控制發(fā)動機在水泵開啟或關閉時的扭矩輸出的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及控制發(fā)動機在水泵開啟或關閉時的扭矩輸出的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括泵控制模塊、致動器控制模塊和扭矩儲備模塊。泵控制模塊在開啟和關閉之間切換水泵。當水泵開啟時，水泵將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機。致動器控制模塊基于第一扭矩請求控制發(fā)動機的第一致動器并且基于第二扭矩請求控制發(fā)動機的第二致動器。扭矩儲備模塊基于當水泵開啟或關閉時預計的發(fā)動機負載變化而在水泵開啟或關閉之前調(diào)整扭矩儲備。扭矩儲備是在第一扭矩請求和第二扭矩請求之間的差值。
【專利說明】控制發(fā)動機在水泵開啟或關閉時的扭矩輸出的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及用于在聯(lián)接到發(fā)動機的水泵開啟或關閉時控制發(fā)動機的扭矩輸出的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]在此提供的【背景技術】描述用于總體上介紹本公開的背景。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不會以其它方式被認為現(xiàn)有技術的方面，既不明確地也不隱含地認為是破壞本公開的現(xiàn)有技術。
[0003]發(fā)動機水泵通常是將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機以冷卻發(fā)動機的皮帶驅(qū)動的離心泵。冷卻劑通過位于泵的中心附近的入口接收，并且在泵中的葉輪將冷卻劑壓出到泵的外部。冷卻劑從散熱器接收，并且離開泵的冷卻劑在返回到散熱器之前流過發(fā)動機缸體和氣缸
至JHL ο
[0004]在常規(guī)的水泵中，葉輪始終與皮帶驅(qū)動的皮帶輪接合。因此，任何時候當發(fā)動機運行時，泵將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機。相比之下，可切換的水泵包括離合器，該離合器接合和脫離葉輪以分別開啟和關閉泵。泵可關閉以減少在啟動時預熱發(fā)動機所需的時間和/或提高燃料效率，并且泵可開啟以冷卻發(fā)動機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括泵控制模塊、致動器控制模塊和扭矩儲備模塊。泵控制模塊在開啟和關閉之間切換水泵。當水泵開啟時，水泵將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機。致動器控制模塊基于第一扭矩請求控制發(fā)動機的第一致動器并且基于第二扭矩請求控制發(fā)動機的第二致動器。扭矩儲備模塊基于當水泵開啟或關閉時預計的發(fā)動機負載變化而在水泵開啟或關閉之前調(diào)整扭矩儲備。扭矩儲備是在第一扭矩請求和第二扭矩請求之間的差值。
[0006]本發(fā)明提供下列技術方案。
[0007]1.一種系統(tǒng)，包括:
泵控制模塊，其在開啟和關閉之間切換水泵，其中所述水泵在所述水泵開啟時將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機；
致動器控制模塊，其基于第一扭矩請求控制所述發(fā)動機的第一致動器并且基于第二扭矩請求控制所述發(fā)動機的第二致動器；以及
扭矩儲備模塊，其基于當所述水泵開啟或關閉時預計的發(fā)動機負載中的變化而在所述水泵開啟或關閉之前調(diào)整扭矩儲備，其中所述扭矩儲備是在所述第一扭矩請求和所述第二扭矩請求之間的差值。
[0008]2.根據(jù)技術方案I所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩儲備模塊在所述水泵開啟之前增加所述扭矩儲備，并且所述致動器控制模塊調(diào)整所述第二致動器以防止在所述水泵開啟時發(fā)動機速度減小。
[0009]3.根據(jù)技術方案I所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩儲備模塊在所述水泵關閉之前減小所述扭矩儲備，并且所述致動器控制模塊調(diào)整所述第二致動器以防止在所述水泵關閉時發(fā)動機速度增加。
[0010]4.根據(jù)技術方案I所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩儲備模塊在第一時間調(diào)整所述扭矩儲備，并且所述泵控制模塊在所述第一時間之后的第二時間開啟或關閉所述水泵。
[0011]5.根據(jù)技術方案4所述的系統(tǒng)，還包括基于所述發(fā)動機速度確定在所述第一時間和所述第二時間之間的時期的儲備確定模塊。
[0012]6.根據(jù)技術方案I所述的系統(tǒng),還包括負載確定模塊,所述負載確定模塊基于與接合所述水泵的離合器相關聯(lián)的泵負載和與啟用所述離合器相關聯(lián)的交流發(fā)電機負載來確定所述發(fā)動機負載變化。
[0013]7.根據(jù)技術方案6所述的系統(tǒng)，其中所述致動器控制模塊調(diào)整所述第二致動器以補償當所述水泵開啟時所述泵負載中的變化。
[0014]8.根據(jù)技術方案I所述的系統(tǒng)，還包括儲備確定模塊，所述儲備確定模塊基于所述發(fā)動機負載變化和發(fā)動機速度來確定所述扭矩儲備被調(diào)整的量。
[0015]9.根據(jù)技術方案I所述的系統(tǒng)，其中所述第一致動器包括節(jié)流閥，并且所述第二致動器包括火花塞。
[0016]10.根據(jù)技術方案I所述的系統(tǒng)，其中所述第一致動器包括增壓裝置和排氣再循環(huán)(EGR)閥中的至少一個，并且所述第二致動器包括燃料噴射器。
[0017]11.一種方法，包括:
在開啟和關閉之間切換水泵，其中所述水泵在所述水泵開啟時將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動
機；
基于第一扭矩請求控制所述發(fā)動機的第一致動器并且基于第二扭矩請求控制所述發(fā)動機的第二致動器；以及
基于當所述水泵開啟或關閉時預計的發(fā)動機負載中的變化而在所述水泵開啟或關閉之前調(diào)整扭矩儲備，其中所述扭矩儲備是在所述第一扭矩請求和所述第二扭矩請求之間的差值。
[0018]12.根據(jù)技術方案11所述的方法，還包括在所述水泵開啟之前增加所述扭矩儲備和調(diào)整所述第二致動器以防止在所述水泵開啟時發(fā)動機速度中的減小。
[0019]13.根據(jù)技術方案11所述的方法，還包括在所述水泵關閉之前減小所述扭矩儲備和調(diào)整所述第二致動器以防止在所述水泵關閉時發(fā)動機速度中的增加。
[0020]14.根據(jù)技術方案11所述的方法，還包括在第一時間調(diào)整所述扭矩儲備和在所述第一時間之后的第二時間開啟或關閉所述水泵。
[0021]15.根據(jù)技術方案14所述的方法，還包括基于發(fā)動機速度確定在所述第一時間和所述第二時間之間的時期。
[0022]16.根據(jù)技術方案11所述的方法，還包括基于與接合所述水泵的離合器相關聯(lián)的泵負載和與啟用所述離合器相關聯(lián)的交流發(fā)電機負載來確定所述發(fā)動機負載變化。
[0023]17.根據(jù)技術方案16所述的方法，還包括調(diào)整所述第二致動器以補償當所述水泵開啟時所述泵負載中的變化。
[0024]18.根據(jù)技術方案11所述的方法，還包括基于所述發(fā)動機負載變化和發(fā)動機速度來確定所述扭矩儲備被調(diào)整的量。[0025]19.根據(jù)技術方案11所述的方法，其中所述第一致動器包括節(jié)流閥，并且所述第二致動器包括火花塞。
[0026]20.根據(jù)技術方案11所述的方法，其中所述第一致動器包括增壓裝置和排氣再循環(huán)(EGR)閥中的至少一個，并且所述第二致動器包括燃料噴射器。
[0027]本公開進一步的適用范圍將通過下文提供的詳細描述而變得顯而易見。應當理解，詳細描述和具體示例僅意圖用于舉例說明，而并非意圖限制本公開的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]通過詳細描述和附圖將會更全面地理解本公開，附圖中:
圖1是根據(jù)本公開的原理的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖；
圖2和圖3是根據(jù)本公開的原理的示例性控制系統(tǒng)的功能框圖；
圖4是示出根據(jù)本公開的原理的示例控制方法的流程圖；以及 圖5是示出根據(jù)本公開的原理的示例性控制信號和示例性傳感器信號的曲線圖。
【具體實施方式】
[0029]控制系統(tǒng)和方法可基于發(fā)動機的冷卻需求開啟或關閉水泵。水泵可開啟以冷卻發(fā)動機。水泵可關閉以減少在啟動時預熱發(fā)動機所需的時間和/或提高燃料效率。當水泵開啟時，發(fā)動機的速度可能會因發(fā)動機負載增加而減小。當水泵關閉時，發(fā)動機速度可能會因發(fā)動機負載減小而增加。
[0030]根據(jù)本公開的原理的控制系統(tǒng)和方法在水泵開啟或關閉時使用快速發(fā)動機致動器調(diào)整發(fā)動機的扭矩輸出以補償發(fā)動機負載中的所得變化。這防止當水泵開啟或關閉時發(fā)動機速度的急劇變化。使用快速發(fā)動機致動器而不是慢速發(fā)動機致動器來調(diào)整發(fā)動機的扭矩輸出避免了與調(diào)整慢速發(fā)動機致動器相關聯(lián)的延遲。
[0031]慢速發(fā)動機致動器可基于預測扭矩請求來控制，而快速發(fā)動機致動器可基于即時扭曲請求來控制。在火花點火發(fā)動機中，火花塞可以是快速發(fā)動機致動器，而節(jié)流閥可以是慢速發(fā)動機致動器。在壓縮點火發(fā)動機中，燃料噴射器可以是快速發(fā)動機致動器，而諸如增壓裝置和排氣再循環(huán)(EGR)閥門的影響進氣流量的致動器可以是慢速發(fā)動機致動器。
[0032]扭矩儲備在水泵開啟或關閉之前被調(diào)整，以便可以使用快速發(fā)動機致動器調(diào)整發(fā)動機的扭矩輸出。扭矩儲備是在預測扭矩請求和即時扭矩請求之間的差值。扭矩儲備可以在水泵開啟之前增加。于是，當水泵開啟時，快速發(fā)動機致動器可被調(diào)整以防止發(fā)動機速度因開啟水泵而減小。扭矩儲備可在水泵關閉之前減小。于是，當水泵關閉時，快速發(fā)動機致動器可被調(diào)整以防止發(fā)動機速度因關閉水泵而增加。
[0033]現(xiàn)在參看圖1，發(fā)動機系統(tǒng)100的示例性實施包括發(fā)動機102。發(fā)動機102燃燒空氣燃料混合物以基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動扭矩。空氣通過進氣系統(tǒng)108吸入發(fā)動機102中。進氣系統(tǒng)108包括進氣歧管110和節(jié)流閥112。在一個示例中，節(jié)流閥112包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶閥。發(fā)動機控制模塊(ECM) 114控制節(jié)流閥致動器模塊116，節(jié)流閥致動器模塊116調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的開度，以控制吸入進氣歧管110的空氣的量。
[0034]來自進氣歧管110的空氣被吸入發(fā)動機102的氣缸中。雖然發(fā)動機102可包括多個氣缸，但為了說明目的，示出單個代表性氣缸118。僅僅是舉例，發(fā)動機102可包括2個、3個、4個、5個、6個、8個、10個和/或12個氣缸。ECM 114可停用氣缸中的一些，這可以在某些發(fā)動機操作條件下改善燃料經(jīng)濟性。
[0035]發(fā)動機102可使用四沖程循環(huán)來操作。以下描述的四個沖程被稱為進氣沖程、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)進行四個沖程中的兩個。因此，氣缸118經(jīng)歷所有四個沖程需要曲軸旋轉(zhuǎn)兩周。
[0036]在進氣沖程期間，來自進氣歧管110的空氣通過進氣閥122被吸入氣缸118中。ECM 114控制燃料致動器模塊124，該模塊調(diào)節(jié)燃料噴射以實現(xiàn)期望的空燃比。燃料可以在中央位置處或多個位置處(例如，在每個氣缸118的進氣閥122附近)噴入進氣歧管110中。在各種實施中，燃料可以直接嗔入氣缸中或嗔入與氣缸相關聯(lián)的混合室中。燃料致動器模塊124可以停止向停用的氣缸噴射燃料。
[0037]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。發(fā)動機102可以是壓縮點火發(fā)動機，在這種情況下，在氣缸118中的壓縮點燃空氣燃料混合物。備選地，發(fā)動機102可以是火花點火發(fā)動機，在這種情況下，火花致動器模塊126基于來自ECM 114的信號激勵氣缸118中的火花塞128。繼而，火花塞128生成點燃空氣燃料混合物的火花?？上鄬τ诨钊幱谄浞Q為上止點(TDC)的最高位置時的時間來指定火花的正時。
[0038]火花致動器模塊126可由指定在TDC之前或之后多遠處的正時信號控制以生成火花。由于活塞位置與曲軸旋轉(zhuǎn)直接相關，火花致動器模塊126的操作可以與曲軸角度同步。在各種實施中，火花致動器模塊126可以停止向停用的氣缸提供火花。
[0039]生成火花可被稱為點火事件。火花致動器模塊126可具有為每個點火事件改變火花正時的能力。當火花正時信號在上一點火事件和下一點火事件之間改變時，火花致動器模塊126甚至可能能夠改變下一點火事件的火花正時。在各種實施中，發(fā)動機102可包括多個氣缸，并且對于發(fā)動機102中的所有氣缸來說，火花致動器模塊126可將火花正時相對于TDC改變相同量。
[0040]在燃燒沖程期間，空氣燃料混合物的燃燒向下驅(qū)動活塞，從而驅(qū)動曲柄軸。燃燒沖程可被定義為在活塞到達TDC和活塞返回到下止點(BDC)的時間之間的時間。
[0041]在排氣沖程期間，活塞開始從BDC向上移動并且通過排氣閥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從車輛排出。
[0042]發(fā)動機102的冷卻系統(tǒng)136包括散熱器138和水泵140。散熱器138冷卻流過散熱器138的冷卻劑。水泵140為可切換的水泵，其在水泵140開啟時將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機102和散熱器138。冷卻劑從散熱器138流至水泵140并且通過入口軟管142從水泵140流至發(fā)動機102。冷卻劑通過出口軟管144從發(fā)動機102流回到散熱器120。泵致動器模塊146基于接收自ECM 114的指令開啟或關閉水泵140。
[0043]在一個示例中，水泵140為電動泵。在另一示例中，水泵140為包括葉輪和離合器的離心泵，離合器選擇性地接合葉輪與由連接到曲軸的皮帶驅(qū)動的皮帶輪。離合器分別在水泵140開啟和關閉時接合葉輪與皮帶輪和使葉輪脫離皮帶輪。冷卻劑可通過位于水泵140的中心附近的入口進入水泵140，并且葉輪可將冷卻劑徑向向外擠出到位于水泵140外部的出口。[0044]發(fā)動機系統(tǒng)100可包括向進氣歧管110提供加壓空氣的增壓裝置。例如，圖1示出包括由流過排氣系統(tǒng)134的熱排氣提供動力的熱渦輪160-1的渦輪增壓器。渦輪增壓器還包括冷空氣壓縮機160-2，其由渦輪160-1驅(qū)動并且壓縮通入節(jié)流閥112的空氣。在各種實施中，由曲軸驅(qū)動的增壓器(未示出)可以壓縮來自節(jié)流閥112的空氣并將壓縮空氣輸送至進氣歧管110。
[0045]廢氣門162打開以允許排氣繞過渦輪160-1，從而減少渦輪增壓器的增壓(或進氣壓縮量)。ECM 114可經(jīng)由增壓致動器模塊164控制渦輪增壓器。增壓致動器模塊164可通過控制廢氣門162的位置來調(diào)節(jié)渦輪增壓器的增壓。在各種實施中，可由增壓致動器模塊164控制多個渦輪增壓器。渦輪增壓器可具有變化的幾何形狀，這可由增壓致動器模塊164來控制。
[0046]中間冷卻器(未不出)可消耗包含在壓縮的空氣充氣中的一些熱量，該熱量在空氣被壓縮時產(chǎn)生。壓縮空氣充氣也可從排氣系統(tǒng)134的部件吸收熱量。雖然為了說明而示出為單獨的，但渦輪160-1和壓縮機160-2可附接到彼此，從而使進氣緊鄰熱排氣。
[0047]發(fā)動機系統(tǒng)100可包括排氣再循環(huán)(EGR)閥170，該閥門將排氣選擇性地重新導向回進氣歧管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致動器模塊172控制。
[0048]發(fā)動機系統(tǒng)100可使用RPM傳感器180測量以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)計的曲軸速度?？墒褂冒l(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測量發(fā)動機冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可位于發(fā)動機102內(nèi)或冷卻劑循環(huán)通過的其它位置，例如散熱器(未示出)。
[0049]可使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184測量進氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種實施中，可測量發(fā)動機真空，其為環(huán)境空氣壓力與進氣歧管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測量流入進氣歧管110中的空氣的質(zhì)量流量。在各種實施中，MAF傳感器186可位于也包括節(jié)流閥112的外殼中。
[0050]節(jié)流閥致動器模塊116可使用一個或多個節(jié)流閥位置傳感器(TPS) 190來監(jiān)測節(jié)流閥112的位置。可使用進氣溫度(IAT)傳感器192測量吸入發(fā)動機102的環(huán)境空氣的溫度。ECM 114可使用來自傳感器的信號來為發(fā)動機系統(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)動機扭矩。ECM 114可與混合控制模塊196通信以協(xié)調(diào)發(fā)動機102和電動馬達198的操作。
[0052]電動馬達198也可充當發(fā)電機，并可用來產(chǎn)生電能以便由車輛的電氣系統(tǒng)使用和/或儲存在電池中。在各種實施中，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或多個模塊中。
[0053]改變發(fā)動機參數(shù)的每個系統(tǒng)可被稱為接收致動器值的致動器。例如，節(jié)流閥致動器模塊116可被稱為致動器，并且節(jié)流閥打開面積可被稱為致動器值。在圖1的示例中，節(jié)流閥致動器模塊116通過調(diào)整節(jié)流閥112的葉片的角度來實現(xiàn)節(jié)流閥的打開面積。
[0054]相似地，火花致動器模塊126可被稱為致動器，同時對應的致動器值可以是相對于氣缸TDC的火花提前量。其它致動器可包括燃料致動器模塊124、增壓致動器模塊164和EGR致動器模塊172。對于這些致動器來說，致動器值可分別對應于燃料供給速度、增壓壓力和EGR閥打開面積。ECM 114可控制致動器值，以便使發(fā)動機102產(chǎn)生期望的發(fā)動機輸出扭矩。
[0055]現(xiàn)在參看圖2，ECM 114的示例性實施包括駕駛員扭矩模塊202。駕駛員扭矩模塊202可基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入來確定駕駛員扭矩請求。駕駛員輸入可基于加速器踏板的位置。駕駛員輸入也可基于來自巡航控制系統(tǒng)的輸入，該系統(tǒng)可以是改變車輛速度以保持預定行車間距的自適應巡航控制系統(tǒng)。駕駛員扭矩模塊202可存儲加速器踏板位置與期望扭矩的一個或多個映射并可基于映射中選定的一個來確定駕駛員扭矩請求。
[0056]輪軸扭矩仲裁模塊204在來自駕駛員扭矩模塊202的駕駛員扭矩請求和其它輪軸扭矩請求之間進行仲裁。輪軸扭矩(車輪處的扭矩)可由包括發(fā)動機和/或電動馬達的各種源產(chǎn)生。扭矩請求可包括絕對扭矩請求以及相對扭矩請求和斜坡請求。僅僅是舉例,斜坡請求可包括將扭矩斜坡下降至最小發(fā)動機關閉扭矩或使扭矩從最小發(fā)動機關閉扭矩斜坡上升的請求。相對扭矩請求可包括臨時或持續(xù)的扭矩減小或增加。
[0057]輪軸扭矩請求可包括檢測到正向車輪打滑時由牽引控制系統(tǒng)請求的扭矩減小。正向車輪打滑發(fā)生在輪軸扭矩克服車輪與路面之間的摩擦并且車輪開始抵靠路面打滑的時候。輪軸扭矩請求還可包括扭矩增加請求以抵消負向車輪打滑，這種情況下，因為輪軸扭矩為負，車輛的輪胎相對于路面打滑。
[0058]輪軸扭矩請求還可包括制動管理請求和車輛超速扭矩請求。制動管理請求可在車輛停止時減小輪軸扭矩以確保輪軸扭矩不超過制動能力而固定住車輛。車輛超速扭矩請求可減小輪軸扭矩以防止車輛超過預定速度。輪軸扭矩請求還可通過車輛穩(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求之間的仲裁結(jié)果來輸出預測扭矩請求和即時扭矩請求。如下所述，來自輪軸扭矩仲裁模塊204的預測扭矩請求和即時扭矩請求在用于控制發(fā)動機系統(tǒng)100的致動器之前可選擇性地由ECM 114的其它模塊調(diào)整。
[0060]一般而言，即時扭矩請求是當前所需輪軸扭矩的量，而預測扭矩請求是在臨時通知時可能需要的輪軸扭矩的量。ECM 114因此控制發(fā)動機系統(tǒng)100以產(chǎn)生等于即時扭矩請求的輪軸扭矩。然而，致動器值的不同組合可導致相同的輪軸扭矩。ECM 114可因此調(diào)整致動器值以允許較快地轉(zhuǎn)變到預測扭矩請求，同時使輪軸扭矩仍保持在即時扭矩請求。
[0061]在各種實施中，預測扭矩請求可基于駕駛員扭矩請求。即時扭矩請求可小于預測扭矩請求，例如當駕駛員扭矩請求正引起車輪在冰面上滑動時。在這種情況下，牽引力控制系統(tǒng)(未示出)可通過即時扭矩請求來請求減小，并且ECM 114將由發(fā)動機系統(tǒng)100產(chǎn)生的扭矩減小到即時扭矩請求。然而，ECM 114控制發(fā)動機系統(tǒng)100，使得一旦車輪停止滑動，發(fā)動機系統(tǒng)100可迅速地重新開始產(chǎn)生預測扭矩請求。
[0062]一般而言，在即時扭矩請求和更高的預測扭矩請求之間的差值可被稱為扭矩儲備。扭矩儲備可表示發(fā)動機系統(tǒng)100可以最小延遲開始產(chǎn)生的額外的扭矩的量。快速發(fā)動機致動器用來增加或減小當前輪軸扭矩。如下文更詳細描述的，快速發(fā)動機致動器相對于慢速發(fā)動機致動器而定義。
[0063]在各種實施中，快速發(fā)動機致動器能夠在一個范圍內(nèi)改變輪軸轉(zhuǎn)矩，其中，該范圍是由慢速發(fā)動機致動器建立的。在這樣的實施中，范圍的上限是預測扭矩請求，而該范圍的下限由快速致動器的扭矩容量限制。僅僅是舉例，快速致動器可以僅僅能夠?qū)⑤嗇S扭矩減小第一量，其中，該第一量是對快速致動器的扭矩容量的量度。第一量可基于由慢速發(fā)動機致動器設置的發(fā)動機操作條件而變化。當即時扭矩請求在該范圍內(nèi)時，快速發(fā)動機致動器可被設置以使輪軸扭矩等于即時扭矩請求。當ECM 114請求輸出預測扭矩請求時，快速發(fā)動機致動器可被控制以將輪軸扭矩改變至范圍的上限，即預測扭矩請求。
[0064]一般而言，當與慢速發(fā)動機致動器相比時，快速發(fā)動機致動器可以更快速地改變輪軸扭矩。慢速致動器可以比快速致動器所做的更慢地響應于其相應的致動器值變化。例如，慢速致動器可包括機械部件，該部件需要時間響應于致動器值的變化從一位置移動至另一位置。慢速致動器還可由一旦慢速致動器開始實施變化的致動器值時輪軸扭矩開始變化所花費的時間量來表征。通常，慢速致動器的這個時間量將長于快速致動器的。此外，即使在開始變化之后，輪軸扭矩也可能花費更長時間以完全響應慢速致動器的變化。
[0065]僅僅是舉例，如果將快速致動器設置成適當?shù)闹?，ECM 114可以將慢速致動器的致動器值設置為將使發(fā)動機系統(tǒng)100能夠產(chǎn)生預測扭矩請求的值。同時，ECM 114可以將快速致動器的致動器值設置為在給定慢速致動器值的情況下促使發(fā)動機系統(tǒng)100產(chǎn)生即時扭矩請求而不是預測扭矩請求的值。
[0066]快速致動器值因此促使發(fā)動機系統(tǒng)100產(chǎn)生即時扭矩請求。當ECM 114決定將輪軸扭矩從即時扭矩請求轉(zhuǎn)變?yōu)轭A測扭矩請求時，ECM 114將把一個或多個快速致動器的致動器值改變?yōu)閷陬A測扭矩請求的值。因為已經(jīng)基于預測扭矩請求設置了慢速致動器值，發(fā)動機系統(tǒng)100能夠在僅僅由快速致動器施加的延遲之后產(chǎn)生預測扭矩請求。換言之，避免了使用慢速致動器改變輪軸扭矩而產(chǎn)生的更長的延遲。
[0067]僅僅是舉例，當預測扭矩請求等于駕駛員扭矩請求時，可在由于臨時扭矩減小請求導致即時扭矩請求小于駕駛員扭矩請求時產(chǎn)生扭矩儲備。備選地，可在保持即時扭矩請求處于駕駛員扭矩請求的同時,通過將預測扭矩請求增加到駕駛員扭矩請求之上來產(chǎn)生扭矩儲備。得到的扭矩儲備可吸收所要求的輪軸扭矩中的突然增加。僅僅是舉例，可通過增加即時扭矩請求來平衡來自空調(diào)器或動力轉(zhuǎn)向泵的突然負載。如果即時扭矩請求中的增加小于扭矩儲備，則通過使用快速致動器來快速產(chǎn)生增加。然后，還可以增加預測扭矩請求以重新建立先前的扭矩儲備。
[0068]使用扭矩儲備的另一個示例是減小緩慢的致動器值的波動。由于其相對慢的速度，改變緩慢的致動器值可能產(chǎn)生控制不穩(wěn)定性。此外，緩慢的致動器可包括機械部件，該機械部件可能在頻繁移動時吸收更多功率和/或更迅速地磨損。產(chǎn)生足夠的扭矩儲備允許通過經(jīng)由即時扭矩請求改變快速致動器并同時保持慢速致動器的值來實現(xiàn)所需扭矩的變化。例如，為了保持給定的空轉(zhuǎn)速度，即時扭矩請求可在一定范圍內(nèi)改變。如果預測扭矩請求被設為高于此范圍的水平，則可以使用快速致動器來進行保持空轉(zhuǎn)速度的即時扭矩請求中的改變，而不需要調(diào)整慢速致動器。
[0069]僅僅是舉例，在火花點火發(fā)動機中，火花正時可以是快速致動器值，而節(jié)流閥打開面積可以是慢速致動器值。火花點火發(fā)動機可以通過施加火花而燃燒包括例如汽油和乙醇的燃料。相比之下，在壓縮點火發(fā)動機中，燃料流量可以是快速致動器值，而增壓壓力和EGR閥門打開面積可以是慢速致動器值。
[0070]當發(fā)動機102為火花點火發(fā)動機時，火花致動器模塊126可以是快速致動器，并且節(jié)流閥致動器模塊116可以是慢速致動器。在接收新的致動器值之后，火花致動器模塊126也許能改變后面的點火事件的火花正時。當點火事件的火花正時(也稱為火花提前)被設為標定值時，可以在緊接在點火事件之后的燃燒沖程中產(chǎn)生最大扭矩。然而，偏離標定值的火花提前可以減小在燃燒沖程中產(chǎn)生的扭矩的量。因此，一發(fā)生下一點火事件，火花致動器模塊126也許就能通過改變火花提前改變發(fā)動機輸出扭矩。僅僅是舉例，在車輛設計的標定階段期間可以確定對應于不同的發(fā)動機操作條件的火花提前的表，并且基于當前發(fā)動機操作條件從表中選擇標定值。
[0071]相比之下，節(jié)流閥打開面積的變化花費更長時間以影響發(fā)動機輸出扭矩。節(jié)流閥致動器模塊116通過調(diào)整節(jié)流閥112的葉片的角度來改變節(jié)流閥打開面積。因此，一旦接收新的致動器值，那么當節(jié)流閥112基于新的致動器值從其前一位置移動到新位置時就存在機械延遲。此外，基于節(jié)流閥開度的空氣流變化經(jīng)受進氣歧管110中的空氣傳輸延遲。此夕卜，沒有隨著發(fā)動機輸出扭矩的增加而實現(xiàn)進氣歧管110中增加的空氣流，直到氣缸118在下一進氣沖程接收額外空氣、壓縮該額外空氣并且開始燃燒沖程。
[0072]使用這些致動器作為例子，能夠通過將節(jié)流閥打開面積設置為將允許發(fā)動機102產(chǎn)生預測扭矩請求的值來形成扭矩儲備。同時，可基于小于預測扭矩請求的即時扭矩請求設置火花正時。雖然節(jié)流閥打開面積為發(fā)動機102產(chǎn)生足夠的空氣流以產(chǎn)生預測扭矩請求，但基于即時扭矩請求來延遲火花正時(這減小扭矩)。發(fā)動機輸出扭矩將因此等于即時扭矩請求。
[0073]當需要額外的扭矩時，例如當空調(diào)壓縮機啟動時，或者當牽引控制系統(tǒng)確定車輪打滑已結(jié)束時，可基于預測扭矩請求設置火花正時。通過后面的點火事件，火花致動器模塊126可以使火花提前返回至標定值，這允許發(fā)動機102產(chǎn)生用已經(jīng)提供的空氣流能夠獲得的全部發(fā)動機輸出扭矩。發(fā)動機輸出扭矩可因此被快速增加至預測扭矩請求，而不經(jīng)歷由改變節(jié)流閥打開面積帶來的延遲。
[0074]當發(fā)動機102為壓縮點火發(fā)動機時，燃料致動器模塊124可以是快速致動器，并且節(jié)流閥致動器模塊116和增壓致動器模塊164可以是排放致動器。這樣，可基于即時扭矩請求設置燃料質(zhì)量，并且可以基于預測扭矩請求設置節(jié)流閥打開面積和增壓。節(jié)流閥打開面積可產(chǎn)生比滿足預測扭矩請求所需的更多的空氣流。產(chǎn)生的空氣流又可多于噴射燃料的完全燃燒所需的，使得空燃比通常為稀的并且空氣流的變化不影響發(fā)動機扭矩輸出。發(fā)動機輸出扭矩將因此等于即時扭矩請求并且可通過調(diào)整燃料流量而增加或減小。
[0075]可基于預測扭矩請求控制節(jié)流閥致動器模塊116、增壓致動器模塊164和EGR致動器模塊172以控制排放和最小化渦輪滯后。節(jié)流閥致動器模塊116可形成真空以通過EGR閥170抽出排氣并且將其引入進氣歧管110中。
[0076]輪軸扭矩仲裁模塊204可將預測扭矩請求和即時扭矩請求輸出到推進扭矩仲裁模塊206。在各種實施中，輪軸扭矩仲裁模塊204可將預測扭矩請求和即時扭矩請求輸出到混合優(yōu)化模塊208?；旌蟽?yōu)化模塊208確定應該由發(fā)動機102產(chǎn)生的扭矩的大小和應該由電動馬達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測扭矩請求和即時扭矩請求輸出至推進扭矩仲裁模塊206。在各種實施中，混合優(yōu)化模塊208可在混合控制豐吳塊196中執(zhí)打。
[0077]由推進扭矩仲裁模塊206接收的預測扭矩請求和即時扭矩請求被從輪軸扭矩域(車輪處的扭矩)轉(zhuǎn)換成推進扭矩域(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。
[0078]推進扭矩仲裁模塊206在包括轉(zhuǎn)換后的預測扭矩請求和即時扭矩請求的推進扭矩請求之間進行仲裁。推進扭矩仲裁模塊206產(chǎn)生仲裁的預測扭矩請求和仲裁的即時扭矩請求?？赏ㄟ^從接收的請求中選擇勝出的請求來生成仲裁后的扭矩。替代地或另外地，仲裁后的扭矩可通過基于接收的請求中的另一個或多個修改接收的請求中的一個而生成。
[0079]其它推進扭矩請求可包括針對發(fā)動機超速保護的扭矩減小、針對失速預防的扭矩增加、以及為適應換檔而由變速器控制模塊194請求的扭矩減小。推進扭矩請求還可由離合器燃料切斷產(chǎn)生，其減小發(fā)動機輸出扭矩，此時，駕駛員踩下手動變速器車輛中的離合器踏板以防止發(fā)動機轉(zhuǎn)速的加劇(急劇升高)。
[0080]推進扭矩請求還可包括發(fā)動機停止請求，其可以在檢測到重大故障時發(fā)起。僅僅是舉例，重大故障可包括檢測到車輛被盜、起動馬達卡住、電子節(jié)流閥控制問題和意外的扭矩增加。在各種實施中，當發(fā)動機停止請求出現(xiàn)時，仲裁選擇發(fā)動機停止請求作為勝出的請求。當發(fā)動機停止請求出現(xiàn)時，推進扭矩仲裁模塊206可以輸出零作為仲裁后的扭矩。
[0081]在各種實施中，發(fā)動機停止請求可以獨立于仲裁過程而只是關閉發(fā)動機102。推進扭矩仲裁模塊206仍然可以接收發(fā)動機停止請求以便例如適當?shù)臄?shù)據(jù)能夠反饋給其他的轉(zhuǎn)矩請求者。例如，可以通知所有其他轉(zhuǎn)矩請求者，它們已經(jīng)輸?shù)袅酥俨谩?br> [0082]RPM控制模塊210還可將預測的扭矩請求和即時扭矩請求輸出到推進扭矩仲裁模塊206。當ECM 114處于RPM模式時，來自RPM控制模塊210的扭矩請求可以在仲裁中獲勝。當駕駛員把他們的腳從加速器踏板移開時，例如當車輛空轉(zhuǎn)或者從較高速減速滑行時，可以選擇RPM模式。替代地或另外地，當來自輪軸扭矩仲裁模塊204的預測扭矩請求小于預定扭矩值時，可以選擇RPM模式。
[0083]RPM控制模塊210從RPM軌跡模塊212接收期望RPM，并且控制預測扭矩請求和即時扭矩請求以減小期望RPM和當前RPM之間的差值。僅僅是舉例，RPM軌跡模塊212可為車輛減速輸出線性降低的期望RPM，直到達到空轉(zhuǎn)RPM。RPM軌跡模塊212然后可以繼續(xù)輸出空轉(zhuǎn)RPM作為期望RPM。
[0084]扭矩儲備模塊220從推進扭矩仲裁模塊206接收仲裁后的預測扭矩請求和即時扭矩請求。扭矩儲備模塊220可調(diào)整仲裁后的預測扭矩請求和即時扭矩請求以形成扭矩儲備和/或補償一個或多個負載。扭矩儲備模塊220然后將調(diào)整后的預測扭矩請求和即時扭矩請求輸出到致動器控制模塊224。
[0085]僅僅是舉例，催化劑起燃過程或冷啟動排放降低過程可以要求延遲的火花提前。扭矩儲備模塊220可因此將調(diào)整后的預測扭矩請求增加至高于調(diào)整后的即時扭矩請求以便為冷啟動排放降低過程形成延遲的火花。又如，可以直接改變發(fā)動機的空燃比和/或空氣質(zhì)量流量，例如通過診斷的嵌入式當量比試驗和/或新發(fā)動機凈化。在開始這些過程之前，可以形成或增加扭矩儲備以迅速彌補這些過程期間由稀的空氣燃料混合物引起的發(fā)動機輸出扭矩的降低。
[0086]扭矩儲備模塊220還可在諸如動力轉(zhuǎn)向泵操作或空氣調(diào)節(jié)(A/C)壓縮機離合器的接合的未來負載的預期下產(chǎn)生或增加扭矩儲備。用于A/C壓縮機離合器的接合的儲備可在駕駛員第一次請求空氣調(diào)節(jié)時產(chǎn)生。扭矩儲備模塊220可增加調(diào)整后的預測扭矩請求，同時使調(diào)整后的即時扭矩請求保持不變以產(chǎn)生扭矩儲備。然后，當A/C壓縮機離合器接合時，扭矩儲備模塊220可將即時扭矩請求增加A/C壓縮機離合器的估計負載。
[0087]致動器控制模塊224從扭矩儲備模塊220接收調(diào)整后的預測扭矩請求和即時扭矩請求。致動器控制模塊224確定將如何實現(xiàn)調(diào)整后的預測扭矩請求和調(diào)整后的即時扭矩請求。致動器控制模塊224可基于調(diào)整后的預測扭矩請求控制慢速發(fā)動機致動器并且基于調(diào)整后的即時扭矩請求控制快速發(fā)動機致動器。致動器控制模塊224可以是因發(fā)動機類型而異的。例如，致動器控制模塊224可以針對火花點火發(fā)動機與壓縮點火發(fā)動機而不同地實施或者使用不同的控制方案。
[0088]在各種實施中，致動器控制模塊224可以限定全部發(fā)動機類型公用的模塊與因發(fā)動機類型而異的模塊之間的界線。例如，發(fā)動機類型可包括火花點火和壓縮點火。在致動器控制模塊224之前的模塊例如推進扭矩仲裁模塊206可以是全部發(fā)動機類型公用的模塊，而致動器控制模塊224和隨后的模塊可以是因發(fā)動機類型而異的。
[0089]例如，在火花點火發(fā)動機中，致動器控制模塊224可改變作為慢速致動器的節(jié)流閥112的開度，允許大范圍的扭矩控制。此外，致動器控制模塊224可使用火花正時作為快速致動器。然而，火花正時可以不提供同樣大范圍的扭矩控制。此外，由于火花正時的變化(稱為火花儲備容量)而成為可能的扭矩控制量可隨空氣流改變而變化。
[0090]在各種實施中，致動器控制模塊224可基于調(diào)整后的預測扭矩請求而生成空氣扭矩請求?？諝馀ぞ卣埱罂傻扔谡{(diào)整后的預測扭矩請求，從而將空氣流設置成使得調(diào)整后的預測扭矩請求能通過其它致動器的改變而實現(xiàn)。
[0091]空氣控制模塊228可基于空氣扭矩請求確定期望致動器值。例如，空氣控制模塊228可控制期望歧管絕對壓力(MAP)、期望節(jié)流閥面積、和/或期望每缸空氣量(APC)。期望MAP可用來確定期望增壓，并且期望APC可用來確定EGR閥170的開度的期望量。
[0092]致動器控制模塊224還可生成火花扭矩請求和燃料扭矩請求?；鸹ㄅぞ卣埱罂捎苫鸹刂颇K232用來確定將火花正時從標定的火花提前延遲多少(這減小發(fā)動機輸出扭矩)。
[0093]燃料控制模塊240可基于來自致動器控制模塊224的燃料扭矩請求改變提供至每個氣缸的燃料的量。在火花點火發(fā)動機的正常操作期間，燃料控制模塊240可以空氣主導模式操作，在該模式下，燃料控制模塊240試圖通過基于空氣流控制燃料流量來保持化學計量空燃比。燃料控制模塊240可確定在與每缸空氣量的當前量結(jié)合時將獲得化學計量燃燒的燃料質(zhì)量。燃料控制模塊240可通過燃料供給速率指示燃料致動器模塊124將該燃料質(zhì)量噴射到每個啟用的氣缸中。
[0094]在壓縮點火系統(tǒng)中，燃料控制模塊240可以在燃料引導模式下操作，其中，燃料控制模塊240確定滿足燃料扭矩請求，同時最小化排放、噪音和燃料消耗的每個氣缸的燃料質(zhì)量。在燃料引導模式下，空氣流基于燃料流量而被控制并且可被控制以獲得貧空燃比。此外，可將空燃比維持在預定水平之上，這可以在動態(tài)發(fā)動機操作條件下防止黑煙產(chǎn)生。
[0095]扭矩估計模塊244可估計發(fā)動機102的扭矩輸出。該估計扭矩可由空氣控制模塊228用來對諸如節(jié)流閥面積、MAP和EGR閥打開面積的發(fā)動機空氣流參數(shù)執(zhí)行閉環(huán)控制。例如，可以限定諸如下列的扭矩關系
T = f (APC, S，EGR, AF, 0T, #)
其中，扭矩(T)是每缸空氣量(APC)、火花提前(S)、EGR閥打開面積(EGR)、空燃比(AF)、油溫(OT)和啟用氣缸數(shù)(#)的函數(shù)。
[0096]該關系可通過方程建模和/或可以存儲為查找表。扭矩估計模塊244可基于測量MAF和當前RPM確定APC，從而允許基于實際空氣流的閉環(huán)空氣控制。
[0097]實際火花提前可用來估計實際的發(fā)動機輸出扭矩。當標定的火花提前值用來估計扭矩時，估計的扭矩可稱作估計的空氣扭矩或僅僅是空氣扭矩?？諝馀ぞ厥菍υ谙鸹ㄑ舆t(即，火花正時設置為標定的火花提前值)并向所有氣缸供給燃料時發(fā)動機在當前空氣流下能產(chǎn)生的多少扭矩的估計。
[0098]空氣控制模塊228可將期望面積信號輸出到節(jié)流閥致動器模塊116。節(jié)流閥致動器模塊116接著調(diào)節(jié)節(jié)流閥112以產(chǎn)生期望節(jié)流閥面積。空氣控制模塊228可基于反扭矩模型和空氣扭矩請求生成期望面積信號?？諝饪刂颇K228可使用估計空氣扭矩和/或MAF信號，以便進行閉環(huán)控制。例如，期望面積信號可被控制以最小化估計空氣扭矩和空氣扭矩請求之間的差值。
[0099]空氣控制模塊228可將期望歧管絕對壓力(MAP)信號輸出到增壓調(diào)度模塊248。增壓調(diào)度模塊248使用期望MAP信號來控制增壓致動器模塊164。增壓致動器模塊164然后控制一個或多個渦輪增壓器(例如，包括渦輪160-1和壓縮機160-2的渦輪增壓器)和
/或增壓器。
[0100]空氣控制模塊228還可將期望每缸空氣量(APC)信號輸出到EGR調(diào)度模塊252?；谄谕鸄PC信號和RPM信號，EGR調(diào)度模塊252可使用EGR致動器模塊172控制EGR閥170的位置。
[0101]重新參看火花控制模塊232，標定的火花提前值可基于各種發(fā)動機操作條件而變化。僅僅是舉例，扭矩關系可被顛倒以求出期望火花提前。對于給定的扭矩請求(TdJ來說，可基于下式確定期望火花提前(SdJ
(2) Sdes = f-1 (Tdes, APC, EGR, AF, 0T, #)。
[0102]這種關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報告的實際空燃比。
[0103]當火花提前被設置為標定的火花提前時，所得的扭矩可盡可能接近平均最佳扭矩(MBT)。MBT是指在使用具有大于預定閾值的辛烷值的燃料并使用化學計量供給燃料的同時在火花提前被增加時為給定空氣流生成的最大發(fā)動機輸出扭矩。該最大扭矩發(fā)生時的火花提前被稱為MBT火花。標定的火花提前可因為例如燃料質(zhì)量(例如當使用較低辛烷燃料時)和環(huán)境因素而與MBT火花略微不同。在標定的火花提前處的扭矩可因此小于MBT。
[0104]泵控制模塊254將信號發(fā)送至泵致動器模塊146以開啟或關閉水泵140。泵控制模塊254可開啟水泵140以冷卻發(fā)動機102。泵控制模塊254可關閉水泵140以便在啟動時減少發(fā)動機102預熱所需的時間和/或提高燃料經(jīng)濟性。扭矩儲備模塊220可確定發(fā)動機102上的負載量并將發(fā)動機負載輸出到泵控制模塊254。泵控制模塊254可基于發(fā)動機負載的量和/或發(fā)動機負載的持續(xù)時間開啟或關閉水泵140。
[0105]泵控制模塊254將信號發(fā)送至扭矩儲備模塊220，指示水泵140何時將被開啟或關閉。作為響應，扭矩儲備模塊220基于當水泵140開啟或關閉時預計的發(fā)動機負載變化而在水泵140開啟或關閉之前調(diào)整扭矩儲備。這允許致動器控制模塊224在水泵140開啟或關閉時調(diào)整快速發(fā)動機致動器，以補償發(fā)動機負載中的所得變化，從而防止發(fā)動機速度的急劇變化。
[0106]現(xiàn)在參看圖3，扭矩儲備模塊220的示例性實施包括負載確定模塊302和儲備確定模塊304。負載確定模塊302確定發(fā)動機102上的負載的量。發(fā)動機負載可包括變速器負載、發(fā)電機負載和/或附件皮帶負載(例如，交流發(fā)電機負載、泵負載)。負載確定模塊302可基于從變速器控制模塊194接收的輸入確定變速器負載。負載確定模塊302可基于從混合控制模塊196接收的輸入確定發(fā)電機負載。負載確定模塊302可基于從泵控制模塊254接收的輸入確定附件皮帶負載。
[0107]負載確定模塊302可確定當水泵140開啟或關閉時預計的發(fā)動機負載中的變化。負載確定模塊302可確定當水泵140開啟時預計的發(fā)動機負載中的增加。發(fā)動機負載增加可能是由于與接合水泵140的離合器相關聯(lián)的泵負載和與啟用離合器相關聯(lián)的交流發(fā)電機負載引起的。負載確定模塊302可確定當水泵140關閉時預計的發(fā)動機負載中的減小。發(fā)動機負載減小可能是由于與脫開水泵離合器相關聯(lián)的泵負載中的損失而引起的。
[0108]儲備確定模塊304通過調(diào)整預測扭矩請求和即時扭矩請求來確定要產(chǎn)生的扭矩儲備的量(如有)。儲備確定模塊304可在水泵140開啟或關閉之前調(diào)整扭矩儲備。儲備確定模塊304可在水泵140開啟之前增加扭矩儲備。然后，當水泵140開啟時，儲備確定模塊304可將即時扭矩請求增加至預測扭矩請求。由于慢速發(fā)動機致動器已基于預測扭矩請求進行了調(diào)整，將即時扭矩請求增加至預測扭矩請求僅影響快速發(fā)動機致動器。因此，可以最少的延遲增加發(fā)動機102的扭矩輸出以匹配由于開啟水泵140導致的發(fā)動機負載增加。
[0109]儲備確定模塊304可在水泵140關閉之前減小扭矩儲備。然后，當水泵140關閉時，儲備確定模塊304可使用快速發(fā)動機致動器減小即時扭矩請求以補償發(fā)動機負載中的所得減小。
[0110]儲備確定模塊304可基于當水泵140開啟或關閉時預計的發(fā)動機速度和/或發(fā)動機負載變化來確定要調(diào)整的扭矩儲備量。在水泵140開啟之前，儲備確定模塊304可將扭矩儲備增加大于或等于發(fā)動機負載中的預計增加的量。在水泵140關閉之前，儲備確定模塊304可減小扭矩儲備，同時保持足夠量的扭矩儲備以補償發(fā)動機負載中的預計減小。
[0111]隨著發(fā)動機速度增加，ECM 114可使用慢速發(fā)動機致動器補償發(fā)動機負載中的變化，而不造成發(fā)動機102中的扭矩響應中的延遲。因此，隨著發(fā)動機速度增加，儲備確定模塊304可在水泵140開啟之前將扭矩儲備增加更小的量。反之，隨著發(fā)動機速度減小，儲備確定模塊304可在水泵140開啟之前將該量增加更大的量。
[0112]儲備確定模塊304可基于當水泵140開啟或關閉時預計的發(fā)動機速度和發(fā)動機負載變化的正時來確定扭矩儲備調(diào)整的正時。扭矩儲備可在第一時間調(diào)整，并且發(fā)動機負載可以在第二時間改變。儲備確定模塊304可調(diào)整第一時間以便調(diào)整在第一時間和第二時間之間的時期。儲備確定模塊304可隨著發(fā)動機速度增加而減小該時期。儲備確定模塊304可隨著發(fā)動機速度減小而增加該時期。僅僅是舉例，該時期可以在O毫秒(ms)和750ms之間的預定范圍內(nèi)。
[0113]現(xiàn)在參看圖4，用于在聯(lián)接到發(fā)動機的水泵開啟或關閉時控制發(fā)動機的扭矩輸出以補償發(fā)動機負載中的變化的示例性方法始于402。在404處，該方法確定水泵是否將要從關閉切換至開啟。如果水泵將要從關閉切換至開啟，則該方法在406處繼續(xù)。
[0114]在406處，該方法確定當水泵從關閉切換至開啟時發(fā)動機負載預計增加的量。該方法可基于與水泵的離合器接合相關聯(lián)的泵負載和與啟用離合器相關聯(lián)的交流發(fā)電機負載來確定該量。泵負載可包括穩(wěn)態(tài)負載和瞬態(tài)負載。瞬態(tài)負載是當離合器初始接合時出現(xiàn)的臨時負載峰值。穩(wěn)態(tài)負載是在離合器接合且瞬態(tài)負載減小至零之后保留的負載。
[0115]在408處，該方法將扭矩儲備增加第一量。該方法可基于預計的發(fā)動機負載增加和發(fā)動機速度來確定第一量。隨著發(fā)動機速度增加，代替或除了使用快速發(fā)動機致動器之夕卜，該方法可使用慢速發(fā)動機致動器來補償發(fā)動機負載中的變化，而不造成發(fā)動機的扭矩響應中的延遲。因此，第一量可與發(fā)動機速度負相關。
[0116]在410處，該方法開啟水泵并調(diào)整快速發(fā)動機致動器以補償發(fā)動機負載中的所得增加。在412處，該方法減小扭矩儲備以除去為了抵消與接合水泵的離合器相關聯(lián)的瞬態(tài)負載所增加的那部分扭矩儲備。該方法可將扭矩儲備減小至足以使快速發(fā)動機致動器的使用能夠抵消泵負載中的變化以及諸如空調(diào)(A/C)泵負載的其它發(fā)動機空轉(zhuǎn)負載中的變化的空轉(zhuǎn)儲備。
[0117]在414處，該方法調(diào)整快速發(fā)動機致動器以便在發(fā)動機空轉(zhuǎn)的同時補償泵負載中的變化。在416處，該方法確定水泵是否將要從開啟切換至關閉。如果水泵要將要從開啟切換至關閉，則該方法在418處繼續(xù)。否則，該方法在414處繼續(xù)。
[0118]在418處，該方法確定當水泵從開啟切換至關閉時發(fā)動機負載預計減小的量。該方法可假設當水泵從開啟切換至關閉時泵負載的瞬態(tài)部分已被除去。因此，該方法可基于泵負載的穩(wěn)態(tài)部分確定發(fā)動機負載中的預計減小。
[0119]在420處，該方法開始減小扭矩儲備。該方法可以減小扭矩儲備同時保持足夠量的扭矩儲備以補償當水泵關閉時預計的發(fā)動機負載中的減小。在422處，該方法關閉水泵并調(diào)整快速發(fā)動機致動器以補償發(fā)動機負載中的所得減小。
[0120]在424處，該方法減小扭矩儲備以除去為了抵消泵負載中的變化所增加的那部分扭矩儲備。該方法可將扭矩儲備減小至足以使快速發(fā)動機致動器的使用能夠抵消除泵負載之外的發(fā)動機空轉(zhuǎn)負載中的變化的空轉(zhuǎn)儲備。
[0121]現(xiàn)在參看圖5，示出了根據(jù)本公開的原理的示例性控制信號和示例性傳感器信號?？刂菩盘柡蛡鞲衅餍盘栂鄬τ赬軸線502進行標繪。X軸線502表示時間。
[0122]控制信號包括泵啟用信號504、啟用指示器信號506、節(jié)流閥控制信號508和火花控制信號510。泵啟用信號504啟用和停用水泵。啟用指示器信號506指示水泵將要開啟或關閉的時間。
[0123]節(jié)流閥控制信號508控制發(fā)動機的節(jié)流閥的打開面積。火花控制信號510控制發(fā)動機的火花正時。節(jié)流閥面積可以是慢速致動器值，并且火花正時可以是快速致動器值。
[0124]傳感器信號包括指不的扭矩信號512、飛輪扭矩信號514和RPM信號516。指不的扭矩信號512指示由發(fā)動機輸出的扭矩的量。飛輪扭矩信號514指示在減去發(fā)動機上的負載的量之后在例如發(fā)動機的飛輪處由發(fā)動機輸出的扭矩的量。RPM信號516指示以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計的發(fā)動機速度。雖然被稱為傳感器信號，但傳感器信號中的一個或多個可基于估計而不是測量來生成。
[0125]在518處，啟用指示器信號506增加，表明水泵將要從關閉切換至開啟。作為響應，在518和520之間，通過增加節(jié)流閥控制信號508以增加節(jié)流閥面積和通過減小火花控制信號510以延遲火花正時，扭矩儲備增加或斜坡上升。所形成的扭矩儲備的量可等于瞬態(tài)負載，其包括與接合水泵的離合器相關聯(lián)的泵負載和與啟用離合器相關聯(lián)的交流發(fā)電機負載。扭矩儲備增加的正時可基于致動器響應時間。在一個示例中，在518和520之間的時期可以在Oms和750ms之間。
[0126]在520處，泵啟用信號504增加以開啟水泵。在520和522之間，火花控制信號510增加以提前火花正時，從而增加發(fā)動機的扭矩輸出。發(fā)動機的扭矩輸出增加以匹配與開啟水泵相關聯(lián)的發(fā)動機負載增加的量值和正時。這防止發(fā)動機速度中的急劇減小或下跌，如由RPM信號516所指示的。
[0127]在522和524之間，扭矩儲備減小至空轉(zhuǎn)儲備以提高燃料經(jīng)濟性。空轉(zhuǎn)儲備可足以抵消泵負載中的變化以及諸如A/C泵負載的其它發(fā)動機空轉(zhuǎn)負載中的變化。隨著扭矩儲備減小至空轉(zhuǎn)儲備，可以除去為了抵消與開啟水泵相關聯(lián)的瞬態(tài)負載所增加的那部分扭矩儲備。在520和524之間的時期可以在Oms和750ms之間。
[0128]在526和528之間，啟用指示器信號506減小，表明水泵將要從開啟切換至關閉。作為響應，通過減小節(jié)流閥控制信號508以減小節(jié)流閥面積而開始扭矩儲備的減小或斜坡下降?？梢员３肿銐蛄康呐ぞ貎湟匝a償當水泵關閉時預計的發(fā)動機負載中的減小。在526和528之間的時期可以在Oms和750ms之間。
[0129]在528處，泵啟用信號504增加以關閉水泵。在528和530之間，火花控制信號510減小以延遲火花正時，從而減小發(fā)動機的扭矩輸出。發(fā)動機的扭矩輸出減小以匹配與關閉水泵相關聯(lián)的發(fā)動機負載減小的量值和正時。這防止發(fā)動機速度中的急劇增加或驟升，如由RPM信號516所指示的。在528和530之間的時期可以在Oms和750ms之間。
[0130]上面的描述本質(zhì)上僅是示例性的并且決不是要限制本公開、其應用或用途。本公開的廣義教導可以以各種形式實施。因此，雖然本公開包括具體示例，但本公開的真正范圍不應局限于此，因為在研究附圖、說明書和隨附權利要求書的基礎上其它修改將變得顯而易見。為了清楚起見，在附圖中將使用相同的附圖標記標識相似的元件。如本文所用，短語A、B和C中的至少一個應當被解釋為是指使用非排他邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應當理解，在不改變本公開的原理的情況下，可以以不同的順序(或同時地)執(zhí)行方法內(nèi)的一個或多個步驟。
[0131]如本文所用，術語模塊可以指屬于或包括:專用集成電路(ASIC);離散電路；集成電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或成組)；提供所描述功能的其它合適的硬件部件；或以上的一些或全部的組合，例如在片上系統(tǒng)中。術語模塊可包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或成組)。
[0132]如在上面所使用的術語代碼可包括軟件、固件和/或微代碼并可指程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο?。如在上面所使用的術語“共享”意味著來自多個模塊的一些或全部代碼可使用單個(共享)處理器來執(zhí)行。此外，來自多個模塊的一些或全部代碼可由單個(共享)存儲器來存儲。如在上面所使用的術語“成組”意味著來自單個模塊的一些或全部代碼可使用一組處理器來執(zhí)行。此外，來自單個模塊的一些或全部代碼可使用一組存儲器來存儲。
[0133]本文所述設備和方法可通過由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個計算機程序來部分或完全地實現(xiàn)。計算機程序包括存儲在至少一個非暫時的有形計算機可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計算機程序還可包括和/或依賴于所存儲的數(shù)據(jù)。非暫時的有形計算機可讀介質(zhì)的非限制性示例包括非易失性存儲器、易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。
【權利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 泵控制模塊，其在開啟和關閉之間切換水泵，其中所述水泵在所述水泵開啟時將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機； 致動器控制模塊，其基于第一扭矩請求控制所述發(fā)動機的第一致動器并且基于第二扭矩請求控制所述發(fā)動機的第二致動器；以及 扭矩儲備模塊，其基于當所述水泵開啟或關閉時預計的發(fā)動機負載中的變化而在所述水泵開啟或關閉之前調(diào)整扭矩儲備，其中所述扭矩儲備是在所述第一扭矩請求和所述第二扭矩請求之間的差值。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩儲備模塊在所述水泵開啟之前增加所述扭矩儲備，并且所述致動器控制模塊調(diào)整所述第二致動器以防止在所述水泵開啟時發(fā)動機速度減小。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩儲備模塊在所述水泵關閉之前減小所述扭矩儲備，并且所述致動器控制模塊調(diào)整所述第二致動器以防止在所述水泵關閉時發(fā)動機速度增加。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩儲備模塊在第一時間調(diào)整所述扭矩儲備，并且所述泵控制模塊在所述第一時間之后的第二時間開啟或關閉所述水泵。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，還包括基于所述發(fā)動機速度確定在所述第一時間和所述第二時間之間的時期的儲備確定模塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括負載確定模塊，所述負載確定模塊基于與接合所述水泵的離合器相關聯(lián)的泵負載和與啟用所述離合器相關聯(lián)的交流發(fā)電機負載來確定所述發(fā)動機負載變化。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述致動器控制模塊調(diào)整所述第二致動器以補償當所述水泵開啟時所述泵負載中的變化。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括儲備確定模塊，所述儲備確定模塊基于所述發(fā)動機負載變化和發(fā)動機速度來確定所述扭矩儲備被調(diào)整的量。
9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一致動器包括節(jié)流閥，并且所述第二致動器包括火花塞。
10.一種方法，包括: 在開啟和關閉之間切換水泵，其中所述水泵在所述水泵開啟時將冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機； 基于第一扭矩請求控制所述發(fā)動機的第一致動器并且基于第二扭矩請求控制所述發(fā)動機的第二致動器；以及 基于當所述水泵開啟或關閉時預計的發(fā)動機負載中的變化而在所述水泵開啟或關閉之前調(diào)整扭矩儲備，其中所述扭矩儲備是在所述第一扭矩請求和所述第二扭矩請求之間的差值。
【文檔編號】F01P5/10GK103867315SQ201310677927
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2012年12月13日
【發(fā)明者】S.P.列維喬基, C.H.克尼珀 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司