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发动机控制系统和方法

阅读:313发布:2023-01-15

专利汇可以提供发动机控制系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 发动机 控制系统和方法。具体地,一种系统,包括:功率 请求 模 块 、第一期望发动机速度DRPM确定模块、驾驶员 扭矩 请求模块和致动模块。所述功率请求模块基于 加速 器 踏板 位置 和车辆速度来产生用于车辆发动机的功率请求。所述第一DRPM确定模块基于所述功率请求、变矩器的 涡轮 机速度和所述变矩器的k因子来确定第一目标DRPM。所述驾驶员扭矩请求模块基于所述功率请求和所述第一目标DRPM选择性地产生用于所述发动机的扭矩请求。所述致动模块基于所述扭矩请求控制至少一个发动机 致动器 。,下面是发动机控制系统和方法专利的具体信息内容。

1.一种用于车辆的系统,包括:
功率请求,所述功率请求模块基于加速踏板位置和车辆速度来产生用于所述车辆的发动机的功率请求;
第一期望发动机速度DRPM确定模块,所述第一DRPM确定模块基于所述功率请求、变矩器的涡轮机速度和所述变矩器的k因子来确定第一目标DRPM;
驾驶员扭矩请求模块,所述驾驶员扭矩请求模块基于所述功率请求和所述第一目标DRPM选择性地产生用于所述发动机的扭矩请求;以及
致动模块,所述致动模块基于所述扭矩请求来控制至少一个发动机致动器
2.根据权利要求1所述的系统,还包括:
第二DRPM模块,所述第二DRPM模块基于所述涡轮机速度来确定第二目标DRPM;
DRPM选择模块,所述DRPM选择模块将第三目标DRPM设定成等于所述第一目标DRPM和第二目标DRPM中的一个;以及
速率限制模块,所述速率限制模块在每单位时间中将DRPM朝向所述第三目标DRPM调节以高达最大量;
其中,所述驾驶员扭矩请求模块基于所述功率请求和所述DRPM产生所述扭矩请求。
3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述驾驶员扭矩请求模块基于所述功率请求、所述功率请求的先前值、以及先前的功率量来确定功率量,并且
其中,所述驾驶员扭矩请求模块将所述扭矩请求设定成等于所述功率量除以所述DRPM。
4.根据权利要求3所述的系统,其中,所述驾驶员扭矩请求模块利用下述方程来确定所述功率量:
其中,EPRk是所述功率请求,EPRk-1是所述功率请求的先前值,Powerk-1是所述先前的功率量,以及a和b是预定值。
5.根据权利要求2所述的系统,还包括速率限制确定模块,所述速率限制确定模块基于所述功率请求、所述第一目标DRPM、所述第二目标DRPM和所述DRPM中的至少一个来确定所述最大量。
6.根据权利要求5所述的系统,还包括模式设定模块,所述模式设定模块将模式设定为第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的一个,其中,所述速率限制确定模块还基于所述模式来确定所述最大量。
7.根据权利要求6所述的系统,其中,当所述模式表明变矩器离合器TCC处于定状态时,所述速率限制确定模块基于所述DRPM和所述功率请求来确定所述最大量。
8.根据权利要求6所述的系统,其中,当所述模式表明变矩器离合器TCC处于解锁状态时,所述速率限制确定模块基于所述DRPM和所述功率请求来确定所述最大量。
9.根据权利要求6所述的系统,其中,当所述模式表明变矩器离合器TCC转变为锁定状态时,所述速率限制确定模块基于所述第一目标DRPM和第二目标DRPM之间的差来确定所述最大量。
10.一种用于车辆的方法,包括:
基于加速器踏板位置和车辆速度来产生用于所述车辆的发动机的功率请求;
基于所述功率请求、变矩器的涡轮机速度和所述变矩器的k因子来确定第一目标期望发动机速度DRPM;
基于所述功率请求和所述第一目标DRPM选择性地产生用于所述发动机的扭矩请求;
以及
基于所述扭矩请求控制至少一个发动机致动器。

说明书全文

发动机控制系统和方法

[0001] 相关申请的交叉引用本申请要求于2011年4月18日提交的美国临时申请No. 61/476,476的权益。上述申请的公开内容以引用的方式全部结合到本文。

技术领域

[0002] 本发明涉及内燃发动机,且更具体地涉及发动机控制系统和方法。

背景技术

[0003] 本文所提供的背景描述用于总体上示出本发明的内容。当前署名发明人的一部分工作在背景技术部分中被描述,这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技术的方面,既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。
[0004] 内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞,从而产生驱动扭矩。进入发动机中的空气流量经由节气被调整。更具体地,节气门调节节流面积,从而增加或减少进入发动机中的空气流量。当节流面积增加时,进入到发动机中的空气流量增加。燃料控制系统调节燃料被喷射的速率,以向气缸提供期望的空气/燃料混合物和/或实现期望的扭矩输出。增加被提供到气缸的空气和燃料的量会增加发动机的扭矩输出。
[0005] 在火花点火发动机中,火花启动被提供到气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中,气缸内的压缩使被提供到气缸的空气/燃料混合物燃烧。火花正时和空气流量可以是用于调节火花点火发动机的扭矩输出的主要机制,而燃料流量可以是用于调节压缩点火发动机的扭矩输出的主要机制。
[0006] 已经开发了发动机控制系统,以控制发动机输出扭矩从而实现期望扭矩。然而,传统的发动机控制系统不能像期望的那样精确地控制发动机输出扭矩。此外,传统的发动机控制系统不能提供对控制信号的快速响应或者在影响发动机输出扭矩的各种装置中协调发动机扭矩控制。

发明内容

[0007] 一种系统,包括:功率请求、第一期望发动机速度(DRPM)确定模块、驾驶员扭矩请求模块和致动模块。所述功率请求模块基于加速踏板位置和车辆速度来产生用于车辆发动机的功率请求。所述第一DRPM确定模块基于所述功率请求、变矩器的涡轮机速度和所述变矩器的k因子来确定第一目标DRPM。所述驾驶员扭矩请求模块基于所述功率请求和所述第一目标DRPM选择性地产生用于所述发动机的扭矩请求。所述致动模块基于所述扭矩请求来控制至少一个发动机致动器
[0008] 一种方法,包括:基于加速器踏板位置和车辆速度来产生用于车辆发动机的功率请求;基于所述功率请求、变矩器的涡轮机速度和所述变矩器的k因子来确定第一目标期望发动机速度(DRPM);基于所述功率请求和所述第一目标DRPM选择性地产生用于所述发动机的扭矩请求;以及基于所述扭矩请求控制至少一个发动机致动器。
[0009] 本发明还包括以下方案:1. 一种用于车辆的系统,包括:
功率请求模块,所述功率请求模块基于加速器踏板位置和车辆速度来产生用于所述车辆的发动机的功率请求;
第一期望发动机速度DRPM确定模块,所述第一DRPM确定模块基于所述功率请求、变矩器的涡轮机速度和所述变矩器的k因子来确定第一目标DRPM;
驾驶员扭矩请求模块,所述驾驶员扭矩请求模块基于所述功率请求和所述第一目标DRPM选择性地产生用于所述发动机的扭矩请求;以及
致动模块,所述致动模块基于所述扭矩请求来控制至少一个发动机致动器。
[0010] 2. 根据方案1所述的系统,还包括:第二DRPM模块,所述第二DRPM模块基于所述涡轮机速度来确定第二目标DRPM;
DRPM选择模块,所述DRPM选择模块将第三目标DRPM设定成等于所述第一目标DRPM和第二目标DRPM中的一个;以及
速率限制模块,所述速率限制模块在每单位时间中将DRPM朝向所述第三目标DRPM调节以高达最大量;
其中,所述驾驶员扭矩请求模块基于所述功率请求和所述DRPM产生所述扭矩请求。
[0011] 3. 根据方案2所述的系统,其中,所述驾驶员扭矩请求模块基于所述功率请求、所述功率请求的先前值、以及先前的功率量来确定功率量,并且其中,所述驾驶员扭矩请求模块将所述扭矩请求设定成等于所述功率量除以所述DRPM。
[0012] 4. 根据方案3所述的系统,其中,所述驾驶员扭矩请求模块利用下述方程来确定所述功率量:其中,EPRk是所述功率请求,EPRk-1是所述功率请求的先前值,Powerk-1是所述先前的功率量,以及a和b是预定值。
[0013] 5. 根据方案2所述的系统,还包括速率限制确定模块,所述速率限制确定模块基于所述功率请求、所述第一目标DRPM、所述第二目标DRPM和所述DRPM中的至少一个来确定所述最大量。
[0014] 6. 根据方案5所述的系统,还包括模式设定模块,所述模式设定模块将模式设定为第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的一个,其中,所述速率限制确定模块还基于所述模式来确定所述最大量。
[0015] 7. 根据方案6所述的系统,其中,当所述模式表明变矩器离合器TCC处于定状态时,所述速率限制确定模块基于所述DRPM和所述功率请求来确定所述最大量。
[0016] 8. 根据方案6所述的系统,其中,当所述模式表明变矩器离合器TCC处于解锁状态时,所述速率限制确定模块基于所述DRPM和所述功率请求来确定所述最大量。
[0017] 9. 根据方案6所述的系统,其中,当所述模式表明变矩器离合器TCC转变为锁定状态时,所述速率限制确定模块基于所述第一目标DRPM和第二目标DRPM之间的差来确定所述最大量。
[0018] 10. 根据方案6所述的系统,其中,当所述模式表明变矩器离合器TCC转变为解锁状态时,所述速率限制确定模块基于所述功率请求以及所述第一目标DRPM和第二目标DRPM之间的差来确定所述最大量。
[0019] 11. 一种用于车辆的方法,包括:基于加速器踏板位置和车辆速度来产生用于所述车辆的发动机的功率请求;
基于所述功率请求、变矩器的涡轮机速度和所述变矩器的k因子来确定第一目标期望发动机速度DRPM;
基于所述功率请求和所述第一目标DRPM选择性地产生用于所述发动机的扭矩请求;
以及
基于所述扭矩请求控制至少一个发动机致动器。
[0020] 12. 根据方案11所述的方法,还包括:基于所述涡轮机速度来确定第二目标DRPM;
将第三目标DRPM设定成等于所述第一目标DRPM和第二目标DRPM中的一个;
在每单位时间中将DRPM朝向所述第三目标DRPM调节以高达最大量;以及
基于所述功率请求和所述DRPM产生所述扭矩请求。
[0021] 13. 根据方案12所述的方法,还包括:基于所述功率请求、所述功率请求的先前值、以及先前的功率量来确定功率量;以及将所述扭矩请求设定成等于所述功率量除以所述DRPM。
[0022] 14. 根据方案13所述的方法,还包括利用下述方程来确定所述功率量:其中,EPRk是所述功率请求,EPRk-1是所述功率请求的先前值,Powerk-1是所述先前的功率量,以及a和b是预定值。
[0023] 15. 根据方案12所述的方法,还包括:基于所述功率请求、所述第一目标DRPM、所述第二目标DRPM和所述DRPM中的至少一个来确定所述最大量。
[0024] 16. 根据方案15所述的方法,还包括:将模式设定为第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的一个;以及
还基于所述模式来确定所述最大量。
[0025] 17. 根据方案16所述的方法,还包括:当所述模式表明变矩器离合器TCC处于锁定状态时,基于所述DRPM和所述功率请求来确定所述最大量。
[0026] 18. 根据方案16所述的方法,还包括:当所述模式表明变矩器离合器TCC处于解锁状态时,基于所述DRPM和所述功率请求来确定所述最大量。
[0027] 19. 根据方案16所述的方法,还包括:当所述模式表明变矩器离合器TCC转变为锁定状态时,基于所述第一目标DRPM和第二目标DRPM之间的差来确定所述最大量。
[0028] 20. 根据方案16所述的方法,还包括:当所述模式表明变矩器离合器TCC转变为解锁状态时,基于所述功率请求以及所述第一目标DRPM和第二目标DRPM之间的差来确定所述最大量。
[0029] 本发明的其他应用领域从下文提供的详细说明将显而易见。应当理解的是,详细说明和具体示例仅旨在用于描述目的,而不旨在限制本发明的范围。附图说明
[0030] 本发明通过详细说明和附图将被更完整地理解,在附图中:图1是根据本发明的示例性发动机系统的功能框图
图2是根据本发明的示例性发动机控制系统的功能框图;
图3是根据本发明的示例性驾驶员扭矩模块的功能框图;
图4是根据本发明的示例性期望发动机速度(DRPM)确定模块的功能框图;
图5是根据本发明的示例性模式确定模块的功能框图;
图6是描述了根据本发明的用于确定目标期望发动机速度(DRPM)的示例性方法的流程图
图7是描述了根据本发明的用于确定模式的示例性方法的流程图;以及
图8是描述了根据本发明的用于产生驾驶员扭矩请求以及基于所述驾驶员扭矩请求来控制发动机致动器的示例性方法的流程图。

具体实施方式

[0031] 以下说明本质上仅是示例性的,并且绝不旨在限制本发明、本发明的应用或使用。为了清楚起见,在附图中将使用相同的附图标记来指示相似的元件。如本文中所使用的那样,短语“A、B和C中的至少一个”应当被认为意指使用了非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解的是,方法内的步骤能够以不同的顺序来执行,而不会改变本发明的原理。
[0032] 如本文所使用的那样,术语“模块”能够指代下述部件、可以是下述部件的一部分、或可包括下述部件:专用集成电路(ASIC);电子电路;组合逻辑电路现场可编程门阵列(PFGA);执行代码的(共享的、专用的、或组)处理器;提供上述功能的其他合适部件;或者上述中的一些或全部的组合,例如在片上系统中。术语“模块”可包括存储由处理器执行的代码的(共享的、专用的、或组)存储器
[0033] 如上文使用的那样,术语“代码”可包括软件固件和/或微代码,并且可指代程序、例程、函数、类和/或对象。如上文使用的那样,术语“共享的”意指来自多个模块的一些代码或全部代码能够利用单个(共享的)处理器来执行。此外,来自多个模块的一些代码或全部代码能够由单个(共享的)存储器存储。如上文使用的那样,术语“组”意指来自单个模块的一些代码或全部代码能够利用处理器组或执行引擎组来执行。例如,处理器的多个核和/或多个线程可以被认为是执行引擎。在各种实施方式中,执行引擎可在处理器上编组、在多个处理器上编组、以及在多个位置(例如,在并行处理布置中的多个服务器)中的处理器上编组。此外,来自单个模块的一些代码或全部代码能够利用存储器组来存储。
[0034] 本文所描述的设备和方法能够通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来实现。计算机程序包括被存储在非瞬态有形计算机可读介质上的能够由处理器执行的指令。计算机程序还可包括被存储的数据。非瞬态有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储器和光存储器。
[0035] 发动机燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。发动机控制模块例如基于一个或多个驾驶员输入来控制扭矩生成,所述驾驶员输入例如是加速器踏板位置、制动踏板位置、和/或一个或多个其他驾驶员输入。发动机控制模块基于驾驶员输入产生扭矩请求,并且基于驾驶员扭矩请求来控制发动机致动器。
[0036] 发动机经由变矩器将扭矩输出给变速器。变矩器包括推进器(impeller)、涡轮机和变矩器离合器。推进器随着发动机的曲轴而旋转,并且推进器经由变矩器内的流体来驱动涡轮机。变矩器离合器能够被选择性地接合和脱开,以将推进器的旋转与涡轮机的旋转锁定和解锁。
[0037] 本发明的发动机控制模块基于驾驶员输入和车辆速度来确定功率请求(例如,以单位瓦特)。发动机控制模块基于依据发动机速度产生的前馈功率请求来确定驾驶员扭矩请求。基于前馈功率请求来确定驾驶员扭矩请求能够改进驾驶性以及发动机性能。
[0038] 现参考图1,其示出了示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102,该发动机基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过节气门112被抽吸到进气歧管110中。仅作为示例,节气门阀112可包括具有可旋转叶片的蝶阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116,节气门致动器模块116调整节气门阀112的开度,以控制被抽吸到进气歧管110内的空气量。
[0039] 来自进气歧管110的空气被抽吸到发动机102的气缸内。虽然发动机102能够包括多个气缸,但是为了例示目的,示出了单个代表性气缸118。仅作为示例,发动机102能够包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114能够指令气缸致动器模块120以选择性地停用一些气缸,这在某些发动机操作状况下能够改进燃料经济性。
[0040] 发动机102能够利用四冲程循环来操作。如将在下文描述的那样,四冲程被命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每次回转期间,在气缸118内发生所述四个冲程中的两个。因此,两次曲轴回转对于气缸118经历全部四个冲程而言是必需的。
[0041] 在进气冲程期间,来自进气歧管110的空气经由进气阀(或进气门)122被抽吸到气缸118内。ECM 114控制燃料致动器模块124,该燃料致动器模块调整燃料喷射以实现期望的空气/燃料比。燃料能够在中心位置或在多个位置(例如,在靠近每个气缸的进气阀122之处)处被喷射到进气歧管110内。在各实施方式(未示出)中,燃料能够被直接喷射到气缸内,或者喷射到与气缸相关的混合室内。燃料致动器模块124能够中止向被停用的气缸进行燃料喷射。
[0042] 所喷射的燃料与空气混合并且在气缸118内产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间,气缸118内的活塞(未示出)压缩该空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机,在该情况下,气缸118内的压缩点燃空气/燃料混合物。另选地,发动机102可以是火花点火发动机,在该情况下,火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号给气缸118中的火花塞128通电,该火花塞点燃空气/燃料混合物。火花的正时能够相对于活塞处于其最上位置(称为上止点(TDC))的时刻被指定
[0043] 可以通过指定了在TDC之前或之后多久产生火花的正时信号来控制火花致动器模块126。由于活塞位置与曲轴旋转直接相关,因此火花致动器模块126的操作能够与曲轴度同步。在各种实施方式中,火花致动器模块126能够中止向停用的气缸提供火花。
[0044] 产生火花可被称为着火事件。火花致动器模块126能够具有改变每次着火事件的火花正时的能。火花致动器模块126甚至可以在火花正时在上一着火事件与下一着火事件之间被改变时,能够为下一着火事件改变火花正时。
[0045] 在燃烧冲程期间,空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞,由此驱动曲轴。燃烧冲程能够被限定为在活塞达到TDC与活塞返回到下止点(BDC)的时刻之间的时间。
[0046] 在排气冲程期间,活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀(或排气门)130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆被排出。
[0047] 进气阀122能够由进气凸轮轴140控制,而排气阀130能够由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中,多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)能够控制用于气缸118的多个进气阀(包括进气阀122),和/或能够控制多排气缸(包括气缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地,多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)能够控制用于气缸118的多个排气阀,和/或能够控制用于多排气缸(包括气缸118)的排气阀(包括排气阀130)。
[0048] 通过禁止打开进气阀122和/或排气阀130,气缸致动器模块120能够停用气缸118。在各种其他实施方式中,进气阀122和/或排气阀130能够由除了曲轴之外的装置(例如,电磁致动器)控制。
[0049] 通过进气凸轮移相器148,能够改变相对于活塞TDC的进气阀122打开的时刻。通过排气凸轮移相器150,能够改变相对于活塞TDC的排气阀130打开的时刻。移相器致动器模块158能够基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。当被执行时,可变阀升程(未示出)也可以由移相器致动器模块158控制。
[0050] 发动机系统100可包括增压装置,该增压装置向进气歧管110提供加压空气。例如,图1示出了包括热涡轮机160-1的涡轮增压器,热涡轮机160-1由流经排气系统134的热排气提供动力。涡轮增压器还包括由涡轮机160-1驱动的冷空气压缩机160-2,该冷空气压缩机压缩被引导到节气门阀112中的空气。在各种实施方式中,由曲轴驱动的增压机(未示出)可以压缩来自节气门阀112的空气并且将该压缩空气输送到进气歧管110。
[0051] 废气门162能够允许排气绕过涡轮机160-1,由此降低涡轮增压器的增压(进气空气压缩的量)。ECM 114能够经由增压致动器模块165来控制涡轮增压器。增压致动器模块165能够通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各种实施方式中,多个涡轮增压器能够由增压致动器模块165控制。涡轮增压器能够具有可变几何,该可变几何能够由增压致动器模块165控制。
[0052] 中冷器(未示出)能够耗散压缩空气充气中所包含的热量的一些,所述热量在空气被压缩时产生。压缩空气充气还可吸收来自排气系统134的部件的热量。虽然为了例示目的被分离地示出,但是涡轮机160-1和压缩机160-2能够彼此附接,从而将进气空气设置成紧邻热排气。
[0053] 发动机系统100可包括排气再循环(EGR)阀164,EGR阀164将排气选择性地再导向回到进气歧管110。EGR阀164能够定位在涡轮增压器的涡轮机160-1的上游。EGR致动器模块166能够基于来自ECM 114的信号来控制EGR阀164。
[0054] 发动机系统100能够利用RPM传感器170来测量曲轴的速度,单位为每分钟转数(RPM)。发动机冷却剂的温度能够利用发动机冷却剂温度(ECT)传感器171来测量。ECT传感器171能够定位在发动机102内或位于冷却剂在其中循环的其他位置处,例如散热器(未示出)。
[0055] 进气歧管110内的压力能够利用歧管绝对压力(MAP)传感器172来测量。在各种实施方式中,能够测量发动机真空度,该发动机真空度是环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差。流入到进气歧管110内的空气的质量流率能够利用空气质量流量(MAF)传感器173来测量。在各种实施方式中,MAF传感器173能够位于壳体内,该壳体还包括节气门阀112。
[0056] 节气门致动器模块116能够利用一个或多个节气门位置传感器(TPS)174来监测节气门阀112的位置。例如,第一和第二节气门位置传感器174-1和174-2监测节气门阀112的位置,并且基于所述节气门位置分别产生第一和第二节气门位置(TPS1和TPS2)。被抽吸到发动机102内的空气的环境温度能够利用进气温度(IAT)传感器175来测量。ECM
114能够利用来自这些传感器和/或一个或多个其他传感器的信号来为发动机系统100作出控制决定。
[0057] 发动机102经由飞轮177(例如,双质量飞轮(DMF))将扭矩输出到变矩器176。变矩器176包括变矩器离合器178、涡轮机(未示出)和推进器(impeller)(未示出)。涡轮机驱动变速器输入轴(未示出)旋转。涡轮机的旋转速度(涡轮机速度)能够利用涡轮机速度传感器179来测量。仅作为示例,涡轮机速度能够基于变速器输入轴的旋转速度或者表示了变矩器176的涡轮机的旋转速度的其他合适参数来测量。基于在变速器180内被选择的传动比,扭矩在变速器输入轴和变速器输出轴(未示出)之间传递。扭矩能够经由变速器输出轴被传递到车辆的车轮
[0058] 变速器控制模块194能够控制变速器180和TCC 178的操作。ECM 114能够为了各种理由与变速器控制模块194通信,例如为了共享参数、以及关于变速器180中的换档和/或TCC 178的操作来协调发动机操作。例如,ECM 114能够在换档期间选择性地降低发动机扭矩。ECM 114能够与混合动力控制模块196通信,以协调发动机102和电动达198的操作。
[0059] 电动马达198还可用作发电机,并且能够用于产生电能,该电能由车辆电气系统使用和/或被存储在电池中。在各种实施方式中,ECM 114、变速器控制模块194和混合动力控制模块196的各种功能能够集成到一个或多个模块中。
[0060] 改变发动机参数的每个系统都可被称为接收致动器值的致动器。例如,节气门致动器模块116能够被称为致动器,并且节气门开启面积能够被称为致动器值。在图1的示例中,节气门致动器模块116通过调节节气门阀112的叶片的角度来实现所述节气门开启面积。
[0061] 类似地,火花致动器模块126能够被称为致动器,而对应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他致动器可包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、移相器致动器模块158、增压致动器模块165以及EGR致动器模块166。对于这些致动器而言,致动器值可以分别对应于被启用的气缸的数量、燃料供给速率、进气和排气凸轮移相器角度、增压压力、和EGR阀开度。ECM 114能够控制致动器值,以使得发动机102产生期望的发动机输出扭矩。
[0062] 现参考图2,其示出了示例性发动机控制系统的功能框图。ECM 114的示例性实施方式包括驾驶员扭矩模块202、车轴扭矩裁定模块204以及推进扭矩裁定模块206。ECM114可以包括混合动力优化模块208。ECM 114的示例性实施方式还包括储备/负载模块
220、致动模块224、空气控制模块228、火花控制模块232、气缸控制模块236和燃料控制模块240。ECM 114的示例性实施方式还包括增压调度模块248和移相器调度模块252。
[0063] 驾驶员扭矩模块202(还见图3)能够基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入254来确定驾驶员扭矩请求253。驾驶员输入254能够基于例如加速器踏板位置和制动踏板位置。驾驶员输入254还能够基于巡航控制,该巡航控制可以是改变车辆速度以保持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。驾驶员扭矩模块202能够还基于车辆速度255来确定驾驶员扭矩请求253。仅作为示例,车辆速度255能够基于一个或多个测量的车轮速度、变速器输出轴速度和/或一个或多个其他合适参数被产生。
[0064] 车轴扭矩裁定模块204在驾驶员扭矩请求253和其他车轴扭矩请求256之间进行裁定。车轴扭矩(在车轮处的扭矩)能够由各种源(包括发动机和/或电动马达)产生。通常,扭矩请求可以包括绝对扭矩请求以及相对扭矩请求和斜坡匀变(ramp)请求。仅作为示例,斜坡匀变请求可包括使扭矩向下斜坡匀变降至最小发动机关闭扭矩的请求或者使扭矩从最小发动机关闭扭矩向上斜坡匀变升高的请求。相对扭矩请求可包括临时或持续的扭矩减小或增加。
[0065] 车轴扭矩请求256可包括当检测到正向车轮滑移时由牵引控制系统请求的扭矩减小。当车轴扭矩克服车轮和道路表面之间的摩擦并且车轮开始靠在道路表面上滑移时,发生正向车轮滑移。车轴扭矩请求256还可包括抵消负向车轮滑移的扭矩增加请求,在负向车轮滑移中车辆的轮胎由于车轴扭矩是负向的从而相对于道路表面沿另一方向滑移。
[0066] 车轴扭矩请求256还可包括制动管理请求和车辆过速扭矩请求。制动管理请求可降低车轴扭矩,以确保车轴扭矩不会超过当车辆停止时制动器保持住车辆的能力。车辆过速扭矩请求能够降低车轴扭矩以防止车辆超过预定速度。车轴扭矩请求256还可由车辆稳定性控制系统产生。
[0067] 车轴扭矩裁定模块204基于在所接收的扭矩请求253和256之间进行裁定的结果来输出预测扭矩请求257和即时扭矩请求258。如将在下文描述的那样,来自车轴扭矩裁定模块204的预测和即时扭矩请求257和258在被用于控制发动机系统100的致动器之前能够由ECM 114的其他模块选择性地调节。
[0068] 在一般意义上,即时扭矩请求258是当前期望的车轴扭矩的量,而预测扭矩请求257是短期内可能需要的车轴扭矩的量。ECM 114控制发动机系统100以产生等于即时扭矩请求258的车轴扭矩。然而,致动器值的不同组合能够得到相同的车轴扭矩。ECM 114因此能够调节致动器值,以便在仍保持处于即时扭矩请求258的车轴扭矩的同时,允许更快地转变到预测扭矩请求257。
[0069] 在各种实施方式中,预测扭矩请求157能够基于驾驶员扭矩请求253。即时扭矩请求258可以小于预测扭矩请求257,例如当驾驶员扭矩请求253引起车轮在面上滑移时。在这种情况下,牵引控制系统(未示出)可经由即时扭矩请求258来请求降低扭矩,并且ECM 114将发动机系统100所产生的扭矩降低至即时扭矩请求258。然而,ECM 114控制发动机系统100,使得一旦车辆滑移停止,发动机系统100就能够快速地重新产生预测扭矩请求257。
[0070] 在一般意义上,即时扭矩请求258和(通常更高的)预测扭矩请求257之间的差可以被称为扭矩储备。扭矩储备可以表示发动机系统100能够以最小延迟开始产生的附加扭矩(高于即时扭矩请求258)的量。快速发动机致动器被用来增加或降低当前车轴扭矩。如将在下文更详细描述的那样,快速发动机致动器是相对于缓慢发动机致动器来限定的。
[0071] 在各种实施方式中,快速发动机致动器能够在一定范围内改变车轴扭矩,其中,该范围由缓慢发动机致动器建立。在这种实施方式中,该范围的上限是预测扭矩请求257,而该范围的下限由快速致动器的扭矩能力来限制。仅作为示例,快速致动器可以仅能够将车轴扭矩降低第一量,其中,该第一量是对快速致动器的扭矩能力的度量。该第一量能够基于由缓慢发动机致动器设定的发动机操作状况而变化。当即时扭矩请求258处于该范围内时,快速发动机致动器能够被设定以使得车轴扭矩等于即时扭矩请求258。当ECM 114请求输出预测扭矩请求257时,快速发动机致动器能够被控制以便将车轴扭矩改变为该范围的顶部,即预测扭矩请求257。
[0072] 在一般意义上,快速发动机致动器与缓慢发动机致动器相比时能够更快地改变车轴扭矩。缓慢致动器与快速致动器相比可能更缓慢地响应于其相应的致动器值的变化。例如,缓慢致动器可包括这样的机械部件,所述机械部件需要时间来响应于致动器值的变化从一个位置移动到另一位置。缓慢致动器还可表征为这样的时间量,即:一旦该缓慢致动器开始执行改变的致动器值,则其使车轴扭矩开始改变所花费的时间量。通常,与快速致动器相比,缓慢致动器的该时间量将更长。此外,甚至在开始改变之后,车轴扭矩可能花费更长的时间来完全响应缓慢致动器中的变化。
[0073] 仅作为示例,在快速致动器被设定为合适值的情况下,ECM 114能够将缓慢致动器所用的致动器值设定为这样的值,该值将使得发动机系统100能够产生预测发动机请求257。与此同时,在给定缓慢致动器值的情况下,ECM 114能够将快速致动器所用的致动器值设定为这样的值,该值将使发动机系统100产生即时扭矩请求258而不是预测扭矩请求
257。
[0074] 因此,快速致动器值使发动机系统100产生即时扭矩请求258。当ECM 114决定将车轴扭矩从即时扭矩请求258转变为预测扭矩请求257时,ECM 114将用于一个或多个快速致动器的致动器值改变为与预测扭矩请求257对应的值。由于缓慢致动器值已经基于预测扭矩请求257被设定,因此发动机系统100仅在由快速致动器施加的延迟之后就能够产生预测扭矩请求257。换句话说,避免了会由利用缓慢致动器改变车轴扭矩将另外导致的更长的延迟。
[0075] 仅作为示例,当预测扭矩请求257等于驾驶员扭矩请求253时,由于临时的扭矩降低请求,所以当即时扭矩请求258小于驾驶员扭矩请求253时能够形成扭矩储备。另选地,通过将预测扭矩请求257增加成高于驾驶员扭矩请求253同时保持即时扭矩请求258处在驾驶员扭矩请求253,能够形成扭矩储备。所获得的扭矩储备能够吸收所需车轴扭矩的突然增加。仅作为示例,通过增加即时扭矩请求258,能够抵消空调或转向助力所施加的突然负载。如果即时扭矩请求258的增加小于扭矩储备,那么该增加能够通过利用快速致动器来快速地产生。预测扭矩请求257也可以增加,以再建立先前的扭矩储备。
[0076] 扭矩储备的另一示例性用途是降低缓慢致动器值中的波动。由于其相对慢的速度,所以改变缓慢致动器值可能产生控制的不稳定性。此外,缓慢致动器可以包括机械零部件,所述机械零部件在频繁地移动时可能汲取更多功率和/或更快地磨损。产生足够的扭矩储备允许通过经由即时扭矩请求258改变快速致动器来实现期望扭矩的变化,同时保持缓慢致动器的值。例如,为了保持给定的怠速速度,即时扭矩请求258能够在一定范围内变化。如果预测扭矩请求257被设置到高于该范围的平,那么能够利用快速致动器来实现保持怠速速度的即时扭矩请求258的变化,而不需要调节缓慢致动器。
[0077] 仅作为示例,在火花点火发动机中,火花正时可以是快速致动器值,而节气门开启面积可以是缓慢致动器值。火花点火发动机能够通过应用火花来燃烧燃料,所述燃料包括例如汽油乙醇。比较而言,在压缩点火发动机中,燃料流量可以是快速致动器值,而节气门开启面积能够被用作除了扭矩之外的用于发动机特征的致动器值。压缩点火发动机能够通过压缩燃料来燃烧燃料,该燃料包括例如柴油。
[0078] 当发动机102是火花点火发动机时,火花致动器模块126可以是快速致动器,且节气门致动器模块116可以是缓慢致动器。在接收新致动器值之后,火花致动器模块126能够改变用于下一着火事件的火花正时。当用于着火事件的火花正时(也称为火花提前)被设置为标定值时,在紧随该着火事件的燃烧冲程中可以产生最大的扭矩量。然而,偏离标定值的火花提前能够减小在燃烧冲程中产生的扭矩量。因此,只要下一着火事件发生以改变的火花提前,那么火花致动器模块126就能够改变发动机输出扭矩。仅作为示例,在车辆设计的标定阶段期间,能够确定与不同发动机操作状况对应的火花提前的表,因而基于当前发动机操作状况能够从该表选择标定值。
[0079] 比较而言,节气门开启面积的变化花费更长的时间来影响发动机输出扭矩。节气门致动器模块116通过调节节气门阀112的叶片的角度来改变节气门开启面积。因此,一旦接收新致动器值,则当节气门阀112基于该新致动器值从其先前位置移动到新位置时存在机械延迟。此外,基于节气门开启面积的空气流量变化还经受进气歧管110中的空气传送延迟。此外,直到气缸118在下一进气冲程中接收了附加空气、压缩该附加空气并且开始燃烧冲程,进气歧管110中增加的空气流量才实现为发动机输出扭矩的增加。
[0080] 利用这些致动器作为示例,通过将节气门开启面积设置成允许发动机102产生预测扭矩请求257的值,能够形成扭矩储备。同时,能够基于即时扭矩请求258来设置火花正时,即时扭矩请求258小于预测扭矩请求257。虽然节气门开启面积产生了用于发动机102的足够空气流量以产生预测扭矩请求257,但是火花正时基于即时扭矩请求258而延迟(这降低了扭矩)。因此,发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求258。
[0081] 当需要附加扭矩时,能够基于预测扭矩请求257或预测和即时扭矩请求257和258之间的扭矩来设置火花正时。通过随后的着火事件,火花致动器模块126能够将火花提前返回至标定值,这允许发动机102产生利用已经存在的空气流量能够实现的全部发动机输出扭矩。因此,发动机输出扭矩能够快速增加到预测扭矩请求257,而不会经历改变节气门开启面积引起的延迟。
[0082] 当发动机102是压缩点火发动机时,燃料致动器模块124可以是快速致动器,且节气门致动器模块116和增压致动器模块165可以是排放致动器。燃料质量能够基于即时扭矩请求258被设定,节气门开启面积、增压、和EGR开度能够基于预测扭矩请求257被设定。节气门开启面积能够产生比满足预测扭矩请求257所必需的空气流量更多的空气流量。继而,所产生的空气流量可以大于所喷射燃料的完全燃烧所需的空气流量,从而使得空气/燃料比通常是贫燃的,并且空气流量的变化不会影响发动机输出扭矩。因此,发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求258,并且可以通过调节燃料流量来增加或降低。
[0083] 节气门致动器模块116、增压致动器模块165和EGR阀164能够基于预测扭矩请求257被控制,以控制排放并且最小化涡轮迟滞。节气门致动器模块116能够产生进气歧管110内的真空,以便通过EGR阀164抽吸排气并且使该排气进入到进气歧管110中。
[0084] 车轴扭矩裁定模块204能够向推进扭矩裁定模块206输出预测扭矩请求257和即时扭矩请求258。在各种实施方式中,车轴扭矩裁定模块204能够向混合动力优化模块208输出预测扭矩请求257和即时扭矩请求258。
[0085] 混合动力优化模块208能够确定发动机102应当产生多少扭矩以及电动马达198应当产生多少扭矩。于是,混合动力优化模块208将修改的预测扭矩请求259和修改的即时扭矩请求260分别输出到推进扭矩裁定模块206。在各种实施方式中,混合动力优化模块208能够实现在混合动力控制模块196中。
[0086] 由推进扭矩裁定模块206接收的预测扭矩请求和即时扭矩请求被从车轴扭矩域(车轮处的扭矩)转换到推进扭矩域(在曲轴处的扭矩)。该转换能够在混合动力优化模块208之前、之后发生,能够作为混合动力优化模块208的一部分发生,或者能够取代混合动力优化模块208发生。
[0087] 推进扭矩裁定模块206在推进扭矩请求279(包括转换的预测扭矩请求和转换的即时扭矩请求)之间进行裁定。推进扭矩裁定模块206产生裁定的预测扭矩请求261和裁定的即时扭矩请求262。通过从所接收的扭矩请求中选择获胜的请求,能够产生裁定的扭矩请求261和262。另选地或另外,可以通过基于所接收的扭矩请求中的另外一个或多个来修改所接收的请求中的一个来产生裁定的扭矩请求261和262。
[0088] 推进扭矩请求279可包括用于发动机过速保护的扭矩降低、用于防止失速(stall)的扭矩增加、以及由变速器控制模块194请求的为了适应换档的扭矩降低。推进扭矩请求279还能够由离合器燃料切断引起,当驾驶员压下手动变速器车辆中的离合器踏板时,所述离合器燃料切断降低发动机输出扭矩以防止发动机速度的突变(快速上升)。
[0089] 推进扭矩请求279还可包括发动机关闭请求,当检测到重大故障时能够启动该发动机关闭请求。仅作为示例,重大故障可包括检测到车辆被盗、起动器马达卡住、电子节气门控制问题以及不期望的扭矩增加。在各种实施方式中,当存在发动机关闭请求时,裁定将发动机关闭请求选择作为获胜的请求。当存在发动机关闭请求时,推进扭矩裁定模块206能够将裁定的预测和即时扭矩请求261和262输出为零。
[0090] 在各种实施方式中,发动机关闭请求可以独立于裁定过程而简单地关闭发动机102。推进扭矩裁定模块206仍能够接收发动机关闭请求,使得例如合适数据能够被反馈到其他扭矩请求器。例如,能够通知全部其他扭矩请求器它们已经丧失裁定。
[0091] 储备/负载模块220接收裁定的预测和即时扭矩请求261和262。储备/负载模块220能够调节裁定的预测和即时扭矩请求261和262,以形成扭矩储备和/或补偿一个或多个负载。储备/负载模块220于是将被调节的预测和即时扭矩请求263和264输出到致动模块224。
[0092] 仅作为示例,催化剂起燃过程或冷起动减排过程可能需要将火花提前延迟。因此,储备/负载模块220将被调节的预测扭矩请求263增加成高于被调节的即时扭矩请求264,以产生用于冷起动减排过程的延迟火花。在另一示例中,发动机的空气/燃料比和/或空气质量流量能够直接改变,例如,通过诊断侵入式当量比测试和/或新的发动机吹扫。在开始这些过程之前,扭矩储备能够被形成或增加,以快速地补偿由在这些过程期间的贫燃的空气/燃料混合物引起的发动机输出扭矩中的降低。
[0093] 储备/负载模块220还能够在对未来负载的预期下形成或增加扭矩储备,所述未来负载例如是助力转向泵的操作或空调(A/C)压缩机离合器的接合。当驾驶员首先请求空气调节时,能够形成用于A/C压缩机离合器的接合的储备。储备/负载模块220能够增加被调节的预测扭矩请求263,同时保留被调节的即时扭矩请求264未变化,以产生扭矩储备。于是,当A/C压缩机离合器接合时,储备/负载模块220能够将调节的即时扭矩请求264增加以A/C压缩机离合器的估计负载。
[0094] 致动模块224接收被调节的预测和即时扭矩请求263和264。致动模块224确定将如何实现被调节的预测和即时扭矩请求263和264。致动模块224可以是特定于发动机类型的。例如,致动模块224能够针对火花点火发动机相对于压缩点火发动机来不同地实施或使用不同的控制策略。
[0095] 在各种实施方式中,致动模块224能够限定对于全部发动机类型而言共同的模块与特定于发动机类型的模块之间的界限。例如,发动机类型可包括火花点火和压缩点火。在致动模块224之前的模块(例如,推进扭矩裁定模块206)可以对于全部发动机类型而言是共同的,但是致动模块224和随后的模块可以是特定于发动机类型的。
[0096] 例如,在火花点火发动机中,致动模块224能够作为缓慢致动器来改变节气门阀112的开度,该缓慢致动器允许宽范围的扭矩控制。致动模块224能够利用气缸致动器模块
120来禁用气缸,气缸致动器模块120也提供了宽范围的扭矩控制,但是也可能是缓慢的并且可能涉及驾驶性和排放问题。致动模块224能够利用火花正时作为快速致动器。然而,火花正时可能不能够提供如此大范围的扭矩控制。此外,可能通过火花正时的变化进行的扭矩控制的量(称为火花储备容量)有可能随着空气流量的变化而变化。
[0097] 在各种实施方式中,致动模块224能够基于被调节的预测扭矩请求263来产生空气扭矩请求265。空气扭矩请求265可等于被调节的预测扭矩请求263,设定空气流量使得通过改变其他致动器能够实现被调节的预测扭矩请求263。
[0098] 空气控制模块228能够基于空气扭矩请求265来确定期望的致动器值。仅作为示例,空气控制模块228能够基于空气扭矩请求265来确定期望歧管绝对压力(MAP)266、期望节气门位置267、和/或期望每气缸空气量(APC)268。期望MAP 266能够用于确定期望增压,期望APC 268能够用于确定期望的凸轮移相器位置和期望的节气门位置267。在各种实施方式中,空气控制模块228还可以基于空气扭矩请求265来确定EGR阀164的开启量。
[0099] 致动模块224还可以产生火花扭矩请求269、气缸关闭扭矩请求270和燃料扭矩请求271。火花扭矩请求269能够由火花控制模块232使用,以确定将火花正时从标定火花正时延迟多久,其降低了发动机输出扭矩。
[0100] 气缸关闭扭矩请求270能够由气缸控制模块236使用,以确定停用多少气缸。气缸控制模块236能够指令气缸致动器模块120来停用发动机102的一个或多个气缸。在各种实施方式中,能够共同停用预定组的气缸(例如,半数的气缸)。
[0101] 气缸控制模块236还能够指令燃料控制模块240停止向被停用的气缸供应燃料,并且可指令火花控制模块232停止向被停用的气缸供应火花。在各种实施方式中,一旦在气缸中已经存在的任何燃料/空气混合物已经被燃烧,那么火花控制模块232仅停止向该气缸提供火花。
[0102] 在各种实施方式中,气缸致动器模块120可包括液压系统,该液压系统将进气阀和/或排气阀与用于一个或多个气缸的对应凸轮轴选择性地脱离,以便停用这些气缸。仅作为示例,半数气缸所用的阀作为一组由气缸致动器模块120来液压地联接或脱离。在各种实施方式中,可以通过中止向这些气缸供应燃料来简单地停用气缸,而不需要停止进气阀和排气阀的开启和关闭。在这种实施方式中,能够省除气缸致动器模块120。
[0103] 燃料控制模块240可以基于燃料扭矩请求271来改变被提供给每个气缸的燃料量。在火花点火发动机的正常操作期间,燃料控制模块240能够操作在空气优先模式,在空气优先模式中,燃料控制模块240尝试通过基于空气流量控制燃料供应来保持化学当量(或化学计量比)的空气/燃料比。燃料控制模块240能够确定这样的燃料质量,该燃料质量在结合当前的每气缸空气量时将产生化学当量的燃烧。燃料控制模块240能够经由燃料供应速率来指令燃料致动器模块124,以便为每个被启用的气缸喷射该燃料质量。
[0104] 在压缩点火系统中,燃料控制模块240能够操作在燃料优先模式,在燃料优先模式中,燃料控制模块240确定用于每个气缸的这样的燃料质量,所述燃料质量满足燃料扭矩请求271,同时最小化排放、噪音和燃料消耗。在燃料优先模式中,空气流量基于燃料流量被控制,并且能够被控制以产生贫燃的空气/燃料比。此外,空气/燃料比能够成保持高于预定水平,这能够防止在动态的发动机操作状况中产生黑烟。
[0105] 空气控制模块228能够将期望的节气门位置267输出给节气门控制模块280。空气控制模块228能够基于空气扭矩请求265来确定期望的节气门位置267。节气门控制模块280基于期望的节气门位置267利用闭环控制来产生期望的脉宽调制(PWM)信号282。节气门致动器模块116基于期望PWM信号282来致动节气门阀112。更具体地,期望PWM信号282能够驱动节气门致动器模块116(例如,节气门致动器模块116的马达)以致动节气门阀112。虽然示出并描述了期望PWM信号282,但是节气门控制模块280能够利用其它合适类型的信号来控制节气门致动器模块116。
[0106] 空气控制模块228能够将期望MAP 266输出到增压调度模块248。增压调度模块248利用期望MAP 266来控制增压致动器模块165。于是,增压致动器模块165控制一个或多个涡轮增压器(例如,包括涡轮机160-1和压缩机160-2的涡轮增压器)和/或增压机。
[0107] 空气控制模块228将期望APC 268输出到移相器调度模块252。基于期望APC 268和RPM信号,移相器调度模块252能够利用移相器致动器模块158来控制进气凸轮移相器148和/或排气凸轮移相器150的位置。
[0108] 往回参考火花控制模块232,标定火花正时可以基于各种发动机操作状况而变化。仅作为示例,扭矩关系能够被反演,以求解期望火花提前。对于给定扭矩请求(Tdes)而言,期望火花提前(Sdes)能够基于下式被确定:
(2)
该关系式能够被实施为方程和/或查询表。空气/燃料比(AF)能够是由燃料控制模块240报告的实际空气/燃料比。
[0109] 当火花提前被设定成标定火花正时时,得到扭矩可能会尽可能接近最大最佳扭矩(MBT)。MBT是指:随着火花提前的增加并且在利用具有比预定辛烷值更大的辛烷值的燃料以及利用化学当量燃料供应的情况下,针对给定空气流量产生的最大发动机输出扭矩。出现该最大扭矩的火花提前被称为MBT火花正时。标定火花正时可能稍微不同于MBT火花正时,这是由例如燃料品质(例如,当使用较低辛烷的燃料时)和环境因素造成的。因此,处在标定火花正时下的发动机输出扭矩可能小于MBT。
[0110] 现参考图3,其示出了驾驶员扭矩模块202的示例性实施方式的功能框图。驾驶员解释模块304基于驾驶员输入254和车辆速度255产生发动机功率请求308(例如,瓦特和马力等)。如上所述,驾驶员输入254能够包括加速器踏板位置和/或一个或多个其他合适参数,例如制动踏板位置和巡航控制输入。车辆速度255能够基于例如一个或多个车轮速度、变速器输出轴速度、和/或一个或多个其他参数来产生。
[0111] 驾驶员解释模块304能够利用将加速器踏板位置和车辆速度255与发动机功率请求308相关的函数和/或映射来产生发动机功率请求308。该函数和/或映射能够被标定,使得车辆实现用于车辆速度255和加速器踏板位置的期望加速度。
[0112] 驾驶员扭矩请求模块312基于发动机功率请求308来产生驾驶员扭矩请求253。驾驶员扭矩请求模块312还基于期望发动机速度(DRPM)316来产生驾驶员扭矩请求253,其中所述DRPM 316是为了确定驾驶员扭矩请求253而确定的。
[0113] DRPM确定模块320(还见图4)产生DRPM 316。如将在下文详细描述的那样,DRPM确定模块320基于发动机功率请求308、用于确定DRPM 316的模式328和/或一个或多个其他参数来产生DRPM 316。模式确定模块332(还见图5)确定并设定模式328,如将在下文详细描述的那样。
[0114] 基于利用DRPM 316将发动机功率请求308转换成扭矩(例如,Nm),驾驶员扭矩请求模块312产生驾驶员扭矩请求253。驾驶员扭矩请求模块312能够基于下述方程产生驾驶员扭矩请求253:(3)
其中,扭矩(T)等于功率(Power)除以旋转速度/角速度(Speed)。
[0115] 然而,驾驶员扭矩请求模块312利用前馈控制来产生驾驶员扭矩请求253,以减小在实现驾驶员扭矩请求253中的变化时与发动机102输出与驾驶员扭矩请求253对应的扭矩时之间的时段。仅作为示例,前馈控制可包括一阶校正。仅作为示例,驾驶员扭矩请求模块312能够利用下述方程来确定驾驶员扭矩请求253:(4)
其中,DTRk是在给定时间k处的驾驶员扭矩请求253,DRPMk是在给定时间k处的DRPM
316,以及FFPowerk是利用下述方程关于给定时间k确定的功率:
(5)
其中,EPRk是在给定时间k处的发动机功率请求308,EPRk-1是在上一时间k-1处的发动机功率请求308,FFPowerk-1是在上一时间k-1处的FFPower的值,以及a和b是被标定以使发动机102与上述方程(3)被用于产生驾驶员扭矩请求253的情况相比更快地实现发动机功率请求308和驾驶员扭矩请求253的预定值。时间k可以是用于当前控制循环的时间,上一时间k-1可以是用于上一控制循环的时间。
[0116] 现参考图4,其示出了DRPM确定模块320的示例性实施方式的功能框图。第一DRPM确定模块404产生第一目标DRPM 408。第一目标DRPM 408可对应于待用于在下述情况下确定驾驶员扭矩请求253的期望发动机速度(即,DRPM),所述情况为:(i)当TCC 178处于解锁状态时(第三模式);以及(ii)当TCC 178从锁定状态转变为解锁状态时(第四模式)。模式328表示第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的一个。模式328的设置将在下文被讨论。
[0117] 基于变矩器176的k因子来确定第一目标DRPM 408。每个变矩器都具有k因子。变矩器的k因子与失速RPM以及在失速RPM下的发动机扭矩相关。失速RPM可以是指变矩器的涡轮机和变矩器的推进器经由变矩器176内的流体实质上锁定情况下的RPM。仅作为示例,变矩器的k因子能够被确定为:失速RPM除以在失速RPM下的发动机扭矩的平方根。
[0118] 当TCC 178处于锁定状态时,变速器输入轴的旋转与曲轴的旋转锁定。换句话说,当TCC 178被锁定时,涡轮机速度大致等于RPM。当TCC 178处于解锁状态时,变速器输入轴与曲轴基本上彼此独立地旋转。旋转能够被称为是基本上独立的,这是因为可保持涡轮机和推进器之间的一些流体联接。滑移可以是指RPM和涡轮机速度之间的差。TCC 178能够被控制以实现期望滑移值。
[0119] 第一DRPM确定模块404基于下述方程产生第一目标DRPM 408:(6)
其中,EPR是发动机功率请求308,DRPM是DRPM 316,k是变矩器176的k因子,以及TS是涡轮机速度412。仅作为示例,涡轮机速度412能够利用涡轮机速度传感器179被测量。
变矩器176的k因子是预定值。仅作为示例,第一DRPM确定模块404能够利用将涡轮机速度412和发动机功率请求308与第一目标DRPM 408相关的函数和映射中的一种(例如,查询表)来确定第一目标DRPM 408。基于变矩器176的k因子来标定函数和/或映射入口的一个或多个参数。
[0120] 第二DRPM确定模块416产生第二目标DRPM 420。第二目标DRPM 420能够对应于待用于在下述情况下产生驾驶员扭矩请求253的期望发动机速度(即,DRPM),所述情况为:(iii)当TCC 178处于锁定状态时(第一模式);以及(iv)当TCC 178从解锁状态转变为锁定状态时(第二模式)。如上所述,模式328表示第一、第二、第三和第四模式中的一种。
[0121] 第二DRPM确定模块416基于涡轮机速度412和期望TCC滑移424来确定第二目标DRPM 420。期望TCC滑移424对应于TCC 178的期望滑移值。仅作为示例,第二DRPM确定模块416能够将第二目标DRPM 420设定成等于涡轮机速度412与期望TCC滑移424之和。期望TCC滑移424例如能够由变速器控制模块194提供。在各种实施方式中,例如在变速器控制模块194不提供期望TCC滑移424的实施方式中,期望TCC滑移424可以是预定值(速度)。
[0122] 第一和第二DRPM确定模块404和416将第一目标DRPM 408和第二目标DRPM 420输出到DRPM选择模块428。DRPM选择模块428选择第一目标DRPM 408和第二目标DRPM420中的一个,并且将所述第一目标DRPM 408和第二目标DRPM 420中的选定一个作为目标DRPM 432输出。
[0123] DRPM选择模块428能够基于模式328来选择所述第一目标DRPM 408和第二目标DRPM 420中的一个以便作为目标DRPM 432输出。仅作为示例,模式328在给定时间能够被设定为第一模式、第二模式、第三模式或第四模式中的一种。如何能够设定模式328的示例将在下文结合图5的示例进行说明。
[0124] 广义地来说,当TCC 178处于锁定状态时,模式328能够被设定成第一模式。当TCC 178从解锁状态转变为锁定状态时,模式328能够被设定成第二模式。当TCC 178处于解锁状态时,模式328能够被设定成第三模式。当TCC 178从锁定状态转变为解锁状态时,模式328能够被设定成第四模式。
[0125] DRPM选择模块428能够基于期望TCC滑移424、TCC状态508、先前TCC状态512、TCC滑移520和/或初始TCC滑移536来设定目标DRPM 432。TCC状态508、先前TCC状态512、TCC滑移520和初始TCC滑移536将结合图5的示例来描述。
[0126] 仅作为示例,当TCC状态508表明TCC 178被锁定时,DRPM选择模块428能够将目标DRPM 432设定到第一目标DRPM 408。当TCC状态508表明TCC 178被锁定并且先前TCC状态512表明TCC 178被解锁时,DRPM选择模块428能够在下述情况下将目标DRPM432设定到第二目标DRPM 420:
其中,initial slip是初始TCC滑移536,First Predetermined Value是第一预定值。
[0127] 当TCC状态508表明TCC 178被锁定并且先前TCC状态512表明TCC 178被解锁时,DRPM选择模块428能够在下述情况下将目标DRPM 432设定到第二目标DRPM 420:并且
其中,Second Predetermined Value是第二预定值,TCC Slip是TCC滑移520。当TCC状态508表明TCC 178被锁定并且先前TCC状态512表明TCC 178被解锁时,DRPM选择模块428能够在下述情况下将目标DRPM 432设定到第一目标DRPM 408:
并且
当TCC状态508和先前TCC状态512都表明TCC 178被锁定时,DRPM选择模块428能够在下述情况下将目标DRPM 432设定到第二目标DRPM 420:
其中,Desired Slip是期望TCC滑移424,Third Predetermined Value是第三预定值。
当TCC状态508和先前TCC状态512都表明TCC 178被锁定时,DRPM选择模块428能够在下述条件下将目标DRPM 432设定到第二目标DRPM 420:
并且
当TCC状态508和先前TCC状态512都表明TCC 178被锁定时,DRPM选择模块428能够在下述条件下将目标DRPM 432设定到第一目标DRPM 408:
并且
对目标DRPM 432的设定将结合图6的示例被进一步详细说明。
[0128] 速率限制模块436接收目标DRPM 432。速率限制模块436基于目标DRPM 432输出DRPM 316。更具体地,速率限制模块436以高达速率限制440来将DRPM 316朝向目标DRPM 432进行调节。速率限制440可以对应于速率限制模块436能够在每单位时间(例如,一个控制循环)中将DRPM 316朝向目标DRPM 432进行调节的最大量。
[0129] 速率限制确定模块444设定速率限制440。速率限制确定模块444基于模式328来设定速率限制440。当模式328表明TCC 178处于锁定状态(第一模式)或TCC 178处于解锁状态(第三模式)时,速率限制确定模块444能够将速率限制440设定为预定值。另选地,当模式328表明TCC 178处于锁定状态或TCC 178处于解锁状态时,速率限制确定模块444能够基于DRPM 316和发动机功率请求308来确定速率限制440。仅作为示例,速率限制确定模块444能够利用将DRPM 316和发动机功率请求308与速率限制440相关的函数和映射中的一种来确定速率限制440。
[0130] 当模式328表明TCC 178从解锁状态转变为锁定状态时(第二模式),速率限制确定模块444能够基于第一和第二目标DRPM 408和420来确定速率限制440。更具体地,当模式328表明TCC 178从解锁状态转变为锁定状态时(第二模式),速率限制确定模块444能够基于第一和第二目标DRPM 408和420之间的差来确定速率限制440。仅作为示例,速率限制确定模块444能够利用将第一和第二目标DRPM 408和420之间的差与速率限制440相关的函数和映射中的一种来确定速率限制440。
[0131] 当模式328表明TCC 178从锁定状态转变为解锁状态时(第四模式),速率限制确定模块444能够基于第一和第二目标DRPM 408和420来确定速率限制440。更具体地,当模式328表明TCC 178从锁定状态转变为解锁状态时(第四模式),速率限制确定模块444能够基于第一和第二目标DRPM 408和420之间的差来确定速率限制440。当模式328表明TCC 178从锁定状态转变为解锁状态时(第四模式),速率限制确定模块444还能够基于发动机功率请求308来确定速率限制440。仅作为示例,速率限制确定模块444能够利用将第一和第二目标DRPM 408和420之间的差和发动机功率请求308与速率限制440相关的函数和映射中的一种来确定速率限制440。
[0132] 现参考图5,其示出了模式确定模块332的示例性实施方式的功能框图。延迟模块504接收TCC状态508并且输出先前TCC状态512。先前TCC状态512对应于在上一控制循环期间的TCC状态508。仅作为示例,延迟模块504能够包括一个单元式的先进先出(FIFO)缓冲器。TCC状态508能够例如由变速器控制模块194产生并提供给ECM 114。
[0133] 滑移确定模块516确定TCC滑移520。滑移确定模块516能够基于涡轮机速度412和当前RPM 522之间的差来确定TCC滑移520。在RPM 522和/或涡轮机速度412被输入到滑移确定模块516之前,一个或多个滤波器能够被施加到RPM 522和/或涡轮机速度412。RPM 522能够基于RPM传感器170的测量被产生。
[0134] 转变检测模块524基于TCC状态508和先前TCC状态512来检测TCC 178状态的转变。仅作为示例,当TCC状态508和先前TCC状态512不同时,转变检测模块524能够检测到TCC 178状态的转变。当检测到TCC 178状态的转变时,转变检测模块524能够产生转变信号528。
[0135] 滑移监测模块532监测TCC滑移520。当产生转变信号528时,滑移监测模块532将初始TCC滑移536设定到TCC滑移520。换句话说,当检测到TCC 178状态的转变时,滑移监测模块532将初始TCC滑移536设定到TCC滑移520。滑移监测模块532能够将初始TCC滑移536保持一定时间段,例如直到再次产生转变信号528时为止。
[0136] 第二延迟模块564接收模式328并且输出先前模式568。先前模式568对应于在上一控制循环期间的模式328。仅作为示例,第二延迟模块564能够包括一个单元式FIFO缓冲器。
[0137] 第三延迟模块572接收DRPM 316并且输出先前DRPM 576。先前DRPM 576对应于在上一控制循环期间的DRPM 316。仅作为示例,第三延迟模块572能够包括一个单元式FIFO缓冲器。
[0138] 模式设定模块540设定模式328。模式设定模块540能够基于第一目标DRPM 408、目标DRPM 432、涡轮机速度412、TCC滑移520、先前DRPM 576和/或先前模式568来确定如何设定模式328。仅作为示例,当目标DRPM 432不等于第一目标DRPM 408并且先前模式568是第一模式时,模式设定模块540能够将模式328设定到第一模式。当目标DRPM 432不等于第一目标DRPM 408并且满足下述条件时,模式设定模块540能够将模式328设定为第一模式,所述条件为:
其中,Previous DRPM是先前DRPM 576,TS是涡轮机速度412,TCC Slip是TCC滑移
520,Fourth Predetermined Value是第四预定值。当目标DRPM 432不等于第一目标DRPM
408、先前模式568不是第一模式并且满足下述条件时,模式设定模块540能够将模式328设定为第二模式,所述条件为:

[0139] 当目标DRPM 432等于第一目标DRPM 408时,并且当先前模式568是第三模式时,模式设定模块540能够将模式328设定为第三模式。当目标DRPM 432等于第一目标DRPM408时,在满足下述条件时模式设定模块540能够将模式328设定到第三模式,所述条件为:
其中,Previous DRPM是先前DRPM 576,First DRPM是第一目标DRPM 408,并且Fifth Predetermined Value是第五预定值。当目标DRPM 432等于第一目标DRPM 408时,在先前模式568不是第三模式并且满足下述条件的情况下,模式设定模块540能够将模式328设定到第四模式:
如上所述,速率限制确定模块444能够基于模式328来确定速率限制440。速率限制模块436在将DRPM 316朝向目标DRPM 432调节时应用速率限制440。
[0140] 现参考图6,其示出了设定目标DRPM 432的示例性方法600的流程图。在604处,控制过程确定TCC状态508是否表明TCC 178被锁定。如果为假,那么控制过程在608处能够将目标DRPM 432设定为等于第一目标DRPM 408并且该控制过程可结束。如果为真,那么控制过程可以612继续。
[0141] 在612处,控制过程确定先前TCC状态512是否表明TCC 178被锁定。如果为假,那么控制过程可转移到616;如果为真,那么控制过程能够以624继续,这将在下文中进一步描述。在616处,控制过程确定初始TCC滑移536是否小于第一预定值。如果为真,那么控制过程可在620处将目标DRPM 432设定为等于第二目标DRPM 420并且控制过程可结束。如果为假,那么控制过程能够以632继续,这将在下文进一步描述。
[0142] 在624处(当在612处先前TCC状态512并不表明TCC 178被锁定时),控制过程确定TCC滑移520减去期望TCC滑移424是否小于第三预定值。如果为真,则控制过程可在628处将目标DRPM 432设定为等于第二目标DRPM 420,并且控制过程可结束。如果为假,那么控制过程可以632继续。
[0143] 控制过程在632处确定初始TCC滑移536与TCC滑移520的商的绝对值是否小于第二预定值。换句话说,控制过程在632处确定TCC滑移520是否减小。如果为真,则控制过程在636处将目标DRPM 432设定成等于第二目标DRPM 420,并且控制过程可结束。如果为假,那么控制过程在640处将目标DRPM 432设定成等于第一目标DRPM 408,并且控制过程可结束。虽然控制过程被示出为结束,但是方法600可以表示一个控制循环,并且控制过程能够返回到604处。
[0144] 现参考图7,其示出了确定模式328的示例性方法70的流程图。控制过程可以以704开始,在704处,控制过程确定目标DRPM 432是否等于第一目标DRPM 408。如果否,那么控制过程以708继续。如果为真,则控制过程以728继续,这将在下文进一步描述。
[0145] 在708处,控制过程确定先前DRPM 576减去涡轮机速度412减去TCC滑移520的结果的绝对值是否小于第四预定值。如果为真,则控制过程在712处将模式328设定为第一模式,并且控制过程可结束。如果为假,则控制过程能够以716继续。
[0146] 控制过程能够在716处确定先前模式568是否是第一模式。如果为真,那么控制过程在720处能够将模式328设定到第一模式,并且控制过程可结束。如果为假,那么控制过程在724处能够将模式328设定到第二模式,并且控制过程可结束。
[0147] 在728处(即,当在704处目标DRPM 432不等于第一目标DRPM 408时),控制过程确定先前DRPM 576减去第一目标DRPM 408的结果的绝对值是否小于第五预定值。如果为真,那么控制过程在732处能够将模式328设定到第三模式,并且控制过程可结束。如果为假,则控制过程可以736继续。
[0148] 控制过程在736处能够确定先前模式568是否是第三模式。如果为真,则控制过程在740处可将模式328设定到第三模式,并且控制过程可结束。如果为假,则控制过程在744处能够将模式328设定到第四模式,并且控制过程可结束。虽然控制过程被示出为结束,但是方法700可以表示一个控制循环,并且控制过程能够返回至704。
[0149] 现参考图8,其示出了用于产生驾驶员扭矩请求253并且基于驾驶员扭矩请求253控制发动机致动器的示例性方法800的流程图。控制过程在804处确定发动机功率请求308。控制过程可以基于车辆速度255和加速器踏板位置来确定发动机功率请求308。控制过程能够例如利用将车辆速度和加速器踏板位置与发动机功率请求308相关的函数和映射中的一种来确定发动机功率请求308。
[0150] 控制过程在808处确定第一和第二目标DRPM 408和420。控制过程基于发动机功率请求308、涡轮机速度412以及变矩器176的k因子来确定第一目标DRPM 408。控制过程基于涡轮机速度412和期望TCC滑移424来确定第二目标DRPM 420。
[0151] 控制过程在812确定目标DRPM 432。更具体地,控制过程在812处将目标DRPM432设定成等于第一和第二目标DRPM 408和420中的一个。控制过程能够如上所述地确定如何设定目标DRPM 432。
[0152] 在816处,控制过程确定速率限制440。控制过程基于模式328来确定速率限制440。仅作为示例,当模式328处于第一模式或第三模式时,控制过程可基于发动机功率请求308和DRPM 316来确定速率限制440。当模式328处于第二模式时,控制过程可基于第一和第二目标DRPM 408和420之间的差来确定速率限制440。当模式328处于第四模式时,控制过程可基于发动机功率请求308以及第一和第二目标DRPM 408和420之间的差来确定速率限制440。
[0153] 在820处,控制过程将DRPM 316朝向目标DRPM 432调节以高达速率限制440。如果DRPM 316和目标DRPM 432之间的差小于速率限制440,那么控制过程可将DRPM 316调节至目标DRPM 432。如果DRPM 316和目标DRPM 432之间的差大于速率限制440,那么控制过程能够将DRPM 316朝向目标DRPM 432调节以速率限制440。
[0154] 在824处,控制过程确定驾驶员扭矩请求253。控制过程基于发动机功率请求308和DRPM 316来确定驾驶员扭矩请求253。仅作为示例,控制过程能够利用如上所述的方程(4)和(5)来确定驾驶员扭矩请求253。控制过程在828处基于驾驶员扭矩请求253来控制发动机致动器中的一个或多个。更具体地,控制过程将利用车轴扭矩请求256和推进扭矩请求279来裁定驾驶员扭矩请求253。控制过程能够基于裁定的结果以及其他处理来选择性地控制发动机致动器中的一个或多个。控制过程于是能够结束。虽然控制过程被示出为结束,但是方法800可以表示一个控制循环,并且控制过程能够返回至804。
[0155] 本发明的广泛教导能够以各种形式被实施。因此,虽然本发明包括具体示例,但是本发明的真实范围不应被如此限制,因为在研究附图、说明书和所附权利要求书之后,本领域技术人员将能够想到其他变型。
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