08增加时，作为打开节气门阀112以快速地实现增加的添加或替代，空气控制模块228可 以调整进气凸轮相位器248和排气凸轮相位器150以增加容积效率并维持升压水平。
[0170] 现在参照图5,呈现描绘使用MPC (模型预测控制）来控制节气门阀112、进气凸轮 相位器148、排气凸轮相位器150、废气门162 (且因此涡轮增压器）以及EGR阀170的示例 性方法的流程图。控制可以从504开始，其中扭矩请求模块224基于调整后的预测扭矩请 求263和调整后的即时扭矩请求264来确定空气扭矩请求265。
[0171] 在508,扭矩转换模块304可以将空气扭矩请求265转换为基础空气扭矩请求308 或者转换为另一种适合的类型的扭矩以供MPC模块312使用。在512,未来请求模块380 基于基础空气扭矩请求308的一个或多个预期未来增加来确定未来扭矩请求384。仅举例 而言，当驾驶者已经请求A/C系统的操作时，和/或当驾驶者已经增加加速踏板位置时，未 来请求模块380可以在选择运动模式时将未来扭矩请求384中的一个或多个设置为大于基 础空气扭矩请求308。当未预期基础空气扭矩请求308的预期未来增加时，未来请求模块 380可以将未来扭矩请求384设置为等于基础空气扭矩请求308。未来扭矩请求384用来 确定可能序列的成本，且因此确定使用哪个可能序列来控制节气门阀112、进气凸轮相位器 148、排气凸轮相位器150、废气门162和EGR阀170。
[0172] 在516,序列确定模块316确定目标值266至270的可能序列。在520,预测模块 323确定用于目标值的每个可能序列的预测参数。预测模块323基于发动机102的模型 324、外源输入328和反馈输入330来确定用于可能序列的预测参数。更具体来说，基于目标 值266至270的可能序列、外源输入328和反馈输入330,预测模块323可以使用模型324 来产生用于N个控制回路的发动机102的N个预测扭矩的序列、用于N个控制回路的N个 预测APC的序列、用于N个控制回路的外部稀释的N个预测量的序列、用于N个控制回路的 剩余稀释的N个预测量的序列、用于N个控制回路的N个预测燃烧定相值的序列以及用于 N个控制回路的N个预测燃烧质量值的序列。
[0173] 在524,成本模块332分别确定用于可能序列的成本。仅举例而言，成本模块332 可以基于以下关系来确定用于目标值266至270的可能序列的成本
或者基于以下关系
该关系受制于致动器约束348和输出约束352,如以上所描述。当未来扭矩请求384 中的一个或多个（84了把，对于丨=2，...，《大于基础空气扭矩请求308 (84了把，对于 i=l)时，在增加之前增加升压并减小节气门阀112的开度并且响应于增加而打开节气门阀 112的可能序列的成本将小于其他可能序列。在增加之前增加升压并减小节气门阀112的 开度并且响应于增加而打开节气门阀112的可能序列的成本将小于其他可能序列。例如， 此可能序列的成本将小于在增加之前提供较少升压和更多打开节气门阀112和/或响应于 增加而增加升压或增加升压并打开节气门阀112的可能序列的成本。这是因为打开节气门 阀112以实现扭矩增加比使用升压或升压与节气门阀112的打开的组合实现扭矩增加更快 速。如以上所论述，作为调整节气门阀112的添加，可以使用调整进气和/或排气定相。
[0174] 在528,选择模块344分别基于可能序列的成本来选择目标值266至270的可能序 列中的一个序列。例如，选择模块344可以选择可能序列中具有最低成本的一个。因此，选 择模块344可以选择可能序列中最佳实现基础空气扭矩请求308的一个序列，并且使得发 动机102准备好实现未来扭矩请求384。如以上所论述，这可以是在增加之前增加升压(通 过减小废气门开度）并减小节气门阀112的开度的可能序列。作为在516确定目标值的可 能序列并且在524确定每个序列的成本的替代或添加，MPC模块312可以如以上论述使用 凸优化技术来识别具有最低成本的可能目标值序列。
[0175] 在532, MPC模块312可以确定可能序列中的选定序列是否满足致动器约束348。 如果532为是，则控制可以通过540继续。如果532为否，则在536，MPC模块312可以选择 可能序列中具有下一个最低成本的另一个序列，并且控制可以返回到532。以此方式，将使 用满足致动器约束348的具有最低成本的序列。
[0176] 在540,第一转换模块272将目标废气门打开面积266转换为目标占空比274以应 用于废气门162,第二转换模块276将目标节气门打开面积267转换为目标占空比278以应 用于节气门阀112。在540,第三转换模块280还将目标EGR打开面积268转换为目标占空 比282以应用于EGR阀170。第四转换模块还可以分别将目标进气凸轮相位器角269和目 标排气凸轮相位器角270转换为目标进气占空比和目标排气占空比以用于进气凸轮相位 器148和排气凸轮相位器150。
[0177] 在544,节气门致动器模块116控制节气门阀112以实现目标节气门打开面积 267,并且相位器致动器模块158分别控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150以实 现目标进气凸轮相位器角269和目标排气凸轮相位器角270。例如，节气门致动器模块116 可以目标占空比278将信号应用于节气门阀112从而实现目标节气门打开面积267。
[0178] 另外在544, EGR致动器模块172控制EGR阀170以实现目标EGR打开面积268， 并且升压致动器模块164控制废气门162以实现目标废气门打开面积266。例如，EGR致动 器模块172可以目标占空比282将信号应用于EGR阀170从而实现目标EGR打开面积268， 并且升压致动器模块164可以目标占空比274将信号应用于废气门162从而实现目标废气 门打开面积266。虽然图5被示出为在544之后结束，但是图5可以示出一个控制回路，并 且可以在预定速率下执行控制回路。另外，虽然在使用MPC的示例性背景下描述对于基础 空气扭矩请求308的预期增加减少废气门162和节气门阀112的开度，但是可以使用另一 个适合的控制方案来对于预期增加减小废气门162和节气门阀112。
[0179] 以上描述实质上仅是说明性的，而绝不意欲限制本公开、其应用或使用。本公开的 广泛教示可以各种形式来实施。因此，虽然本公开包括具体实例，但是本公开的真实范围不 应限于此，因为其他修改将在学习附图、说明书以及随附权利要求之后变得显而易见。如本 文所使用，短语A、B和C中的至少一个应解释为意味着使用非排他性的逻辑或的逻辑(A或 B或C)。应理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以不同的次 序(或同时地）执行。
[0180] 在包括以下定义的此申请中，术语模块可以由术语电路取代。术语模块可以指代 以下内容、是其一部分或者包括以下内容：特定应用集成电路(ASIC);数字、模拟或混合模 拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；场可编程门阵 列（FPGA);执行代码的处理器(共享、专用或集群）；存储由处理器执行的代码的内存(共享、 专用或集群）；提供所描述的功能性的其他适合的硬件部件；或者以上内容中的一些或所有 的组合，诸如片上系统。
[0181] 如以上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、 例程、功能、分类和/或目标。术语共享处理器涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的 单个处理器。术语集群处理器涵盖与额外处理器组合执行来自一个或多个模块的一些或所 有代码的处理器。术语共享内存涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个内存。术 语集群内存涵盖与额外内存组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的内存。术语 内存可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质并不涵盖通过介质传播的暂 时电信号和电磁信号，并且因此可以被认为是有形且永久的。永久的有形计算机可读介质 的非限制性实例包括非易失性内存、易失性内存、磁性存储器和光学存储器。
[0182] 此申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由一个或多个处理器所执行的 一个或多个计算机程序来实施。计算机程序包括存储在至少一个永久的有形计算机可读介 质上的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括和/或依赖于所存储的数据。
【主权项】
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。2. 如权利要求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。3. 如权利要求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。4. 如权利要求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。5. 如权利要求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。6. 如权利要求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。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。8. -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。9. 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。10. -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 度并且在所述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所述 发动机的容积效率的可能目标值； 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 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二值和第三值 来控制所述进气门相位器和所述排气门相位器。
【专利摘要】公开了用于未来扭矩请求增加的发动机控制系统和方法。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。发动机控制方法进一步包括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。
【IPC分类】F02D41/02, F02D43/00
【公开号】CN104948317
【申请号】CN201510136174
【发明人】K.波赫纳, C.E.惠特尼
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年3月26日
【公告号】DE102015104012A1, US20150275771