：
其中cll至c66是基于發(fā)動(dòng)機(jī)102的特征校準(zhǔn)的常數(shù)值。
[0127] 對(duì)于包括預(yù)測扭矩、預(yù)測APC、預(yù)測外部稀釋、預(yù)測剩余稀釋、預(yù)測燃燒定相以及預(yù) 測燃料質(zhì)量的預(yù)測參數(shù)的實(shí)例，以上關(guān)系可以因此重寫為： ;以及
[0128] 成本模塊332基于對(duì)于可能序列確定的預(yù)測參數(shù)和輸出參考值356確定用于目標(biāo) 值266至270的每個(gè)可能序列的成本值。以下進(jìn)一步論述示例性成本確定。
[0129] 選擇模塊344分別基于可能序列的成本來選擇目標(biāo)值266至270的可能序列中的 一個(gè)。例如，選擇模塊344可以選擇可能序列中具有最低成本同時(shí)滿足致動(dòng)器約束348和 輸出約束352的一個(gè)序列。在各個(gè)實(shí)施中，模型324可以選擇可能序列中具有最低成本同 時(shí)滿足致動(dòng)器約束348和輸出約束352的一個(gè)序列。
[0130] 在各個(gè)實(shí)施中，可以在成本確定中考慮到致動(dòng)器約束348和輸出約束的滿足。換 言之，成本模塊332可以進(jìn)一步基于致動(dòng)器約束348和輸出約束352來確定成本值。如以 下進(jìn)一步論述，基于如何確定成本值，選擇模塊344將選擇可能序列中最佳實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)空氣 扭矩請(qǐng)求308同時(shí)最小化APC受制于致動(dòng)器約束348和輸出約束352的一個(gè)序列。
[0131] 選擇模塊344可以分別將目標(biāo)值266至270設(shè)置為選定可能序列的N個(gè)值中的第 一值。換言之，選擇模塊344可以將目標(biāo)廢氣門打開面積266設(shè)置為用于目標(biāo)廢氣門打開 面積266的N個(gè)值的序列中的N個(gè)值的第一值，將目標(biāo)節(jié)氣門打開面積267設(shè)置為用于目 標(biāo)節(jié)氣門打開面積267的N個(gè)值的序列中的N個(gè)值的第一值，將目標(biāo)EGR打開面積268設(shè) 置為用于目標(biāo)EGR打開面積268的N個(gè)值的序列中的N個(gè)值的第一值，將目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相 位器角269設(shè)置為用于目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角269的N個(gè)值的序列中的N個(gè)值的第一值， 并且將目標(biāo)排氣凸輪相位器角270設(shè)置為用于目標(biāo)排氣凸輪相位器角270的N個(gè)值的序列 中的N個(gè)值的第一值。
[0132] 在下一個(gè)控制回路期間，MPC模塊312識(shí)別可能序列、產(chǎn)生用于可能序列的預(yù)測參 數(shù)、確定可能序列中的每一個(gè)的成本、選擇可能序列中的一個(gè)并且將目標(biāo)值266至270設(shè)置 為選定可能序列中的第一組目標(biāo)值266至270。此過程繼續(xù)用于每一個(gè)控制回路。
[0133] 致動(dòng)器約束模塊360 (參見圖2)設(shè)置用于目標(biāo)值266至270中的每一個(gè)的致動(dòng)器 約束348中的一個(gè)。換言之，致動(dòng)器約束模塊360設(shè)置用于節(jié)氣門閥112的致動(dòng)器約束、用 于EGR閥170的致動(dòng)器約束、用于廢氣門閥162的致動(dòng)器約束、用于進(jìn)氣凸輪相位器148的 致動(dòng)器約束以及用于排氣凸輪相位器150的致動(dòng)器約束。
[0134] 用于目標(biāo)值266至270中的每一個(gè)的致動(dòng)器約束348可以包括用于相關(guān)目標(biāo)值的 最大值和用于那個(gè)目標(biāo)值的最小值。致動(dòng)器約束模塊360通?？梢詫⒅聞?dòng)器約束348設(shè)置 為用于相關(guān)致動(dòng)器的預(yù)定操作范圍。更具體來說，致動(dòng)器約束模塊360通?？梢苑謩e將致 動(dòng)器約束348設(shè)置為用于節(jié)氣門閥112、EGR閥170、廢氣門162、進(jìn)氣凸輪相位器148以及 排氣凸輪相位器150的預(yù)定操作范圍。
[0135] 然而，致動(dòng)器約束模塊360在某些情況下可以選擇性地調(diào)整致動(dòng)器約束348中的 一個(gè)或多個(gè)。例如，當(dāng)在給定發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器中診斷出故障時(shí)，致動(dòng)器約束模塊360可以調(diào) 整用于那個(gè)給定致動(dòng)器的致動(dòng)器約束以使得用于那個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的操作范圍變窄。僅 舉另一個(gè)實(shí)例而言，例如，對(duì)于故障診斷(諸如凸輪相位器故障診斷、節(jié)氣門診斷、EGR診斷 等)，致動(dòng)器約束模塊360可以調(diào)整致動(dòng)器約束以使得用于給定致動(dòng)器的目標(biāo)值遵循隨時(shí)間 的預(yù)定時(shí)間表或者改變預(yù)定量。對(duì)于遵循隨時(shí)間的預(yù)定時(shí)間表或者改變預(yù)定量的目標(biāo)值而 言，致動(dòng)器約束模塊360可以將最小和最大值設(shè)置為相同的值。被設(shè)置為相同值的最小和 最大值可以迫使對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值被設(shè)置為與最小和最大值相同的值。致動(dòng)器約束模塊360可 以隨時(shí)間改變最小和最大值被設(shè)置為的相同值以使得目標(biāo)值遵循預(yù)定時(shí)間表。
[0136] 輸出約束模塊364 (參見圖2)設(shè)置用于發(fā)動(dòng)機(jī)102的預(yù)測扭矩輸出、預(yù)測CA50、 IMEP的預(yù)測C0V、預(yù)測剩余稀釋以及預(yù)測外部稀釋的輸出約束352。用于每一個(gè)預(yù)測值的 輸出約束352可以包括用于相關(guān)的預(yù)測參數(shù)的最大值和用于那個(gè)預(yù)測參數(shù)的最小值。例 如，輸出約束352可以包括最小扭矩、最大扭矩、最小CA50和最大CA50、MEP的最小COV和 IMEP的最大C0V、最小剩余稀釋和最大剩余稀釋以及最小外部稀釋和最大外部稀釋。
[0137] 輸出約束模塊364通?？梢苑謩e將輸出約束352設(shè)置為用于相關(guān)的預(yù)測參數(shù)的預(yù) 定范圍。然而，輸出約束模塊364在一些情況下可以改變輸出約束352中的一個(gè)或多個(gè)。例 如，輸出約束模塊364可以延遲最大CA50,諸如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)發(fā)生爆震時(shí)。舉另一個(gè)實(shí) 例，輸出約束模塊364可以在低負(fù)載條件下增加 IMEP的最大C0V，諸如在可能需要IMEP的 較高COV來實(shí)現(xiàn)給定扭矩請(qǐng)求的發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過程中。
[0138] 參考模塊368 (參見圖2)分別產(chǎn)生用于目標(biāo)值266至270的參考值356。參考值 356包括用于目標(biāo)值266至270中的每一個(gè)的參考。換言之，參考值356包括參考廢氣門打 開面積、參考節(jié)氣門打開面積、參考EGR打開面積、參考進(jìn)氣凸輪相位器角以及參考排氣凸 輪相位器角。
[0139] 參考模塊368可以例如基于空氣扭矩請(qǐng)求265、基礎(chǔ)空氣扭矩請(qǐng)求308和/或一 個(gè)或多個(gè)其他適合的參數(shù)來確定參考值356。參考值356分別提供用于設(shè)置目標(biāo)值266至 270的參考。參考值356可以用來確定用于可能序列的成本值。還可以鑒于一個(gè)或多個(gè)其 他原因來使用參考值356,諸如由序列確定模塊316用來確定可能序列。
[0140] 作為產(chǎn)生可能目標(biāo)值的序列和確定每個(gè)序列的成本的替代或添加，MPC模塊312 可以使用凸優(yōu)化技術(shù)來識(shí)別具有最低成本的可能目標(biāo)值的序列。例如，MPC模塊312可以 使用二次規(guī)劃（QP)解算器(諸如丹齊格QP解算器）來確定目標(biāo)值266至270。在另一個(gè)實(shí) 例中，MPC模塊312可以產(chǎn)生用于目標(biāo)值266至270的可能序列的成本值的面，并且基于成 本面的斜率來識(shí)別具有最低成本的一組可能目標(biāo)值。MPC模塊312隨后可以測試那組可能 目標(biāo)值以確定那組可能目標(biāo)值是否滿足致動(dòng)器約束348和輸出約束352。MPC模塊312選 擇具有最低成本同時(shí)滿足致動(dòng)器約束348和輸出約束352的可能目標(biāo)值組。
[0141] 成本模塊332可以基于以下各項(xiàng)之間的關(guān)系來確定用于目標(biāo)值266至270的可能 序列的成本：預(yù)測扭矩與基礎(chǔ)空氣扭矩請(qǐng)求308 ;預(yù)測APC與零；可能目標(biāo)值與相應(yīng)致動(dòng)器 約束348 ;其他預(yù)測參數(shù)與相應(yīng)輸出約束352 ;以及可能目標(biāo)值與相應(yīng)參考值356。所述關(guān) 系可以例如被加權(quán)以控制每個(gè)關(guān)系對(duì)成本的影響。
[0142] 僅舉例而言，成本模塊332可以基于以下方程來確定用于目標(biāo)值266至270的可 能序列的成本：
其中Cost是用于目標(biāo)值266至270的可能序列的成本，TPi是用于N個(gè)控制回路中的 第i個(gè)控制回路的發(fā)動(dòng)機(jī)102的預(yù)測扭矩，BATR是基礎(chǔ)空氣扭矩請(qǐng)求308,并且wT是與預(yù) 測發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與參考發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩之間的關(guān)系相關(guān)的加權(quán)值。APCPi是用于N個(gè)控制回路中 的第i個(gè)控制回路的預(yù)測APC，并且wA是與預(yù)測APC與零之間的關(guān)系相關(guān)的加權(quán)值。
[0143] 成本模塊332可以基于以下更詳細(xì)的方程來確定用于目標(biāo)值266至270的可能序 列的成本：
該方程受制于致動(dòng)器約束348和輸出約束352。Cost是用于目標(biāo)值266至270的可能 序列的成本。TPi是用于N個(gè)控制回路中的第i個(gè)控制回路的發(fā)動(dòng)機(jī)102的預(yù)測扭矩，BATR 是基礎(chǔ)空氣扭矩請(qǐng)求308,并且wT是與預(yù)測發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與參考發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩之間的關(guān)系相關(guān) 的加權(quán)值。APCPi是用于N個(gè)控制回路中的第i個(gè)控制回路的預(yù)測APC，并且wA是與預(yù)測 APC與零之間的關(guān)系相關(guān)的加權(quán)值。
[0144] PTTOi是用于N個(gè)控制回路中的第i個(gè)控制回路的可能目標(biāo)節(jié)氣門開度，TORef是 參考節(jié)氣門開度，并且wTV是與可能目標(biāo)節(jié)氣門開度與參考節(jié)氣門開度之間的關(guān)系相關(guān)的 加權(quán)值。PTWGOi用于N個(gè)控制回路中的第i個(gè)控制回路的可能目標(biāo)廢氣門開度，WGORef是 參考廢氣門開度，并且wWG是與可能目標(biāo)廢氣門開度與參考廢氣門開度之間的關(guān)系相關(guān)的 加權(quán)值。
[0145] PTEGROi是用于N個(gè)控制回路的第i個(gè)控制回路的可能目標(biāo)EGR開度，EGRRef是 參考EGR開度，并且wEGR是與可能目標(biāo)EGR開度與參考EGR開度之間的關(guān)系相關(guān)的加權(quán)值。 PTICi是用于N個(gè)控制回路的第i個(gè)控制回路的可能目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角，ICPRef是參 考進(jìn)氣凸輪相位器角，并且wIP是與可能目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角與參考進(jìn)氣凸輪相位器角 之間的關(guān)系相關(guān)的加權(quán)值。PTECi是用于N個(gè)控制回路的第i個(gè)控制回路的可能目標(biāo)排氣 凸輪相位器角，ECPRef是參考排氣凸輪相位器角，并且wEP是與可能目標(biāo)排氣凸輪相位器 角與參考排氣凸輪相位器角之間的關(guān)系相關(guān)的加權(quán)值。
[0146] P是與輸出約束352的滿足相關(guān)的加權(quán)值。e是成本模塊332可以基于輸出約 束352是否將被滿足來設(shè)置的變量。例如，當(dāng)預(yù)測參數(shù)大于或小于對(duì)應(yīng)的最小或最大值(例 如，至少預(yù)定量）時(shí)，成本模塊332可以增加 e。當(dāng)滿足所有輸出約束352時(shí)，成本模塊332 可以將e設(shè)置為零。P可以大于加權(quán)值wT、加權(quán)值wA和其他加權(quán)值（wTV、wWG、wEGR、wIP、 wEP)，這樣使得如果未滿足輸出約束352中的一個(gè)或多個(gè)則對(duì)于可能序列確定的成本將是 巨大的。這可以幫助防止選擇其中未滿足輸出約束352中的一個(gè)或多個(gè)的可能序列。
[0147] 加權(quán)值wT可以大于加權(quán)值wA以及加權(quán)值wTV、wWG、wEGR、wIP和wEP。以此方式， 預(yù)測發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與基礎(chǔ)空氣扭矩請(qǐng)求308之間的關(guān)系之間的關(guān)系對(duì)成本具有較大影響，且 因此對(duì)可能序列中的一個(gè)的選擇具有較大影響，如以下進(jìn)一步論述。成本隨著預(yù)測發(fā)動(dòng)機(jī) 扭矩與基礎(chǔ)空氣扭矩請(qǐng)求308之間的差異增加而增加，且反之亦然。
[0148] 加權(quán)值wA可以小于加權(quán)值wT并且大于加權(quán)值wTV、wWG、wEGR、wIP和wEP。以此 方式，預(yù)測APC與零之間的關(guān)系對(duì)成本具有較大影響，但是小于預(yù)測發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與基礎(chǔ)空 氣扭矩請(qǐng)求308之間的關(guān)系的影響。成本隨著預(yù)測APC與零之間的差異增加而增加，且反 之亦然。雖然示出并且已經(jīng)論述零的示例性使用，但是可以使用預(yù)定最小APC來取代零。
[0149] 因此，基于預(yù)測APC與零之間的差異確定成本有助于確保APC將被最小化。當(dāng)基 于實(shí)際APC控制加燃料以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空氣/燃料混合物時(shí)，減少APC減少燃料消耗。由于選 擇模塊344可以選擇可能序列中具有最低成本的一個(gè)序列，所以選擇模塊344可以選擇可 能序列中最佳實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)空氣扭矩請(qǐng)求308同時(shí)最小化APC的一個(gè)序列。
[0150] 加權(quán)值wTV、wWG、wEGR、wIP和wEP可以小于所有其他加權(quán)值。以此方式，在穩(wěn)態(tài) 操作過程中，目標(biāo)值266至270可以分別設(shè)置接近參考值356或者處于所述參考值。然而， 在瞬間操作過程中，MPC模塊312可以調(diào)整目標(biāo)值266至270遠(yuǎn)離參考值356以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ) 空氣扭矩請(qǐng)求308,同時(shí)最小化APC并且滿足致動(dòng)器約束348和輸出約束352。
[0151] 在操作中，MPC模塊312可以確定用于可能序列的成本值。MPC模塊312隨后可以 選擇可能序列中具有最低成本的一個(gè)。MPC模塊312接下來可以確定選定可能序列是否滿 足致動(dòng)器約束348。如果滿足，則可以使用可能序列。如果不滿足，則MPC模塊312基于選 定的可能序列來確定滿足致動(dòng)器約束348并且具有最低成本的可能序列。MPC模塊312可 以使用滿足致動(dòng)器約束348并且具有最低成本的可能序列。
[0152] 參數(shù)估計(jì)模塊372確定一個(gè)或多個(gè)估計(jì)的操作參數(shù)376。僅舉例而言，估計(jì)的操 作參數(shù)376可以包括估計(jì)的排氣壓力、估計(jì)的排氣溫度、估計(jì)的渦輪增壓器速度和/或估計(jì) 的EGR流速。雖然將論述確定以上的估計(jì)的操作參數(shù)376的實(shí)例，但是作為以上提供的那 些參數(shù)的添加或替代，可以估計(jì)一個(gè)或多個(gè)其他操作參數(shù)。估計(jì)的操作參數(shù)376也可以稱 為估計(jì)的操作變量和系統(tǒng)/發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。
[0153] 參數(shù)估計(jì)模塊372基于如以上所論述由預(yù)測模塊323用來確定預(yù)測參數(shù)的向量 x(k)來確定估計(jì)的操作參數(shù)376。例如，參數(shù)估計(jì)模塊372可以基于以下關(guān)系來確定估計(jì) 的操作參數(shù)376 :
其中E(k)是包括用于當(dāng)前控制回路（k)的每個(gè)估計(jì)的操作參數(shù)376的一個(gè)條目的向 量，C2是包括為了確定估計(jì)的操作參數(shù)376而校準(zhǔn)的常數(shù)值的矩陣，并且x(k)是具有指示 用于當(dāng)前控制回路的發(fā)動(dòng)機(jī)102的狀態(tài)的條目的向量。
[0154] 此關(guān)系可以重寫為：
其中EOPl是第一個(gè)估計(jì)的操作參數(shù)，EOPR是第R個(gè)估計(jì)的操作參數(shù)，R是大于或等于 零的整數(shù)，cll至cR6是為了確定估計(jì)的操作參數(shù)EOPl至EOPR而校準(zhǔn)的常數(shù)值，并且xl (k) 至x6(k)分別是用于當(dāng)前控制回