用于未来扭矩请求增加的发动机控制系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用 此申请涉及2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 502、2014年3月26日 提交的美国专利申请号14/225, 516、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 569、 2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 626、2014年3月26日提交的美国专利申 请号14/225,817、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,896、2014年3月26日 提交的美国专利申请号14/225, 53U2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 507、 2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 808、2014年3月26日提交的美国专利申 请号14/225,587、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,492、2014年3月26日 提交的美国专利申请号14/226, 006、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/226, 121 以及2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,891。以上申请的全部披露内容以引 用的方式并入本文。
技术领域
[0002] 本公开涉及内燃发动机，并且更具体来说，涉及用于车辆的发动机控制系统和方 法。
【背景技术】
[0003] 本文所提供的【背景技术】描述的目的在于从总体上介绍本公开的背景。当前提及 的发明人的工作一一以在此【背景技术】部分中所描述的为限一一以及在提交时否则可能不 构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技 术。
[0004] 内燃发动机在汽缸内燃烧空气与燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。进入 发动机的空气流量通过节气门来调节。更具体来说，节气门调整节气门面积，这增加或减少 进入发动机的空气流量。当节气门面积增加时，进入发动机的空气流量增加。燃料控制系 统调整燃料被喷射的速率从而将所需的空气/燃料混合物提供到汽缸和/或实现所需的扭 矩输出。增加提供到汽缸的空气与燃料的量增加发动机的扭矩输出。
[0005] 在火花点火发动机中，火花开始提供到汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩 点火发动机中，汽缸中的压缩燃烧提供到汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流量 可以是用于调整火花点火发动机的扭矩输出的主要机构，而燃料流可以是用于调整压缩点 火发动机的扭矩输出的主要机构。
[0006] 已经开发出发动机控制系统来控制发动机输出扭矩以实现所需扭矩。然而，传统 的发动机控制系统并不如需要一样精确地控制发动机输出扭矩。另外，传统的发动机控制 系统并不对控制信号提供快速响应或者在影响发动机输出扭矩的各种设备之间协调发动 机扭矩控制。
【发明内容】
[0007] 在一个特征中，披露车辆的发动机控制系统。扭矩请求模炔基于驾驶者输入产生 用于发动机的扭矩请求。空气控制模炔基于扭矩请求控制涡轮增压器的废气门的开度和节 气门阀的开度。未来请求模块选择性地确定扭矩请求的预期未来增加。基于预期未来增加 并且在扭矩请求基于预期未来增加而增加之前，空气控制模块减小废气门的开度和节气门 阀的开度。
[0008] 在其他特征中，当扭矩请求基于预期未来增加而增加时，空气控制模块增加节气 门阀的开度。
[0009] 在另外其他特征中，当扭矩请求基于预期未来增加而增加时，空气控制模块增加 节气门阀的开度并且维持废气门的开度。
[0010] 在另外其他特征中，未来请求模块确定用于空气调节压缩机离合器的接合的预期 未来增加。
[0011] 在其他特征中，未来请求模炔基于驾驶者选择车辆的操作的运动模式来确定预期 未来增加。
[0012] 在另外其他特征中，未来请求模炔基于加速踏板的踩下确定预期未来增加。
[0013] 在一个特征中，披露车辆的发动机控制系统。预测模块分别基于用于M个未来时 间的可能目标值组和发动机的模型来确定用于M个未来时间的发动机的预测扭矩，其中M 是大于一的整数。成本模块分别基于用于M个未来时间的预测扭矩与用于M个未来时间的 发动机扭矩请求的比较来确定用于可能目标值组的成本。未来请求模炔基于发动机扭矩请 求的预期增加来设置用于M个未来时间的发动机扭矩请求中的至少一个。可能目标值组包 括用于在预期增加之前减小涡轮增压器的废气门的开度和在预期增加之前减小节气门阀 的开度的可能目标值。选择模炔基于成本从包括可能目标值组和N个其他可能目标值组的 群组中选择可能目标值组，其中N是大于零的整数，并且其基于选定的可能目标值组来设 置目标值。升压致动器模炔基于目标值中的第一值控制废气门。节气门致动器模炔基于目 标值中的第二值控制节气门阀。
[0014] 在其他特征中，未来请求模块确定用于空气调节压缩机离合器的接合的发动机扭 矩请求的预期增加。
[0015] 在另外其他特征中，未来请求模炔基于驾驶者选择车辆操作的运动模式和驾驶者 踩下加速踏板中的至少一个来确定发动机扭矩请求的预期增加。
[0016] 在另外其他特征中：基于目标值中的第三值控制排气再循环（EGR)阀的开度的 EGR致动器模块；以及分别基于目标值中的第四值和第五值控制进气门和排气门定相的相 位器致动器模块。
[0017] 在一个特征中，披露车辆的发动机控制系统。扭矩请求模炔基于驾驶者输入产生 用于发动机的扭矩请求。空气控制模炔基于扭矩请求控制涡轮增压器的废气门的开度、节 气门阀的开度以及进气门和排气门相位器。未来请求模块选择性地确定扭矩请求的预期未 来增加。基于预期未来增加并且在扭矩请求基于预期未来增加而增加之前，空气控制模块 减小废气门的开度并调整进气门相位器和排气门相位器中的至少一个以减少发动机的容 积效率。
[0018] 在其他特征中，当扭矩请求基于预期未来增加而增加时，空气控制模块维持废气 门的开度并且调整进气门相位器和排气门相位器中的至少一个以增加发动机的容积效率。
[0019] 在一个特征中，一种用于车辆的发动机控制方法包括：基于驾驶者输入产生用于 发动机的扭矩请求；基于扭矩请求控制：涡轮增压器的废气门的开度；基于扭矩请求的节 气门阀的开度；以及进气门相位器和排气门相位器。发动机控制方法进一步包括：选择性 地确定扭矩请求的预期未来增加；以及基于预期未来增加并且在扭矩请求基于预期未来增 加而增加之前：减小废气门的开度；以及以下各项中的至少一个：减小节气门阀的开度；以 及调整进气门相位器和排气门相位器中的至少一个以减小发动机的容积效率。
[0020] 在其他特征中，发动机控制方法进一步包括当扭矩请求基于预期未来增加而增加 时的以下各项中的至少一个：增加节气门阀的开度；以及调整进气门相位器和排气门相位 器中的至少一个以增加发动机的容积效率。
[0021] 在另外其他特征中，发动机控制方法进一步包括当扭矩请求基于预期未来增加而 增加时：维持废气门的开度；以及以下各项中的至少一个：增加节气门阀的开度；以及调整 进气门相位器和排气门相位器中的至少一个以增加发动机的容积效率。
[0022] 在另外其他特征中，发动机控制方法进一步包括确定用于空气调节压缩机离合器 的接合的预期未来增加。
[0023] 在另外其他特征中，发动机控制方法进一步包括基于驾驶者选择车辆的操作的运 动模式来确定预期未来增加。
[0024] 在另外其他特征中，发动机控制方法进一步包括基于加速踏板的踩下来确定预期 未来增加。
[0025] 在一个特征中，披露车辆的发动机控制系统。预测模块分别基于用于M个未来时 间的可能目标值组和发动机的模型来确定用于M个未来时间的发动机的预测扭矩，其中M 是大于一的整数。成本模块分别基于用于M个未来时间的预测扭矩与用于M个未来时间的 发动机扭矩请求的比较来确定用于可能目标值组的成本。未来请求模炔基于发动机扭矩请 求的预期增加来设置用于M个未来时间的发动机扭矩请求中的至少一个。可能目标值组包 括用于在预期增加之前减小涡轮增压器的废气门的开度并且在预期增加之前调整进气门 相位器和排气门相位器中的至少一个以减小发动机的容积效率的可能目标值。选择模炔基 于成本从包括可能目标值组和N个其他可能目标值组的群组中选择可能目标值组，其中N 是大于零的整数，并且基于选定的可能目标值组来设置目标值。升压致动器模炔基于目标 值中的第一值控制废气门。相位器致动器模块分别基于目标值中的第二值和第三值来控制 进气门相位器和排气门相位器。
[0026] 本发明包括以下方案： 1. 一种车辆的发动机控制系统，包括： 扭矩请求模块，所述扭矩请求模炔基于驾驶者输入产生用于发动机的扭矩请求； 空气控制模块，所述空气控制模炔基于所述扭矩请求控制涡轮增压器的废气门的开度 和节气门阀的开度； 未来请求模块，所述未来请求模块选择性地确定所述扭矩请求的预期未来增加， 其中，基于所述预期未来增加并且在所述扭矩请求基于所述预期未来增加而增加之 前，所述空气控制模块减小所述废气门的开度和所述节气门阀的开度。
[0027] 2.如方案1所述的发动机控制系统，其中当所述扭矩请求基于所述预期未来增 加而增加时，所述空气控制模块增加所述节气门阀的开度。
[0028] 3.如方案1所述的发动机控制系统，其中当所述扭矩请求基于所述预期未来增 加而增加时，所述空气控制模块增加所述节气门阀的开度并且维持所述废气门的开度。
[0029] 4.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述未来请求模块确定用于空气调节 压缩机离合器的接合的预期未来增加。
[0030] 5.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述未来请求模炔基于驾驶者选择所 述车辆的操作的运动模式来确定所述预期未来增加。
[0031] 6.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述未来请求模炔基于加速踏板的踩 下确定所述预期未来增加。
[0032] 7. -种车辆的发动机控制系统，包括： 预测模块，所述预测模块分别基于用于M个未来时间的可能目标值组和发动机的模型 来确定用于所述M个未来时间的所述发动机的预测扭矩， 其中M是大于一的整数； 成本模块，所述成本模块分别基于用于所述M个未来时间的所述预测扭矩与用于所述 M个未来时间的发动机扭矩请求的比较来确定用于所述可能目标值组的成本； 未来请求模块，所述未来请求模炔基于所述发动机扭矩请求的预期增加来设置用于所 述M个未来时间的所述发动机扭矩请求中的至少一个， 其中所述可能目标值组包括用于在所述预期增加之前减小涡轮增压器的废气门的开 度和在所述预期增加之前减小节气门阀的开度的可能目标值； 选择模块，所述选择模炔基于所述成本从包括所述可能目标值组和N个其他可能目标 值组的群组中选择所述可能目标值组，其中N是大于零的整数，并且其基于选定的可能目 标值组来设置目标值； 升压致动器模块，所述升压致动器模炔基于所述目标值中的第一值控制所述废气门； 以及 节气门致动器模块，所述节气门致动器模炔基于所述目标值中的第二值控制所述节气 门阀。
[0033] 8.如方案7所述的发动机控制系统，其中所述未来请求模块确定用于空气调节 压缩机离合器的接合的所述发动机扭矩请求的所述预期增加。
[0034] 9.如方案7所述的发动机控制系统，其中所述未来请求模炔基于驾驶者选择车 辆操作的运动模式的和驾驶者踩下加速踏板中的至少一个来确定所述发动机扭矩请求的 所述预期增加。
[0035] 10.如方案7所述的发动机控制系统，其进一步包括： 排气再循环（EGR)致动器模块，所述EGR致动器模炔基于所述目标值中的第三值控制 EGR阀的开度；以及 相位器致动器模块，所述相位器致动器模块分别基于所述目标值中的第四值和第五值 控制进气门和排气门定相。
[0036] 11. 一种车辆的发动机控制系统，包括： 扭矩请求模块，所述扭矩请求模炔基于驾驶者输入产生用于发动机的扭矩请求； 空气控制模块，所述空气控制模炔基于所述扭矩请求控制涡轮增压器的废气门的开 度、节气门阀的开度以及进气门相位器和排气门相位器；以及 未来请求模块，所述未来请求模块选择性地确定所述扭矩请求的预期未来增加， 其中，基于所述预期未来增加并且在所述扭矩请求基于所述预期未来增加而增加之 前，所述空气控制模块减小所述废气门的开度并调整所述进气门相位器和所述排气门相位 器中的至少一个以减少所述发动机的容积效率。
[0037] 12.如方案11所述的发动机控制系统，其中当所述扭矩请求基于所述预期未来 增加而增加时，所述空气控制模块维持所述废气门的开度并且调整所述进气门相位器和所 述排气门相位器中的至少一个以增加所述发动机的容积效率。
[0038] 13. -种用于车辆的发动机控制方法，包括： 基于驾驶者输入产生用于发动机的扭矩请求； 基于所述扭矩请求控制： 涡轮增压器的废气门的开度； 基于所述扭矩请求的节气门阀的开度；以及 进气门相位器和排气门相位器； 选择性地确定所述扭矩请求的预期未来增加；以及 基于所述预期未来增加并且在所述扭矩请求基于所述预期未来增加而增加之前： 减小所述废气门的开度；以及 以下各项中的至少一个： 减小所述节气门阀的开度；以及 调整所述进气门相位器和所述排气门相位器中的至少一个以减小所述发动机的容积 效率。
[0039] 14.如方案13所述的发动机控制方法，其进一步包括当所述扭矩请求基于所述 预期未来增加而增加时的以下各项中的至少一个： 增加所述节气门阀的开度；以及 调整所述进气门相位器和所述排气门相位器中的至少一个以增加所述发动机的容积 效率。
[0040] 15.如方案13所述的发动机控制方法，其进一步包括当所述扭矩请求基于所述 预期未来增加而增加时： 维持所述废气门的开度；以及 以下各项中的至少一个： 增加所述节气门阀的开度；以及 调整所述进气门相位器和所述排气门相位器中的至少一个以增加所述发动机的容积 效率。
[0041] 16.如方案14所述的发动机控制方法，其进一步包括确定用于空气调节压缩机 离合器的接合的所述预期未来增加。
[0042] 17.如方案14所述的发动机控制方法，其进一步包括基于驾驶者选择所述车辆 操作的运动模式来确定所述预期未来增加。
[0043] 18.如方案14所