感器和/或節(jié)氣門入口壓力傳感器、廢氣 門位置傳感器、EGR位置傳感器和/或一個或多個其他適合的傳感器。ECM 114可以使用來 自傳感器的信號來做出用于發(fā)動機系統(tǒng)100的控制決策。
[0071] ECM 114可以與變速器控制模塊194通信以協(xié)調(diào)變速器(未示出)中的調(diào)檔。例如， ECM 114可以在換檔期間減少發(fā)動機扭矩。ECM 114可以與混合控制模塊196通信以協(xié)調(diào) 發(fā)動機102和電動機198的操作。
[0072] 電動機198也可以用作發(fā)電機，并且可以用來產(chǎn)生電能以供車輛電氣系統(tǒng)使用和 /或以供存儲在電池中。在各個實施中，ECM 114、變速器控制模塊194以及混合控制模塊 196的各種功能可以集成到一個或多個模塊中。
[0073] 改變發(fā)動機參數(shù)的每個系統(tǒng)都可以稱為發(fā)動機致動器。例如，節(jié)氣門致動器模塊 116可以調(diào)整節(jié)氣門閥112的開度以實現(xiàn)目標(biāo)節(jié)氣門打開面積?；鸹ㄖ聞悠髂K126控制 火花塞以實現(xiàn)相對于活塞TDC的目標(biāo)火花正時。燃料致動器模塊124控制燃料噴射器以實 現(xiàn)目標(biāo)加燃料參數(shù)。相位器致動器模塊158可以分別控制進氣凸輪相位器148和排氣凸輪 相位器150以實現(xiàn)目標(biāo)進氣凸輪相位器角和目標(biāo)排氣凸輪相位器角。EGR致動器模塊172 可以控制EGR閥170以實現(xiàn)目標(biāo)EGR打開面積。升壓致動器模塊164控制廢氣門162以實 現(xiàn)目標(biāo)廢氣門打開面積。汽缸致動器模塊120控制汽缸停用以實現(xiàn)目標(biāo)數(shù)量的啟用的或停 用的汽缸。
[0074] ECM 114產(chǎn)生用于發(fā)動機致動器的目標(biāo)值以使得發(fā)動機102產(chǎn)生目標(biāo)發(fā)動機輸出 扭矩。ECM 114使用模型預(yù)測控制來產(chǎn)生用于發(fā)動機致動器的目標(biāo)值，如以下進一步論述。
[0075] 現(xiàn)在參照圖2,呈現(xiàn)示例性發(fā)動機控制系統(tǒng)的功能方框圖。ECM 114的示例性實施 包括駕駛者扭矩模塊202、車軸扭矩仲裁模塊204以及推進扭矩仲裁模塊206。ECM 114可 以包括混合優(yōu)化模塊208。ECM 114還可以包括儲備/負(fù)載模塊220、扭矩請求模塊224、空 氣控制模塊228、火花控制模塊232、汽缸控制模塊236以及燃料控制模塊240。
[0076] 駕駛者扭矩模塊202可以基于來自駕駛者輸入模塊104的駕駛者輸入255來確定 駕駛者扭矩請求254。駕駛者輸入255可以基于例如加速踏板的位置和制動踏板的位置。 駕駛者輸入255還可以基于巡航控制，該巡航控制可以是改變車輛速度以維持預(yù)定跟車間 距的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。駕駛者扭矩模塊202可以存儲加速踏板位置到目標(biāo)扭矩的一個 或多個映射并且可以基于選定的一個映射來確定駕駛者扭矩請求254。
[0077] 車軸扭矩仲裁模塊204在駕駛者扭矩請求254與其他車軸扭矩請求256之間進行 仲裁。車軸扭矩(車輪處的扭矩）可以由各種源(包括發(fā)動機和/或電動機）產(chǎn)生。例如，車 軸扭矩請求256可以包括在檢測到正車輪滑移時由牽引控制系統(tǒng)請求的扭矩減少。當(dāng)車軸 扭矩克服車輪與路面之間的摩擦?xí)r發(fā)生正車輪滑移，并且車輪開始與路面相反地滑移。車 軸扭矩請求256還可以包括抵消負(fù)車輪滑移的扭矩增加請求，其中因為車軸扭矩為負(fù)而使 得車輛的輪胎相對于路面沿另一方向滑移。
[0078] 車軸扭矩請求256還可以包括制動管理請求和車輛超速扭矩請求。制動管理請求 可以減少車軸扭矩以確保車軸扭矩不會超出當(dāng)車輛停止時保持住車輛的制動能力。車輛超 速扭矩請求可以減少車軸扭矩以防止車輛超出預(yù)定速度。車軸扭矩請求256還可以由車輛 穩(wěn)定性控制系統(tǒng)產(chǎn)生。
[0079] 車軸扭矩仲裁模塊204基于接收到的扭矩請求254與256之間的仲裁結(jié)果輸出預(yù) 測扭矩請求257和即時扭矩請求258。如以下所描述，來自車軸扭矩仲裁模塊204的預(yù)測扭 矩請求257和即時扭矩請求258可以在用于控制發(fā)動機致動器之前選擇性地由ECM 114的 其他模塊來調(diào)整。
[0080] -般而言，即時扭矩請求258可以是當(dāng)前所需的車軸扭矩的量，而預(yù)測扭矩請求 257可以是忽然可能需要的車軸扭矩的量。ECM 114控制發(fā)動機系統(tǒng)100以產(chǎn)生等于即時 扭矩請求258的車軸扭矩。然而，目標(biāo)值的不同組合可以產(chǎn)生相同的車軸扭矩。因此，ECM 114可以調(diào)整目標(biāo)值以使得能夠快速過渡到預(yù)測扭矩請求257,同時仍將車軸扭矩維持在 即時扭矩請求258。
[0081] 在各個實施中，預(yù)測扭矩請求257可以基于駕駛者扭矩請求254來設(shè)置。即時扭 矩請求258在一些情況下(諸如當(dāng)駕駛者扭矩請求254使得車輪在冰面上滑移時）可以被 設(shè)置成小于預(yù)測扭矩請求257。在此狀況下，牽引控制系統(tǒng)(未示出）可以通過即時扭矩請 求258請求減少，并且ECM 114減少到即時扭矩請求258的發(fā)動機扭矩輸出。然而，一旦車 輪滑移停止則ECM 114執(zhí)行減少，因此發(fā)動機系統(tǒng)100可以迅速地恢復(fù)產(chǎn)生預(yù)測扭矩請求 257。
[0082] 一般而言，即時扭矩請求258與（通常較高的）預(yù)測扭矩請求257之間的差異可以 稱為扭矩儲備。扭矩儲備可以代表發(fā)動機系統(tǒng)100可以開始以最小延遲產(chǎn)生的額外扭矩的 量(高于即時扭矩請求258 )。快速發(fā)動機致動器用來以最小延遲增加或減少當(dāng)前車軸扭矩。 快速發(fā)動機致動器與慢速發(fā)動機致動器相反地定義。
[0083] 一般而言，快速發(fā)動機致動器可以比慢速發(fā)動機致動器更迅速地改變車軸扭矩。 慢速致動器可以比快速致動器更慢地響應(yīng)于其相應(yīng)的目標(biāo)值的改變。例如，慢速致動器可 以包括需要時間來響應(yīng)于目標(biāo)值的改變而從一個位置移動到另一個位置的機械部件。慢速 致動器的特征還可以在于一旦慢速致動器開始實施改變的目標(biāo)值則其使得車軸扭矩開始 改變而花費的時間量。通常，此時間量對于慢速致動器而言將比對于快速致動器而言長。此 外，即使在開始改變之后，車軸扭矩可能花費更長時間來完全響應(yīng)慢速致動器中的改變。
[0084] 僅舉例而言，火花致動器模塊126可以是快速致動器?；鸹c火發(fā)動機可以通過 施加火花來燃燒燃料，燃料包括例如汽油和乙醇。作為對比，節(jié)氣門致動器模塊116可以是 慢速致動器。
[0085] 例如，如以上所描述，當(dāng)火花正時在最后一次點火事件與下一次點火事件之間變 化時，火花致動器模塊126可以改變用于下一個點火事件的火花正時。作為對比，節(jié)氣門開 度的改變花費較長時間來影響發(fā)動機輸出扭矩。節(jié)氣門致動器模塊116通過調(diào)整節(jié)氣門閥 112的葉片的角來改變節(jié)氣門開度。因此，當(dāng)用于節(jié)氣門閥112的開度的目標(biāo)值被改變時， 由于節(jié)氣門閥112響應(yīng)于該改變從其前一位置移動到新位置而存在機械延遲。此外，基于 節(jié)氣門開度的空氣流量改變在進氣歧管110中經(jīng)歷空氣輸送延遲。此外，進氣歧管110中 增加的空氣流量直到汽缸118在下一個進氣沖程中接收額外空氣、壓縮額外空氣并且開始 燃燒沖程才被實現(xiàn)為發(fā)動機輸出扭矩的增加。
[0086] 使用這些致動器作為實例，扭矩儲備可以通過將節(jié)氣門開度設(shè)置為將會允許發(fā)動 機102產(chǎn)生預(yù)測扭矩請求257的值來產(chǎn)生。同時，火花正時可以基于即時扭矩請求258來 設(shè)置，該即時扭矩請求小于預(yù)測扭矩請求257。盡管節(jié)氣門開度產(chǎn)生足夠發(fā)動機102產(chǎn)生 預(yù)測扭矩請求257的空氣流量，但是火花正時基于即時扭矩請求258而受到延遲(這減少扭 矩)。因此，發(fā)動機輸出扭矩將等于即時扭矩請求258。
[0087] 當(dāng)需要額外扭矩時，火花正時可以基于預(yù)測扭矩請求257或預(yù)測扭矩請求257與 即時扭矩請求258之間的扭矩來設(shè)置。通過隨后的點火事件，火花致動器模塊126可以將 火花正時返回到允許發(fā)動機102產(chǎn)生可通過已經(jīng)存在的空氣流量實現(xiàn)的全部發(fā)動機輸出 扭矩的最佳值。因此，發(fā)動機輸出扭矩可以被快速增加到預(yù)測扭矩請求257,而不會由于改 變節(jié)氣門開度而經(jīng)歷延遲。
[0088] 車軸扭矩仲裁模塊204可以將預(yù)測扭矩請求257和即時扭矩請求258輸出到推進 扭矩仲裁模塊206。在各個實施中，車軸扭矩仲裁模塊204可以將預(yù)測扭矩請求257和即時 扭矩請求258輸出到混合優(yōu)化模塊208。
[0089] 混合優(yōu)化模塊208可以確定發(fā)動機102應(yīng)產(chǎn)生多少扭矩和電動機198應(yīng)產(chǎn)生多少 扭矩?；旌蟽?yōu)化模塊208隨后分別將修改后的預(yù)測扭矩請求259和修改后的即時扭矩請求 260輸出到推進扭矩仲裁模塊206。在各個實施中，混合優(yōu)化模塊208可以在混合控制模塊 196中實施。
[0090] 推進扭矩仲裁模塊206接收到的預(yù)測扭矩請求和即時扭矩請求從車軸扭矩域(車 輪處的扭矩)轉(zhuǎn)換為推進扭矩域（曲軸處的扭矩)。此轉(zhuǎn)換可以在混合優(yōu)化模塊208之前、之 后、作為其一部分或替代其發(fā)生。
[0091] 推進扭矩仲裁模塊206在推進扭矩請求290 (包括轉(zhuǎn)換后的預(yù)測扭矩請求和即時 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(yù)測扭矩請求261和仲裁的 即時扭矩請求262。仲裁的扭矩請求261和262可以通過從接收到的扭矩請求中選擇獲勝 的請求來產(chǎn)生。替代地或額外地，仲裁的扭矩請求可以通過基于接收到的扭矩請求中的另 一個或多個來修改接收到的請求中的一個來產(chǎn)生。
[0092] 例如，推進扭矩請求290可以包括用于發(fā)動機超速保護的扭矩減少、用于失速防 止的扭矩增加以及由變速器控制模塊194請求適應(yīng)換檔的扭矩減少。推進扭矩請求290還 可以由離合器燃油切斷導(dǎo)致，離合器燃油切斷在駕駛者踩下手動變速器車輛中的離合器踏 板以防止發(fā)動機速度的突變時減少發(fā)動機輸出扭矩。
[0093] 推進扭矩請求290還可以包括在檢測到致命故障時可以開始的發(fā)動機關(guān)閉請求。 僅舉例而言，致命故障可以包括車輛盜竊、卡住起動器電機、電子節(jié)氣門控制問題以及非預(yù) 期的扭矩增加的檢測。在各個實施中，當(dāng)存在發(fā)動機關(guān)閉請求時，仲裁選擇發(fā)動機關(guān)閉請求 作為獲勝的請求。當(dāng)存在發(fā)動機關(guān)閉請求時，推進扭矩仲裁模塊206可以輸出零作為仲裁 的預(yù)測扭矩請求261和仲裁的即時扭矩請求262。
[0094] 在各個實施中，發(fā)動機關(guān)閉請求可以與仲裁過程分開地僅關(guān)閉發(fā)動機102。推進扭 矩仲裁模塊206仍可以接收發(fā)動機關(guān)閉請求，這樣使得例如適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)可以被反饋到其他 扭矩請求者。例如，所有其他扭矩請求者可以被通知他們已輸?shù)糁俨谩?br>[0095] 儲備/負(fù)載模塊220接收仲裁的預(yù)測扭矩請求261和仲裁的即時扭矩請求262。 儲備/負(fù)載模塊220可以調(diào)整仲裁的預(yù)測扭矩請求261和仲裁的即時扭矩請求262來創(chuàng)建 扭矩儲備和/或補償一個或多個負(fù)載。儲備/負(fù)載模塊220隨后將調(diào)整后的預(yù)測扭矩請求 263和調(diào)整后的即時扭矩請求264輸出到扭矩請求模塊224。
[0096] 僅舉例而言，催化劑熄燈過程或冷啟動減排過程可能要求延遲的火花正時。因此， 儲備/負(fù)載模塊220可以將調(diào)整后的預(yù)測扭矩請求263增加到高于調(diào)整后的即時扭矩請求 264以創(chuàng)建用于冷啟動減排過程的延遲的火花。在另一個實例中，發(fā)動機的空氣/燃料比和 /或空氣質(zhì)量流量可以直接改變，諸如通過診斷侵入等值比測試和/或新發(fā)動機凈化。在 開始這些過程之前，扭矩儲備可以被創(chuàng)建或增加以迅速彌補在這些過程期間由于稀化空氣 /燃料混合物導(dǎo)致的發(fā)動機輸出扭矩的減少。
[0097] 儲備/負(fù)載模塊220還可以在預(yù)期未來負(fù)載的情況下創(chuàng)建或增加扭矩儲備，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。當(dāng)駕駛者首次請求空氣調(diào)節(jié)時，可 以創(chuàng)建用于A/C壓縮機離合器的接合的儲備。儲備/負(fù)載模塊220可以增加調(diào)整后的預(yù)測 扭矩請求263同時使得調(diào)整后的即時扭矩請求264不變以產(chǎn)生扭矩儲備。隨后，當(dāng)A/C壓 縮機離合器接合時，儲備/負(fù)載模塊220可以通過A/C壓縮機離合器的估計出的負(fù)載來增 加調(diào)整后的即時扭矩請求264。
[0098] 扭矩請求模塊224接收調(diào)整后的預(yù)測扭矩請求263和調(diào)整后的即時扭矩請求264。 扭矩請求模塊224確定將如何實現(xiàn)調(diào)整后的預(yù)測扭矩請求263和調(diào)整后的即時扭矩請求 264。扭矩請求模塊224可以是發(fā)動機型號專有的。例如，扭矩請求模塊224可以不同地實 施或者對于火花點火發(fā)動機相對壓縮點火發(fā)動機使用不同的控制方案。
[0099] 在各個實施中，扭矩請求模塊224可以定義橫跨所有發(fā)動機型號共用的模塊與發(fā) 動機型號專有的模塊之間的界線。例如，發(fā)動機型號可以包括火花點火和壓縮點火。扭矩 請求模塊224之前的模塊(諸如推進扭矩仲裁模塊206)可以是橫跨發(fā)動機型號共用的，而 扭矩請求模塊224和隨后的模塊可以是發(fā)動機型號專有的。
[0100] 扭矩請求模塊224基于調(diào)整后的預(yù)測扭矩請求263和調(diào)整后的即時扭矩請求264 確定空氣扭矩請求265?？諝馀ぞ卣埱?65可以是制動扭矩。制動扭矩可以指代在當(dāng)前操 作條件下曲軸處的扭矩。
[0101] 基于空氣扭矩請求265確定用于控制發(fā)動機致動器的空氣流的目標(biāo)值。更具體來 說，基于空氣扭矩請求265,空氣控制模塊228確定目標(biāo)廢氣門打開面積266、目標(biāo)節(jié)氣門打 開面積267、目標(biāo)EGR打開面積268、目標(biāo)進氣凸輪相位器角269以及目標(biāo)排氣凸輪相位器 角270?？諝饪刂颇K228使用模型預(yù)測控制來確定目標(biāo)廢氣門打開面積266、目標(biāo)節(jié)氣門 打開面積267、目標(biāo)EGR打開面積268、目標(biāo)進氣凸輪相位器角269以及目標(biāo)排氣凸輪相位 器角270,如以下進一步論述。
[0102] 升壓致