本公開涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體地，涉及利用模型預(yù)測控制來調(diào)整發(fā)動機(jī)的目標(biāo)致動器值以滿足排放和駕駛性能目標(biāo)并使燃料效率最大化。

背景技術(shù)：

本文提供的背景描述是為了實現(xiàn)一般地呈現(xiàn)本公開的上下文的目的。當(dāng)前署名的發(fā)明人的工作就其在該背景部分所描述的以及在提交時可以不另外被作為是現(xiàn)有技術(shù)的多個方面的描述而言，既不明確也不隱含地被認(rèn)可為是本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

內(nèi)燃機(jī)在汽缸中燃燒空氣和燃料混合物，以驅(qū)動產(chǎn)生驅(qū)動扭矩的活塞。進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流通過節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。更具體地，節(jié)流閥調(diào)節(jié)節(jié)流面積，這可增加或減少進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流。節(jié)流面積增加，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流也隨之增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃料噴射率，以為汽缸提供期望的空氣/燃料混合物和/或獲得期望的扭矩輸出。通過增加提供給汽缸的空氣與燃料量，發(fā)動機(jī)的扭矩輸出得以增加。

在火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)中，火花引發(fā)了提供給汽缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)中，汽缸中的壓縮使提供給汽缸的空氣/燃料混合物燃燒?；鸹ㄕ龝r和氣流可為用于調(diào)節(jié)火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)的扭矩輸出的初級機(jī)構(gòu)，而燃料流可為用于調(diào)節(jié)壓縮點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)的扭矩輸出的初級機(jī)構(gòu)。

發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)已被開發(fā)來控制發(fā)動機(jī)的輸出扭矩，以獲得期望扭矩。然而，傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)并不能如所期望的那樣精確地控制發(fā)動機(jī)的輸出扭矩。進(jìn)一步地，傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)無法對控制信號做出快速響應(yīng)，或無法在各種影響發(fā)動機(jī)的輸出扭矩的裝置之間協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)扭矩控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種系統(tǒng)包括目標(biāo)生成模塊、模型預(yù)測控制(MPC)模塊和致動器模塊。目標(biāo)生成模塊生成用于發(fā)動機(jī)的致動器的目標(biāo)值。MPC模塊生成對目標(biāo)值的一組可能調(diào)整，并預(yù)測用于該組可能調(diào)整的操作參數(shù)。預(yù)測操作參數(shù)包括排氣系統(tǒng)的排放水平和/或操作參數(shù)。MPC模塊確定該組可能調(diào)整的成本，并基于成本從多組可能調(diào)整中選擇該組可能調(diào)整。MPC模塊確定用于所選組的預(yù)測操作參數(shù)是否滿足約束，并且當(dāng)預(yù)測操作參數(shù)滿足約束時利用所選組的可能調(diào)整來調(diào)整目標(biāo)值。致動器模塊基于經(jīng)調(diào)整的目標(biāo)值來控制致動器。

通過詳細(xì)說明、權(quán)利要求書和附圖，本公開的其他適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。詳細(xì)說明和特定示例僅僅是用于示例的目的，而不是為了限定本公開的范圍。

附圖說明

從詳細(xì)描述和附圖中將能夠更充分地理解本公開，其中：

圖1是示出了根據(jù)本公開的示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；

圖2是示出了根據(jù)本公開的示例性發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的功能框圖；

圖3是示出了根據(jù)本公開的示例性目標(biāo)生成模塊的功能框圖；

圖4是示出了根據(jù)本公開的示例性預(yù)測模塊的功能框圖；以及

圖5是示出了根據(jù)本公開的用于通過模型預(yù)測控制來控制節(jié)流閥、渦流閥、進(jìn)氣及排氣閥定相、廢氣門、排氣再循環(huán)(EGR)閥、EGR冷卻器旁通閥、火花正時和燃料供給的示例性方法的流程圖。

在附圖中，參考標(biāo)號可重復(fù)使用來識別類似和/或相同的元件。

具體實施方式

發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)控制發(fā)動機(jī)的扭矩輸出。更具體地，ECM基于請求量的扭矩控制基于目標(biāo)值的發(fā)動機(jī)致動器。例如，ECM基于目標(biāo)進(jìn)氣和排氣相位器角度控制進(jìn)氣和排氣凸輪軸定相、基于目標(biāo)節(jié)流閥開度控制節(jié)流閥、基于目標(biāo)EGR開度控制排氣再循環(huán)(EGR)閥以及基于目標(biāo)廢氣門占空比控制渦輪增壓器的廢氣門。

ECM可通過多個單輸入單輸出(SISO)控制器(例如，比例-積分-微分(PID)控制器)單獨(dú)地確定目標(biāo)值。然而，當(dāng)使用多個SISO控制器時，可以燃料消耗的可能降低為代價來設(shè)定目標(biāo)值，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。另外，單獨(dú)的SISO控制器的校準(zhǔn)和設(shè)計可能會比較昂貴且耗時。

本公開的ECM利用模型預(yù)測控制(MPC)模塊來生成目標(biāo)值。MPC模塊基于發(fā)動機(jī)扭矩請求識別可能組的目標(biāo)值。MPC模塊基于該可能組的目標(biāo)值和發(fā)動機(jī)的數(shù)學(xué)模型預(yù)測每個可能組的參數(shù)。

MPC模塊也可確定與每個可能組的使用相關(guān)聯(lián)的成本。由于可能組的目標(biāo)值與參考值之間的差值變大，因此為可能組確定的成本可能會增加，反之亦然。MPC模塊可選擇具有最低成本的可能組。代替或除了識別可能組的目標(biāo)值及確定每一組的成本之外，MPC模塊還可生成代表可能組的目標(biāo)值的成本的表面。MPC模塊隨后可基于該成本表面的斜率識別具有最低成本的可能組。

MPC模塊可確定所選擇組的預(yù)測參數(shù)是否滿足約束條件。如果滿足，則MPC模塊可基于所選擇組設(shè)定目標(biāo)值；否則，MPC模塊可選擇具有次最低成本的可能組，并進(jìn)行測試來確定該組是否滿足約束。選擇某一組并進(jìn)行測試來確定該組是否滿足約束的過程可被稱為迭代。可在每一控制環(huán)期間執(zhí)行多次迭代。

ECM可在單獨(dú)控制影響排放物水平和排氣系統(tǒng)操作參數(shù)的目標(biāo)致動器值的同時，利用MPC以如上所述的方式生成影響燃燒的目標(biāo)致動器值。一些影響燃燒的目標(biāo)致動器值也影響排放物水平和排氣系統(tǒng)參數(shù)。這些目標(biāo)致動器值的示例包括目標(biāo)主噴射量和目標(biāo)節(jié)流面積。其他目標(biāo)致動器值(例如，目標(biāo)后噴射量)僅僅影響排放物水平和排氣系統(tǒng)參數(shù)。在任一情況下，單獨(dú)控制這些目標(biāo)致動器值需要進(jìn)行校準(zhǔn)來獲得這些目標(biāo)致動器值與排放物水平或排氣系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系，并且不優(yōu)化這些目標(biāo)致動器值。

本公開的ECM協(xié)調(diào)地控制影響燃燒的目標(biāo)致動器值與影響排放物水平和排氣系統(tǒng)參數(shù)的目標(biāo)致動器值。ECM利用MPC模塊來實現(xiàn)這種協(xié)調(diào)控制，以預(yù)測用于對目標(biāo)值的所選擇組的可能調(diào)整的某些參數(shù)，包括排放物水平和排氣系統(tǒng)參數(shù)。MPC模塊隨后確定預(yù)測參數(shù)是否滿足約束。如果滿足，則MPC模塊基于所選擇組設(shè)定目標(biāo)值；否則，MPC模塊選擇具有次最低成本的可能組，并進(jìn)行測試來確定該組是否滿足約束。MPC模塊以這種方式繼續(xù)，直至MPC模塊識別出具有最低成本的滿足約束的可能目標(biāo)值的組。這樣一來，ECM可在無需付出較多校準(zhǔn)努力的情況下利用MPC來最佳化影響排放物水平和排氣系統(tǒng)參數(shù)的目標(biāo)致動器值。

現(xiàn)參照圖1，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā)動機(jī)102，其燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動扭矩。由發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩量基于來自驅(qū)動器輸入模塊104的驅(qū)動器輸入之上。發(fā)動機(jī)102可為火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)(例如，汽油發(fā)動機(jī))或壓縮點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)(例如，柴油發(fā)動機(jī))。

通過節(jié)流閥112將空氣吸入至進(jìn)氣歧管110中。節(jié)流閥112可包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶閥。發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)114控制節(jié)流閥致動器模塊116，其調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的開度以控制被吸入至進(jìn)氣歧管110中的空氣量。

來自進(jìn)氣歧管110的空氣被吸入至發(fā)動機(jī)102的汽缸中。雖然發(fā)動機(jī)102可包括多個汽缸，但是為了說明的目的，示出了單個代表性汽缸118。例如，發(fā)動機(jī)102可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12個汽缸。ECM 114可指示汽缸致動器模塊119選擇性地禁用一些汽缸，這在某些發(fā)動機(jī)操作條件下可提高燃料經(jīng)濟(jì)性。

來自進(jìn)氣歧管110的空氣通過渦流閥120被吸入至發(fā)動機(jī)102的每一汽缸中。渦流閥120可包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶閥。渦流閥120可小于位于設(shè)置有渦流閥120的進(jìn)氣歧管110中的進(jìn)氣流道，使得當(dāng)渦流閥120關(guān)閉時，空氣可在渦流閥120周圍流動。ECM 114控制渦流致動器模塊121，其調(diào)節(jié)渦流閥120的開度，以控制進(jìn)氣歧管110中的湍流量。當(dāng)發(fā)動機(jī)102處于怠速時，渦流閥120可關(guān)閉，以在進(jìn)氣歧管110中形成湍流。當(dāng)發(fā)動機(jī)102的速度增加時，渦流致動器模塊121可逐漸打開渦流閥120，直至渦流閥120與進(jìn)氣氣流平行。

發(fā)動機(jī)102可利用四沖程循環(huán)來進(jìn)行操作。下文所述的四個沖程可被稱為進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)的每一旋轉(zhuǎn)期間，四個沖程中的兩個在汽缸118內(nèi)發(fā)生。因此，對于汽缸118而言，兩個曲軸旋轉(zhuǎn)是必要的，以便經(jīng)歷所有四個沖程。

在進(jìn)氣沖程期間，來自進(jìn)氣歧管110的空氣通過進(jìn)氣閥122被吸入至汽缸118中。ECM 114控制燃料致動器模塊124，其調(diào)節(jié)由燃料噴射器125a執(zhí)行的燃料噴射，以獲得目標(biāo)空氣/燃料比。燃料噴射器125a可執(zhí)行預(yù)噴射、主噴射和后噴射。燃料噴射器125a可在中心位置或多個位置處(例如，靠近每一汽缸的進(jìn)氣閥122的位置處)將燃料噴射到進(jìn)氣歧管110中。在各種實施方式中，燃料噴射器125a可將燃料直接噴射到汽缸中或噴射到與汽缸相關(guān)聯(lián)的混合室中。燃料致動器模塊124可停止將燃料噴射到被禁用的汽缸中。燃料致動器模塊124還調(diào)節(jié)由燃料噴射器125b執(zhí)行的燃料噴射。燃料噴射器125b將燃料噴射到發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生的排氣中。由燃料噴射器125b執(zhí)行的燃料噴射可被稱為排氣噴射。

所噴射的燃料與空氣混合，并在汽缸118中形成空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，汽缸118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。火花致動器模塊126基于來自ECM 114的信號使汽缸118中的火花塞128通電，這會點(diǎn)燃空氣/燃料混合物?；鸹ㄕ龝r可相對于活塞位于其最高位置(其被稱為上死點(diǎn)(TDC))時的時間進(jìn)行指定。

火花致動器模塊126可由指定TDC之前或之后的距離的正時信號進(jìn)行控制，以生成火花。由于活塞位置與曲軸旋轉(zhuǎn)直接相關(guān)，因此火花致動器模塊126的操作可與曲軸角度同步。生成火花的操作可被稱為點(diǎn)火事件?；鸹ㄖ聞悠髂K126能夠改變每一點(diǎn)火事件的火花正時。當(dāng)火花正時在上一點(diǎn)火事件與下一點(diǎn)火事件之間改變時，火花致動器模塊126可改變下一點(diǎn)火事件的火花正時?；鸹ㄖ聞悠髂K126可停止為禁用汽缸提供火花。

在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動活塞遠(yuǎn)離TDC，從而驅(qū)動曲軸。燃燒沖程可被定義為活塞到達(dá)TDC的時間與活塞到達(dá)下死點(diǎn)(BDC)的時間之間的時間。在排氣沖程期間，活塞開始移動遠(yuǎn)離BDC，并通過排氣閥130排出燃燒的副產(chǎn)物。燃燒的副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)132從車輛中排出。

排氣系統(tǒng)132可包括三元催化器(TWC)134、選擇性催化還原(SCR)催化器136和微粒過濾器(PF)138。當(dāng)發(fā)動機(jī)102的空氣/燃料比為富或化學(xué)計量比時，TWC 134還原碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氧化氮，并生成氨，且SCR催化器136將氨儲存起來。當(dāng)空氣/燃料比為貧比時，TWC 134還原碳?xì)浠衔锖鸵谎趸?，且儲存在SCR催化器136中的氨用于還原氧化氮。

如果發(fā)動機(jī)102為火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)，則可使用如上所述的排氣系統(tǒng)132。如果發(fā)動機(jī)102為壓縮點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)，則TWC 134可從排氣系統(tǒng)132中省略掉。另外，配料系統(tǒng)(未示出)可將配料劑(例如尿素)噴射到排氣系統(tǒng)132中。配料劑分解來生成氨，其儲存在SCR催化器136中。

PF 138從流經(jīng)排氣系統(tǒng)132的排氣中過濾微粒物，例如煙灰。ECM 114可經(jīng)由燃料致動器模塊124控制燃料噴射器125a執(zhí)行后噴射，以再生PF 138。另外或可選地，ECM 114可經(jīng)由燃料致動器模塊124控制燃料噴射器125b將燃料噴射到排氣系統(tǒng)132中，以再生PF 138。

進(jìn)氣閥122可由進(jìn)氣凸輪軸140進(jìn)行控制，而排氣閥130可由排氣凸輪軸142進(jìn)行控制。在各種實施方式中，多個進(jìn)氣凸輪軸(包括進(jìn)氣凸輪軸140)可控制汽缸118的多個進(jìn)氣閥(包括進(jìn)氣閥122)和/或可控制多組汽缸(包括汽缸118)的進(jìn)氣閥(包括進(jìn)氣閥122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可控制汽缸118的多個排氣閥和/或可控制多組汽缸(包括汽缸118)的排氣閥(包括排氣閥130)。在各種其他實施方式中，進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130可由除了凸輪軸以外的裝置進(jìn)行控制，例如，無凸輪式閥致動器。汽缸致動器模塊119可通過禁止打開進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130來禁用汽缸118。

進(jìn)氣閥122打開時的時間可由進(jìn)氣凸輪相位器148根據(jù)活塞TDC來進(jìn)行改變。排氣閥130打開時的時間可由排氣凸輪相位器150根據(jù)活塞TDC來進(jìn)行改變。相位器致動器模塊158可基于來自ECM 114的信號控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。在實施時，可變閥升程(未示出)也可由相位器致動器模塊158進(jìn)行控制。

發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可包括渦輪增壓器，其包括由流經(jīng)排氣系統(tǒng)132的熱排氣提供動力的熱渦輪機(jī)160-1。渦輪增壓器還包括由渦輪機(jī)160-1驅(qū)動的冷空氣壓縮機(jī)160-2。壓縮機(jī)160-2壓縮引入至節(jié)流閥112的空氣。在各種實施方式中，由曲軸驅(qū)動的增壓器(未示出)可壓縮來自節(jié)流閥112的空氣，并將壓縮空氣輸送到進(jìn)氣歧管110中。

廢氣門162可允許排氣繞過渦輪機(jī)160-1，從而降低由渦輪增壓器提供的增壓(進(jìn)氣壓縮量)。增壓致動器模塊164可通過控制廢氣門162的開度來控制渦輪增壓器的增壓。在各種實施方式中，可實施兩個或更多的渦輪增壓器，且其可由增壓致動器模塊164進(jìn)行控制。

空氣冷卻器(未示出)可將熱量從壓縮空氣增壓器傳遞到冷卻介質(zhì)，例如發(fā)動機(jī)冷卻劑或空氣。利用發(fā)動機(jī)冷卻劑冷卻壓縮空氣增壓器的空氣冷卻器可被稱為中間冷卻器。利用空氣冷卻壓縮空氣增壓器的空氣冷卻器可被稱為增壓空氣冷卻器。例如，壓縮空氣增壓器可通過壓縮接收熱量，和/或可從排氣系統(tǒng)132的部件接收熱量。雖然為了說明的目的而單獨(dú)地示出，但是渦輪機(jī)160-1和壓縮機(jī)160-2可附接至彼此，進(jìn)而將進(jìn)氣設(shè)置成靠近熱排氣。

發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可包括高壓(HP)排氣再循環(huán)(EGR)閥170和低壓(LP)EGR閥171，其選擇性地使排氣改向回流至進(jìn)氣歧管110。HP EGR閥170可位于渦輪增壓器的渦輪機(jī)160-1的上游。LP EGR閥171可位于渦輪增壓器的渦輪機(jī)160-1的下游。EGR致動器模塊172可基于來自ECM 114的信號控制EGR閥170和171。

發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100還可包括EGR冷卻器174和EGR冷卻器旁通閥176。EGR冷卻器174可位于HP EGR閥170的下游，并可冷卻流經(jīng)HP EGR閥170的高壓排氣。當(dāng)EGR冷卻器旁通閥176打開時，EGR冷卻器旁通閥176可允許高壓排氣繞過EGR冷卻器174。旁通致動器模塊178可基于來自ECM 114的信號控制EGR冷卻器旁通閥176。當(dāng)發(fā)動機(jī)102初始啟動時，ECM 114可打開EGR冷卻器旁通閥176，以使發(fā)動機(jī)102和/或排氣系統(tǒng)的部件的溫度更快地提高至其操作溫度。

可利用曲軸位置傳感器180來測量曲軸的位置?？苫谇S位置確定曲軸的轉(zhuǎn)速(發(fā)動機(jī)速度)。可利用發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT)傳感器182來測量發(fā)動機(jī)冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可位于發(fā)動機(jī)102內(nèi)或可位于冷卻劑循環(huán)的其他地方，例如散熱器(未示出)。

可利用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184來測量進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種實施方式中，可測量發(fā)動機(jī)真空度，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?？衫觅|(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器186來測量流入進(jìn)氣歧管110的空氣的質(zhì)量流率。在各種實施方式中，MAF傳感器186可位于還包括節(jié)流閥112的外殼中。

節(jié)流閥致動器模塊116可利用一個或多個節(jié)流閥位置傳感器(TPS)190來監(jiān)測節(jié)流閥112的位置?？衫眠M(jìn)氣溫度(IAT)傳感器192來測量被吸入至發(fā)動機(jī)102中的空氣的環(huán)境溫度?？衫醚趸?NOx)傳感器194來測量排出排氣系統(tǒng)132的氧化氮的濃度。ECM 114可利用來自傳感器的信號來對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100做出控制決定。

ECM 114可與混合控制模塊196進(jìn)行通信，以協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)102和電動機(jī)198的操作。電動機(jī)198還可用作為發(fā)電機(jī)，并可用于產(chǎn)生供車輛電氣系統(tǒng)使用和/或儲存于電池中的電能。在各種實施方式中，ECM 114和混合控制模塊196的各種功能可集成于一個或多個模塊中。

每一改變發(fā)動機(jī)參數(shù)的系統(tǒng)都可被稱為發(fā)動機(jī)致動器。例如，節(jié)流閥致動器模塊116可調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的開度，以獲得目標(biāo)節(jié)流閥打開面積?；鸹ㄖ聞悠髂K126控制火花塞，以獲得相對于活塞TDC的目標(biāo)火花正時。燃料致動器模塊124控制燃料噴射器，以獲得目標(biāo)燃料供給參數(shù)。相位器致動器模塊158可控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150，以分別獲得目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度。EGR致動器模塊172可控制EGR閥170和EGR閥171中的每一個，以獲得目標(biāo)EGR打開面積。ECM 114可調(diào)節(jié)EGR閥170和EGR閥171中的每一個的目標(biāo)EGR打開面積，以實現(xiàn)流經(jīng)HP EGR閥170的高壓排氣與流經(jīng)LP EGR閥171的低壓排氣之間的目標(biāo)分流。增壓致動器模塊164控制廢氣門162，以獲得目標(biāo)廢氣門打開面積。汽缸致動器模塊119控制汽缸的禁用，以獲得目標(biāo)數(shù)量的啟用或禁用汽缸。

ECM 114生成用于發(fā)動機(jī)致動器的目標(biāo)值，以使發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出扭矩。如下面所進(jìn)一步討論的，ECM 114利用模型預(yù)測控制來生成用于發(fā)動機(jī)致動器的目標(biāo)值。

現(xiàn)參照圖2，ECM 114的示例性實施方式包括驅(qū)動器扭矩模塊202。驅(qū)動器扭矩模塊202基于來自驅(qū)動器輸入模塊104的驅(qū)動器輸入126確定驅(qū)動器扭矩請求204。例如，驅(qū)動器輸入206可基于加速器踏板的位置和制動器踏板的位置之上。驅(qū)動器輸入206還可基于巡航控制，其可為改變車速以維持預(yù)定行車間距的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。驅(qū)動器扭矩模塊202可存儲一個或多個從加速器踏板位置到目標(biāo)扭矩的映射，并可基于所選擇的一個映射確定驅(qū)動器扭矩請求204。驅(qū)動器扭矩模塊202還可將一個或多個過濾器應(yīng)用于驅(qū)動器扭矩請求204的速率限制變化中。

輪軸扭矩仲裁模塊208在驅(qū)動器扭矩請求204與其他輪軸扭矩請求210之間進(jìn)行仲裁。輪軸扭矩(車輪處的扭矩)可由包括發(fā)動機(jī)和/或電動機(jī)的各種源產(chǎn)生。例如，當(dāng)檢測到車輪正向打滑時，輪軸扭矩請求210可包括由牽引控制系統(tǒng)請求的扭矩降低。當(dāng)輪軸扭矩克服了車輪與路面之間的摩擦?xí)r，車輪發(fā)生正向打滑，且車輪開始相對于路面打滑。輪軸扭矩請求210還可包括扭矩增大請求，以抵消車輪的反向打滑，在車輪反向打滑的情況下，由于輪軸扭矩為負(fù)，因此車輛的輪胎在相對于路面的另一方向上打滑。

輪軸扭矩請求210還可包括制動器管理請求和車輛超速扭矩請求。制動器管理請求可降低輪軸扭矩，以確保當(dāng)車輛停止時，輪軸扭矩不超出制動器制動車輛的能力。車輛超速扭矩請求可降低輪軸扭矩，以防止車輛超出預(yù)定速度。輪軸扭矩請求210還可由車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)生成。

輪軸扭矩仲裁模塊208基于接收到的輪軸扭矩請求204與輪軸扭矩請求210之間的仲裁結(jié)果輸出輪軸扭矩請求212。如下所述，在用于控制發(fā)動機(jī)致動器之前，來自輪軸扭矩仲裁模塊208的輪軸扭矩請求212可由ECM 114的其他模塊進(jìn)行選擇性的調(diào)節(jié)。

輪軸扭矩仲裁模塊208可將輪軸扭矩請求212輸出到推進(jìn)扭矩仲裁模塊214。在各種實施方式中，輪軸扭矩仲裁模塊208可將輪軸扭矩請求212輸出到混合最佳化模塊216?；旌献罴鸦K216可確定發(fā)動機(jī)102應(yīng)該產(chǎn)生的扭矩量以及電動機(jī)198應(yīng)該產(chǎn)生的扭矩量?；旌献罴鸦K216隨后將修改后的輪軸扭矩請求218輸出到推進(jìn)扭矩仲裁模塊214。

推進(jìn)扭矩仲裁模塊214將來自輪軸扭矩域(車輪處的扭矩)的輪軸扭矩請求212(或修改后的輪軸扭矩請求218)轉(zhuǎn)換成推進(jìn)扭矩域(曲軸處的扭矩)。推進(jìn)扭矩仲裁模塊214在(被轉(zhuǎn)換的)輪軸扭矩請求212與其他推進(jìn)扭矩請求220之間進(jìn)行仲裁。推進(jìn)扭矩仲裁模塊214生成作為仲裁結(jié)果的推進(jìn)扭矩請求222。

例如，推進(jìn)扭矩請求220可包括用于發(fā)動機(jī)超速保護(hù)的扭矩降低、用于防止失速的扭矩增大以及用于適應(yīng)變速箱檔位的扭矩降低。推進(jìn)扭矩請求220還可因離合器燃料切斷而生成，其在駕駛員踩下手動變速箱車輛的離合器踏板時降低發(fā)動機(jī)輸出扭矩，以防止發(fā)動機(jī)速度突然“爆發(fā)”。

推進(jìn)扭矩請求220還可包括發(fā)動機(jī)關(guān)閉請求，其中可在檢測到致命故障時發(fā)起該發(fā)動機(jī)關(guān)閉請求。例如，致命故障可包括對車輛盜竊、被卡住的起動電機(jī)、電子節(jié)流閥控制問題及意外的扭矩增大的檢測。在各種實施方式中，當(dāng)存在發(fā)動機(jī)關(guān)閉請求時，仲裁選擇該發(fā)動機(jī)關(guān)閉請求來作為獲勝請求。當(dāng)存在發(fā)動機(jī)關(guān)閉請求時，推進(jìn)扭矩仲裁模塊214可輸出零來作為推進(jìn)扭矩請求222。

在各種實施方式中，發(fā)動機(jī)關(guān)閉請求可單獨(dú)從仲裁過程中簡單地關(guān)閉發(fā)動機(jī)102。例如，推進(jìn)扭矩仲裁模塊214仍可接收發(fā)動機(jī)關(guān)閉請求，使得適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)可反饋給其他扭矩請求者。例如，所有其他扭矩請求者會被告知其已失去仲裁。

扭矩儲備模塊224產(chǎn)生扭矩儲備226以補(bǔ)償發(fā)動機(jī)操作條件的變化(該變化可能會降低發(fā)動機(jī)輸出扭矩)和/或補(bǔ)償一個或多個負(fù)載。例如，發(fā)動機(jī)102的空氣/燃料比和/或質(zhì)量空氣流量可被直接改變，例如，被診斷性侵入當(dāng)量比測試和/或新發(fā)動機(jī)吹掃改變。在開始這些過程之前，扭矩儲備模塊224可產(chǎn)生或增加扭矩儲備226，以快速地抵消在這些過程期間稀釋空氣/燃料混合物所導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)輸出扭矩降低。

扭矩儲備模塊224還可在預(yù)期未來負(fù)載(例如，動力轉(zhuǎn)向泵操作或空調(diào)(A/C)壓縮機(jī)離合器的接合)時產(chǎn)生或增加扭矩儲備226。當(dāng)駕駛員首次請求空調(diào)時，扭矩儲備模塊224可產(chǎn)生或增加用于A/C壓縮機(jī)離合器的接合的扭矩儲備226。然后，當(dāng)A/C壓縮機(jī)離合器接合時，扭矩儲備模塊224可減少扭矩儲備226，減少量等于A/C壓縮機(jī)離合器的估計負(fù)載。

目標(biāo)生成模塊228基于推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求222、轉(zhuǎn)矩儲備226以及一個或多個發(fā)動機(jī)工況生成用于發(fā)動機(jī)致動器的目標(biāo)值。目標(biāo)調(diào)整模塊229利用模型預(yù)測控制(MPC)來調(diào)整目標(biāo)值，并將經(jīng)調(diào)整的目標(biāo)值輸出到相應(yīng)的發(fā)動機(jī)致動器。

目標(biāo)生成模塊228可以利用將推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求222、轉(zhuǎn)矩儲備226和發(fā)動機(jī)工況與目標(biāo)值相關(guān)聯(lián)的函數(shù)或映射來生成目標(biāo)值。發(fā)動機(jī)工況可以包括發(fā)動機(jī)速度、發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度、進(jìn)氣歧管壓力、進(jìn)氣的質(zhì)量流速和/或進(jìn)氣溫度。

推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求222可以是制動轉(zhuǎn)矩。制動轉(zhuǎn)矩可以指在當(dāng)前工況下曲軸處的轉(zhuǎn)矩。目標(biāo)生成模塊228可以利用將制動轉(zhuǎn)矩與基本轉(zhuǎn)矩相關(guān)聯(lián)的映射或函數(shù)將推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求222從制動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為基本轉(zhuǎn)矩，并且基于基本轉(zhuǎn)矩生成目標(biāo)值。

基本轉(zhuǎn)矩可以指發(fā)動機(jī)102在測功機(jī)上操作期間而引起的在曲軸處的轉(zhuǎn)矩，而發(fā)動機(jī)102是熱的，并且沒有轉(zhuǎn)矩負(fù)載由諸如交流發(fā)電機(jī)和A/C壓縮機(jī)的附件施加在發(fā)動機(jī)102上。在各種實施方式中，目標(biāo)生成模塊228可以將推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求222轉(zhuǎn)換成另一種合適類型的轉(zhuǎn)矩，例如指示轉(zhuǎn)矩，并且基于所轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)矩請求生成目標(biāo)值。指示轉(zhuǎn)矩可以指由于通過氣缸內(nèi)的燃燒產(chǎn)生的功而引起的在曲軸處的轉(zhuǎn)矩。

目標(biāo)值包括目標(biāo)廢氣門打開面積230、目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232、目標(biāo)渦流閥打開面積233、目標(biāo)HP EGR打開面積234、目標(biāo)LP EGR打開面積235、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238。目標(biāo)值還包括目標(biāo)火花正時240、待啟動汽缸的目標(biāo)數(shù)量242、目標(biāo)燃料供給參數(shù)244和用于EGR冷卻器旁通閥176的目標(biāo)旁通打開面積246。增壓致動器模塊164控制廢氣門162以獲得目標(biāo)廢氣門打開面積230。例如，第一轉(zhuǎn)換模塊248可將目標(biāo)廢氣門打開面積230轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比250以應(yīng)用于廢氣門162，增壓致動器模塊164可基于目標(biāo)占空比250將信號施加到廢氣門162。在各種實施方式中，第一轉(zhuǎn)換模塊248可將目標(biāo)廢氣門打開面積230轉(zhuǎn)換成目標(biāo)廢氣門位置(未示出)，并將目標(biāo)廢氣門位置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比250。

節(jié)流閥致動器模塊116控制節(jié)流閥112以獲得目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232。例如，第二轉(zhuǎn)換模塊252可將目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比254以應(yīng)用于節(jié)流閥112，節(jié)流閥致動器模塊116可基于目標(biāo)占空比254將信號施加到節(jié)流閥112。在各種實施方式中，第二轉(zhuǎn)換模塊252可將目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232轉(zhuǎn)換成目標(biāo)節(jié)流閥位置(未示出)，并將目標(biāo)節(jié)流閥位置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比254。

渦流致動器模塊121控制渦流閥120以獲得目標(biāo)渦流閥打開面積233。在各種實施方式中，可包括第三轉(zhuǎn)換模塊(未示出)，其可將目標(biāo)渦流閥打開面積233轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比(未示出)以應(yīng)用于渦流閥120?？蛇x地，第三轉(zhuǎn)換模塊可將目標(biāo)渦流閥打開面積233轉(zhuǎn)換成目標(biāo)渦流閥位置(未示出)，并將目標(biāo)渦流閥位置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比。

EGR致動器模塊172控制HP EGR閥170以獲得目標(biāo)HP EGR打開面積234。例如，第四轉(zhuǎn)換模塊256可將目標(biāo)HP EGR打開面積234轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比258以應(yīng)用于HP EGR閥170，EGR致動器模塊172可基于目標(biāo)占空比258將信號施加到HP EGR閥170。在各種實施方式中，第四轉(zhuǎn)換模塊256可將目標(biāo)HP EGR打開面積234轉(zhuǎn)換成目標(biāo)EGR位置(未示出)，并將目標(biāo)EGR位置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比258。

EGR致動器模塊172控制LP EGR閥171以獲得目標(biāo)LP EGR打開面積235。例如，第四轉(zhuǎn)換模塊256可將目標(biāo)LP EGR打開面積235轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比259以應(yīng)用于LP EGR閥171，EGR致動器模塊172可基于目標(biāo)占空比259將信號施加到LP EGR閥171。在各種實施方式中，第四轉(zhuǎn)換模塊256可將目標(biāo)LP EGR打開面積235轉(zhuǎn)換成目標(biāo)EGR位置(未示出)，并將目標(biāo)EGR位置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比259。

相位器致動器模塊158控制進(jìn)氣凸輪相位器148以獲得目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236。相位器致動器模塊158還控制排氣凸輪相位器150以獲得目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238。在各種實施方式中，可包括第五轉(zhuǎn)換模塊(未示出)，其可將目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238分別轉(zhuǎn)換成目標(biāo)進(jìn)氣占空比和目標(biāo)排氣占空比。相位器致動器模塊158可將目標(biāo)進(jìn)氣占空比和目標(biāo)排氣占空比分別應(yīng)用于進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。在各種實施方式中，目標(biāo)生成模塊228可確定目標(biāo)閥重疊因數(shù)和目標(biāo)有效位移，而相位器致動器模塊158可控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150以獲得目標(biāo)重疊因數(shù)和目標(biāo)有效位移。

目標(biāo)廢氣門打開面積230、目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232、目標(biāo)渦流閥打開面積233、目標(biāo)HP EGR打開面積234、目標(biāo)LP EGR打開面積235、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236和目標(biāo)排氣凸輪相位器角238可被稱為空氣控制設(shè)定點(diǎn)。如果發(fā)動機(jī)102為火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)，則目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232僅可用作為空氣控制設(shè)定點(diǎn)。因此，如果發(fā)動機(jī)102為壓縮點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)，則目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232可不用作為空氣控制設(shè)定點(diǎn)。相反，目標(biāo)EGR流量、目標(biāo)增壓量和/或目標(biāo)發(fā)動機(jī)空氣流量可用作為空氣控制設(shè)定點(diǎn)。目標(biāo)EGR流量、目標(biāo)增壓量和/或目標(biāo)發(fā)動機(jī)空氣流量可通過調(diào)節(jié)目標(biāo)廢氣門打開面積230、目標(biāo)可變幾何結(jié)構(gòu)渦輪增壓器(VGT)位置(如果適用的話)、目標(biāo)HP EGR打開面積234、目標(biāo)LP EGR打開面積235、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236和/或目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238來獲得。

火花致動器模塊126基于目標(biāo)火花正時240提供火花。汽缸致動器模塊119基于目標(biāo)汽缸數(shù)量242選擇性地啟動和禁用汽缸閥。還可停止為禁用的汽缸提供燃料和火花。目標(biāo)燃料供給參數(shù)244可包括目標(biāo)燃料軌道壓力、每一燃燒事件的目標(biāo)燃料噴射次數(shù)、每一噴射的目標(biāo)燃料質(zhì)量和/或每一噴射的目標(biāo)啟動正時。燃料致動器模塊124基于目標(biāo)燃料供給參數(shù)244控制燃料供給。在一個示例中，燃料致動器模塊124可控制預(yù)噴射、主噴射、后噴射和排氣噴射，而目標(biāo)燃料供給參數(shù)244可包括目標(biāo)燃料質(zhì)量和用于預(yù)噴射、主噴射、后噴射和排氣噴射中的每一個的目標(biāo)啟動正時。

旁通致動器模塊178控制EGR冷卻器旁通閥176以獲得目標(biāo)旁通打開面積246。在各種實施方式中，可包括第六轉(zhuǎn)換模塊(未示出)，其可將目標(biāo)旁通打開面積246轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比(未示出)以應(yīng)用于EGR冷卻器旁通閥176?？蛇x地，第六轉(zhuǎn)換模塊可將目標(biāo)旁通打開面積246轉(zhuǎn)換成目標(biāo)旁通閥位置(未示出)，并將目標(biāo)旁通閥位置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比。

圖3是目標(biāo)調(diào)整模塊229的示例實施方式的功能框圖。MPC(模型預(yù)測控制)模塊312利用MPC來生成對目標(biāo)值230-246的調(diào)整。MPC模塊312可以是單個模塊或者可以包括多個模塊。例如，MPC模塊312可以包括序列確定模塊316。序列確定模塊316確定對可在N個未來控制循環(huán)期間一起使用的目標(biāo)值230-246的可能調(diào)整序列。由序列確定模塊316識別的每個可能序列包括針對目標(biāo)值230-246中的每一個的N個調(diào)整值的一個序列。換句話說，每個可能序列包括用于目標(biāo)廢氣門開口區(qū)域230的N個調(diào)整值序列、用于目標(biāo)節(jié)氣門開口區(qū)域232的N個調(diào)整值序列、用于目標(biāo)旋流翼片開口區(qū)域233的N個調(diào)整值序列、用于目標(biāo)HP EGR開口區(qū)域234的N個調(diào)整值序列、用于目標(biāo)LP EGR開口區(qū)域235的N個調(diào)整值序列、用于目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236的N個調(diào)整值序列、以及用于目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238的N個調(diào)整值序列。每個可能序列還包括用于目標(biāo)火花正時240、目標(biāo)汽缸數(shù)242、目標(biāo)燃料供給參數(shù)244和目標(biāo)旁通開口區(qū)域246的N個調(diào)整值序列。N個調(diào)整值中的每一個對應(yīng)于N個未來控制循環(huán)中的一個。N是大于1的整數(shù)。

預(yù)測模塊323基于發(fā)動機(jī)102的數(shù)學(xué)模型324、外源輸入328和反饋輸入330預(yù)測發(fā)動機(jī)102對目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列的響應(yīng)。例如，根據(jù)目標(biāo)值266～270的可能調(diào)整序列、外源輸入328和反饋輸入330，預(yù)測模塊323可利用模型324來生成用于N個控制環(huán)的發(fā)動機(jī)102的預(yù)測扭矩的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測MAP的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測APC的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測外部稀釋量的序列、用于N個控制環(huán)的內(nèi)部稀釋量的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測燃燒定相值的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測燃燒質(zhì)量值的序列以及用于N個控制環(huán)的預(yù)測有效位移值的序列。

模型324可包括基于發(fā)動機(jī)102的特性進(jìn)行校準(zhǔn)的函數(shù)或映射。稀釋可指針對一個燃燒事件在汽缸內(nèi)捕獲的先前燃燒事件的排氣量。外部稀釋可指經(jīng)由EGR閥170和171為燃燒事件提供的排氣。內(nèi)部稀釋(也稱為殘余稀釋)可指保留在汽缸中的排氣和/或在燃燒循環(huán)的排氣沖程之后被推回到汽缸中的排氣。有效位移可指在汽缸中的活塞從TDC行進(jìn)到BDC時被吸入發(fā)動機(jī)汽缸中的空氣體積減去由于活塞通過汽缸進(jìn)氣閥將空氣推回至進(jìn)氣歧管而導(dǎo)致的空氣體積損耗之后的值。

燃燒定相可指曲軸位置，在該位置上，預(yù)定量的噴射燃料相對于用于預(yù)定量的噴射燃料的燃燒的預(yù)定曲軸位置在汽缸內(nèi)進(jìn)行燃燒。例如，燃燒定相可相對于預(yù)定CA50以CA50表示。CA50可指曲軸角度(CA)，在該角度上，50％質(zhì)量的噴射燃料已在汽缸內(nèi)燃燒完畢。預(yù)定CA50可對應(yīng)于CA50，在該CA50上，最大量的功由所噴射的燃料產(chǎn)生，且在各種實施方式中，其在TDC(上死點(diǎn))之后的大小可在約8.5度至約10度之間。雖然燃燒定相將根據(jù)CA50值進(jìn)行討論，但也可使用另一指示燃燒定相的合適參數(shù)。另外，雖然燃燒質(zhì)量將作為指示平均有效壓力(IMEP)值的變動系數(shù)(COV)來進(jìn)行討論，但也可使用另一指示燃燒質(zhì)量的合適參數(shù)。

外源輸入328可包括不直接受發(fā)動機(jī)致動器影響的參數(shù)。例如，外源輸入328可包括發(fā)動機(jī)速度、渦輪增壓器進(jìn)氣壓力、IAT和/或一個或多個其他參數(shù)。例如，反饋輸入330可包括發(fā)動機(jī)102的估計扭矩輸出、渦輪增壓器的渦輪機(jī)160-1下游處的排氣壓力、IAT、發(fā)動機(jī)102的APC、估計內(nèi)部稀釋、估計外部稀釋、MAF、發(fā)動機(jī)102的空氣/燃料比、火花正時和/或一個或多個其他合適的參數(shù)?？衫脗鞲衅?例如，IAT傳感器192)來測量和/或基于一個或多個其他參數(shù)來估計反饋輸入330。

預(yù)測模塊323還針對目標(biāo)值230～246的每一可能調(diào)整序列預(yù)測由發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生的排氣中的排放物水平、排氣系統(tǒng)132的操作參數(shù)、與發(fā)動機(jī)102相關(guān)聯(lián)的燃燒噪聲水平和/或駕駛性能參數(shù)。預(yù)測排放物水平可包括發(fā)動機(jī)102所產(chǎn)生的排氣中的氧化氮(NOx)水平，其可被稱為發(fā)動機(jī)排出NOx?？蛇x地或另外地，預(yù)測排放物水平可包括發(fā)動機(jī)102所產(chǎn)生的排氣中的煙灰水平，其可被稱為發(fā)動機(jī)排出煙灰。

排氣系統(tǒng)132的預(yù)測的操作參數(shù)可包括PF 138中的煙灰積聚量、儲存在SCR催化器136中的氨的水平、SCR催化器136的溫度和/或PF 138的溫度。PF 138中的煙灰積聚量可被稱為PF煙灰負(fù)載。預(yù)測駕駛性能參數(shù)可包括車輛速度和/或車輛躍度。車輛躍度是車輛速度相對于時間的二階導(dǎo)數(shù)。

例如，預(yù)測模塊323可基于外源輸入328和/或反饋輸入330預(yù)測排放物水平、排氣系統(tǒng)操作參數(shù)、燃燒噪聲水平和駕駛性能參數(shù)。預(yù)測模塊323可利用線性物理基模型進(jìn)行這些預(yù)測。例如，根據(jù)目標(biāo)值266～270的可能序列、外源輸入328和反饋輸入330，預(yù)測模塊323可利用物理基模型來生成用于N個控制環(huán)的預(yù)測發(fā)動機(jī)排出NOx水平的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測發(fā)動機(jī)排出煙灰水平的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測PF煙灰負(fù)載的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測氨儲存水平的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測SCR溫度的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測PF溫度的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測燃燒噪聲水平的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測車輛速度的序列以及用于N個控制環(huán)的預(yù)測車輛躍度的序列。

由預(yù)測模塊323使用的預(yù)測排放水平、排氣系統(tǒng)操作參數(shù)、燃燒噪聲水平和駕駛性能參數(shù)的基于物理學(xué)的模型可以采取以下形式的關(guān)系式：

其中f(x)是用于預(yù)測參數(shù)的函數(shù)，K是激活函數(shù)，w_i是加權(quán)值，x_i是用于N個控制循環(huán)中的第i個的模型輸入，并且x_平衡是表示對模型進(jìn)行線性化的點(diǎn)的模型輸入的值。加權(quán)值w_i和激活函數(shù)K可以取決于發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)載，并且燃料量可以用作發(fā)動機(jī)負(fù)載的近似。因此，對于由發(fā)動機(jī)速度和燃料量指定的每個工作點(diǎn)，可以存在不同的函數(shù)f(x)。

成本模塊332基于針對可能序列進(jìn)行確定的預(yù)測參數(shù)確定目標(biāo)值230～246的每一可能調(diào)整序列的成本值，并可基于參考值340確定成本值。成本模塊332可基于預(yù)測參數(shù)與參考值340中的相應(yīng)參考值之間的關(guān)系確定每一可能序列的成本值。例如，可對關(guān)系進(jìn)行加權(quán)，以控制每一關(guān)系對成本的影響。

選擇模塊344基于可能序列的相應(yīng)成本選擇目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列中的一個。例如，選擇模塊344可選擇可能序列中的一個，其不但具有最低成本，而且還滿足致動器約束348和輸出約束352。

在各種實施方式中，可在成本確定中考慮對致動器約束348和/或輸出約束352的滿足。例如，成本模塊332可基于預(yù)測參數(shù)與致動器約束348和輸出約束352中的相應(yīng)約束之間的關(guān)系確定每一可能序列的成本值。

選擇模塊344可以基于所選擇的可能序列的N個調(diào)整值中的第一調(diào)整值來分別調(diào)整目標(biāo)值230-246。換句話說，選擇模塊344利用用于目標(biāo)廢氣門開口區(qū)域230的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)廢氣門開口區(qū)域230，利用用于目標(biāo)節(jié)氣門開口區(qū)域232的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)節(jié)氣門開口區(qū)域232，利用用于目標(biāo)旋流翼片開口區(qū)域233的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)旋流翼片開口區(qū)域233，利用用于目標(biāo)HP EGR開口區(qū)域234的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)HP EGR開口區(qū)域234，利用用于目標(biāo)LP EGR開口區(qū)域235的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)LP EGR開口區(qū)域235，利用用于目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236，以及利用用于目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238。選擇模塊344還利用用于目標(biāo)火花正時240的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)火花正時240，利用用于目標(biāo)氣缸數(shù)242的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)氣缸數(shù)242，利用用于目標(biāo)燃料供給參數(shù)244的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)燃料供給參數(shù)244，并且利用用于目標(biāo)旁路開口區(qū)域246的所選N個調(diào)整值序列中的第一個來調(diào)整目標(biāo)旁路開口區(qū)域246。

在下一個控制循環(huán)期間，MPC模塊312識別調(diào)整的可能序列，生成可能序列的預(yù)測參數(shù)，確定每個可能序列的成本，選擇可能序列之一，以及利用所選可能序列中的對于目標(biāo)值230-246的調(diào)整值中的第一個來調(diào)整目標(biāo)值230-246。對于每個控制循環(huán)繼續(xù)該過程。

致動器約束模塊360(參見圖2)為每一目標(biāo)值230～246設(shè)定致動器約束348。換言之，致動器約束模塊360為節(jié)流閥112設(shè)定致動器約束、為EGR閥170和171設(shè)定致動器約束、為廢氣門162設(shè)定致動器約束、為進(jìn)氣凸輪相位器148設(shè)定致動器約束以及為排氣凸輪相位器150設(shè)定致動器約束。致動器約束模塊360還為火花致動器模塊126設(shè)定致動器約束、為汽缸致動器模塊119設(shè)定致動器約束以及為燃料致動器模塊124設(shè)定致動器約束。

用于每一目標(biāo)值230～246的致動器約束348可包括相關(guān)聯(lián)目標(biāo)值的最大值和該目標(biāo)值的最小值。致動器約束模塊360通常可將致動器約束348設(shè)定為相關(guān)聯(lián)發(fā)動機(jī)致動器的預(yù)定操作范圍。更具體地，致動器約束模塊360通?？蓪⒅聞悠骷s束348分別設(shè)定為節(jié)流閥112、EGR閥170和171、廢氣門162、進(jìn)氣凸輪相位器148、排氣凸輪相位器150、火花致動器模塊126、汽缸致動器模塊119和燃料致動器模塊124的預(yù)定操作范圍。因此，目標(biāo)值的最大值可為相應(yīng)致動器的最大限度，而目標(biāo)值的最小值可為該致動器的最小限度。

輸出約束模塊364(參見圖2)為發(fā)動機(jī)102的預(yù)測扭矩輸出、預(yù)測MAP、預(yù)測APC、預(yù)測CA50、IMEP的預(yù)測COV、預(yù)測內(nèi)部稀釋、預(yù)測外部稀釋和/或預(yù)測有效位移設(shè)定輸出約束352。每一預(yù)測參數(shù)的輸出約束352都可包括相關(guān)聯(lián)預(yù)測參數(shù)的最大值和該預(yù)測參數(shù)的最小值。例如，輸出約束352可包括最小扭矩、最大扭矩、最小MAP、最大MAP、最小APC、最大APC、最小CA50、最大CA50、IMEP的最小COV、IMEP的最大COV、最小內(nèi)部稀釋、最大內(nèi)部稀釋、最小外部稀釋、最大外部稀釋、最小有效位移和/或最大有效位移。

輸出約束模塊364通?？蓪⑤敵黾s束352分別設(shè)定為相關(guān)聯(lián)預(yù)測參數(shù)的預(yù)定范圍。然而，在某些情況下，輸出約束模塊364可改變輸出約束352中的一個或多個。例如，輸出約束模塊364可延遲最大CA50，例如當(dāng)發(fā)動機(jī)102內(nèi)發(fā)生爆震時。在另一示例中，輸出約束模塊364可在低負(fù)載條件下(例如，在可能需要IMEP的較高COV來實現(xiàn)給定扭矩請求的發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)期間)增加IMEP的最大COV。

參考值模塊368(參見圖2)生成目標(biāo)值230～246的參考值340。參考值340包括每一目標(biāo)值230～246的參考。換言之，參考值340包括參考廢氣門打開面積、參考節(jié)流閥打開面積、參考EGR打開面積、參考進(jìn)氣凸輪相位器角度和參考排氣凸輪相位器角度。參考值340還包括參考火花正時、參考汽缸數(shù)量和參考燃料供給參數(shù)。參考值340還可包括每一輸出約束352的參考。例如，參考值340可包括參考歧管絕對壓力(MAP)、每一汽缸的參考空氣質(zhì)量(APC)、參考外部稀釋、參考內(nèi)部稀釋和參考有效位移。

參考值模塊368可基于推進(jìn)扭矩請求222和/或基本扭矩請求308確定參考值340。參考值340提供用于設(shè)定目標(biāo)值266～270的參考。如下文所進(jìn)一步討論的，參考值340可用于確定可能序列的成本值。參考值340還可用于一個或多個其他目標(biāo)，例如，由序列確定模塊316用來確定可能序列。

代替或者除了生成對目標(biāo)值的可能調(diào)整序列并確定每個序列的成本，MPC模塊312可以利用凸優(yōu)化技術(shù)識別對具有最低成本的目標(biāo)值的可能調(diào)整序列。例如，MPC模塊312可以利用二次規(guī)劃(QP)求解器(諸如Dantzig QP求解器)來確定對目標(biāo)值230-246的調(diào)整。在另一示例中，MPC模塊312可以生成用于針對目標(biāo)值230-246的可能調(diào)整序列的成本值的表面，并且基于成本表面的斜率來識別對具有最低成本的目標(biāo)值的可能調(diào)整序列。MPC模塊312然后可以測試對目標(biāo)值的該可能調(diào)整序列，以確定對目標(biāo)值的該可能調(diào)整序列是否滿足致動器約束348和輸出約束352。如果是，則MPC模塊312可以利用如上所述的該所選可能序列的N個調(diào)整值中的第一個來分別調(diào)整目標(biāo)值230-246。

如果不滿足致動器約束348或輸出約束352，則MPC模塊312選擇對具有下一最低成本的目標(biāo)值的另一個可能調(diào)整序列，并測試對目標(biāo)值的該可能調(diào)整序列是否滿足致動器約束348和輸出約束352。選擇序列并且測試序列以滿足致動器約束348和輸出約束352的過程可以稱為迭代。在每個控制循環(huán)期間可以執(zhí)行多次迭代。

MPC模塊312執(zhí)行迭代，直至識別出具有最低成本的滿足致動器約束348和輸出約束352的序列。如此，MPC模塊312選擇對目標(biāo)值的可能調(diào)整序列，其不但具有最低成本，而且還滿足致動器約束348和輸出約束352。如果無法識別出序列，則MPC模塊312可發(fā)出解決方案不可用的指示。

成本模塊332可基于噴射到發(fā)動機(jī)102的汽缸和排氣系統(tǒng)132中的燃料總量以及發(fā)動機(jī)102的燃燒噪聲水平確定目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列的成本。例如，成本模塊332可基于以下等式確定目標(biāo)值230～246的可能序列的成本：

其受制于致動器約束348和輸出約束352。Cost為目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列的成本，PFi為N個控制環(huán)中的第i個控制環(huán)的可能總?cè)剂瞎┙o量，PCNi為N個控制環(huán)中的第i個控制環(huán)的預(yù)測燃燒噪聲水平，wCN為與預(yù)測燃燒噪聲水平相關(guān)聯(lián)的加權(quán)值。可能總?cè)剂瞎┙o量PFi可包括在用于N個控制環(huán)中的第i個控制環(huán)的預(yù)噴射、主噴射、后噴射和排氣噴射期間進(jìn)行噴射的燃料的總量。在各種實施方式中，預(yù)測燃燒噪聲水平和與其相關(guān)聯(lián)的加權(quán)值可從上述等式中省略，且預(yù)測燃燒噪聲水平可替代地受制于輸出約束352中的相應(yīng)一個。

當(dāng)成本模塊332使用上述等式來確定成本時，具有最低成本的目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列的選擇可能受制于輸出約束352中的與排放物水平、排氣系統(tǒng)參數(shù)和駕駛性能參數(shù)相關(guān)的約束。例如，輸出約束352可包括最大發(fā)動機(jī)排出NOx水平、最大發(fā)動機(jī)排出煙灰水平、最大PF煙灰負(fù)載、最大氨儲存水平、最大SCR溫度、最大PF溫度、最大燃燒噪聲水平、最小車輛速度、最大車輛速度、最小車輛躍度和最大車輛躍度。當(dāng)相應(yīng)的預(yù)測參數(shù)小于輸出約束中的最大值且大于輸出約束352中的最小值時，目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列可滿足輸出約束352。更具體地，當(dāng)預(yù)測發(fā)動機(jī)排出NOx水平小于最大發(fā)動機(jī)排出NOx水平，預(yù)測發(fā)動機(jī)排出煙灰水平小于最大發(fā)動機(jī)排出煙灰水平，預(yù)測PF負(fù)載小于最大PF煙灰負(fù)載，預(yù)測氨儲存水平小于最大氨儲存水平，預(yù)測SCR溫度小于最大SCR溫度，預(yù)測PF溫度小于最大PF溫度，預(yù)測燃燒噪聲水平小于最大燃燒噪聲水平，預(yù)測車輛速度大于最小車輛速度且小于最大車輛速度，且預(yù)測車輛躍度大于最小車輛躍度且小于最大車輛躍度時，目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列可滿足輸出約束352。

在各種實施方式中，可在成本確定中考慮對與排放物水平、排氣系統(tǒng)參數(shù)和駕駛性能參數(shù)相關(guān)的輸出約束352的滿足。例如，成本模塊332可基于預(yù)測參數(shù)與上述輸出約束352中的對應(yīng)輸出約束之間的關(guān)系確定目標(biāo)值230～246的每一可能序列的成本值。更具體地，成本模塊332可基于以下項之間的關(guān)系確定目標(biāo)值230～246的每一可能調(diào)整序列的成本值：預(yù)測發(fā)動機(jī)排出NOx與最大發(fā)動機(jī)排出NOX；預(yù)測發(fā)動機(jī)排出煙灰與最大發(fā)動機(jī)排出煙灰；預(yù)測氨儲存水平與最大氨儲存水平；預(yù)測SCR溫度與最大SCR溫度；預(yù)測PF溫度與最大PF溫度；預(yù)測燃燒噪聲水平與最大燃燒噪聲水平；預(yù)測車輛速度與最小及最大車輛速度；以及預(yù)測車輛躍度與最小及最大車輛躍度。

現(xiàn)參照圖4，預(yù)測模塊323的示例性實施方式包括發(fā)動機(jī)排出NOx模塊402、發(fā)動機(jī)排出煙灰模塊404、PF煙灰負(fù)載模塊406、SCR氨儲存模塊408和SCR/PF溫度模塊410。發(fā)動機(jī)排出NOx模塊402預(yù)測由發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生的排氣中的氧化氮(NOx)水平，如上所述，其可被稱為發(fā)動機(jī)排出NOx。發(fā)動機(jī)排出NOx模塊402輸出指示預(yù)測發(fā)動機(jī)排出NOx水平的信號412。

發(fā)動機(jī)排出NOx模塊402可基于各種發(fā)動機(jī)參數(shù)預(yù)測發(fā)動機(jī)排出NOx水平。這些參數(shù)可包括進(jìn)入發(fā)動機(jī)102的汽缸中的空氣流率、進(jìn)氣歧管110中的氧濃度、燃料噴射正時和壓力、預(yù)噴射量和正時、進(jìn)氣歧管110中的溫度、發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度和/或渦流閥120的位置。發(fā)動機(jī)排出NOx模塊402可利用使上述參數(shù)中的一個或多個與發(fā)動機(jī)排出NOx水平相關(guān)的模型、等式和/或查找表來預(yù)測發(fā)動機(jī)排出NOx水平。

發(fā)動機(jī)排出煙灰模塊404預(yù)測由發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生的排氣中的煙灰水平，如上所述，其可被稱為發(fā)動機(jī)排出煙灰。發(fā)動機(jī)排出煙灰模塊404輸出指示預(yù)測發(fā)動機(jī)排出煙灰水平的信號414。發(fā)動機(jī)排出煙灰模塊404可基于各種發(fā)動機(jī)參數(shù)預(yù)測發(fā)動機(jī)排出煙灰水平。這些參數(shù)可包括發(fā)動機(jī)102的空氣/燃料比、提供給發(fā)動機(jī)102的再循環(huán)排氣的總量和/或燃料噴射正時和壓力。發(fā)動機(jī)排出煙灰模塊404可利用使上述參數(shù)中的一個或多個與發(fā)動機(jī)排出煙灰水平相關(guān)的模型、等式和/或查找表來預(yù)測發(fā)動機(jī)排出煙灰水平。

PF煙灰負(fù)載模塊406預(yù)測PF 138中的煙灰積聚量，其可被稱為PF煙灰負(fù)載。PF煙灰負(fù)載模塊406輸出指示預(yù)測PF煙灰負(fù)載的信號416。PF煙灰負(fù)載模塊406可基于各種參數(shù)預(yù)測PF煙灰負(fù)載。這些參數(shù)可包括發(fā)動機(jī)排出NOx的流率、PF 138的過濾效率和PF 138內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)的速率，例如以下兩個反應(yīng)：

(1)C+O₂＝CO₂；以及

(2)C+2NO₂＝CO₂+2NO。

PF煙灰負(fù)載模塊406可利用使上述參數(shù)中的一個或多個與發(fā)動機(jī)排出煙灰水平相關(guān)的模型、等式和/或查找表來預(yù)測PF煙灰負(fù)載。

SCR氨儲存模塊408預(yù)測儲存在SCR催化器136中的氨的水平。SCR氨儲存模塊408輸出指示預(yù)測氨儲存水平的信號418。SCR氨儲存模塊408可基于各種參數(shù)預(yù)測發(fā)動機(jī)排出煙灰水平。這些參數(shù)可包括進(jìn)入SCR催化器136的排氣中的氧水平、進(jìn)入SCR催化器136的排氣中的NOx水平、進(jìn)入SCR催化器136的排氣的質(zhì)量流率、進(jìn)入SCR催化器136的排氣的溫度和/或SCR催化器136中的底層的溫度。SCR氨儲存模塊408可利用使上述參數(shù)中的一個或多個與氨儲存水平相關(guān)的模型、等式和/或查找表來預(yù)測氨儲存水平。

SCR/PF溫度模塊410預(yù)測SCR催化器136的溫度和PF 138的溫度。SCR/PF溫度模塊410輸出指示預(yù)測SCR溫度的信號420和指示預(yù)測PF溫度的信號422。SCR/PF溫度模塊410可基于各種參數(shù)預(yù)測SCR溫度和PF溫度。這些參數(shù)可包括進(jìn)入SCR催化器136的排氣的溫度、進(jìn)入SCR催化器136的排氣的質(zhì)量流率、排氣的比熱、SCR催化器136和PF 138 中的底層的質(zhì)量以及這些底層的比熱。SCR/PF溫度模塊410可利用使上述參數(shù)中的一個或多個與SCR溫度和PF溫度相關(guān)的模型、等式和/或查找表來預(yù)測SCR溫度和PF溫度。

圖4所示的預(yù)測模塊323的示例性實施方式進(jìn)一步包括燃燒噪聲模塊424和駕駛性能模塊426。燃燒噪聲模塊424預(yù)測由于提供給發(fā)動機(jī)102的汽缸的空氣/燃料混合物的燃燒而引起的噪聲水平。燃燒噪聲模塊424輸出指示預(yù)測燃燒噪聲水平的信號428。燃燒噪聲模塊424可基于各種發(fā)動機(jī)參數(shù)預(yù)測燃燒噪聲水平。這些參數(shù)可包括發(fā)動機(jī)速度、進(jìn)氣的質(zhì)量流率、燃料噴射正時、每次燃燒事件的燃料噴射次數(shù)和/或在每一噴射期間噴射的燃料量。發(fā)動機(jī)排出煙灰模塊404可利用使上述參數(shù)中的一個或多個與發(fā)動機(jī)排出煙灰水平相關(guān)的模型、等式和/或查找表來預(yù)測燃燒噪聲水平。

駕駛性能模塊426預(yù)測駕駛性能參數(shù)，包括車輛速度和車輛躍度。駕駛性能模塊426輸出指示預(yù)測車輛速度的信號430和指示預(yù)測車輛躍度的信號432。駕駛性能模塊426還可預(yù)測由發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生的扭矩量，并輸出指示發(fā)動機(jī)102的預(yù)測扭矩輸出的信號(未示出)。駕駛性能模塊426可基于各種發(fā)動機(jī)參數(shù)預(yù)測車輛速度和車輛躍度。這些參數(shù)可包括當(dāng)前車輛速度、發(fā)動機(jī)速度、進(jìn)氣的質(zhì)量流率、燃料噴射正時、每次燃燒事件的燃料噴射次數(shù)和/或在每一噴射期間噴射的燃料量。發(fā)動機(jī)排出煙灰模塊404可利用使上述參數(shù)中的一個或多個與車輛速度和車輛躍度相關(guān)的模型、等式和/或查找表來預(yù)測車輛速度和車輛躍度。

用于預(yù)測發(fā)動機(jī)排出NOx水平、發(fā)動機(jī)排出煙灰水平、PF煙灰負(fù)載、氨儲存水平、SCR溫度、PF溫度、燃燒噪聲水平、車輛速度和車輛躍度的參數(shù)可包括在外源輸入328和/或反饋輸入330中?？蛇x地，這些參數(shù)可包括在發(fā)動機(jī)102的利用模型324基于目標(biāo)值230～246的可能序列、外源輸入328和反饋輸入330進(jìn)行預(yù)測的響應(yīng)中。

現(xiàn)參照圖5，利用MPC(模型預(yù)測控制)控制節(jié)流閥112、渦流閥120、進(jìn)氣凸輪相位器148、排氣凸輪相位器150、廢氣門162(亦即渦輪增壓器)、EGR閥170和171、EGR冷卻器旁通閥176、火花正時、燃料供給和啟動/禁用汽缸數(shù)量的示例性方法在502處開始。在504處，推進(jìn)扭矩仲裁模塊214確定推進(jìn)扭矩請求222。在506處，目標(biāo)生成模塊228將推進(jìn)扭矩請求222轉(zhuǎn)換成基本扭矩請求308或另一合適類型的扭矩。

在508處，參考值模塊368確定參考值340。如上文所討論的，設(shè)定點(diǎn)模塊368可基于推進(jìn)扭矩請求222和/或基本扭矩請求308確定參考值340。在510處，序列確定模塊316確定目標(biāo)值230～246的可能序列。

在512處，預(yù)測模塊323預(yù)測目標(biāo)值230～246的每一可能調(diào)整序列的參數(shù)。例如，預(yù)測模塊323可利用線性物理基模型來預(yù)測排放物水平、排氣系統(tǒng)參數(shù)、燃燒噪聲水平和駕駛性能參數(shù)。更具體地，根據(jù)目標(biāo)值266～270的可能調(diào)整序列、外源輸入328和反饋輸入330，預(yù)測模塊323可利用物理基模型來生成用于N個控制環(huán)的預(yù)測發(fā)動機(jī)排出NOx水平的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測發(fā)動機(jī)排出煙灰水平的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測PF煙灰負(fù)載的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測氨儲存水平的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測SCR溫度的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測PF溫度的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測燃燒噪聲水平的序列、用于N個控制環(huán)的預(yù)測車輛速度的序列以及用于N個控制環(huán)的預(yù)測車輛躍度的序列。

在514處，成本模塊332確定目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列的成本。例如，成本模塊332可基于以下等式確定目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列的成本：

如上文所討論的，其受制于致動器約束348和輸出約束352。

在516處，選擇模塊344基于可能序列的成本選擇目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列中的一個。例如，選擇模塊344可選擇可能序列中的具有最低成本的一個。因此，選擇模塊344可選擇可能序列中的一個，其不但最佳地實現(xiàn)基本扭矩請求308，而且還滿足排放和駕駛性能目標(biāo)并使燃料效率最大化。代替或除了在510處確定目標(biāo)值230～246的可能調(diào)整序列并在514處確定每一序列的成本之外，MPC模塊312還可利用上文所討論的凸型最佳化技術(shù)來識別具有最低成本的對目標(biāo)值的可能調(diào)整序列。

在518處，MPC模塊312確定所選擇的可能序列中的一個是否滿足致動器約束348和輸出約束352。如果所選擇的可能序列中的一個滿足致動器約束348和輸出約束352，則該方法在520處繼續(xù)。否則，該方法在522處繼續(xù)，其中MPC模塊312在該處選擇可能序列中的具有次最低成本的一個。然后，該方法返回到518。如此，具有最低成本的滿足致動器約束348和輸出約束352的序列被使用。

在520處，第一轉(zhuǎn)換模塊248將目標(biāo)廢氣門打開面積230轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比250以應(yīng)用于廢氣門162，第二轉(zhuǎn)換模塊252將目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比254以應(yīng)用于節(jié)流閥112。此外，在520處，第四轉(zhuǎn)換模塊256將目標(biāo)HP EGR打開面積234轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比258以應(yīng)用于HP EGR閥170。此外，在520處，第四轉(zhuǎn)換模塊256將目標(biāo)LP EGR打開面積235轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比259以應(yīng)用于LP EGR閥171。第五轉(zhuǎn)換模塊還可將目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238轉(zhuǎn)換成目標(biāo)進(jìn)氣占空比和目標(biāo)排氣占空比，以分別應(yīng)用于進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。

在524處，節(jié)流閥致動器模塊116控制節(jié)流閥112以獲得目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232。例如，節(jié)流閥致動器模塊116可以目標(biāo)占空比254將信號施加到節(jié)流閥112以獲得目標(biāo)節(jié)流閥打開面積232。同樣在524處，渦流致動器模塊121控制渦流閥120以獲得目標(biāo)渦流閥打開面積233，相位器致動器模塊158控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150以獲得目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角度236和目標(biāo)排氣凸輪相位器角度238。

同樣在524處，EGR致動器模塊172控制EGR閥170和171以分別獲得目標(biāo)HP EGR打開面積234和目標(biāo)LP EGR打開面積235，增壓致動器模塊164控制廢氣門162以獲得目標(biāo)廢氣門打開面積230。例如，EGR致動器模塊172可分別以目標(biāo)占空比258和259將信號施加到EGR閥170和171，以分別獲得目標(biāo)EGR打開面積234和235，增壓致動器模塊164可以目標(biāo)占空比250將信號施加到廢氣門162，以獲得目標(biāo)廢氣門打開面積230。同樣在524處，火花致動器模塊126基于目標(biāo)火花正時240控制火花正時，汽缸致動器模塊119基于目標(biāo)汽缸數(shù)量242控制汽缸的啟動和禁用，燃料致動器模塊124基于目標(biāo)燃料供給參數(shù)244控制燃料供給。同樣在524處，旁通致動器模塊178控制EGR冷卻器旁通閥176以獲得目標(biāo)旁通打開面積246。在526處，該方法可結(jié)束。可選地，圖5可示出一個控制環(huán)，且可以預(yù)定速率執(zhí)行多個控制環(huán)。

上述描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，其并不旨在以任何方式限制本公開、其應(yīng)用或用途。本公開的廣泛教導(dǎo)可以各種形式實現(xiàn)。因此，盡管本公開包括特定示例，但是本公開的真實范圍不應(yīng)當(dāng)如此限制，這是因為在研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求書后，其他修改將變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解，在不改變本公開的原理的情況下，方法中的一個或多個步驟可以不同的順序(或同時地)執(zhí)行。此外，雖然每一實施例都在上文中被描述為具有某些特征，但是參照本公開的任何實施例進(jìn)行描述的那些特征中的任何一個或多個可在任何其他實施例的特征中實現(xiàn)和/或與其組合，即使該組合沒有被明確描述。換言之，所描述的實施例并不是相互排斥的，而且一個或多個實施例彼此之間的置換保持在本公開的范圍內(nèi)。

使用各種術(shù)語來描述元件之間的空間和功能關(guān)系(例如，在模塊、電路元件、半導(dǎo)體層等之間)，這些術(shù)語包括“連接”、“接合”、“聯(lián)接”、“鄰近”、“緊挨著”、“在……之上”、“在……上方”、“在……下方”和“設(shè)置”。除非明確地描述為“直接的”，否則當(dāng)在上述公開中描述第一元件與第二元件之間的關(guān)系時，該關(guān)系可以是在第一元件與第二元件之間不存在其他中間元件的直接關(guān)系，但其也可以是在第一元件與第二元件之間存在(在空間上或功能上)一個或多個中間元件的間接關(guān)系。如本文所使用的，短語“A、B和C中的至少一個”應(yīng)當(dāng)被解釋為意指使用非排他性邏輯OR的邏輯(A OR B OR C)，而不應(yīng)被解釋為表示“A中的至少一個、B中的至少一個和C中的至少一個”。

在本申請中，包括以下定義，術(shù)語“模塊”或術(shù)語“控制器”可用術(shù)語“電路”代替。術(shù)語“模塊”可指代或包括以下項，或可為以下項的一部分：專用集成電路(ASIC)；數(shù)字、模擬或混合模擬/數(shù)字離散電路；數(shù)字、模擬或混合模擬/數(shù)字集成電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)；執(zhí)行代碼的處理器電路(共享、專用或群組)；存儲由處理器電路執(zhí)行的代碼的存儲器電路(共享、專用或群組)；其他提供所描述的功能的合適硬件部件；或上述的一些或全部的組合，例如在片上系統(tǒng)中。

模塊可包括一個或多個接口電路。在一些示例中，接口電路可包括連接到局域網(wǎng)(LAN)、因特網(wǎng)、廣域網(wǎng)(WAN)或其組合的有線或無線接口。本公開的任何給定模塊的功能可分布在經(jīng)由接口電路連接的多個模塊中。例如，多個模塊可允許負(fù)載平衡。在另一示例中，服務(wù)器(也稱為遠(yuǎn)程或云)模塊可代表客戶端模塊來實現(xiàn)一些功能。

如上文所用的術(shù)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、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和/或?qū)ο?。術(shù)語“共享處理器電路”包括執(zhí)行來自多個模塊的一些或所有代碼的單個處理器電路。術(shù)語“群組處理器電路”包括與其他處理器電路聯(lián)合來執(zhí)行來自一個或多個模塊的一些或所有代碼的處理器電路。對多個處理器電路的引用包括離散芯片上的多個處理器電路、單個芯片上的多個處理器電路、單個處理器電路的多個核、單個處理器電路的多個線程或上述的組合。術(shù)語“共享存儲器電路”包括存儲來自多個模塊的一些或所有代碼的單個存儲器電路。術(shù)語“群組存儲器電路”包括與其他存儲器聯(lián)合來存儲來自一個或多個模塊的一些或所有代碼的存儲器電路。

術(shù)語“存儲器電路”是術(shù)語“計算機(jī)可讀介質(zhì)”的子集。如本文所使用的術(shù)語“計算機(jī)可讀介質(zhì)”不包括通過介質(zhì)(例如在載波上)進(jìn)行傳播的瞬時電或電磁信號；術(shù)語“計算機(jī)可讀介質(zhì)”因此可被認(rèn)為是有形和非暫時的。非暫時性有形計算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性示例為非易失性存儲器電路(例如，閃存存儲器電路、可擦除可編程只讀存儲器電路或掩模只讀存儲器電路)、易失性存儲器電路(例如，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器電路或動態(tài)隨機(jī)存取存儲器電路)、磁存儲介質(zhì)(例如，模擬或數(shù)字磁帶或硬盤驅(qū)動器)和光存儲介質(zhì)(例如，CD、DVD或藍(lán)光盤)。

本申請中描述的裝置和方法可部分或全部由通過配置通用計算機(jī)來執(zhí)行在計算機(jī)程序中實現(xiàn)的一個或多個特定功能而創(chuàng)建的專用計算機(jī)來進(jìn)行實現(xiàn)。上述功能塊、流程圖部件和其他元件用作為軟件規(guī)范，其可通過熟練技術(shù)人員或程序員的例行工作轉(zhuǎn)換成計算機(jī)程序。

計算機(jī)程序包括存儲在至少一個非暫時性有形計算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計算機(jī)程序還可包括或依賴于所存儲的數(shù)據(jù)。計算機(jī)程序可包括與專用計算機(jī)的硬件交互的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)、與專用計算機(jī)的特定裝置交互的裝置驅(qū)動器、一個或多個操作系統(tǒng)、用戶應(yīng)用程序、后臺服務(wù)、后臺應(yīng)用程序等。

計算機(jī)程序可包括：(i)要解析的描述文本，例如HTML(超文本標(biāo)記語言)或XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語言)；(ii)匯編代碼；(iii)由編譯器從源代碼生成的目標(biāo)代碼；(iv)由解釋器執(zhí)行的源代碼；以及(v)由即時編譯器編譯和執(zhí)行的源代碼等。僅作為示例，源代碼可使用來自以下語言的語法進(jìn)行編寫：C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(動態(tài)服務(wù)器頁面)、PHP、Scala，Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua和

在《美國法典》第35標(biāo)題第112節(jié)(f)(35U.S.C.§112(f))的意義范圍內(nèi)，除非使用短語“用于……的裝置”或在方法權(quán)利要求的情況下使用短語“用于……的操作”或“用于……的步驟”明確地指出元件，否則權(quán)利要求書中陳述的元件都不旨在成為裝置加功能元件。