動力傳動系控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了用于動力傳動系控制優(yōu)化的系統(tǒng)和方法。一種方法包括針對轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的稀疏采樣自適應(yīng)地獲悉發(fā)動機(jī)設(shè)定值，該稀疏采樣包括在轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界條件處的發(fā)動機(jī)操作，以及基于針對稀疏采樣所獲悉的發(fā)動機(jī)設(shè)定值產(chǎn)生動態(tài)節(jié)點查詢表。動態(tài)節(jié)點查詢表可以為在自適應(yīng)獲悉期間沒有被明確獲悉的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點處的發(fā)動機(jī)操作提供發(fā)動機(jī)設(shè)定值。
【專利說明】動力傳動系控制系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年9月27號提交的標(biāo)題為"POWERTRAINCONTROLSYSTEM"的美 國臨時專利申請No. 61/883, 914的優(yōu)先權(quán)，為了所有目的，其全部內(nèi)容通過引用合并與此。

【背景技術(shù)】
[0003]燃料經(jīng)濟(jì)性和排放標(biāo)準(zhǔn)的政府法規(guī)已經(jīng)迫使改善發(fā)動機(jī)效率的發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā) 展。通過增加的致動器數(shù)量和更復(fù)雜的控制算法來實現(xiàn)這種技術(shù)。因此，動力傳動系控制 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化已經(jīng)顯著增加。穩(wěn)態(tài)優(yōu)化可以包括檢查每一個轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點以確定滿足預(yù)定的限 制并優(yōu)化燃料經(jīng)濟(jì)性的致動器組合設(shè)定。然而，為每一個轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點識別致動器組合會 是一個復(fù)雜且漫長的過程。作為一個示例，會需要大量的動力計數(shù)據(jù)采集和后處理，以便為 每一個轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點產(chǎn)生致動器設(shè)定值。總的來說，這種運用會是特別長的、復(fù)雜的，并且 會導(dǎo)致增加的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到上述問題，并且已經(jīng)確定了一種至少部分地解決一些上述 問題的方法。在一種示例方法中，提供了一種用于發(fā)動機(jī)的方法，其包括：通過來自發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界條件下的發(fā)動機(jī)操作期間自適應(yīng)獲悉的致動器設(shè)定值的內(nèi)插，獲 得在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的非邊界條件下未進(jìn)行自適應(yīng)獲悉的發(fā)動機(jī)操作的致動器 設(shè)定值。
[0005] 在一個示例中，發(fā)動機(jī)最初（制造后）可以以預(yù)先編程的設(shè)定值操作。隨著發(fā)動 機(jī)操作繼續(xù)，并且遇到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖上的邊界條件，可以獲悉這些邊界條件的 發(fā)動機(jī)設(shè)定值。在本文中，轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界條件可以包括任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最 小轉(zhuǎn)速、任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最大轉(zhuǎn)速、任何下發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的最小負(fù)荷、以及任何下發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)速的最大負(fù)荷或最小制動比燃料消耗率（BrakeSpecificFuelConsumption，BSFC)中 的一個。這些獲悉的發(fā)動機(jī)設(shè)定值可以被進(jìn)一步自適應(yīng)改變，以便提供期望的輸出，諸如改 善的燃料經(jīng)濟(jì)性和減少的排放。此外，這些自適應(yīng)獲悉的設(shè)定值可以被存儲，并且可以被內(nèi) 插到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖中的之前沒有（或?qū)⒁﹫?zhí)行自適應(yīng)獲悉的位置。可以借助 于發(fā)動機(jī)的模型而非通過使用跨越穩(wěn)態(tài)狀況下的整個轉(zhuǎn)速-負(fù)荷表的自適應(yīng)控制方案來 完成內(nèi)插?？梢曰谠趯崟r控制期間實際訪問的點來確定內(nèi)插的準(zhǔn)確性。因此，代替使用 跨越穩(wěn)態(tài)狀況下的整個轉(zhuǎn)速-負(fù)荷表的自適應(yīng)控制方案（并且因此需要對每一個轉(zhuǎn)速-負(fù) 荷點的訪問以獲悉用于該點的數(shù)據(jù)），可以使用發(fā)動機(jī)的模型將轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的挑選 子集（例如邊界條件）處的自適應(yīng)獲悉的數(shù)據(jù)內(nèi)插或外插到映射圖中沒有進(jìn)行自適應(yīng)獲悉 的位置。
[0006] 因此，在使用查詢表（LUT)的實時控制系統(tǒng)的背景下，為了降低復(fù)雜性，可以使用 一種用于動力傳動系控制優(yōu)化的混合方法。該混合方法可以結(jié)合能夠訪問轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射 圖中的一些挑選點（可選地，僅在負(fù)荷邊界處）的間接自適應(yīng)控制與動態(tài)節(jié)點查詢表的并 行系統(tǒng)識別。動態(tài)節(jié)點查詢表然后可以被實時或離線地用來為沒有被自適應(yīng)控制明確訪問 的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點確定穩(wěn)態(tài)致動器設(shè)定值。致動器可以包括節(jié)氣門、火花、以及進(jìn)氣與排氣凸 輪正時（包括進(jìn)氣門打開正時、進(jìn)氣門關(guān)閉正時，排氣門打開正時、以及排氣門關(guān)閉正時）。 優(yōu)化可以是各種參數(shù)（諸如BSFC)，同時滿足CA50(曲柄角度百分比，例如，50%)燃燒目標(biāo) 與負(fù)荷目標(biāo)。
[0007] 以此方式，可以在實時操作中沒有大量數(shù)據(jù)采集的情況下優(yōu)化動力傳動系控制。 通過僅在所選區(qū)域（例如在轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界處）獲悉自適應(yīng)的致動器設(shè)定值，不 會明確地訪問映射圖上的每一個轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)。因此，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和 后處理的顯著減少。另外，由于針對轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界內(nèi)的點的模式化的致動器設(shè) 定值基于自適應(yīng)獲悉的用于最佳輸出的設(shè)定值，因此可以獲得燃料經(jīng)濟(jì)性和排放的改善。 總的來說，該模型使處理時間得以減少并且使燃料效率得以改善。
[0008] 應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在具體實 施方式中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保 護(hù)的主題的范圍被緊隨【具體實施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題 不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
[0010] 圖2描述了圖示說明獲悉邊界條件下的致動器設(shè)定值的示例流程圖。
[0011] 圖3描繪了利用動態(tài)節(jié)點查詢表為遠(yuǎn)離邊界條件的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點建立致動器設(shè)定 值的示例流程圖。
[0012]圖4是根據(jù)本公開的增量自適應(yīng)模型的示例控制系統(tǒng)。
[0013] 圖5示出了自適應(yīng)控制的致動器設(shè)定值的曲線。
[0014]圖6描述了發(fā)動機(jī)負(fù)荷相對于被命令的負(fù)荷的變化。
[0015] 圖7圖示說明了CA50相對于被命令的值的變化。
[0016] 圖8描繪了制動比燃料消耗率在自適應(yīng)控制期間的變化。
[0017]圖9是實際的發(fā)動機(jī)輸出與基于從動態(tài)節(jié)點查詢表提取的致動器設(shè)定值的估計 的輸出之間的比較。

【具體實施方式】
[0018] 以下描述涉及一種用于獲悉發(fā)動機(jī)系統(tǒng)（諸如圖1的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)）中的致動器設(shè) 定值的方法。當(dāng)發(fā)動機(jī)在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界/極限狀況下運轉(zhuǎn)時，致動器設(shè) 定值可以被獲悉并且被自適應(yīng)改變（圖2)。并行于致動器設(shè)定值的自適應(yīng)獲悉，可以通過 發(fā)動機(jī)模型來產(chǎn)生動態(tài)節(jié)點查詢表（DLUT)。DLUT可以包括針對除了轉(zhuǎn)速-負(fù)荷邊界條件 外的發(fā)動機(jī)狀況產(chǎn)生致動器設(shè)定值。因此，當(dāng)非邊界條件出現(xiàn)在實時發(fā)動機(jī)操作期間時，可 以根據(jù)DLUT確定致動器設(shè)定值（圖3)。在本公開中所描述的示例中，間接自適應(yīng)控制系 統(tǒng)（圖4)可以被用來命令轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖上的所選組狀況，具體地，轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖 的邊界處的發(fā)動機(jī)負(fù)荷（圖6)。也可以通過自適應(yīng)控制來確定提供期望的發(fā)動機(jī)負(fù)荷輸出 的致動器設(shè)定值（圖5)。另外，經(jīng)確定的致動器設(shè)定值可以實現(xiàn)期望的CA50(曲柄角度百 分比，例如，50% )燃燒目標(biāo)的輸出（圖7)和期望的制動比燃料消耗率（BSFC)(圖8)。如 在上面所提到的，基于針對被命令的邊界發(fā)動機(jī)負(fù)荷的致動器設(shè)定值，可以通過點內(nèi)插來 產(chǎn)生DLUT，并且可以針對非邊界發(fā)動機(jī)狀況估計穩(wěn)態(tài)發(fā)動機(jī)設(shè)定值。這些估計的設(shè)定值可 以應(yīng)用于自然吸氣式發(fā)動機(jī)的模型，并且產(chǎn)生的參數(shù)（諸如負(fù)荷、BSFC和CA50)輸出可以 被測量并與相同參數(shù)的估計的輸出進(jìn)行比較（圖9)。
[0019] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，其示出了描述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10的燃燒室或汽缸的示例實施例的發(fā)動 機(jī)系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)10可以接收來自包括控制器12的控制系統(tǒng)的控制參數(shù)和經(jīng)由輸入裝置 132來自車輛操作者130的輸入。在這個示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生 成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機(jī)10的汽缸14(在本文中也稱為 "燃燒室"14)可以包括燃燒室壁136,活塞138被設(shè)置在其中?；钊?38可以被耦接至曲軸 140,使得活塞的往復(fù)運動被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸140可以經(jīng)由變速器系統(tǒng)（未示 出）耦接至客車的至少一個驅(qū)動輪。此外，啟動馬達(dá)（未示出）可以經(jīng)由飛輪耦接至曲軸 140,以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)10的啟動運轉(zhuǎn)。
[0020] 汽缸14可以經(jīng)由一系列進(jìn)氣通道142、144和146接收進(jìn)氣。除了汽缸14外，進(jìn) 氣通道146還可以與發(fā)動機(jī)10的其他汽缸連通。在一些實施例中，一個或更多個進(jìn)氣通道 可以包括增壓裝置，例如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。例如，圖1示出了被配置為具有可選渦 輪增壓器（虛線）的發(fā)動機(jī)10,該渦輪增壓器包括在進(jìn)氣通道142與144之間布置的壓縮 機(jī)172和沿排氣通道176布置的排氣渦輪174。壓縮機(jī)172可以通過軸180至少部分地由 排氣渦輪174提供動力，其中增壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在諸如發(fā)動機(jī)10具有 機(jī)械增壓器的其他示例中，排氣渦輪174可以被省略，而壓縮機(jī)172可以由來自馬達(dá)或發(fā)動 機(jī)的機(jī)械輸入提供動力。廢氣門186可以被耦接在渦輪174的兩端。具體地，廢氣門168 可以被包括在耦接在渦輪174的入口與出口之間的旁路167中。通過調(diào)整廢氣門168的位 置，可以控制由渦輪提供的增壓量。
[0021] 包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162沿發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣通道被提供，以便改變提供給發(fā)動 機(jī)汽缸的進(jìn)氣流速和/或進(jìn)氣壓力。例如，如在圖1中所示的，節(jié)氣門162可以被布置在壓 縮機(jī)172的下游，或可替代地，可以被提供在壓縮機(jī)172的上游。
[0022] 除了汽缸14外，排氣歧管148和排氣通道176還可以接收來自發(fā)動機(jī)10的其他 汽缸的排氣。排氣傳感器128被顯示為耦接至排放控制裝置178上游的排氣歧管148。例 如，傳感器128可以選自用于提供排氣空燃比指示的各種合適的傳感器，諸如線性氧傳感 器或UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅鳎?、雙態(tài)氧傳感器或EGO(如所描述的）、HEGO(加熱型 EGO)、N0x、HC或C0傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑（TWC)、N0x捕集器、各種 其他排放控制裝置或其組合。
[0023] 排氣溫度可以由位于排氣通道176中的一個或更多個溫度傳感器（未示出）測 量?？商娲兀艢鉁囟瓤梢曰诎l(fā)動機(jī)工況推斷，發(fā)動機(jī)工況例如為轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、空燃比 (AFR)、花火延遲等。另外，排氣溫度可以通過一個或更多個排氣傳感器128計算。
[0024] 發(fā)動機(jī)10的每個汽缸可以包括一個或更多個進(jìn)氣門和一個或更多個排氣門。例 如，汽缸14被顯示為包括位于汽缸14的上部區(qū)域的至少一個進(jìn)氣提升氣門150和至少一 個排氣提升氣門156。在一些實施例中，發(fā)動機(jī)10的每個汽缸（包括汽缸14)可以包括位 于汽缸的上部區(qū)域的至少兩個進(jìn)氣提升氣門和至少兩個排氣提升氣門。
[0025] 進(jìn)氣門150可以由控制器12通過凸輪驅(qū)動系統(tǒng)151控制。類似地，排氣門156可 以由控制器12通過凸輪驅(qū)動系統(tǒng)153控制。凸輪驅(qū)動系統(tǒng)151和153均可以包括一個或 更多個凸輪，并且可以使用可以由控制器12運轉(zhuǎn)的凸輪輪廓線變換（CPS)、可變凸輪正時 (VCT)、可變氣門正時（VVT)和/或可變氣門升程（VVL)系統(tǒng)中的一個或更多個，以改變氣 門運轉(zhuǎn)。進(jìn)氣門150和排氣門156的運轉(zhuǎn)可以分別由氣門位置傳感器（未不出）和/或凸 輪軸位置傳感器155和157確定。在可替代的實施例中，進(jìn)氣和/或排氣門可以由電氣門 驅(qū)動控制。例如，汽缸14可以可替代地包括通過電氣門驅(qū)動控制的進(jìn)氣門和通過包括CPS 和/或VCT系統(tǒng)的凸輪驅(qū)動控制的排氣門。在另一實施例中，進(jìn)氣和排氣門可以由共同的氣 門驅(qū)動器或者驅(qū)動系統(tǒng)或可變氣門正時驅(qū)動器或者驅(qū)動系統(tǒng)控制。可以基于根據(jù)在本文中 所描述的混合方法確定的轉(zhuǎn)速/負(fù)荷設(shè)定點（通過提前或延遲VCT系統(tǒng)）調(diào)整凸輪正時。
[0026] 在一些實施例中，發(fā)動機(jī)10的每個汽缸可以包括用于開始燃燒的火花塞192。在 選擇的運轉(zhuǎn)模式下，響應(yīng)于來自控制器12的火花提前信號SA，點火系統(tǒng)190可以經(jīng)由火花 塞192向燃燒室14提供點火火花。
[0027] 在一些實施例中，發(fā)動機(jī)10的每個汽缸可以被配置為具有一個或更多個用于提 供燃料的噴射器。作為非限制性的不例，汽缸14被不出為包括一個燃料噴射器166。燃料 噴射器166被示出為直接耦接至汽缸14,以便經(jīng)由電子驅(qū)動器169與從控制器12接收的 信號FPW的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射進(jìn)的汽缸14中。以此方式，燃料噴射器166 提供了到汽缸14的燃燒室內(nèi)的所謂的燃料直接噴射（在下文中也被稱為"DI")。盡管圖1 將噴射器166示為側(cè)噴射器，但其也可以位于活塞的上面，例如靠近火花塞192的位置。當(dāng) 使發(fā)動機(jī)以醇基燃料運轉(zhuǎn)時，由于一些醇基燃料的更低的揮發(fā)性，這樣的位置可以改善混 合以及燃燒。燃料可以從高壓燃料系統(tǒng)8輸送至燃料噴射器166,高壓燃料系統(tǒng)8包括燃料 箱、燃料泵和燃料軌道。燃料系統(tǒng)8中的燃料箱可以容納燃料。
[0028] 如上面所描述的，圖1僅示出了多缸發(fā)動機(jī)的一個汽缸。因此，每個汽缸可以類似 地包括其自己的一組進(jìn)氣/排氣門、（一個或多個）燃料噴射器、火花塞等。
[0029] 盡管未示出，但應(yīng)認(rèn)識到，發(fā)動機(jī)還可以包含一個或更多個排氣再循環(huán)通道，以便 使至少一部分排氣從發(fā)動機(jī)排氣轉(zhuǎn)向到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣。因此，通過再循環(huán)一些排氣可以影響 發(fā)動機(jī)稀釋，這可以通過減少發(fā)動機(jī)爆震、汽缸峰值燃燒溫度和壓力、節(jié)流損失和NOx排放 物來改善發(fā)動機(jī)性能。一個或更多個EGR通道可以包括LP-EGR通道，其被耦接在渦輪增 壓器壓縮機(jī)上游的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置與渦輪下游的發(fā)動機(jī)排氣裝置之間，并被配置提供低壓 (LP)EGR。一個或更多個EGR通道還可以包括HP-EGR通道，其被耦接在壓縮機(jī)下游的發(fā)動 機(jī)進(jìn)氣裝置與渦輪上游的發(fā)動機(jī)排氣裝置之間，并被配置提供高壓（HP)EGR。在一個示例 中，可以在諸如不存在由渦輪增壓器提供的增壓的情況下提供HP-EGR流，而在諸如存在渦 輪增壓器增壓的情況下和/或當(dāng)排氣溫度超過閾值時提供LP-EGR流。可以通過LP-EGR閥 調(diào)整通過LP-EGR通道的LP-EGR流，而可以通過HP-EGR閥（未示出）調(diào)整通過HP-EGR通 道的HP-EGR流。。
[0030] 控制器12在圖1中被示為微型計算機(jī)，包括微處理單元106、輸入/輸出端口 108、 在這個具體示例中作為只讀存儲片110示出的用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)數(shù)值的電子存儲介 質(zhì)、隨機(jī)存取存儲器112、?；畲鎯ζ?14和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可以接收來自耦接至發(fā) 動機(jī)10的傳感器的各種信號，除了之前所討論的那些信號外，還包括來自質(zhì)量空氣流量傳 感器122的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量（MAF)的測量；來自耦接至冷卻套筒118的溫度傳感器116 的發(fā)動機(jī)冷卻液溫度（ECT);來自耦接至曲軸140的霍爾效應(yīng)傳感器120 (或其他類型）的 表面點火感測信號（PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置（TP);以及來自傳感器124 的歧管絕對壓力信號（MAP)。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號RPM可以由控制器12根據(jù)信號PIP產(chǎn)生。來 自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可以被用來提供進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空或壓力的指示。 其他傳感器可以包括耦接至燃料系統(tǒng)的（一個或多個）燃料箱的燃料水平傳感器和燃料成 分傳感器。
[0031] 存儲介質(zhì)只讀存儲器110可以用計算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，該計算機(jī)可讀數(shù)據(jù)被存儲 在存儲器中并且代表可由處理器106執(zhí)行的指令，用于實現(xiàn)在本文中所描述的程序以及期 望但沒有具體列出的其他變體。
[0032] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2,其描述了用于獲悉邊界條件下的致動器或發(fā)動機(jī)設(shè)定值的示例控 制程序200。具體地，當(dāng)車輛中的發(fā)動機(jī)正在轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖上的邊界條件下運轉(zhuǎn)時， 獲悉致動器設(shè)定值。另外，可以基于感測的值（諸如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷）調(diào)整發(fā)動機(jī)設(shè)定 值。雖然在這個示例中使用了轉(zhuǎn)速與負(fù)荷，但其他參數(shù)可以與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一起使用并被編 索引，其他參數(shù)諸如為氣流、空氣充氣、發(fā)動機(jī)扭矩等。在一個示例中，獲悉和自適應(yīng)改變過 程可以在車輛制造之后的初始發(fā)動機(jī)操作期間發(fā)生。在獲悉在道路上的實際行車條件下提 供期望的輸出的致動器設(shè)定值之前，車輛（和發(fā)動機(jī)）可以被預(yù)先編程為具有初始的致動 器設(shè)定值。在另一示例中，發(fā)動機(jī)可以在初始化后的工況下運轉(zhuǎn)。在本文中，致動器設(shè)定值 可以被獲悉，并且被自適應(yīng)改變以適應(yīng)可能影響運轉(zhuǎn)參數(shù)的發(fā)動機(jī)零件的磨損。
[0033] 在202處，程序包括估計和/或測量發(fā)動機(jī)工況。例如，這些可以包括扭矩需求、 催化劑溫度、發(fā)動機(jī)溫度、排氣空燃比、MAP、MAF、火花正時等。在204處，當(dāng)前發(fā)動機(jī)操作參 數(shù)（特別是發(fā)動機(jī)當(dāng)前正在運轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)負(fù)荷）可以被確定。在206處，可 以確定當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)負(fù)荷是否包括轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖上的邊界條件。例如，邊 界條件可以包含任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最小轉(zhuǎn)速、任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最小負(fù)荷、任何發(fā)動 機(jī)負(fù)荷下的最大轉(zhuǎn)速、以及任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)荷、或最小BSFC中的一個。作為示 例，邊界條件可以包括最小發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（諸如500rpm)下的發(fā)動機(jī)操作。在另一示例中，發(fā) 動機(jī)轉(zhuǎn)速可以處于紅線或最大轉(zhuǎn)速（諸如6000rpm)。
[0034] 如果在206處，邊界條件沒有被確定，則程序200繼續(xù)至207。在207處，控制器 可以執(zhí)行圖3的程序300,以確定用于發(fā)動機(jī)狀況的發(fā)動機(jī)設(shè)定值不包括轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射 圖上的邊界條件。將會參照圖3進(jìn)一步描述程序300。如果在206處確認(rèn)當(dāng)前發(fā)動機(jī)操作 正在邊界條件下發(fā)生，則程序200前進(jìn)至208,以獲悉當(dāng)前致動器或發(fā)動機(jī)設(shè)定值。致動器 設(shè)定值可以包括節(jié)氣門位置、火花正時、氣門正時、EGR閥位置、廢氣門位置等。其后，在210 處，獲悉的致動器設(shè)定值可以被自適應(yīng)改變以提供期望的輸出。在一個示例中，可以針對給 定的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點確定實際的燃料經(jīng)濟(jì)性并且在該轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點自適應(yīng)調(diào)整設(shè)定值以最大 化燃料經(jīng)濟(jì)性并減小BSFC來實現(xiàn)自適應(yīng)獲悉。在另一示例中，可以自適應(yīng)調(diào)整致動器設(shè)定 值，以減少排放。在又一示例，可以確定發(fā)動機(jī)扭矩，并且可以調(diào)整發(fā)動機(jī)設(shè)定值，以提供改 善的平均制動扭矩（MBT)。
[0035] 在212處，程序200包括基于來自210的自適應(yīng)獲悉的致動器設(shè)定值產(chǎn)生動態(tài)節(jié) 點查詢表〇)LUT)。自適應(yīng)獲悉的邊界條件下的值可以應(yīng)用于發(fā)動機(jī)模型，以便在自適應(yīng)獲 悉尚未發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生的邊界條件之間內(nèi)插到其他轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點。在一個示例中，可以通 過線性模型的集合來產(chǎn)生DLUT。因此，在214處，發(fā)動機(jī)模型被用來根據(jù)自適應(yīng)獲悉的致動 器設(shè)定值進(jìn)行內(nèi)插，并且在216處，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)模型產(chǎn)生用于非邊界條件的致動器設(shè) 定值。在218處，程序200包括更新并將這些設(shè)定值存儲在控制器的存儲器中。程序200 然后結(jié)束。
[0036] 以此方式，在獲悉并自適應(yīng)改變轉(zhuǎn)速_負(fù)荷邊界條件下的致動器設(shè)定值的同時， 可以產(chǎn)生DLUT。通過利用內(nèi)插模型來確定用于非邊界條件的致動器設(shè)定值，對于數(shù)據(jù)采集 來說，映射圖上的每一個轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點可以不都被訪問。因此，可以減少漫長的數(shù)據(jù)采集過 程，從而使制造成本得以降低。通過根據(jù)至少發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和/或負(fù)荷控制發(fā)動機(jī)設(shè)定值（諸 如火花正時、氣門正時、和/或節(jié)氣門位置），可以實現(xiàn)期望的輸出。對于沒有明確作出自適 應(yīng)獲悉的給定轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點，可以經(jīng)由動態(tài)節(jié)點查詢表提供致動器設(shè)定值（這在下文中進(jìn) 一步描述），其中動態(tài)節(jié)點查詢表基于在之前的發(fā)動機(jī)操作期間在另一轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點自適 應(yīng)獲悉的數(shù)據(jù)。例如，其他轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點可以是邊界（例如，最小轉(zhuǎn)速、最小負(fù)荷、最大轉(zhuǎn)速 和/或最大負(fù)荷）狀況。在一個示例運轉(zhuǎn)中，可以通過針對給定的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點確定實際 的燃料經(jīng)濟(jì)性并且在轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點自適應(yīng)調(diào)整設(shè)定值以最大化燃料經(jīng)濟(jì)性來實現(xiàn)自適應(yīng) 獲悉。
[0037] 應(yīng)認(rèn)識到，雖然上述示例程序僅包括當(dāng)邊界條件在正常發(fā)動機(jī)操作期間隨機(jī)發(fā)生 時獲悉致動器設(shè)定值，但混合動力車輛中的發(fā)動機(jī)可以被控制器命令訪問轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射 圖上的邊界點以啟用自適應(yīng)獲悉。
[0038] 還應(yīng)認(rèn)識到，雖然上述示例程序描述了根據(jù)邊界條件之間的內(nèi)插點產(chǎn)生DLUT，但 其他示例可以包括外插數(shù)據(jù)。例如，邊界條件可以被外插為非邊界條件。自此，在本開中數(shù) 據(jù)的內(nèi)插可以與數(shù)據(jù)的外插可互換地使用。
[0039]圖3描述了使用在程序200中產(chǎn)生的遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界的發(fā) 動機(jī)工況下的DLUT的示例程序300。具體地，用于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界的轉(zhuǎn)速-負(fù) 荷組合的致動器設(shè)定值可以自DLUT中選擇，以提供期望的輸出（諸如減小的BSFC、符合的 排放等）。
[0040] 在302處，程序300可以確定當(dāng)前發(fā)動機(jī)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速（例如，在204處確定的）是 否處于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖處的非邊界條件。例如，非邊界條件可以包括除了轉(zhuǎn)速-負(fù) 荷映射圖的邊界處的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷（例如，最小轉(zhuǎn)速、最小負(fù)荷、最大轉(zhuǎn)速和/或最大負(fù)荷） 外的任何轉(zhuǎn)速與負(fù)荷。如果當(dāng)前工況不是非邊界條件，程序可以結(jié)束。否則，程序300繼續(xù) 至304,以確定DLUT是否準(zhǔn)備好查閱。在一個示例中，充足的初始發(fā)動機(jī)操作可以已經(jīng)在邊 界條件下發(fā)生，從而產(chǎn)生用于DLUT中的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷邊界內(nèi)的發(fā)動機(jī)狀況的致動器設(shè)定值。 在另一示例中，發(fā)動機(jī)可以處在沒有經(jīng)歷邊界條件的初始運轉(zhuǎn)中，從而根據(jù)自適應(yīng)獲悉的 數(shù)據(jù)產(chǎn)生致動器設(shè)定值。因此，如果DLUT沒有準(zhǔn)備好被查閱，程序300繼續(xù)至306,以便在 預(yù)先編程的致動器設(shè)定值的情況下繼續(xù)發(fā)動機(jī)操作。否則，在308處，DLUT可以被查閱，以 便建立經(jīng)確定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和/或負(fù)荷下的發(fā)動機(jī)設(shè)定值。用于經(jīng)確定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和/ 或負(fù)荷的致動器設(shè)定值可以是提供期望的輸出（諸如減小的BSFC、改善的扭矩等）的設(shè)定 值。在310處，經(jīng)確定的致動器設(shè)定值可以被應(yīng)用，以使發(fā)動機(jī)操作能得以提高。
[0041] 因此，基于針對那些與經(jīng)確定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)負(fù)荷不同的其他發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 與負(fù)荷狀況下的相同參數(shù)自適應(yīng)獲悉的設(shè)定值，DLUT可以產(chǎn)生一個或更多個發(fā)動機(jī)設(shè)定 值。其他發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)負(fù)荷狀況可以是存儲在車輛的控制器中的查詢表的邊緣處、 或轉(zhuǎn)速-負(fù)荷運轉(zhuǎn)映射圖的邊緣的邊界轉(zhuǎn)速-負(fù)荷狀況。因此，在發(fā)動機(jī)正在轉(zhuǎn)速-負(fù)荷 映射圖的邊界點運轉(zhuǎn)時的第一工況下，設(shè)定值可以在查詢表中被自適應(yīng)地更新。然后，在 第二稍后的遠(yuǎn)離所有邊界點的工況下，來自查詢表輸出的非邊界條件轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點處的設(shè) 定值不僅可以基于針對該轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點存儲在查詢表中的數(shù)據(jù)，而且可以基于存儲在邊界 轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點和發(fā)動機(jī)模型處的自適應(yīng)地更新的數(shù)據(jù)。發(fā)動機(jī)模型可以是發(fā)動機(jī)的動態(tài)模 型。
[0042] 以此方式，DLUT方法能夠在實際遇到非邊界轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點后提供改善的致動器設(shè) 定值，而不必需要在非邊界轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點處的自適應(yīng)獲悉。因此，可以減少復(fù)雜且龐大的發(fā) 動機(jī)映射過程。
[0043] 因此，一種用于發(fā)動機(jī)的方法可以包含：獲悉在轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界條件處 的第一組發(fā)動機(jī)設(shè)定值，基于獲悉的設(shè)定值產(chǎn)生動態(tài)節(jié)點查詢表OLUT)，以及根據(jù)DLUT為 在轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的非邊界條件處的運轉(zhuǎn)確定第二組發(fā)動機(jī)設(shè)定值。在本文中，發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界條件包括任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最小轉(zhuǎn)速、任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最 大轉(zhuǎn)速、任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最小負(fù)荷、以及任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)荷或最小BSFC中 的一個。邊界條件可以提供轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的稀疏采樣。另外，轉(zhuǎn)速-負(fù)荷的非邊界條 件包括除了發(fā)動機(jī)負(fù)荷-轉(zhuǎn)速映射圖的邊界條件外的所有轉(zhuǎn)速-負(fù)荷狀況。
[0044] 為了圖示說明本公開的實施例，在下文中闡述間接自適應(yīng)控制問題。還介紹了用 于實施自適應(yīng)控制的參數(shù)估計和模型求逆方法。自適應(yīng)控制應(yīng)用于自然吸氣式發(fā)動機(jī)的非 線性模型，以證明在自適應(yīng)控制中使用的算法的有效性。自適應(yīng)控制中的算法追蹤期望的 目標(biāo)輸出（例如發(fā)動機(jī)負(fù)荷，CA50)，并優(yōu)化邊界發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點處的BSFC。另外，在下 文中介紹利用居于各轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點（諸如邊界轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點）中心的線性模型的集合來給 發(fā)動機(jī)行為建立模型的DLUT的模型結(jié)構(gòu)。此外，可以從在邊界條件下的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點處熟 悉的瞬時數(shù)據(jù)提取用于沒有被自適應(yīng)控制明確訪問的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷點的穩(wěn)態(tài)發(fā)動機(jī)設(shè)定值。
[0045] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4,它示出了用于執(zhí)行自適應(yīng)控制并獲悉輸出y(k)的示例間接自適應(yīng) 控制模型400。自適應(yīng)控制模型400可以是增量自適應(yīng)模型預(yù)測控制框架的示例架構(gòu)。在本 文中，期望的輸出/(k+r)可以被饋送到模型求逆估計器402內(nèi)，模型求逆估計器402調(diào)整 應(yīng)用于控制對象（plant)f〇)404的輸入u(k)。控制對象f〇)404可以產(chǎn)生輸出y(k)。當(dāng) 前輸入與之前輸入之間的輸入的干擾可以在第一比較器410處被確定為輸入擾動Su(k)。 關(guān)于之前輸入u(k-l)的信息可以在408處產(chǎn)生。類似地，關(guān)于之前輸出y(k-l)的信息可以 在412處被確定，并且在第二比較器414處與當(dāng)前輸出y(k)比較，以確定輸出擾動Sy(k)。 輸入擾動Su(k)和輸出擾動Sy(k)中的每一個都可以被饋送到模型估計406。因此，模型 估計406可以利用這些擾動將基于反饋的調(diào)整傳遞到模型求逆估計器402.
[0046]下面將會在示例自適應(yīng)控制問題形成、示例模型估計和示例模型求逆中進(jìn)一步闡 明關(guān)于自適應(yīng)控制模型的額外的細(xì)節(jié)。
[0047]自適應(yīng)控制問題形成可以被描述如下。首先，非線性系統(tǒng)可以被認(rèn)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于發(fā)動機(jī)的方法，其包括： 通過來自在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界條件下的發(fā)動機(jī)操作期間自適應(yīng)獲悉的 致動器設(shè)定值的內(nèi)插，獲得在所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的非邊界條件下未進(jìn)行自適應(yīng) 獲悉的的發(fā)動機(jī)操作的致動器設(shè)定值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的所述邊界條件包 括下列中的一種：任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最小轉(zhuǎn)速、任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最大轉(zhuǎn)速、任何發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)速下的最小負(fù)荷、以及任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)荷或最小制動比燃料消耗率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)速-負(fù)荷的非邊界條件包括除了所述發(fā)動 機(jī)負(fù)荷_轉(zhuǎn)速映射圖的所述邊界條件外的所有轉(zhuǎn)速-負(fù)荷條件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述致動器設(shè)定值包括節(jié)氣門位置、火花正時、進(jìn) 氣門正時、排氣門正時等中的一個或多個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述致動器設(shè)定值產(chǎn)生期望的發(fā)動機(jī)輸出，所述 發(fā)動機(jī)輸出包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)負(fù)荷、制動比燃料消耗率和針對50 %燃燒的曲柄角度 中的一個或多個。
6. -種用于發(fā)動機(jī)的方法，其包括： 獲悉在轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的邊界條件下的第一組發(fā)動機(jī)設(shè)定值； 基于所獲悉的設(shè)定值產(chǎn)生動態(tài)節(jié)點查詢表即DLUT;以及 從所述DLUT中確定針對所述轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的非邊界條件下的操作的第二組發(fā)動 機(jī)設(shè)定值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖的所述邊界條件包 括任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最小轉(zhuǎn)速、任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最大轉(zhuǎn)速、任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最 小負(fù)荷和任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)荷中的一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述致動器設(shè)定值包括節(jié)氣門位置、火花正時以 及氣門正時中的一個或多個。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述發(fā)動機(jī)設(shè)定產(chǎn)生期望的發(fā)動機(jī)輸出，所述發(fā) 動機(jī)輸出包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)負(fù)荷、制動比燃料消耗率和針對50 %燃燒的曲柄角度中 的一個或多個。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述發(fā)動機(jī)設(shè)定值減小所述制動比燃料消耗率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述DLUT通過線性模型的集合來產(chǎn)生。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述發(fā)動機(jī)是自然吸氣式發(fā)動機(jī)。
13. -種車輛系統(tǒng)，其包含： 發(fā)動機(jī)； 動力傳動系，其被耦接在所述發(fā)動機(jī)與車輛車輪之間； 一個或多個致動器，其被配置為改變動力傳動系輸出；以及 控制器，其具有被包括在非臨時性存儲器上的計算機(jī)可讀指令，用于： 在第一條件下， 針對期望的輸出識別第一組致動器設(shè)定值；以及 僅基于所述第一組致動器設(shè)定值產(chǎn)生動態(tài)節(jié)點查詢表即DLUT;以及 在第二條件下， 僅基于所述DLUT確定第二組致動器設(shè)定值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛系統(tǒng)，其中所述第一條件包括僅在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷 映射圖上的邊界條件下的發(fā)動機(jī)操作，所述邊界條件包括任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最小轉(zhuǎn)速、 任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最小負(fù)荷、任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)荷和任何發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最大 轉(zhuǎn)速中的一種。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的車輛系統(tǒng)，其中所述第二條件包括僅在所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷映射圖上的非邊界條件下的發(fā)動機(jī)操作。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輛系統(tǒng)，其中基于所述第一組致動器設(shè)定值產(chǎn)生所述 DLUT包括利用內(nèi)插模型來產(chǎn)生針對非邊界條件的致動器設(shè)定值。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛系統(tǒng)，其中所述第二條件在所述第一條件之后。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛系統(tǒng)，其中識別所述第一組致動器設(shè)定值包括針對所 述期望的輸出自適應(yīng)獲悉所述第一組致動器設(shè)定值。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的車輛系統(tǒng)，其中所述期望的輸出是減小的制動比燃料消耗
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛系統(tǒng)，其中所述一個或多個致動器包括節(jié)氣門、火花、 進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪。
【文檔編號】F02P5/15GK104514637SQ201410503155
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】A·M·達(dá)馬托, D·P·費列弗, 王沿 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司