开的情况，方法700在740处继续，其中控制器12确定各气缸afr值，如图8的方法800所示。

在806处，方法800确定每个第k气缸的各气缸afr值。换句话说，对每个气缸组的每个气缸(kp至n)执行806(步骤810到888)。方法800在810处继续，其中确定第k气缸是否被激活。第k气缸可在燃料正供应到该气缸时被激活(燃烧)，并且可在到气缸的燃料供应已切断时被停用(无燃烧)。作为另一示例，气缸可在其进气门和排气门保持在关闭位置超过阈值气门关闭持续时间时被停用。可变排量发动机(vde)中的一个或多个气缸可在发动机负载减少的时段期间被停用以减少燃料消耗。作为另一示例，(参考图2)当排气传感器263所测量的排气流量在气缸特定点火间隔(ts)期间大于阈值排气流量268时，控制器12可将对应于气缸特定点火间隔的气缸确定为激活。以这种方式，排气流量传感器263还可帮助检测停用的气缸，这可使afr控制和各气缸燃料补给中的误差减少。对于第k气缸停用的情况，方法800在814处继续，其中控制器12将交互作用参数pkj(j＝1至n)(其对应于由来自第k气缸的排气流对来自第j气缸的排气流引发的缸际交互作用)设定为0。由于进气门和排气门关闭并且在气缸停用时没有发生燃料燃烧，因此来自停用气缸的排气流减少(或停止)，从而排除了由排气流引发的缸际交互作用。接下来，方法800在816处继续，其中控制器12保持存储在存储器中的第k气缸的afr修正系数ck的值。在各气缸afr的控制期间，可应用afr修正系数作为对逐气缸组平均控制输出的修正。

对于气缸被激活的情况，返回到810，方法800在820处继续，其中可对高频排气传感器信号数据(例如，排气流率、排气氧含量、排气成分等)进行解析以便将信号分辨为其构成气缸特定分量。解析高频排气传感器信号可包括：提取高频传感器信号数据的对应于阈值时段的一部分；以及将高频信号数据的阈值时段划分或分解为连续气缸特定分量。在一个示例中，阈值时段可对应于发动机的点火循环持续时间，在此期间发动机(或发动机的单个气缸组)的每个激活气缸被点火至少一次。在一个示例中，循环周期tc可通过tc＝120/n来确定，其中n是以rpm为单位的发动机转速。点火持续时间可通过ti＝tc/n来确定，其中n是发动机气缸的数量。作为一个示例，对于以1500rpm运转的4缸发动机，发动机点火频率可以是50hz(对应于0.08秒的循环周期和0.02秒的点火持续时间)。参考图2，阈值时段可对应于点火循环时段tc。此外，连续气缸特定分量可对应于连续点火间隔ts；阈值时段和每个点火间隔ts两者都可确定为对应于曲柄转角正时事件。例如，每个点火间隔都可对应于曲柄转角正时事件，在所述事件期间，每个激活气缸都可在点火循环期间被点火。因此，在信号数据的阈值时段内将高频排气传感器信号解析或装仓成连续点火间隔可有助于通过将高频排气传感器信号解卷积成气缸特定部分并将数据的每个气缸特定部分归因于各激活气缸来确定和/或估计各气缸afr值。可通过将排气传感器输出信号基于它们的点火时间顺序分辨为各气缸分量来实现各气缸装仓。例如，在8缸发动机的情况下，可将一个点火循环内的排气传感器输出信号划分为对应于8个单独气缸的8个相等点火间隔的8个部分。如上所述，发动机rpm可用于确定点火间隔。各气缸装仓还可包括通过仓内的历史平均值来对各气缸测量值求平均。

在进一步的示例中，解析高频排气传感器信号可包括提取高频传感器信号数据的对应于多个阈值时段的一部分，并且将高频信号数据的阈值时段中的每一个划分或分解为它们的连续气缸特定分量。在更新各气缸控制器输出(例如，各气缸afr修正系数)之前对更大量的传感器数据进行处理可降低各气缸afr控制的响应性(超过点火循环)；然而，可通过减少异常值或噪声传感器信号数据对控制器输出的影响来增加各气缸afr控制的鲁棒性。

接下来，方法800在830处继续，其中控制器基于分辨的(例如，装仓的)气缸特定分量来估计各气缸的afr。在一个示例中，分辨的气缸特定分量可对应于气缸的点火间隔ts期间的高频传感器信号数据的一部分。可通过对高频排气数据的气缸特定部分(例如，排气流率、氧含量、成分等)求平均并将排气数据与气缸afr相关联来估计第k气缸的afr。第k气缸afr的每个估计值都可存储在分配给每个气缸的存储缓冲器中。例如，装仓的排气传感器数据可包括或代表连续点火循环中的每个特定气缸的各气缸分量。可在几个点火循环内对特定气缸的各气缸分量执行求平均以确定各afr的估计值，并且当与交互作用矩阵的交互作用参数相结合时，可提供该特定气缸的各afr的细化的估计值。继续方法800，在840处，控制器获得交互作用参数pik(i＝1至n)，用于确定由来自第i气缸的排气对来自第k气缸的排气引发的缸际交互作用。可从存储在车辆控制器12上的非暂态存储器中的交互作用参数的矩阵中检索交互作用参数pik。如上面参考图2所述，可存储多个交互作用参数矩阵，每个交互作用参数矩阵都对应于不同组或不同范围的发动机工况。因此，在840处，控制器12可检索对应于当前发动机工况组(发动机转速、发动机负载、vct等)的交互作用参数组。以这种方式，可通过各气缸afr控制来衡算发动机工况下的交互作用参数的非线性和可变性。接下来，在850处，控制器应用交互作用参数pik，以修正第k气缸的估计的afr。应用交互作用参数pik，有效地滤除或消除来自各气缸afr估计值的缸际交互作用的影响，以计算修正后的估计的afr，afr估计,修正,k。

接下来，在860处，控制器12基于第k气缸的afr目标与afr估计,修正之间的偏差来计算afr修正系数ck。如上所述，还可将ck归一化为化学计量afr，使得可基于第k气缸的λ目标与λ估计,修正之间的偏差来计算ck。方法800在870处继续，其中控制器12存储计算的修正系数ck，并重新计算到期的afr修正系数。计算到期的afr修正系数可包括对阈值数量的气缸点火循环内所计算和存储的ck值求平均。换句话说，计算到期的afr修正系数可包括计算ck的移动平均值。存储的修正系数可包括由气缸针对一定范围的发动机工况索引的修正系数的查找表。

跟随870，以及也在816之后，方法800在880处继续，其中控制器12确定修正系数ck是否偏离阈值校准系数ck,th超过阈值偏差δck,th。在一些示例中，在880处可将到期的afr修正系数与ck,th进行比较。对于(ck-ck,t/h)>δck,th的情况，方法800继续到884，其中控制器12向驾驶员生成故障气缸的指示。在检测到故障气缸的情况下，控制器12还可建议驾驶员维修发动机系统。δck,th可指ck与ck,th的阈值偏差，当超过该偏差时，气缸中的燃烧可能出故障。由于气缸故障，控制器12在888处停用故障气缸。在888之后，以及跟随880，对于(ck-ck,t/h)不大于δck,th的情况，方法800在740之后返回到方法700。

在750处返回到方法700，控制器12确定前馈各气缸afr控制是否为开。对于前馈控制为开的情况，方法700在760处继续，其中控制器12根据第k气缸和当前发动机工况而从查找表中检索所存储的修正系数ck。然后可将检索到的所存储的修正系数应用于前馈控制算法，以预测和拒绝对气缸燃烧的过程扰动，这使得各气缸afr与目标afr(例如，化学计量afr)的偏差增加。跟随760，以及跟随750，对于前馈控制为关的情况，方法700在770处继续，其中控制器12实施各气缸afr反馈控制。可通过利用输出(包括归一化为化学计量afr的输出)补偿逐气缸组求平均的气缸反馈控制的控制输出来实施各气缸afr反馈控制，如上面参考图6的控制图600所述。因此，各气缸afr前馈和/或反馈控制可与逐气缸组求平均的气缸控制集成并被实施以对其进行补偿，从而减小各气缸afr的可变性。在770之后，方法700结束。

现在转向图10，其示出了用于操作发动机系统100的示例时间曲线1000。在示例时间曲线1000中，示出了六缸发动机中的三缸气缸组的afr控制。时间曲线1000包括关于以下各项的趋势线：发动机负载1010；发动机系统100的三缸气缸组的气缸激活状态(例如，1号气缸激活状态1022、2号气缸激活状态1024、3号气缸激活状态1026)；各缸afr控制状态1030；三缸气缸组的第k气缸的afrk(afr11042、afr21044、afr31046)；由3号气缸对第k气缸引发的排气交互作用的缸际交互作用参数p3k(p311052、p321054、p331056)；第k气缸的修正系数ck与阈值修正系数ck,th之间的偏差(δc11062、δc21064、δc31066)；第k气缸的故障状态(1号1072、2号1074、3号1076)；以及高频排气氧传感器信号数据1080。在时间曲线1000中还包括化学计量空燃比(afr化学计量1048)、气缸1-3的逐气缸组平均afr(afr逐气缸组,平均1040)以及第k气缸的修正系数ck与阈值修正系数之间的阈值偏差(δcth1068)。可由控制器12通过本文中的方法700和800在各气缸afr控制期间估计afrk。当各气缸afr控制为关时，为了说明性目的，在时间曲线1000中示出afrk值(如虚线所示)。为清楚和简洁起见，在时间曲线1000中未示出缸际交互作用参数p2k和p1k(k＝1至3)。

在时间t1之前，发动机在较低发动机负载1010下运转，并且各气缸afr控制为关。因此，激活气缸(在时间t1之前，1-3号气缸为激活)的afr由发动机控制器以逐气缸组求平均的方式来控制。在时间t1之前，实际各afr值(afr11042和afr21044)大于afr化学计量1048，而afr31046小于afr化学计量1048。逐气缸组afr控制器不计算或不估计各气缸afr值；为了说明性目的，当各气缸afr控制为关时，使用虚线来描绘各气缸afr值。高频排气氧传感器信号数据1040表示逐气缸组afr大于afr化学计量1048，如afr逐气缸组,平均1040所反映的那样，这可由控制器12在逐气缸组afr控制期间根据高频排气氧传感器信号数据1040来计算和/或推断。因此，在时间t1，控制器12(其在逐气缸组气缸afr控制中操作)调整对三缸气缸组的燃料和/或空气供应，以使afr逐气缸组,平均1040减小；换句话说，气缸组中的每个气缸都进行相同的逐气缸组燃料补给调整，使得每个气缸中的afr11042、afr21044和afr31046都各自降低大约相同的量。这样，由于燃料和/或空气供应调整以逐气缸组的方式应用，因此尽管afr逐气缸组,平均在时间t1后减小到更接近afr化学计量的值，但各气缸afr值的可变性1049未降低。此外，afr31046与afr化学计量之间的偏差在时间t1的逐气缸组afr调整之后增加。因此，尽管逐气缸组气缸afr控制器能够将afr逐气缸组,平均1040调整为更接近afr化学计量1048，但由于各气缸afr值的可变性以及它们与afr化学计量的偏差而引起的对发动机性能特性诸如发动机操控性、扭矩可变性、排放和nvh的不利影响可能会继续有增无减。

在时间t2，逐气缸组求平均的气缸afr控制继续，同时3号气缸被停用。由于逐气缸组平均气缸afr控制可能对气缸停用事件不敏感，因此逐气缸组气缸afr控制不对气缸燃料和/或空气供应进行进一步调整。因此，激活气缸(例如，1号气缸和2号气缸)上的afr逐气缸组,平均增大。因此，在时间t2，在逐气缸组平均气缸afr控制下，afr逐气缸组,平均与afr化学计量的偏差和各气缸afr失衡升高。

在时间t3，各气缸afr控制被切换为开。如上所述，各气缸afr控制可与逐气缸组平均气缸afr控制回路分离，并且还可用于补偿和扩增由逐气缸组平均气缸afr控制命令的控制动作。作为各气缸afr控制的一部分，控制器12解析排气氧信号数据1080，以便将信号数据(表示来自气缸组中的每个气缸的排气流)划分和分辨为其气缸特定分量。如上面参考图7和图8所述，控制器12可通过将表示气缸组的点火循环的信号数据的一个或多个阈值时段划分为由对应于每个气缸的点火的单独点火间隔表示的气缸特定分量来解析排气氧信号数据1080。点火间隔可以是点火循环期间的连续时间间隔，并且可对应于发动机的气缸特定曲柄转角和/或曲柄正时。接下来，控制器12可根据从高频信号数据解析和分辨的单独的气缸特定分量来估计各气缸afr值。

在估计各气缸afr值之后，控制器12可从对应于当前发动机工况的气缸交互作用矩阵中检索缸际交互作用参数。由于3号气缸被停用，因此对应于由源自气缸3的排气流对源自第k气缸的排气流引发的交互作用的交互作用参数(p3k；k＝1至3)为零。尽管未在时间曲线1000中示出，但在各气缸afr控制的执行期间，控制器12可检索表示由来自1号气缸和2号气缸的排气流引发的交互作用的交互作用参数(p1k和p2k；k＝1至3)，所述交互作用参数对应于当前发动机工况范围(发动机转速、负载、vtc等)。例如，在时间t3，控制器12可检索对应于较低负载状态的气缸交互作用参数。此外，控制器12可向各气缸afr估计值应用交互作用参数p1k和p2k以便消除缸际交互作用，从而修正各气缸afr估计值。在时间曲线1000上在时间t3后通过针对时间t3后的afr11042、afr21044和afr31046所示的实线趋势线来表示修正后的缸际估计值。

在修正各afr估计值之后，控制器12可基于修正后的各afr估计值与afr化学计量的偏差来计算各修正系数ck。可将计算出的修正系数归一化并输出到总体afr控制算法，以补偿来自逐气缸组求平均的afr控制回路的输出并细化发动机系统100的总体afr气缸控制。此外，可将ck与已校准阈值ck,th的偏差(δc11062、δc21064、δc31066)与每个第k气缸的阈值修正系数进行比较以确定气缸是否可能发生故障。在时间t3和时间t4之间，δc11062和δc21064小于δcth，表明无故障气缸。在3号气缸被停用时，c3和δc3并不由各气缸afr控制器计算。在示例时间曲线1000中，为了说明性目的示出基于单个阈值修正系数cth的单个已校准修正系数阈值δcth，但对于每个第k气缸，可采用完全不同的已校准修正系数阈值δck,th。

如时间曲线1000所示，在t3在从逐气缸组求平均的气缸afr控制切换到用各气缸afr控制补偿的逐气缸组求平均的气缸afr控制之后，各气缸afr值的可变性降低，同时也使afr逐气缸组-平均更接近afr化学计量。此外，由于各气缸afr控制算法分别调整对每个气缸的燃料补给，因此3号气缸的停用不会妨碍各气缸afr控制或对afr逐气缸组,平均产生不利影响。换句话说，虽然当通过逐气缸组求平均的afr气缸控制进行操作时(无来自各afr气缸控制的补偿)，afr逐气缸组,平均与afr化学计量之间的偏差在时间t2至时间t3期间增加，但在时间t3和时间t4之间，激活各afr气缸控制能够使afr逐气缸组,平均与afr化学计量的偏差即使在3号气缸的停用期间也减小。

在时间t4，3号气缸被激活。由于各afr气缸控制保持为开，因此控制器12解析排气氧信号数据1080，以便将信号数据(表示来自气缸组中的每个气缸的排气流)划分和分辨为其气缸特定分量。通过解析高频信号数据并将高频数据分辨为单独的气缸特定分量，控制器12可计算各气缸afr估计值。由于3号气缸被激活，因此控制器12根据对应于当前发动机工况(发动机转速、发动机负载、vtc等)的交互作用矩阵来检索对应于由源自气缸3的排气流对源自第k气缸的排气流引发的交互作用的一组刷新的交互作用参数(p3k；k＝1至3)。尽管为了简洁起见未在时间曲线1000中示出，但在各气缸afr控制算法的执行期间，控制器12还可检索表示由来自1号气缸和2号气缸的排气流引发的交互作用的交互作用参数(p1k和p2k；k＝1至3)。

如时间曲线1000所示，交互作用系数p32可大于p31，因为2号气缸排气流道的出口可定位成更接近3号排气流道的出口；因此，由源自3号气缸的排气流对来自2号气缸的排气流引发的排气流交互作用可高于由源自3号气缸的排气流对来自1号气缸的排气流引发的排气流交互作用。此外，p33可比p32和p31两者都大，因为来自3号气缸排气流道的排气流与其本身直接相关。如前所述，控制器12可向各气缸afr估计值应用交互作用参数p1k，p2k和p3k以便消除缸际交互作用并修正各气缸afr估计值。在修正各气缸afr估计值以消除缸际交互作用之后，控制器12可基于各afr值与afr化学计量的偏差来计算各修正系数ck。在3号气缸被激活时，控制器12重新开始计算c3，和δc3。可将计算出的修正系数归一化并用于补偿来自逐气缸组求平均的afr控制回路的输出，以细化发动机系统100的总体afr气缸控制。可将ck与已校准阈值ck,th的偏差(δc11062、δc21064、δc31066)与每个第k气缸的阈值修正系数偏差进行比较以确定气缸是否可能发生故障。在时间t4和时间t5之间，δc11062、δc21064和δc31066各自小于ck,th，表明无故障气缸。

在时间t5，发动机负载增大到更高的负载。各气缸afr控制保持为开，并且该气缸组的所有气缸保持被激活。由于各afr气缸控制保持为开，因此控制器12解析排气氧信号数据1080，以便将信号数据(表示来自气缸组中的每个气缸的排气流)划分和分辨为其气缸特定分量。通过解析高频信号数据并将高频数据分辨为单独的气缸特定分量，控制器12可计算各气缸afr估计值。由于发动机负载的增加，控制器12检索对应于较高负载工况的一组新的交互作用参数。如时间曲线1000所示，新的交互作用参数p3k(p31、p32、p33)相对于时间t5之前的交互作用参数更高。在时间曲线1000的示例中，由于来自发动机气缸的较高的燃料燃烧速率和较高的排气流量，交互作用参数可随着发动机负载的增加而增加。较高的排气流量可引起源自排气歧管中的每个气缸排气流道的排气流的更高的反混和混合，从而提高缸际交互作用。尽管缸际交互作用增加，但各气缸afr控制能够通过用更新的(更高的)一组交互作用参数修正各气缸afr估计值来保持各气缸afr值相对于afr逐气缸组,平均的低可变性。此外，各修正系数ck以及它们的所计算的与阈值修正系数ck,th的偏差保持小于阈值偏差ck,th，表明无故障气缸。可将计算出的修正系数归一化并用于补偿来自逐气缸组求平均的afr控制回路的输出，以细化发动机系统100的总体afr气缸控制。

在时间t6，发动机负载保持在较高负载值，而各气缸afr控制保持为开并且气缸组中的所有气缸保持被激活。由于各afr气缸控制保持为开，因此控制器12解析排气氧信号数据1080，以便将信号数据(表示来自气缸组中的每个气缸的排气流)划分和分辨为其气缸特定分量。通过解析高频信号数据并将高频数据分辨为单独的气缸特定分量，控制器12可计算各气缸afr估计值。在通过应用交互作用参数(p3k)修正各气缸afr估计值之后，修正后的afr31046突然减小。这样，计算出的修正系数c3与阈值修正系数的偏差增加到高于阈值偏差，表明气缸故障。响应于阈值修正系数增加到高于阈值偏差，控制器12向驾驶员提供3号气缸发生故障的指示(1076)。驾驶员指示可包括在车辆的驾驶员面板处的视觉和/或听觉警报。

以这种方式，可通过来自单个高频排气氧传感器的高频排气流量和成分测量值来准确地估计气缸组的各气缸afr值。此外，通过校准发动机系统，可确定由源自其他各气缸的排气流对源自每个气缸的排气流引发的缸际交互作用。此外，通过在宽范围的发动机工况(例如，发动机负载、发动机转速、vct等)内进行校准方法，可精确地衡算缸际交互作用中的非线性可变性。此外，存储交互作用参数矩阵(其量化不同发动机工况下的缸际交互作用)允许各气缸afr控制算法迅速地检索对应于当前发动机工况组的交互作用参数组；因此，可通过消除缸际交互作用的影响而通过缸际交互作用参数来修正基于解析的高频排气流量传感器信号数据而对各气缸afr值的估计值。此外，可将修正后的缸际afr估计值归一化并与目标各afr值进行比较，以计算归一化的控制器修正系数。可将这些归一化的控制器修正系数与校准后的阈值控制器修正系数进行比较，以评估和指示故障气缸。因此，燃烧发动机的各气缸之间的afr可变性可降低，从而增大车辆操控性，降低发动机nvh并减少排放。解析高频排气流量传感器信号数据以估计各气缸afr值并通过消除缸际交互作用来修正估计的各气缸afr值的技术效果在于可从位于排气歧管中的单个高频排气成分传感器确定气缸组中的各气缸afr值；进一步的技术效果在于可降低各气缸afr可变性，同时保持和/或降低发动机制造成本和复杂性。

作为一个实施例，提供了一种用于发动机的方法，该方法包括：测量高频排气成分；并且对于发动机的第一气缸，解析所测量的高频排气成分以确定高频排气成分的第一气缸特定分量；基于所测量的高频排气成分的第一气缸特定分量来估计空燃比(afr)；以及通过从估计的afr中减去缸际排气交互作用来修正估计的afr。在这样的示例中，测量高频排气成分可另外地或替代地包括测量高频排气成分达阈值持续时间。第一气缸特定分量可另外地或替代地包括所测量的高频排气成分的根据从第一气缸排出的排气推导出的一部分。在一些示例中，缸际排气交互作用可另外地或替代地包括对来自除第一气缸之外的气缸的所测量的高频排气成分信号的影响。此外，在前述任一实施例中，该方法可另外地或替代地包括：对于发动机的每个气缸，基于所测量的高频排气成分的气缸特定分量来估计afr；以及通过从估计的afr中减去缸际排气交互作用来修正估计的afr。在一些示例中，该方法可另外地或替代地包括：对于第一气缸，基于修正后的估计的afr与目标afr的偏差来计算afr修正系数；以及将afr修正系数应用于afr的反馈控制以减少afr与目标afr的偏差。在前述任一实施例中，该方法可另外地或替代地包括：对于第一气缸，存储所计算的afr修正系数；以及将afr修正系数应用于afr的前馈控制以减少afr与目标afr的偏差。此外，在前述任一实施例中，该方法可另外地或替代地包括，对于第一气缸，当所存储的所计算的afr修正系数与预定的afr修正系数之间的偏差大于阈值偏差时，确定第一气缸是有故障的。

在另一实施例中，提供了一种估计各发动机气缸中的空燃比的方法，该方法包括：以高于阈值频率的测量频率测量排气成分；并且对于在阈值时段内测量的排气成分数据，将所测量的排气成分数据分辨为气缸特定分量；基于分辨的气缸特定分量来估计每个发动机气缸的空燃比(afr)；以及修正每个发动机气缸的估计afr，包括应用二进制交互作用参数的交互作用矩阵以从每个发动机气缸的估计的afr中消除缸际排气交互作用影响。在这样的示例中，阈值时段可另外地或替代地包括对应于各发动机气缸的发动机气缸组的一个点火循环。此外，将在阈值时段内测量的所测量的排气成分数据分辨为发动机气缸特定分量可另外地或替代地包括：将数据划分为对应于各发动机气缸的点火序列的连续时间间隔；以及将所测量的排气成分数据在连续时间间隔的每一个内分配给对应的发动机气缸。在另一示例中，将在阈值时段内测量的所测量的排气成分数据分辨为发动机气缸特定分量可另外地或替代地包括：将数据划分为对应于各发动机气缸的点火序列的连续事件间隔；以及将所测量的排气成分数据在每个事件间隔内分配给对应的发动机气缸。在一些示例中，每个连续事件间隔可另外地或替代地包括高于阈值幅度的排气成分数据的脉冲。在包括应用交互作用矩阵的前述任一实施例中，交互作用矩阵可另外地或替代地包括ixj二进制交互作用参数，i和j从1到n变化，n是各发动机气缸的数量，并且第ij二进制交互作用参数中的每一个都量化由从第i发动机气缸排出的排气对从第j发动机气缸排出的排气引发的二进制排气成分交互作用。在一些示例中，从每个第j＝k发动机气缸的估计的afr中消除缸际排气交互作用影响可另外地或替代地包括向第k发动机气缸的估计的afr应用每个第ik二进制交互作用参数。此外，在包括应用交互作用矩阵的前述任一实施例中，应用交互作用矩阵可另外地或替代地包括应用对应于当前发动机负载和当前发动机转速的第ij二进制交互作用参数，第ij二进制交互作用参数中的每一个都随发动机转速和发动机负载而变化。

在另一示例中，提供了一种发动机系统，该发动机系统包括：燃烧气缸的第一气缸组，第一气缸组的燃烧气缸中的每一个都通过单独的气缸排气流道充分地联接到第一排气歧管；第一高频排气成分传感器，其流体地联接到第一排气歧管；以及控制器，该控制器在其上包括用于进行以下操作的可执行指令：在第一高频排气成分传感器处测量高频排气成分；并且对于第一气缸组的第一燃烧气缸，解析所测量的高频排气成分，以确定高频排气成分的第一燃烧气缸特定分量；基于所测量的高频排气成分的第一燃烧气缸特定分量来估计空燃比(afr)；以及通过从估计的afr中消除缸际排气交互作用来修正估计的afr。在这样的示例中，发动机系统可另外地或替代地包括：燃烧气缸的第二气缸组，第二气缸组的燃烧气缸中的每一个都通过单独的气缸排气流道充分地联接到第二排气歧管；第二高频排气成分传感器，其流体地联接到第二排气歧管；以及控制器，该控制器在其上包括用于进行以下操作的可执行指令：在第二高频排气成分传感器处测量高频排气成分；并且对于第二气缸组的第一燃烧气缸，解析所测量的高频排气成分，以确定高频排气成分的第一燃烧气缸特定分量；基于所测量的高频排气成分的第一燃烧气缸特定分量来估计空燃比(afr)；以及通过从估计的afr中消除缸际排气交互作用来修正估计的afr。在包括发动机系统的前述任一实施例中，第一高频排气成分传感器可另外地或替代地位于单独的气缸排气流道的下游，并且位于排放控制装置的上游。在包括用于测量高频排气成分的可执行指令的前述任一实施例中，测量高频排气成分可另外地或替代地包括以低于阈值采样率的采样速率测量排气成分。

要注意，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、执行器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的处理策略等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以所示顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所需要的，而是为了便于说明和描述而提供。一个或多个所示的动作、操作和/或功能可以取决于所使用的特定策略而重复地执行。此外，所述动作、操作和/或功能可以图形表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读储存介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。

应当明白的是，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合，以及本文公开的其他特征、功能和/或性质。

以下权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”要素或“第一”要素或其等效形式。这些权利要求应当理解成包括一个或多个这样的要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、要素和/或性质的其他组合和子组合。这些权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同均被认为包括在本公开的主题内。

根据本发明，一种用于发动机的方法包括：测量高频排气成分；并且对于发动机的第一气缸，解析所测量的高频排气成分以确定高频排气成分的第一气缸特定分量；基于所测量的高频排气成分的第一气缸特定分量来估计空燃比(afr)；以及通过从估计的afr中减去缸际排气交互作用来修正估计的afr。

根据一个实施例，测量高频排气成分包括测量高频排气成分达阈值持续时间。

根据一个实施例，第一气缸特定分量包括所测量的高频排气成分的根据从第一气缸排出的排气推导出的一部分。

根据一个实施例，缸际排气交互作用包括对来自除第一气缸之外的气缸的所测量的高频排气成分信号的影响。

根据一个实施例，本发明的特征还在于：对于发动机的每个气缸，基于所测量的高频排气成分的气缸特定分量来估计afr；以及通过从估计的afr中减去缸际排气交互作用来修正估计的afr。

根据一个实施例，本发明的特征还在于：对于第一气缸，基于修正后的估计的afr与目标afr的偏差来计算afr修正系数；以及将afr修正系数应用于afr的反馈控制以减少afr与目标afr的偏差。

根据一个实施例，本发明的特征还在于：对于第一气缸，存储所计算的afr修正系数；以及将afr修正系数应用于afr的前馈控制以减少afr与目标afr的偏差。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于，当所存储的所计算的afr修正系数与预定的afr修正系数之间的偏差大于阈值偏差时，确定第一气缸是有故障的。

根据本发明，一种估计各发动机气缸中的空燃比的方法包括：以高于阈值频率的测量频率测量排气成分；并且对于在阈值时段内测量的排气成分数据，将所测量的排气成分数据分辨为气缸特定分量；基于分辨的气缸特定分量来估计每个发动机气缸的空燃比(afr)；以及修正每个发动机气缸的估计afr，包括应用二进制交互作用参数的交互作用矩阵以从每个发动机气缸的估计的afr中消除缸际排气交互作用影响。

根据一个实施例，阈值时段包括对应于各发动机气缸的发动机气缸组的一个点火循环。

根据一个实施例，将在阈值时段内测量的所测量的排气成分数据分辨为发动机气缸特定分量包括：将数据划分为对应于各发动机气缸的点火序列的连续时间间隔；以及将所测量的排气成分数据在连续时间间隔的每一个内分配给对应的发动机气缸。

根据一个实施例，将在阈值时段内测量的所测量的排气成分数据分辨为发动机气缸特定分量包括：将数据划分为对应于各发动机气缸的点火序列的连续事件间隔；以及将所测量的排气成分数据在每个事件间隔内分配给对应的发动机气缸。

根据一个实施例，每个连续事件间隔都包括高于阈值幅度的排气成分数据的脉冲。

根据一个实施例，应用交互作用矩阵包括应用交互作用矩阵，其中交互作用矩阵包括ixj二进制交互作用参数，i和j从1到n变化，n是各发动机气缸的数量，并且第ij二进制交互作用参数中的每一个都量化由从第i发动机气缸排出的排气对从第j发动机气缸排出的排气引发的二进制排气成分交互作用。

根据一个实施例，从每个第j＝k发动机气缸的估计的afr中消除缸际排气交互作用影响包括向第k发动机气缸的估计的afr应用每个第ik二进制交互作用参数。

根据一个实施例，应用交互作用矩阵包括应用对应于当前发动机负载和当前发动机转速的第ij二进制交互作用参数，第ij二进制交互作用参数中的每一个都随发动机转速和发动机负载而变化。

根据本发明，提供了一种发动机系统，该发动机系统具有：燃烧气缸的第一气缸组，第一气缸组的燃烧气缸中的每一个都通过单独的气缸排气流道充分地联接到第一排气歧管；第一高频排气成分传感器，其流体地联接到第一排气歧管；以及控制器，该控制器在其上包括用于进行以下操作的可执行指令：在第一高频排气成分传感器处测量高频排气成分；并且对于第一气缸组的第一燃烧气缸，解析所测量的高频排气成分，以确定高频排气成分的第一燃烧气缸特定分量；基于所测量的高频排气成分的第一燃烧气缸特定分量来估计空燃比(afr)；以及通过从估计的afr中消除缸际排气交互作用来修正估计的afr。

根据一个实施例，本发明的特征还在于燃烧气缸的第二气缸组，第二气缸组的燃烧气缸中的每一个都通过单独的气缸排气流道充分联接到第二排气歧管；第二高频排气成分传感器，其流体地联接到第二排气歧管；以及

控制器，该控制器在其上包括用于进行以下操作的可执行指令：在第二高频排气成分传感器处测量高频排气成分；并且对于第二气缸组的第一燃烧气缸，解析所测量的高频排气成分，以确定高频排气成分的第一燃烧气缸特定分量；基于所测量的高频排气成分的第一燃烧气缸特定分量来估计空燃比(afr)；以及通过从估计的afr中消除缸际排气交互作用来修正所估计的afr。

根据一个实施例，第一高频排气成分传感器位于单独的气缸排气流道的下游，并且位于排放控制装置的上游。

根据一个实施例，用于测量高频排气成分的可执行指令包括测量高频排气成分包括低于阈值采样率测量排气成分。