協(xié)調(diào)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及協(xié)調(diào)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制。一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)包括目標(biāo)每缸空氣量(APC)模塊、目標(biāo)面積模塊和相位器調(diào)度模塊。目標(biāo)APC模塊基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定目標(biāo)APC。目標(biāo)面積模塊基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流閥的目標(biāo)開(kāi)度。目標(biāo)面積模塊基于目標(biāo)開(kāi)度控制節(jié)流閥。相位器調(diào)度模塊基于目標(biāo)APC確定目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度。相位器調(diào)度模塊分別基于目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣凸輪相位器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】協(xié)調(diào)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)涉及2012年9月13日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.13/613,683。以上申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容全文以引用方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開(kāi)涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更特別地涉及用于車(chē)輛的控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在此提供的【背景技術(shù)】描述用于總體上介紹本公開(kāi)的背景。目前署名的發(fā)明人的工作就其在該背景部分中描述的程度以及在其描述在提交時(shí)不會(huì)以其它方式被認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)的方面，既不明確地也不隱含地認(rèn)為是破壞本公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在氣缸內(nèi)燃燒空氣燃料混合物以驅(qū)動(dòng)活塞，這產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流經(jīng)由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。更具體而言，節(jié)流閥調(diào)整節(jié)流面積，這增加或減小進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流。隨著節(jié)流面積的增加，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)整燃料噴射的速率以向氣缸提供所需的空氣燃料混合物和/或?qū)崿F(xiàn)所需的扭矩輸出。增加提供至氣缸的空氣和燃料的量增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。
[0005]在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，火花引發(fā)提供給氣缸的空氣燃料混合物的燃燒。在壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸中的壓縮燃燒提供給氣缸的空氣燃料混合物?；鸹ㄕ龝r(shí)和空氣流量可以是用于調(diào)整火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出的主要機(jī)制，而燃料流量可以是用于調(diào)整壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出的主要機(jī)制。
[0006]已開(kāi)發(fā)出控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩以實(shí)現(xiàn)所需扭矩的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。然而，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)不能像期望的那樣準(zhǔn)確控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。此外，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)不能提供對(duì)控制信號(hào)的快速響應(yīng)或在影響發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的各種裝置之間協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)包括目標(biāo)每缸空氣量(APC)模塊、目標(biāo)面積模塊和相位器調(diào)度模塊。目標(biāo)APC模塊基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定目標(biāo)APC。目標(biāo)面積模塊基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流閥的目標(biāo)開(kāi)度。目標(biāo)面積模塊基于目標(biāo)開(kāi)度控制節(jié)流閥。相位器調(diào)度模塊基于目標(biāo)APC確定目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度。相位器調(diào)度模塊分別基于目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣凸輪相位器。
[0008]一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法包括:基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定目標(biāo)每缸空氣量(APC);基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流閥的目標(biāo)開(kāi)度；以及基于目標(biāo)開(kāi)度控制節(jié)流閥。該控制方法還包括:基于目標(biāo)APC確定目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度；以及分別基于目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣凸輪相位器。
[0009]本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。
[0010]1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng),包括:
目標(biāo)每缸空氣量(APC)模塊，其基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定目標(biāo)APC ；
目標(biāo)面積模塊，其基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流閥的目標(biāo)開(kāi)度并且基于所述目標(biāo)開(kāi)度控制所述節(jié)流閥；以及
相位器調(diào)度模塊，其基于所述目標(biāo)APC確定所述目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度并且分別基于所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣凸輪相位器和排氣凸輪相位器。
[0011]2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的控制系統(tǒng)，還包括:
目標(biāo)歧管絕對(duì)壓力(MAP)模塊，其基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定目標(biāo)MAP ;以及
增壓調(diào)度模塊，其基于所述目標(biāo)MAP確定渦輪增壓器的廢氣門(mén)的目標(biāo)占空比并且基于所述目標(biāo)占空比控制所述渦輪增壓器的所述廢氣門(mén)。
[0012]3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的控制系統(tǒng)，還包括目標(biāo)空氣質(zhì)量流量(MAF)模塊，其基于所述目標(biāo)APC確定進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)MAF，
其中，所述目標(biāo)面積模塊基于所述目標(biāo)MAF和所述目標(biāo)MAP確定所述目標(biāo)開(kāi)度。
[0013]4.根據(jù)技術(shù)方案2所述的控制系統(tǒng)，還包括:
第一扭矩估計(jì)模塊，其基于使用MAP傳感器測(cè)量的MAP確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一估計(jì)扭矩輸出；以及
第二扭矩估計(jì)模塊，其基于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前APC確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二估計(jì)扭矩輸
出，
其中，所述目標(biāo)MAP模塊進(jìn)一步基于所述第一估計(jì)扭矩和所述第二估計(jì)扭矩確定所述目標(biāo)MAP。
[0014]5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的控制系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)MAP模塊基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度、所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度、以及所述第一估計(jì)扭矩和所述第二估計(jì)扭矩之間的差值確定所述目標(biāo)MAP。
[0015]6.根據(jù)技術(shù)方案4所述的控制系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)APC模塊進(jìn)一步基于所述第二估計(jì)扭矩確定所述目標(biāo)APC。
[0016]7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的控制系統(tǒng)，還包括致動(dòng)模塊，其基于駕駛員扭矩請(qǐng)求生成空氣扭矩請(qǐng)求，
其中，所述目標(biāo)APC模塊進(jìn)一步基于所述空氣扭矩請(qǐng)求確定所述目標(biāo)APC。
[0017]8.根據(jù)技術(shù)方案7所述的控制系統(tǒng)，還包括:
扭矩誤差模塊，其基于所述第二估計(jì)扭矩和所述空氣扭矩請(qǐng)求之間的差值確定扭矩誤
差; 調(diào)整模塊，其基于所述扭矩誤差確定扭矩調(diào)整量；以及
目標(biāo)確定模塊，其基于所述空氣扭矩請(qǐng)求和所述扭矩調(diào)整量確定目標(biāo)扭矩，
其中，所述目標(biāo)APC模塊基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度、所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)扭矩來(lái)確定所述目標(biāo)APC。
[0018]9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的控制系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)確定模塊將所述目標(biāo)扭矩設(shè)置為等于所述空氣扭矩請(qǐng)求和所述扭矩調(diào)整量之和。
[0019]10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的控制系統(tǒng)，還包括火花控制模塊，其基于所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定所述目標(biāo)火花正時(shí)。
[0020]11.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，包括:
基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定目標(biāo)每缸空氣量(APC)；
基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流閥的目標(biāo)開(kāi)度；
基于所述目標(biāo)開(kāi)度控制所述節(jié)流閥；
基于所述目標(biāo)APC確定所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度；以及
分別基于所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣凸輪相位器和排氣凸輪相位器。
[0021]12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的控制方法，還包括:
基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定目標(biāo)歧管絕對(duì)壓力(MAP)；
基于所述目標(biāo)MAP確定渦輪增壓器的廢氣門(mén)的目標(biāo)占空比；以及 基于所述目標(biāo)占空比控制所述渦輪增壓器的所述廢氣門(mén)。
[0022]13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的控制方法，還包括:
基于所述目標(biāo)APC確定進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)空氣質(zhì)量流量(MAF);以及 基于所述目標(biāo)MAF和所述目標(biāo)MAP確定所述節(jié)流閥的所述目標(biāo)開(kāi)度。
[0023]14.根據(jù)技術(shù)方案12所述的控制方法，還包括:
基于使用MAP傳感器測(cè)量的MAP確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一估計(jì)扭矩輸出；
基于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前APC確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二估計(jì)扭矩輸出；以及 進(jìn)一步基于所述第一估計(jì)扭矩和所述第二估計(jì)扭矩確定所述目標(biāo)MAP。
[0024]15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的控制方法，還包括基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度、所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度、以及所述第一估計(jì)扭矩和所述第二估計(jì)扭矩之間的差值來(lái)確定所述目標(biāo)MAP。
[0025]16.根據(jù)技術(shù)方案14所述的控制方法，還包括進(jìn)一步基于所述第二估計(jì)扭矩確定所述目標(biāo)APC。
[0026]17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的控制方法，還包括:
基于駕駛員扭矩請(qǐng)求生成空氣扭矩請(qǐng)求；以及
進(jìn)一步基于所述空氣扭矩請(qǐng)求確定所述目標(biāo)APC。
[0027]18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的控制方法，還包括: 基于所述第二估計(jì)扭矩和所述空氣扭矩請(qǐng)求之間的差值確定扭矩誤差；
基于所述扭矩誤差確定扭矩調(diào)整量；以及基于所述空氣扭矩請(qǐng)求和所述扭矩調(diào)整量確定目標(biāo)扭矩；以及基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度、所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)扭矩確定所述目標(biāo)APC。
[0028]19.根據(jù)技術(shù)方案18所述的控制方法，還包括將所述目標(biāo)扭矩設(shè)置為等于所述空氣扭矩請(qǐng)求和所述扭矩調(diào)整量之和。
[0029]20.根據(jù)技術(shù)方案11所述的控制方法，還包括基于所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定所述目標(biāo)火花正時(shí)。
[0030]本公開(kāi)進(jìn)一步的適用范圍將通過(guò)下文提供的詳細(xì)描述而變得顯而易見(jiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述和具體示例僅意圖用于舉例說(shuō)明，而并非意圖限制本方面的范圍。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]通過(guò)詳細(xì)描述和附圖將會(huì)更全面地理解本公開(kāi)，附圖中:
圖1是根據(jù)本公開(kāi)的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；
圖2是根據(jù)本公開(kāi)的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能框圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性空氣控制模塊的功能框圖；以及
圖4包括描繪根據(jù)本公開(kāi)的控制節(jié)流閥、進(jìn)氣和排氣凸輪相位器、廢氣門(mén)和火花正時(shí)的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。更具體而言，ECM分別基于各目標(biāo)值控制發(fā)動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器以產(chǎn)生目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出。例如，ECM基于目標(biāo)火花正時(shí)控制火花正時(shí)、基于目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度控制進(jìn)氣和排氣凸輪相位器、基于目標(biāo)開(kāi)度控制節(jié)流閥、并且基于目標(biāo)廢氣門(mén)占空比控制渦輪增壓器的廢氣門(mén)。
[0033]ECM基于每缸空氣量(APC)的目標(biāo)質(zhì)量確定目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度。ECM基于目標(biāo)歧管壓力確定目標(biāo)廢氣門(mén)占空比。ECM基于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)空氣質(zhì)量流量(MAF)確定目標(biāo)開(kāi)度。ECM可基于實(shí)際火花正時(shí)和實(shí)際進(jìn)氣及排氣凸輪相位器角度來(lái)確定目標(biāo)APC、目標(biāo)歧管壓力和目標(biāo)MAF。
[0034]然而，本申請(qǐng)的ECM基于目標(biāo)火花正時(shí)和目標(biāo)進(jìn)氣及排氣凸輪相位器角度來(lái)確定目標(biāo)APC、目標(biāo)歧管壓力和目標(biāo)MAF。這可以最小化在請(qǐng)求改變目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出的時(shí)間和該改變發(fā)生的時(shí)間之間的延遲。當(dāng)使用目標(biāo)值時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)燃料消耗減少，因?yàn)檫M(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流在對(duì)所述改變作出響應(yīng)的期間可能減少。
[0035]現(xiàn)在參看圖1，提供了示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的功能框圖。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā)動(dòng)機(jī)102，發(fā)動(dòng)機(jī)102基于來(lái)自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入燃燒空氣燃料混合物以產(chǎn)生用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)扭矩?？諝馔ㄟ^(guò)節(jié)流閥112被吸入進(jìn)氣歧管110中。僅僅是舉例，節(jié)流閥112可包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶閥。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 114控制節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116，節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的開(kāi)度，以控制吸入進(jìn)氣歧管110的空氣的量。
[0036]來(lái)自進(jìn)氣歧管110的空氣被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸中。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括多個(gè)氣缸，但為了說(shuō)明目的，示出單個(gè)代表性氣缸118。僅僅是舉例，發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、8個(gè)、10個(gè)和/或12個(gè)氣缸。ECM 114可指示氣缸致動(dòng)器模塊120選擇性地停用氣缸中的一些，這可以在某些發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件下改善燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0037]發(fā)動(dòng)機(jī)102可使用四沖程循環(huán)來(lái)操作。以下描述的四個(gè)沖程可以被稱(chēng)為進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)的每周旋轉(zhuǎn)期間，在氣缸118內(nèi)進(jìn)行四個(gè)沖程中的兩個(gè)。因此，氣缸118經(jīng)歷所有四個(gè)沖程需要曲軸旋轉(zhuǎn)兩周。
[0038]在進(jìn)氣沖程期間，來(lái)自進(jìn)氣歧管110的空氣通過(guò)進(jìn)氣閥122被吸入氣缸118中。ECM 114控制燃料致動(dòng)器模塊124，該模塊調(diào)節(jié)燃料噴射以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空燃比。燃料可以在中央位置處或多個(gè)位置處(例如，在每個(gè)氣缸118的進(jìn)氣閥122附近)噴入進(jìn)氣歧管110中。在各種實(shí)施(未示出)中，燃料可以直接噴入氣缸中或噴入與氣缸相關(guān)聯(lián)的混合室中。燃料致動(dòng)器模塊124可以停止向停用的氣缸噴射燃料。
[0039]噴射的燃料在氣缸118中與空氣混合并產(chǎn)生空氣燃料混合物。在壓縮沖程期間，氣缸118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣燃料混合物。雖然未示出，但發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，在這種情況下，在氣缸118內(nèi)的壓縮點(diǎn)燃空氣燃料混合物。備選地，如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，在這種情況下，火花致動(dòng)器模塊126基于來(lái)自ECM114的信號(hào)激勵(lì)氣缸118中的火花塞128，這點(diǎn)燃空氣燃料混合物?？上鄬?duì)于活塞處于其稱(chēng)為上止點(diǎn)(TDC)的最高位置時(shí)的時(shí)間來(lái)指定火花的正時(shí)。
[0040]火花致動(dòng)器模塊126可由指定距TDC之前或之后多遠(yuǎn)的正時(shí)信號(hào)控制以生成火花。由于活塞位置與曲軸旋轉(zhuǎn)直接相關(guān)，火花致動(dòng)器模塊126的操作可以與曲軸角度同步?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126可以停止向停用的氣缸提供火花。生成火花可被稱(chēng)為點(diǎn)火事件?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126可具有針對(duì)每個(gè)點(diǎn)火事件改變火花正時(shí)的能力?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126在火花正時(shí)在上一次點(diǎn)火事件和下一次點(diǎn)火事件之間變化時(shí)可以針對(duì)下一次點(diǎn)火事件改變火花正時(shí)。
[0041]在燃燒沖程期間，空氣燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞遠(yuǎn)離TDC，從而驅(qū)動(dòng)曲軸。燃燒沖程可被定義為在活塞到達(dá)TDC和活塞達(dá)到下止點(diǎn)(BDC)的時(shí)間之間的時(shí)間。在排氣沖程期間，活塞開(kāi)始移動(dòng)遠(yuǎn)離BDC并且通過(guò)排氣閥130排出燃燒的副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)134從車(chē)輛排出。
[0042]進(jìn)氣閥122可由進(jìn)氣凸輪軸140控制，而排氣閥130可由排氣凸輪軸142控制。在各種實(shí)施中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸(包括進(jìn)氣凸輪軸140)可以控制氣缸118的多個(gè)進(jìn)氣閥(包括進(jìn)氣閥122)和/或可以控制多組氣缸(包括氣缸118)的進(jìn)氣閥(包括進(jìn)氣閥122)。類(lèi)似地，多個(gè)排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制氣缸118的多個(gè)排氣閥和/或可以控制多組氣缸(包括氣缸118)的排氣閥(包括排氣閥130)。氣缸致動(dòng)器模塊120可通過(guò)禁用進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130的打開(kāi)而停用氣缸118。在各種其它實(shí)施中，可由諸如無(wú)凸輪閥門(mén)致動(dòng)器的除凸輪軸之外的裝置來(lái)控制進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130。
[0043]進(jìn)氣閥122打開(kāi)的時(shí)間可由進(jìn)氣凸輪相位器148相對(duì)于活塞TDC而改變。排氣閥130打開(kāi)的時(shí)間可由排氣凸輪相位器150相對(duì)于活塞TDC而改變。相位器致動(dòng)器模塊158可基于來(lái)自ECM 114的信號(hào)而控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。當(dāng)實(shí)施時(shí)，可變閥門(mén)升程(未示出)也可由相位器致動(dòng)器模塊158控制。
[0044]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可包括向進(jìn)氣歧管110提供加壓空氣的增壓裝置。例如，圖1示出包括由流過(guò)排氣系統(tǒng)134的熱排氣提供動(dòng)力的熱渦輪160-1的渦輪增壓器。渦輪增壓器還包括由渦輪160-1驅(qū)動(dòng)的冷空氣壓縮機(jī)160-2。壓縮機(jī)160-2壓縮引入節(jié)流閥112的空氣。在各種實(shí)施中，由曲軸驅(qū)動(dòng)的增壓器(未示出)可以壓縮來(lái)自節(jié)流閥112的空氣并將壓縮空氣輸送至進(jìn)氣歧管110。
[0045]廢氣門(mén)162可允許排氣繞過(guò)渦輪160-1，從而減少由渦輪增壓器提供的增壓(進(jìn)氣壓縮量)。ECM 114可經(jīng)由增壓致動(dòng)器模塊164控制渦輪增壓器。增壓致動(dòng)器模塊164可通過(guò)控制廢氣門(mén)162的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)渦輪增壓器的增壓。在各種實(shí)施中，可由增壓致動(dòng)器模塊164控制多個(gè)渦輪增壓器。渦輪增壓器可具有變化的幾何形狀，這可由增壓致動(dòng)器模塊164來(lái)控制。
[0046]中間冷卻器(未不出)可消耗包含在壓縮的空氣充量中的一些熱量，該熱量在空氣被壓縮時(shí)產(chǎn)生。壓縮空氣充量也可從排氣系統(tǒng)134的部件吸收熱量。雖然為了說(shuō)明而示出為單獨(dú)的，但渦輪160-1和壓縮機(jī)160-2可附接到彼此，從而使進(jìn)氣緊鄰熱排氣。
[0047]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可包括排氣再循環(huán)(EGR)閥170，該閥門(mén)將排氣選擇性地重新導(dǎo)向回進(jìn)氣歧管110。EGR閥170可位于渦輪增壓器的渦輪160-1的上游。EGR閥170可由EGR致動(dòng)器模塊172控制。
[0048]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可使用RPM傳感器180測(cè)量以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)計(jì)的曲軸速度。可使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可位于發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)或冷卻劑流過(guò)的其它位置，例如散熱器(未示出)。
[0049]可使用歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器184測(cè)量進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種實(shí)施中，可測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)真空，其為環(huán)境空氣壓力與進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力之間的差值。可使用空氣質(zhì)量流量(MAF)傳感器186測(cè)量流入進(jìn)氣歧管110中的空氣的質(zhì)量流量。在各種實(shí)施中，MAF傳感器186可位于也包括節(jié)流閥112的外殼中。
[0050]節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116可使用一個(gè)或多個(gè)節(jié)流閥位置傳感器(TPS) 190來(lái)監(jiān)測(cè)節(jié)流閥112的位置。可使用進(jìn)氣溫度(IAT)傳感器192測(cè)量吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102的環(huán)境空氣的溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100也可包括一個(gè)或多個(gè)其它傳感器。ECM 114可使用來(lái)自傳感器的信號(hào)來(lái)為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100做出控制決策。
[0051]ECM 114可與變速器控制模塊194通信以協(xié)調(diào)變速器(未示出)中的換檔。例如，ECM 114可以在換檔期間減小發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。ECM 114可與混合控制模塊196通信以協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)102和電動(dòng)馬達(dá)198的操作。
[0052]電動(dòng)馬達(dá)198也可充當(dāng)發(fā)電機(jī)，并可用來(lái)產(chǎn)生電能以便由車(chē)輛的電氣系統(tǒng)使用和/或儲(chǔ)存在電池中。在各種實(shí)施中，ECM 114、變速器控制模塊194和混合控制模塊196的各種功能可以一體化到一個(gè)或多個(gè)模塊中。
[0053]改變發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的每個(gè)系統(tǒng)可被稱(chēng)為致動(dòng)器。每個(gè)系統(tǒng)接收目標(biāo)致動(dòng)器值。例如，節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116可被稱(chēng)為致動(dòng)器，并且目標(biāo)節(jié)流閥打開(kāi)面積可被稱(chēng)為目標(biāo)致動(dòng)器值。在圖1的示例中，節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥112的葉片的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)節(jié)流閥打開(kāi)面積。
[0054]類(lèi)似地，火花致動(dòng)器模塊126可被稱(chēng)為致動(dòng)器，而對(duì)應(yīng)的目標(biāo)致動(dòng)器值可以是相對(duì)于活塞TDC的目標(biāo)火花正時(shí)。其它致動(dòng)器可包括氣缸致動(dòng)器模塊120、燃料致動(dòng)器模塊124、相位器致動(dòng)器模塊158、增壓致動(dòng)器模塊164和EGR致動(dòng)器模塊172。對(duì)于這些致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，目標(biāo)致動(dòng)器值可分別包括啟用氣缸的目標(biāo)數(shù)、目標(biāo)燃料供給參數(shù)、目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度、目標(biāo)廢氣門(mén)占空比、以及目標(biāo)EGR閥打開(kāi)面積。ECM 114可生成目標(biāo)致動(dòng)器值，以使發(fā)動(dòng)機(jī)102生成目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。
[0055]現(xiàn)在參看圖2,提供了示例性發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能框圖。ECM 114的示例性實(shí)施包括駕駛員扭矩模塊202、輪軸扭矩仲裁模塊204和推進(jìn)扭矩仲裁模塊206。ECM 114可包括混合優(yōu)化模塊208。ECM 114還包括儲(chǔ)備/負(fù)載模塊220、致動(dòng)模塊224、空氣控制模塊228、火花控制模塊232、氣缸控制模塊236和燃料控制模塊240。ECM 114還包括每缸空氣量(APC)扭矩估計(jì)模塊244、MAP扭矩估計(jì)模塊246、增壓調(diào)度模塊248和相位器調(diào)度模塊252。
[0056]駕駛員扭矩模塊202可基于來(lái)自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入255來(lái)確定駕駛員扭矩請(qǐng)求254。駕駛員輸入255可基于例如加速器踏板的位置和制動(dòng)器踏板的位置。駕駛員輸入255還可基于巡航控制，該控制可以是改變車(chē)輛速度以保持預(yù)定行車(chē)間距的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。駕駛員扭矩模塊202可存儲(chǔ)加速器踏板位置與目標(biāo)扭矩的一個(gè)或多個(gè)映射并可基于映射中選定的一個(gè)來(lái)確定駕駛員扭矩請(qǐng)求254。
[0057]輪軸扭矩仲裁模塊204在駕駛員扭矩請(qǐng)求254和其它輪軸扭矩請(qǐng)求256之間進(jìn)行仲裁。輪軸扭矩(車(chē)輪處的扭矩)可由包括發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電動(dòng)馬達(dá)的各種源產(chǎn)生。例如，輪軸扭矩請(qǐng)求256可包括檢測(cè)到正向車(chē)輪打滑時(shí)由牽引控制系統(tǒng)請(qǐng)求的扭矩減小。正向車(chē)輪打滑發(fā)生在輪軸扭矩克服車(chē)輪與路面之間的摩擦并且車(chē)輪開(kāi)始相對(duì)路面打滑的時(shí)候。輪軸扭矩請(qǐng)求256還可包括轉(zhuǎn)矩增加請(qǐng)求以抵消負(fù)向車(chē)輪打滑，這種情況下，因?yàn)檩嗇S扭矩為負(fù)，車(chē)輛的輪胎朝著相對(duì)于路面的另一方向打滑。
[0058]輪軸扭矩請(qǐng)求256還可包括括制動(dòng)管理請(qǐng)求和車(chē)輛超速扭矩請(qǐng)求。制動(dòng)管理請(qǐng)求可在車(chē)輛停止時(shí)減小輪軸扭矩以確保輪軸扭矩不超過(guò)制動(dòng)器保持住車(chē)輛的能力。車(chē)輛超速扭矩請(qǐng)求可減小輪軸扭矩以防止車(chē)輛超過(guò)預(yù)定速度。輪軸扭矩請(qǐng)求256還可通過(guò)車(chē)輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)產(chǎn)生。
[0059]輪軸扭矩仲裁模塊204基于在接收的扭矩請(qǐng)求254和256之間的仲裁結(jié)果來(lái)輸出預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257和即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。如下所述，來(lái)自輪軸扭矩仲裁模塊204的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257和即時(shí)扭矩請(qǐng)求258在用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的致動(dòng)器之前可選擇性地由ECM114的其它模塊調(diào)整。
[0060]一般而言，即時(shí)扭矩請(qǐng)求258是當(dāng)前目標(biāo)輪軸扭矩的量，而預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257是在臨時(shí)通知時(shí)可能需要的輪軸扭矩的量。ECM 114控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100以產(chǎn)生等于即時(shí)扭矩請(qǐng)求258的輪軸扭矩。然而，致動(dòng)器值的不同組合可導(dǎo)致相同的輪軸扭矩。ECM 114可因此調(diào)整目標(biāo)致動(dòng)器值以便能夠較快地轉(zhuǎn)變到預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257，同時(shí)使輪軸扭矩仍保持在即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。
[0061]在各種實(shí)施中，預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257可基于駕駛員扭矩請(qǐng)求254設(shè)置。即時(shí)扭矩請(qǐng)求258在某些情況下可設(shè)置成小于預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257，例如當(dāng)駕駛員扭矩請(qǐng)求254正引起車(chē)輪在冰面上打滑時(shí)。在這種情況下，牽引力控制系統(tǒng)(未示出)可通過(guò)即時(shí)扭矩請(qǐng)求258來(lái)請(qǐng)求減小，并且ECM 114將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出減小到即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。然而，ECM 114執(zhí)行減小，使得一旦車(chē)輪停止打滑，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100能迅速重新開(kāi)始產(chǎn)生預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257。
[0062]一般而言，在即時(shí)扭矩請(qǐng)求258和(通常更高的)預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257之間的差值可被稱(chēng)為扭矩儲(chǔ)備。扭矩儲(chǔ)備可表示發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以最小延遲開(kāi)始產(chǎn)生的額外的扭矩(超過(guò)即時(shí)扭矩請(qǐng)求258)的量。快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器用來(lái)以最小的延遲增加或減小當(dāng)前輪軸扭矩。如下文更詳細(xì)描述的，快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器相對(duì)于慢速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器而定義。
[0063]在各種實(shí)施中，快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器器能夠在一個(gè)范圍內(nèi)改變輪軸轉(zhuǎn)矩，其中，該范圍是由慢速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器建立的。范圍的上限是預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257，而該范圍的下限由快速致動(dòng)器的扭矩(變化)容量限制。僅僅是舉例，快速致動(dòng)器可以?xún)H僅能夠?qū)⑤嗇S扭矩減小第一量，其中，該第一量是對(duì)快速致動(dòng)器的扭矩容量的量度。第一量可基于由慢速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器設(shè)置的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件而變化。
[0064]當(dāng)即時(shí)扭矩請(qǐng)求258在該范圍內(nèi)時(shí)，快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器可被控制以使輪軸扭矩等于即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。當(dāng)ECM 114請(qǐng)求輸出預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257，快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器可被控制以將輪軸扭矩改變至范圍的上限，即預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257。
[0065]一般而言，快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器能比慢速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器更快速地改變輪軸扭矩。慢速致動(dòng)器可以比快速致動(dòng)器所做的更慢地響應(yīng)于其相應(yīng)的致動(dòng)器值變化。例如，慢速致動(dòng)器可包括機(jī)械部件，該部件需要時(shí)間響應(yīng)于致動(dòng)器值的變化從一位置移動(dòng)至另一位置。慢速致動(dòng)器還可由一旦慢速致動(dòng)器開(kāi)始實(shí)施變化的致動(dòng)器值時(shí)輪軸扭矩開(kāi)始變化所花費(fèi)的時(shí)間量來(lái)表征。通常，慢速致動(dòng)器的這個(gè)時(shí)間量將長(zhǎng)于快速致動(dòng)器的。此外，即使在開(kāi)始變化之后，輪軸扭矩也可能花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間以完全響應(yīng)慢速致動(dòng)器的變化。
[0066]僅僅是舉例，如果將快速致動(dòng)器設(shè)置成適當(dāng)?shù)闹?，ECM 114可以將慢速致動(dòng)器的致動(dòng)器值設(shè)置為將使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100能夠產(chǎn)生預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257的值。同時(shí)，ECM 114可以將快速致動(dòng)器的目標(biāo)致動(dòng)器值設(shè)置為在給定慢速致動(dòng)器值的情況下促使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100產(chǎn)生即時(shí)扭矩請(qǐng)求258而不是預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257的值。
[0067]快速致動(dòng)器因此促使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100產(chǎn)生即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。當(dāng)ECM 114決定將輪軸扭矩從即時(shí)扭矩請(qǐng)求258轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257時(shí)，ECM 114將把一個(gè)或多個(gè)快速致動(dòng)器的目標(biāo)致動(dòng)器值改變?yōu)閷?duì)應(yīng)于預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257的值。因?yàn)橐呀?jīng)基于預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257設(shè)置了慢速致動(dòng)器的目標(biāo)致動(dòng)器值，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100能夠在僅僅由快速致動(dòng)器施加的(最小)延遲之后產(chǎn)生預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257。換言之，避免了否則使用慢速致動(dòng)器改變輪軸扭矩而產(chǎn)生的更長(zhǎng)的延遲。
[0068]僅僅是舉例，在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，火花正時(shí)可以是快速致動(dòng)器值，而節(jié)流閥打開(kāi)面積可以是慢速致動(dòng)器值。火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過(guò)施加火花而燃燒包括例如汽油和乙醇的燃料。相比之下，在壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料流量可以是快速致動(dòng)器值，而節(jié)流閥開(kāi)度可以用作除扭矩之外的發(fā)動(dòng)機(jī)特性的致動(dòng)器值。壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過(guò)壓縮而燃燒包括例如柴油燃料的燃料。
[0069]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)102為火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，火花致動(dòng)器模塊126可以是快速致動(dòng)器，并且節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116可以是慢速致動(dòng)器。在接收新的目標(biāo)致動(dòng)器值之后，火花致動(dòng)器模塊126也許能改變后面的點(diǎn)火事件的火花正時(shí)。當(dāng)點(diǎn)火事件的火花正時(shí)(也稱(chēng)為點(diǎn)火提前)被設(shè)為最佳值時(shí)，可以在緊接在點(diǎn)火事件之后的燃燒沖程中產(chǎn)生最大量的扭矩。然而，偏離最佳值的火花正時(shí)會(huì)減小在燃燒沖程中產(chǎn)生的扭矩的量。因此，一發(fā)生下一點(diǎn)火事件，火花致動(dòng)器模塊126也許就能通過(guò)改變火花正時(shí)改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。僅僅是舉例，在車(chē)輛設(shè)計(jì)的標(biāo)定階段期間可以確定對(duì)應(yīng)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件的火花正時(shí)的表，并且基于當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件從表中選擇最佳值。
[0070]相比之下，節(jié)流閥打開(kāi)面積的變化花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間以影響發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥112的葉片的角度來(lái)改變節(jié)流閥打開(kāi)面積。因此，一旦接收新的致動(dòng)器值，那么當(dāng)節(jié)流閥112基于新的目標(biāo)致動(dòng)器值從其前一位置移動(dòng)到新位置時(shí)就存在機(jī)械延遲。此外，基于節(jié)流閥打開(kāi)面積的空氣流變化經(jīng)受進(jìn)氣歧管110中的空氣傳輸延遲。此外，沒(méi)有隨著發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的增加而實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣歧管110中增加的空氣流，直到氣缸118在下一進(jìn)氣沖程接收額外空氣、壓縮該額外空氣并且開(kāi)始燃燒沖程。
[0071]使用這些致動(dòng)器作為例子，能夠通過(guò)將節(jié)流閥開(kāi)度設(shè)置為將允許發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257的值來(lái)形成扭矩儲(chǔ)備。同時(shí)，可基于小于預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257的即時(shí)扭矩請(qǐng)求258設(shè)置火花正時(shí)。雖然節(jié)流閥開(kāi)度為發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生足夠的空氣流以產(chǎn)生預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257，但基于即時(shí)扭矩請(qǐng)求258來(lái)延遲火花正時(shí)(這減小扭矩)。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩將因此等于即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。
[0072]當(dāng)需要額外的扭矩時(shí)，火花正時(shí)可基于預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257或在預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257和即時(shí)扭矩請(qǐng)求258之間的扭矩來(lái)設(shè)置火花正時(shí)。通過(guò)后面的點(diǎn)火事件，火花致動(dòng)器模塊126可以使火花正時(shí)返回至最佳值，這允許發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生用已經(jīng)提供的空氣流能夠獲得的全部發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩可因此被快速增加至預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257，而不經(jīng)歷由改變節(jié)流閥打開(kāi)面積帶來(lái)的延遲。
[0073]輪軸扭矩仲裁模塊204可將預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257和即時(shí)扭矩請(qǐng)求258輸出到推進(jìn)扭矩仲裁模塊206。在各種實(shí)施中，輪軸扭矩仲裁模塊204可將預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257和即時(shí)扭矩請(qǐng)求258輸出到混合優(yōu)化模塊208。
[0074]混合優(yōu)化模塊208可確定應(yīng)該由發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生的扭矩的大小和應(yīng)該由電動(dòng)馬達(dá)198產(chǎn)生的扭矩的大小?；旌蟽?yōu)化模塊208接著分別將修改后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求259和即時(shí)扭矩請(qǐng)求260輸出至推進(jìn)扭矩仲裁模塊206。在各種實(shí)施中，混合優(yōu)化模塊208可在混合控制模塊196中實(shí)施。
[0075]由推進(jìn)扭矩仲裁模塊206接收的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求和即時(shí)扭矩請(qǐng)求被從輪軸扭矩域(車(chē)輪處的扭矩)轉(zhuǎn)換成推進(jìn)扭矩域(曲軸處的扭矩)。這種轉(zhuǎn)換可在混合優(yōu)化模塊208之前、之后、作為其一部分發(fā)生，或者替代混合優(yōu)化模塊208發(fā)生。
[0076]推進(jìn)扭矩仲裁模塊206在包括轉(zhuǎn)換后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求和即時(shí)扭矩請(qǐng)求的推進(jìn)扭矩請(qǐng)求290之間進(jìn)行仲裁。推進(jìn)扭矩仲裁模塊206生成仲裁的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求261和仲裁的即時(shí)扭矩請(qǐng)求262。仲裁的扭矩請(qǐng)求261和仲裁的扭矩請(qǐng)求262可通過(guò)從接收的扭矩請(qǐng)求中選擇獲勝的請(qǐng)求而生成。替代地或另外地，仲裁的扭矩請(qǐng)求可通過(guò)基于接收的扭矩請(qǐng)求中的另一個(gè)或多個(gè)來(lái)修改接收的請(qǐng)求中的一個(gè)而生成。
[0077]例如,推進(jìn)扭矩請(qǐng)求290可包括針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)的扭矩減小、針對(duì)失速預(yù)防的扭矩增加、以及為適應(yīng)換檔而由變速器控制模塊194請(qǐng)求的扭矩減小。在駕駛員踩下手動(dòng)變速器車(chē)輛中的離合器踏板以防止發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的加劇(急劇升高)時(shí)，推進(jìn)扭矩請(qǐng)求290還可由離合器燃料切斷產(chǎn)生，其減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。
[0078]推進(jìn)扭矩請(qǐng)求290還可包括發(fā)動(dòng)機(jī)停止請(qǐng)求，其可以在檢測(cè)到重大故障時(shí)發(fā)起。僅僅是舉例，重大故障可包括檢測(cè)到車(chē)輛被盜、起動(dòng)馬達(dá)卡住、電子節(jié)流閥控制問(wèn)題和意外的扭矩增加。在各種實(shí)施中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止請(qǐng)求出現(xiàn)時(shí)，仲裁選擇發(fā)動(dòng)機(jī)停止請(qǐng)求作為勝出的請(qǐng)求。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止請(qǐng)求出現(xiàn)時(shí)，推進(jìn)扭矩仲裁模塊206可以輸出零作為仲裁的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求261和仲裁的即時(shí)扭矩請(qǐng)求262。
[0079]在各種實(shí)施中，發(fā)動(dòng)機(jī)停止請(qǐng)求可以獨(dú)立于仲裁過(guò)程而只是關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)102。推進(jìn)扭矩仲裁模塊206仍然可以接收發(fā)動(dòng)機(jī)停止請(qǐng)求以便例如適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)能夠反饋給其他的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求者。例如，可以通知所有其他轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求者，他們已經(jīng)輸?shù)袅酥俨谩?br> [0080]儲(chǔ)備/負(fù)載模塊220接收仲裁的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求261和仲裁的即時(shí)扭矩請(qǐng)求262。儲(chǔ)備/負(fù)載模塊220可調(diào)整仲裁的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求261和仲裁的即時(shí)扭矩請(qǐng)求262以產(chǎn)生扭矩儲(chǔ)備和/或補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)負(fù)載。儲(chǔ)備/負(fù)載模塊220然后將調(diào)整后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求263和調(diào)整后的即時(shí)扭矩請(qǐng)求264輸出到致動(dòng)模塊224。
[0081]僅僅是舉例，催化劑起燃過(guò)程或冷啟動(dòng)排放降低過(guò)程可能要求延遲的火花正時(shí)。儲(chǔ)備負(fù)載模塊220可因此將調(diào)整后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求263增加至高于調(diào)整后的即時(shí)扭矩請(qǐng)求264以便為冷啟動(dòng)排放降低過(guò)程形成延遲的火花。又如，可以直接改變發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比和/或空氣質(zhì)量流量，例如通過(guò)診斷式侵入當(dāng)量比試驗(yàn)和/或新的發(fā)動(dòng)機(jī)吹掃。在開(kāi)始這些過(guò)程之前，可以形成或增加扭矩儲(chǔ)備以迅速?gòu)浹a(bǔ)這些過(guò)程期間由稀的空氣燃料混合物引起的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的降低。
[0082]儲(chǔ)備/負(fù)載模塊220還可在預(yù)期諸如動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵操作或空氣調(diào)節(jié)(A/C)壓縮機(jī)離合器的接合的未來(lái)負(fù)載時(shí)產(chǎn)生或增加扭矩儲(chǔ)備。用于A/C壓縮機(jī)離合器的接合的儲(chǔ)備可在駕駛員第一次請(qǐng)求空氣調(diào)節(jié)時(shí)產(chǎn)生。儲(chǔ)備/負(fù)載模塊220可增加調(diào)整的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求263，同時(shí)使調(diào)整的即時(shí)扭矩請(qǐng)求264保持不變以產(chǎn)生扭矩儲(chǔ)備。然后，當(dāng)A/C壓縮機(jī)離合器接合時(shí)，儲(chǔ)備/負(fù)載模塊220可通過(guò)A/C壓縮機(jī)離合器的估計(jì)負(fù)載來(lái)增加調(diào)整的即時(shí)扭矩請(qǐng)求 264。
[0083]致動(dòng)模塊224接收調(diào)整的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求263和調(diào)整的即時(shí)扭矩請(qǐng)求264。致動(dòng)模塊224確定將如何實(shí)現(xiàn)調(diào)整的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求263和調(diào)整的即時(shí)扭矩請(qǐng)求264。致動(dòng)模塊224可以是因發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型而異的。例如，就火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)而言，致動(dòng)模塊224可以不同地實(shí)施或者使用不同的控制方案。
[0084]在各種實(shí)施中，致動(dòng)模塊224可以限定全部發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型公用的模塊與因發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型而異的模塊之間的界線。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型可包括火花點(diǎn)火和壓縮點(diǎn)火。在致動(dòng)模塊224之前的模塊例如推進(jìn)扭矩仲裁模塊206可以是全部發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型公用的模塊，而致動(dòng)模塊224和隨后的模塊可以是因發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型而異的。
[0085]例如，在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，致動(dòng)模塊224可以改變作為慢速致動(dòng)器的節(jié)流閥112的開(kāi)度，允許大范圍的扭矩控制。致動(dòng)模塊224可以使用氣缸致動(dòng)器模塊120停用氣缸，這也提供大范圍的扭矩控制，但是也可以較慢并且可以涉及駕駛性能和排放問(wèn)題。致動(dòng)模塊224可使用火花正時(shí)作為快速致動(dòng)器。然而，火花正時(shí)可以不提供同樣大范圍的扭矩控制。此外，由于火花正時(shí)的變化(稱(chēng)為火花儲(chǔ)備容量)而成為可能的扭矩控制量可隨空氣流改變而變化。
[0086]在各種實(shí)施中，致動(dòng)模塊224可基于調(diào)整后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求263而生成空氣扭矩請(qǐng)求265?？諝馀ぞ卣?qǐng)求265可等于調(diào)整后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求263，從而將空氣流設(shè)置成使得調(diào)整后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求263能通過(guò)其它(例如，快速)致動(dòng)器的改變而實(shí)現(xiàn)。
[0087]空氣流控制致動(dòng)器的目標(biāo)致動(dòng)器值可基于空氣扭矩請(qǐng)求265而確定。僅僅是舉例，空氣控制模塊228 (還可參見(jiàn)圖3)可基于空氣扭矩請(qǐng)求265確定目標(biāo)歧管絕對(duì)壓力(MAP) 266、目標(biāo)節(jié)流閥開(kāi)度(例如打開(kāi)面積)267、和/或目標(biāo)每缸空氣量(APC) 268。增壓調(diào)度模塊248可基于目標(biāo)MAP 266確定廢氣門(mén)162的目標(biāo)占空比269。雖然將討論目標(biāo)占空比269，但增壓調(diào)度模塊248可確定用于控制廢氣門(mén)162的另一個(gè)適當(dāng)值。相位器調(diào)度模塊252可基于目標(biāo)APC 268確定目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度270和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度271。在各種實(shí)施中，空氣控制模塊228還可基于空氣扭矩請(qǐng)求265確定EGR閥170的目標(biāo)開(kāi)度。
[0088]致動(dòng)模塊224還可生成火花扭矩請(qǐng)求272、氣缸關(guān)閉扭矩請(qǐng)求273和燃料扭矩請(qǐng)求274?；鸹刂颇K232可基于火花扭矩請(qǐng)求272確定將火花正時(shí)從最佳火花正時(shí)起延遲(這減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩)多少。僅僅是舉例，扭矩關(guān)系可被求逆以求出所需火花正時(shí)299。對(duì)于給定扭矩請(qǐng)求(Tdes),所需火花正時(shí)(Sdes) 299可基于下式確定:
(0) Sdes = r1 (Tdes, APC, I, E, AF, 0T, #)。
[0089]這種關(guān)系可具體化為公式和/或查找表?？杖急?AF)可以是由燃料控制模塊240報(bào)告的實(shí)際空燃比?；鸹刂颇K232還可生成目標(biāo)火花正時(shí)275，如下文結(jié)合圖3進(jìn)一步討論的。
[0090]當(dāng)火花正時(shí)被設(shè)定到最佳火花正時(shí)時(shí)，所得的扭矩可盡可能接近最大最佳扭矩(MBT)。MBT是指在使用具有大于預(yù)定辛烷值的辛烷值的燃料并使用化學(xué)計(jì)量供給燃料的同時(shí)在火花正時(shí)提前時(shí)對(duì)于給定空氣流生成的最大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。該最大扭矩發(fā)生時(shí)的火花正時(shí)被稱(chēng)為MBT火花正時(shí)。最佳火花正時(shí)可因?yàn)槔缛剂腺|(zhì)量(例如當(dāng)使用較低辛烷燃料時(shí))和環(huán)境因素而與MBT火 花正時(shí)略微不同。在最佳火花正時(shí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩可因此小于MBT。
[0091]氣缸關(guān)閉扭矩請(qǐng)求273可由氣缸控制模塊236用來(lái)確定要停用的氣缸的目標(biāo)數(shù)量276。氣缸控制模塊236還可指示燃料控制模塊240停止為停用的氣缸提供燃料并可指示火花控制模塊232停止為停用的氣缸提供火花。一旦氣缸中已存在的燃料空氣混合物已燃燒，火花控制模塊232可以停止向氣缸提供火花。
[0092]燃料控制模塊240可基于燃料扭矩請(qǐng)求274改變提供至每個(gè)氣缸的燃料的量。更具體而言，燃料控制模塊240可基于燃料扭矩請(qǐng)求274生成目標(biāo)燃料供給參數(shù)277。目標(biāo)燃料供給參數(shù)277可包括例如目標(biāo)燃料質(zhì)量、目標(biāo)噴射開(kāi)始正時(shí)和目標(biāo)燃料噴射次數(shù)。
[0093]在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作期間，燃料控制模塊240可以空氣主導(dǎo)模式操作，在該模式下，燃料控制模塊240試圖通過(guò)基于空氣流控制供給燃料來(lái)保持化學(xué)計(jì)量空燃t匕。燃料控制模塊240可確定目標(biāo)燃料質(zhì)量，該燃料質(zhì)量在與每缸空氣量的當(dāng)前量結(jié)合時(shí)將獲得化學(xué)計(jì)量燃燒。
[0094]在壓縮點(diǎn)火系統(tǒng)中，燃料控制模塊240可以以燃料主導(dǎo)模式操作，其中，燃料控制模塊240確定每個(gè)氣缸的目標(biāo)燃料質(zhì)量，其滿(mǎn)足燃料扭矩請(qǐng)求274，同時(shí)最小化排放、噪音和燃料消耗。在燃料主導(dǎo)模式下，空氣流基于燃料流量而被控制并且可被控制以產(chǎn)生貧空燃比。此外，可將空燃比維持在預(yù)定水平之上，這可以在動(dòng)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件下防止黑煙產(chǎn)生。
[0095]空氣控制模塊228進(jìn)一步基于MAP估計(jì)扭矩278生成目標(biāo)MAP 266。MAP估計(jì)扭矩278對(duì)應(yīng)于基于使用MAP傳感器184測(cè)量的MAP 279而確定的當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出的估計(jì)值。MAP扭矩估計(jì)模塊246基于MAP 279和其它測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)生成MAP估計(jì)扭矩278。例如，MAP扭矩估計(jì)模塊246利用以下關(guān)系生成MAP估計(jì)扭矩278:
(1)Tmap= f(MAP,RPM,SM,lM,EmiAF1OT1^ ,
其中，Tmap SMAP估計(jì)扭矩278，MAP為MAP 279，RPM為發(fā)動(dòng)機(jī)速度(曲軸的旋轉(zhuǎn)速度)，Sm為火花致動(dòng)器模塊126使用的當(dāng)前火花正時(shí)280，Im為測(cè)量的進(jìn)氣凸輪相位器角度281，Em為測(cè)量的排氣凸輪相位器角度282，AF為燃料致動(dòng)器模塊124使用的當(dāng)前空燃比，OT為油溫，并且#為啟用的氣缸的當(dāng)前數(shù)量。該關(guān)系可具體化為公式或查找表。
[0096]相位器調(diào)度模塊252可提供測(cè)量的進(jìn)氣凸輪相位器角度281和測(cè)量的排氣凸輪相位器角度282。相位器調(diào)度模塊252可基于測(cè)量的進(jìn)氣凸輪相位器角度281和測(cè)量的排氣凸輪相位器角度282的前一值以及目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度270和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度271來(lái)生成測(cè)量的進(jìn)氣凸輪相位器角度281和測(cè)量的排氣凸輪相位器角度282。例如，相位器調(diào)度模塊252可利用以下關(guān)系生成測(cè)量的進(jìn)氣凸輪相位器角度281和測(cè)量的排氣凸輪相位器角度282:
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，包括: 目標(biāo)每缸空氣量(APC)模塊，其基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定目標(biāo)APC ； 目標(biāo)面積模塊，其基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流閥的目標(biāo)開(kāi)度并且基于所述目標(biāo)開(kāi)度控制所述節(jié)流閥；以及 相位器調(diào)度模塊，其基于所述目標(biāo)APC確定所述目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度并且分別基于所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度來(lái)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣凸輪相位器和排氣凸輪相位器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括: 目標(biāo)歧管絕對(duì)壓力(MAP)模塊，其基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定目標(biāo)MAP ;以及 增壓調(diào)度模塊，其基于所述目標(biāo)MAP確定渦輪增壓器的廢氣門(mén)的目標(biāo)占空比并且基于所述目標(biāo)占空比控制所述渦輪增壓器的所述廢氣門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括目標(biāo)空氣質(zhì)量流量(MAF)模塊，其基于所述目標(biāo)APC確定進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)MAF， 其中，所述目標(biāo)面積模炔 基于所述目標(biāo)MAF和所述目標(biāo)MAP確定所述目標(biāo)開(kāi)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括: 第一扭矩估計(jì)模塊，其基于使用MAP傳感器測(cè)量的MAP確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一估計(jì)扭矩輸出；以及 第二扭矩估計(jì)模塊，其基于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前APC確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二估計(jì)扭矩輸出， 其中，所述目標(biāo)MAP模塊進(jìn)一步基于所述第一估計(jì)扭矩和所述第二估計(jì)扭矩確定所述目標(biāo)MAP。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)MAP模炔基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度、所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度、以及所述第一估計(jì)扭矩和所述第二估計(jì)扭矩之間的差值確定所述目標(biāo)MAP。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)APC模塊進(jìn)一步基于所述第二估計(jì)扭矩確定所述目標(biāo)APC。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，還包括致動(dòng)模塊，其基于駕駛員扭矩請(qǐng)求生成空氣扭矩請(qǐng)求， 其中，所述目標(biāo)APC模塊進(jìn)一步基于所述空氣扭矩請(qǐng)求確定所述目標(biāo)APC。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，還包括: 扭矩誤差模塊，其基于所述第二估計(jì)扭矩和所述空氣扭矩請(qǐng)求之間的差值確定扭矩誤差; 調(diào)整模塊，其基于所述扭矩誤差確定扭矩調(diào)整量；以及 目標(biāo)確定模塊，其基于所述空氣扭矩請(qǐng)求和所述扭矩調(diào)整量確定目標(biāo)扭矩， 其中，所述目標(biāo)APC模炔基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度、所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)扭矩來(lái)確定所述目標(biāo)APC。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)確定模塊將所述目標(biāo)扭矩設(shè)置為等于所述空氣扭矩請(qǐng)求和所述扭矩調(diào)整量之和。
10.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法,包括: 基于目標(biāo)火花正時(shí)、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定目標(biāo)每缸空氣量(APC)； 基于所述目標(biāo)火花正時(shí)、所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流閥的目標(biāo)開(kāi)度； 基于所述目標(biāo)開(kāi)度控制所述節(jié)流閥； 基于所述目標(biāo)APC確定所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度；以及 分別基于所述目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和所述目標(biāo)排氣凸輪相位器角度控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣凸輪相位器和排氣凸輪相位器。
【文檔編號(hào)】F02D43/00GK103670760SQ201310417140
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月13日
【發(fā)明者】M.利夫施斯, J.M.凱澤, T.M.卡恩加特, C.E.惠特尼, T.J.哈特里, G.J.約克 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司