用于协调节气门和增压的控制系统和方法

专利名称：用于协调节气门和增压的控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及发动机控制系统和方法，且更具体地涉及用于协调节气门和增压的控制系统和方法。
背景技术：
在这里提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。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木。内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料的混合物以驱动活塞，从而产生驱动扭矩。进入发动机中的空气流借助节气门来调整。更具体地，节气门调节节流面积，这增加或減少了进入到发动机中的空气流。当节流面积增加时，进入到发动机中的空气流增加。增压装置(例如，涡轮增压器或机械式增压器)也能够增加进入到发动机中的空气流。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。増加提供给气缸的空气和燃料的量増加了发动机的扭矩输出。在火花点火发动机中，火花引起被提供给气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，气缸内的压缩使提供给气缸的空气/燃料混合物燃烧。火花正时和空气流可以是用于调节火花点火发动机的扭矩输出的主要机制，而燃料流可以是用于调节压缩点火发动机的扭矩输出的主要机制。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，常规发动机控制系统并不如所需要的那样来精确地控制发动机输出扭矩。此外，常规发动机控制系统并不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之间的协调发动机扭矩控制。

发明内容
根据本发明原理的发动机控制系统包括歧管空气压カ(MAP)确定模块、增压控制模块和节气门控制模块。所述MAP确定模块基于驾驶员扭矩请求来确定期望MAP。所述增压控制模块基于所述期望MAP和基本增压压カ来控制增压装置。所述增压装置利用增压压力来致动，并且当所述增压压カ小于所述基本增压压カ时，所述增压压力不足以致动所述增压装置。所述节气门控制模块基于所述期望MAP和基本增压压カ来控制节气门阀。本发明还包括以下方案
I.一种系统，包括
歧管空气压カMAP确定模块，所述MAP确定模块基于驾驶员扭矩请求来确定期望MAP ；增压控制模块，所述增压控制模块基于所述期望MAP和基本增压压力来控制增压装置，其中，所述增压装置利用增压压力来致动，并且当所述增压压力小于所述基本增压压力时，所述增压压力不足以致动所述增压装置；以及
节气门控制模块，所述节气门控制模块基于所述期望MAP和所述基本增压压力来控制节气门阀。2.根据方案I所述的系统，还包括基本增压模块，所述基本增压模块基于大气压力来确定所述基本增压压力。3.根据方案I所述的系统，还包括增压偏移模块，所述增压偏移模块基于所述期望MAP和所述基本增压压力来确定增压偏移压力，其中，所述增压控制模块基于所述增压偏移压力来控制所述增压装置。4.根据方案3所述的系统，其中，所述增压控制模块基于所述期望MAP和所述增压偏移压力的和来确定期望增压压力，并且所述增压控制模块基于所述期望增压压力来控 制所述增压装置。5.根据方案4所述的系统，其中，当所述期望MAP小于第一压力时，所述增压偏移压力大于零。6.根据方案5所述的系统，还包括节气门偏移模块，所述节气门偏移模块基于所述期望MAP和所述基本增压压力来确定节气门偏移压力，其中，所述节气门控制模块基于所述节气门偏移压力来控制所述节气门阀。7.根据方案6所述的系统，其中，所述节气门控制模块基于所述期望MAP和所述节气门偏移压力的和来确定期望节流面积，并且所述节气门控制模块基于所述期望节流面积来控制所述节气门阀。8.根据方案7所述的系统，还包括每缸空气量APC确定模块，所述APC确定模块基于所述驾驶员扭矩请求来确定期望APC，其中，所述节气门控制模块基于所述期望APC来确定所述期望节流面积。9.根据方案7所述的系统，其中，当所述期望MAP大于所述第一压力时，所述节气门偏移压力大于零。10.根据方案9所述的系统，其中，所述第一压力被预先确定，以便与所述增压装置的致动百分比对应。11. 一种方法，包括
基于驾驶员扭矩请求来确定期望歧管空气压力MAP ;
基于所述期望MAP和基本增压压力来控制增压装置，其中，所述增压装置利用增压压力来致动，并且当所述增压压力小于所述基本增压压力时所述增压压力不足以致动所述增压装置；以及
基于所述期望MAP和所述基本增压压力来控制节气门阀。12.根据方案11所述的方法，还包括基于大气压力来确定所述基本增压压力。13.根据方案11所述的方法，还包括
基于所述期望MAP和所述基本增压压力来确定增压偏移压力；以及 基于所述增压偏移压力来控制所述增压装置。14.根据方案13所述的方法，还包括基于所述期望MAP和所述增压偏移压カ的和来确定期望增压压力；以及 基于所述期望增压压力来控制所述增压装置。15.根据方案14所述的方法，其中，当所述期望MAP小于第一压カ时，所述增压偏移压カ大于零。16.根据方案15所述的方法，还包括
基于所述期望MAP和所述基本增压压カ来确定节气门偏移压カ；以及 基于所述节气门偏移压カ来控制所述节气门阀。17.根据方案16所述的方法，还包括
基于所述期望MAP和所述节气门偏移压カ的和来确定期望节流面积；以及 基于所述期望节流面积来控制所述节气门阀。
18.根据方案17所述的方法，还包括
基于所述驾驶员扭矩请求来确定期望每缸空气量APC ；以及 基于所述期望APC来确定所述期望节流面积。19.根据方案17所述的方法，其中，当所述期望MAP大于所述第一压カ时，所述节气门偏移压カ大于零。20.根据方案19所述的方法，其中，所述第一压カ被预先确定，以便与所述增压装置的致动百分比对应。本发明的进ー步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g在用于例示目的，且不g在限制本发明的范围。


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I是根据本发明原理的示例性发动机系统的功能框 图2是根据本发明原理的示例性发动机控制系统的功能框 图3是根据本发明原理的示例性发动机控制模块的功能框 图4是示出了根据本发明原理的示例性发动机控制方法的流程 图5是示出了根据本发明原理的示例性歧管空气压カ(MAP)控制曲线的图形；
图6是示出了根据本发明原理的示例性增压控制曲线的图形；以及 图7是示出了根据本发明原理的示例性节气门控制曲线的图形。
具体实施例方式以下说明本质上仅为示例性的，且绝不旨在限制本发明、它的应用或使用。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识类似的元件。如在此所使用的，短语“A、B和C的至少ー个”应当理解为意指使用了非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解的是，方法内的步骤可以以不同顺序执行而不改变本发明的原理。如本文所使用的，术语“模块”可指代下述、是下述的一部分、或包括下述专用集成电路(ASIC);电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA);执行代码的(共享的、专用的、或组)处理器；提供所描述的功能的其他合适的部件；或者上述中的ー些或全部的组合，例如在片上系统中那样。术语“模块”可包括(共享的、专用的、或组)存储器，其存储由处理器执行的代码。如上述使用的，术语“代码”可包括软件、固件和/或微代码，并且可指的是程序、例程、函数、类和/或对象。如上述使用的，术语“共享的”是指来自多个模块的一些代码或全部代码可使用单个(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可由单个(共享的)存储器存储。如上述使用的，术语“组”是指来自单个模块的一些代码或全部代码可使用一组处理器或一组执行引擎来执行。例如，处理器的多个核和/或多个线程都能够被认为是执行引擎。在各个实施方式中，执行引擎能够在一个处理器上、在多个处理器上、以及在多个位置的处理器上(例如，并行处理布置中的多个服务器)被分组。此外，来自单个模块的一些代码或全部代码可使用一组存储器来存储。本文所述的装置和方法可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施。计算机程序包括处理器可执行的指令，其被存储在非暂时性有形计算机可读介质上。计算机程序还可包括存储的数据。非暂时性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。节气门阀能够基于期望节流面积被控制，并且增压装置能够基于期望增压压力被控制。期望节流面积和期望增压压力两者都能够基于期望歧管空气压力(MAP)被确定。能够通过打开废气门以允许空气流完全绕过增压装置(例如，绕过机械式增压器)或部分绕过增压装置(例如，绕过涡轮增压器的涡轮机)来控制增压装置所产生的增压压力。增压装置的废气门能够利用增压压力来致动。当增压压力小于基本增压压力时，该增压压力不足以致动废气门。基本增压压力取决于大气压力以及增压装置的设计。节气门阀和增压装置的响应增益可能受进气空气流影响。节气门阀的响应增益是通过节气门阀的流率的变化与节气门阀的节流面积的变化的比。增压装置的响应增益是增压压力的变化与废气门的致动百分比(即，占空比(duty cycle))的变化的比。能够通过分别减少和增加占空比来打开和关闭废气门。当节气门阀上的期望压力比小于第一比(例如，0.9)时，节气门阀的响应增益能够是最稳定一致的(即，在期望范围内)。期望压力比是节气门阀下游的期望压力(即，期望MAP)与节气门阀上游的压力的比。当增压压力小于基本增压压力时，节气门阀上游的压力可以等于大气压力。因此，当期望MAP等于大气压力的90%时，节气门阀上的期望压力比能够是0.9。当废气门的占空比大于第一百分比(例如，30%)时，增压装置的响应增益能够是最稳定一致的。当期望MAP等于第一压力时，废气门的占空比能够等于第一百分比。第一压力可以比基本增压压力大大约10千帕(kPa)。根据本发明的发动机控制系统和方法通过在致动器的响应增益最稳定一致时利用致动器调节进气空气流来协调节气门阀和增压装置的致动。当期望MAP小于第一压力时，节气门阀被用作用于调节进气空气流的主致动器。通过将增压偏移压力添加到期望MAP以及基于偏移的期望MAP确定期望增压压力，节气门阀能够用作主致动器来调节进气空气流。增压偏移压力能够被预先确定，以便完全关闭增压装置。当期望MAP大于第一压力时，增压装置被用作用于调节进气空气流的主致动器。通过将节气门偏移压力添加到期望MAP以及基于偏移的期望MAP确定期望节流面积，增压装置能够用作主致动器来调节进气空气流。增压偏移压力能够被预先确定，以便完全打开节气门阀。继而，当增压装置从期望MAP过冲的量大于节气门偏移压カ时，能够仅将节气门阀用来调节进气空气流。以这种方式协调节气门阀和增压装置的致动改进了控制发动机扭矩的能力、改善了驾驶性能、改善了增压诊断、降低了泵送损失、以及改善了增压过冲保护。通过在较低扭矩水平下提供比所必需的增压更多的增压来改善驾驶性能，这使得增压装置的响应增益在较低扭矩水平下更稳定一致。结果是，增压装置的响应增益更多时间是稳定一致的，从而改善了可能仅当增压装置的响应增益稳定一致时才执行的增压诊断方法。通过在较高扭矩水平下将节气门阀打开得比所必需的程度更多来減少泵送损失，这减少了进气空气流的约束，并且在涡轮增压的发动机系统中減少了排气背压。在增压装置从期望MAP过冲的量大于节气门偏移压カ时，通过逐渐关闭节气门阀以将实际MAP限制到期望MAP，能够改善增压过冲保护。当增压装置能够将实际MAP限制到期望MAP和节气门偏移压カ之和时，可以再打开节气门阀。现參考图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。空气通过进气系统108被抽吸到发动机102中。仅作为示例，进气系统108能够包括进气歧管110和节气门阀112。仅作为示例，节气门阀112能够包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM) 114控制节气门致动器模块116，该节气门致动器模块调整节气门阀112的开度以控制被抽吸到进气歧管110中的空气量。来自进气歧管110的空气被抽吸到发动机102的气缸中。虽然发动机102可以包括多个气缸，但是为了例示的目的仅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善燃料经济性。虽然下述讨论描述了四冲程循环，但是发动机102能够利用四冲程循环或两冲程循环来操作。四冲程循环包括进气冲程、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内发生四冲程中的两个。因此，为了使气缸118经历全部四个冲程，两次曲轴回转是必需的。在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气门122被抽吸到气缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块调节燃料喷射以实现期望的空气/燃料比。燃料能够在中心位置处或者在多个位置(例如，在每个气缸的进气门122附近)处被喷射到进气歧管110中。在各个实施方式(未示出)中，燃料能够直接喷射到气缸中或者喷射到与气缸相关联的混合室中。燃料致动器模块124能够中止到被停用的气缸的燃料喷射。喷射的燃料与空气混合并且在气缸118中形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102能够是压缩点火发动机，在该情况下，气缸118中的压缩点燃空气/燃料混合物。另选地，发动机102能够是火花点火发动机，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，从而点燃空气/燃料混合物。可以相对于活塞处于其最上位置(称为上止点(TDC ))时的时间来规定火花正时。可以通过规定了在TDC之前或之后多远来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位置直接相关，因此火花致动器模块126的操作能够与曲轴角同步。在各个实施方式中，火花致动器模块126能够中止向停用的气缸提供火花。产生火花能够被称为着火事件。火花致动器模块126能够具有为每次着火事件改变火花正时的能力。火花致动器模块126甚至能够当火花正时信号在上一次着火事件和下一次着火事件之间变化时改变用于下一次着火事件的火花正时。在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧将活塞向下驱动，由此驱动曲轴。燃烧冲程能够被限定为活塞到达TDC与活塞返回至下止点(BDC)的时刻之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上运动并且通过排气门130驱出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。进气门122能够由进气凸轮轴140控制，而排气门130能够由排气凸轮轴142控制。在各个实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)能够控制用于气缸118的多个进气门(包括进气门122)，和/或能够控制多个气缸组(包括气缸118)的进气门(包括 进气门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的多个排气门，和/或能够控制用于多个气缸组(包括气缸118)的排气门(包括排气门130)。气缸致动器模块120能够通过禁止开启进气门122和/或排气门130来停用气缸118。在各个其他实施方式中，进气门122和/或排气门130能够通过除凸轮轴以外的装置来控制，例如，电磁致动器。借助进气凸轮相位器148，进气门122打开的时间能够相对于活塞TDC改变。借助排气凸轮相位器150，排气门130打开的时间能够相对于活塞TDC改变。相位器致动器模块158能够基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施时，还能够借助相位器致动器模块158来控制可变气门升程(未示出)。发动机系统100能够包括增压装置，该增压装置向进气歧管110提供加压空气。例如，图I示出了包括热涡轮机160-1的涡轮增压器，该热涡轮机由流经排气系统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通向节气门阀112的空气。在各个实施方式中，由曲轴驱动的机械式增压器(未示出)能够压缩来自节气门阀112的空气，并且将压缩空气传送到进气歧管110。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164来控制涡轮增压器。增压致动器模块164能够通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各个实施方式中，多个涡轮增压器能够由增压致动器模块164控制。涡轮增压器能够具有可变几何，该可变几何可以由增压致动器模块164控制。中冷器(未不出)能够耗散被包含在压缩空气充气中的一些热量，该压缩空气充气在空气被压缩时产生。压缩空气充气还可以吸收来自排气系统134的部件的热量。虽然为了描述目的被示出为分离的，但是涡轮机160-1和压缩机160-2能够彼此附接，从而将进气空气安置成十分接近热排气。发动机系统100能够包括排气再循环(EGR)阀170，该EGR阀将排气选择性地再引导回到进气歧管110中。EGR阀170可能定位在涡轮增压器的涡轮机160-1上游。EGR阀170能够由EGR致动器模块172控制。发动机系统100能够利用RPM传感器180来测量曲轴的速度，单位为每分钟转数(RPM)0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182来测量。ECT传感器182能够定位在发动机102内或者定位在冷却剂循环到的其他位置处，例如散热器(未示出)处。进气歧管110内的压カ能够利用歧管绝对压カ(MAP)传感器184来測量。在各个实施方式中，能够测量发动机真空度，该发动机真空度是环境空气压カ与进气歧管110内的压カ之间的差。被抽吸到发动机102中的空气的质量流率能够利用空气质量流量(MAF)传感器186来测量。在节气门阀112的入口处的空气压カ能够利用节气门入口空气压カ(TIAP)传感器188来测量。节气门致动器模块116能够利用ー个或多个节气门位置传感器(TPS) 190来监测节气门阀112的位置。被抽吸到发动机102中的空气的环境温度能够利用进气温度(IAT)传感器192来测量。在各个实施方式中，MAF传感器186和IAT传感器192能够定位在同ー壳体中。此外，MAF传感器186和IAT传感器192能够定位在涡轮增压器的压缩机160-2上游，以保护传感器186、192免受当空气由涡轮增压器的压缩机160-2压缩时产生的热量的影响。ECM 114能够利用来自传感器的信号来做出用于发动机系统100的控制決定。 ECM 114能够与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换挡。例如，ECM 114能够在换挡期间降低发动机扭矩。ECM 114能够与混合动カ控制模块196通信，以协调发动机102和电动马达198的操作。电动马达198还用作发电机，并且能够用于产生电能以供车辆电气系统使用和/或存储在蓄电池中。在各个实施方式中，ECM 114、变速器控制模块194和混合动カ控制模块196的各种功能能够集成到一个或多个模块中。改变发动机參数的每个系统能够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I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节气门开启面积。类似地，火花致动器模块126能够被称为致动器，而相应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他致动器可以包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些致动器来说，致动器值能够分别对应于被启用的气缸的数量、燃料供应速率、进气和排气凸轮相位器的角度、增压压力和EGR阀开启面积。ECM 114能够控制致动器值，以便使发动机102产生期望的发动机输出扭矩。现參考图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。驾驶员扭矩模块202能够基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来确定驾驶员扭矩请求。驾驶员输入能够基于加速器踏板的位置。驾驶员输入还能够基于巡航控制，该巡航控制能够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能够存储加速器踏板位置到期望扭矩的ー个或多个映射，并且能够基于选定的ー个映射来确定驾驶员扭矩请求。车轴扭矩裁定模块204在来自驾驶员扭矩模块202的驾驶员扭矩请求与其他车轴扭矩请求之间进行裁定。车轴扭矩(在车轮处的扭矩)能够由包括发动机和/或电动马达的各种源产生。扭矩请求能够包括绝对扭矩请求以及相对扭矩请求和匀变请求(ramprequests)。仅作为示例,勻变请求能够包括将扭矩向下勻变(ramp)至最小发动机关闭扭矩的请求或者将扭矩从最小发动机关闭扭矩向上匀变的请求。相对扭矩请求能够包括临时或持久的扭矩减少或增加。车轴扭矩请求能够包括当检测到正向车轮滑移时由牵引控制系统所请求的扭矩减少。当车轴扭矩克服车轮与路面之间的摩擦时发生正向(positive)车轮滑移，并且车轮开始相对于路面滑移。车轴扭矩请求还能够包括抵消负向(negative)车轮滑移的扭矩增加请求，其中车辆的轮胎相对于路面沿另一方向滑移，这是因为车轴扭矩是负向的。车轴扭矩请求还能够包括制动器管理请求和车辆过速扭矩请求。制动器管理请求能够减少车轴扭矩，以确保车轴扭矩不超过制动器的能力，从而在车辆停止时保持住车辆。车辆过速扭矩请求能够减少车轴扭矩，以防止车辆超过预定速度。车轴扭矩请求还能够由车辆稳定性控制系统来产生。车轴扭矩裁定模块204基于在接收到的扭矩请求之间的裁定结果来输出预计扭矩请求和即时扭矩请求。如下文所述的，来自车轴扭矩裁定模块204的预计和即时扭矩请求能够在被用于控制发动机系统100的致动器之前由ECM 114的其他模块选择性地调节。 在一般概念中，即时扭矩请求是当前期望车轴扭矩的量，而预计扭矩请求是在短期内可能需要的车轴扭矩的量。因此ECM 114控制发动机系统100，以产生与即时扭矩请求相等的车轴扭矩。然而，致动器值的不同组合能够导致相同的车轴扭矩。因此，ECM 114能够调节致动器值以允许更快地转变为预计扭矩请求，而同时将车轴扭矩保持在即时扭矩请求。在各个实施方式中，预计扭矩请求能够基于驾驶员扭矩请求。即时扭矩请求能够小于预计扭矩请求，例如当驾驶员扭矩请求导致车轮在冰面上滑移时。在这种情况下，牵引控制系统(未示出)能够借助即时扭矩请求来请求降低，并且ECM 114将发动机系统100所产生的扭矩降低到即时扭矩请求。然而，ECM 114控制发动机系统100，使得一旦车轮滑移停止，则发动机系统100就能够快速地重新恢复产生预计扭矩请求。在一般概念中，即时扭矩请求与较高的预计扭矩请求之间的差能够被称为扭矩储备。扭矩储备能够表示发动机系统100能够开始以最小延迟产生的额外扭矩的量。快速发动机致动器被用于增加或减少当前车轴扭矩。如在下文更详细地描述的，快速发动机致动器是相对于缓慢发动机致动器来定义的。在各个实施方式中，快速发动机致动器能够在一定范围内改变车轴扭矩，其中所述范围由缓慢发动机致动器建立。在这种实施方式中，该范围的上限是预计扭矩请求，而该范围的下限由快速致动器的扭矩能力限制。仅作为示例，快速致动器仅能够将车轴扭矩减少第一量，其中所述第一量是对快速致动器的扭矩能力的量度。所述第一量能够基于由缓慢发动机致动器设置的发动机操作状况而改变。当即时扭矩请求处于该范围内时，能够设置快速发动机致动器，以使得车轴扭矩等于即时扭矩请求。当ECM 114请求输出预计扭矩请求时，快速发动机致动器能够被控制以将车轴扭矩改变到该范围的上限，即预计扭矩请求。在一般概念中，快速发动机致动器在与缓慢发动机致动器相比时能够更快速地改变车轴扭矩。缓慢致动器能够比快速致动器更缓慢地响应于其相应致动器值中的变化。例如，缓慢致动器能够包括这样的机械部件，所述机械部件需要时间以响应于致动器值中的变化从一个位置移动到另一位置。缓慢致动器还能够由这样的量来表征，即一旦缓慢致动器开始执行改变的致动器值，则车轴扭矩开始改变所花费的时间量。通常，该时间量对于缓慢致动器比对于快速致动器来说将更长。此外，甚至在开始改变之后，车轴扭矩可能要花费更长的时间来完全响应于缓慢致动器中的变化。仅作为示例，ECM 114能够将缓慢致动器的致动器值设置为这样的值，即在快速致动器被设置为合适值的情况下，该值会使得发动机系统100能够产生预计扭矩请求。同吋，ECM 114能够将快速致动器的致动器值设置为这样的值，即在给定缓慢致动器值的情况下，该值使得发动机系统100产生即时扭矩请求而不是预计扭矩请求。因此，快速致动器值使得发动机系统100产生即时扭矩请求。当ECM 114决定将车轴扭矩从即时扭矩请求转变为预计扭矩请求吋，ECM 114将ー个或多个快速致动器的致动器值改变为与预计扭矩请求对应的值。由于已经基于预计扭矩请求设置了缓慢致动器值，因此发动机系统100能够在仅由快速致动器施加的延迟之后产生预计扭矩请求。换句话说，避免了否则会由于利用缓慢致动器来改变车轴扭矩所引起的更长延迟。仅作为示例，当预计扭矩请求等于驾驶员扭矩请求时，当由于临时扭矩降低请求 导致了即时扭矩请求小于驾驶员扭矩请求时，能够产生扭矩储备。另选地，通过将预计扭矩请求增加为高于驾驶员扭矩请求同时保持处于驾驶员扭矩请求的即时扭矩请求，也能够产生扭矩储备。得到的扭矩储备能够吸收所需车轴扭矩的突然増加。仅作为示例，来自空气调节器或助力转向泵的突然负荷能够通过増加即时扭矩请求来抵消。如果即时扭矩请求的増加小于扭矩储备，那么该增加能够借助利用快速致动器来快速地产生。然后，预计扭矩请求还能够被增加，以重新建立先前的扭矩储备。扭矩储备的另一示例性用途是减小缓慢致动器值的波动。由于其相对缓慢的速度，所以改变缓慢致动器值可能产生控制的不稳定性。此外，缓慢致动器能够包括机械零部件，所述机械零部件在频繁地运动时能够汲取更多的功率和/或更快地磨损。产生足够的扭矩储备允许通过借助即时扭矩请求改变快速致动器同时保持缓慢致动器值来实现期望扭矩的变化。例如，为了保持给定的怠速，即时扭矩请求能够在一定范围内改变。如果预计扭矩请求被设置成高于该范围的水平，那么能够利用快速致动器来实现保持怠速的即时扭矩请求的变化，而不需要调节缓慢致动器。仅作为示例，在火花点火发动机中，火花正时能够是快速致动器值，而节气门开启面积能够是缓慢致动器值。火花点火发动机能够通过应用火花来燃烧燃料，所述燃料例如包括汽油和こ醇。作为对比，在压缩点火发动机中，燃料流能够是快速致动器值，而节气门开启面积能够被用作除扭矩之外的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该燃料，所述燃料包括例如柴油。当发动机102是火花点火发动机时，火花致动器模块126能够是快速致动器，并且节气门致动器模块116能够是缓慢致动器。在接收新致动器值之后，火花致动器模块126可以能够改变用于接下来的着火事件的火花正吋。当用于着火事件的火花正时(也称为火花提前)被设定为标定值时，在紧随该着火事件的燃烧冲程中产生最大扭矩。然而，偏离标定值的火花提前能够减少在燃烧冲程中产生的扭矩量。因此，火花致动器模块126能够通过改变火花提前在下一次着火事件一发生就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，并且标定值基于当前发动机操作状态从该表中被选择。
作为对比，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，当节气门阀112基于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，基于节气门阀开启的空气流的变化将经受进气歧管110中的空气传递延迟。此外，直到气缸118在下一进气冲程中接收额外的空气、压缩该额外的空气并且开始燃烧冲程时，进气歧管110中增加的空气流才实现为发动机输出扭矩的增加。将这些致动器用作示例，通过将节气门开启面积设置为会允许发动机102产生预计扭矩请求的值，能够产生扭矩储备。同时，能够基于即时扭矩请求来设置火花正时，该即时扭矩请求小于预计扭矩请求。虽然节气门开启面积产生了用于发动机102产生预计扭矩请求的足够空气流，但是基于该即时扭矩请求延迟了火花正时(减少扭矩)。因此，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求。当需要额外扭矩时，例如当空气调节压缩机开始工作时、或者当牵引控制确定车 轮滑移已经结束时，能够基于预计扭矩请求来设置点火正时。不晚于紧随的着火事件，火花致动器模块126能够使火花提前返回到标定值，这允许发动机102产生能够借助已经存在的空气流来实现的完全发动机输出扭矩。因此，发动机输出扭矩能够快速地增加到预计扭矩请求，而不经历来自改变节气门开启面积的延迟。当发动机102是压缩点火发动机时，燃料致动器模块124能够是快速致动器，并且节气门致动器模块116和增压致动器模块164能够是排放致动器。由此，燃料质量能够基于即时扭矩请求被设定，节气门开启面积和增压能够基于预计扭矩请求被设定。节气门开启面积能够产生比满足预计扭矩请求所必需的空气流更多的空气流。继而，所产生的空气流能够比用于完全燃烧所喷射的燃料所需的空气流更多，从而使得空气/燃料比通常是贫燃的，并且空气流的变化不会影响发动机扭矩输出。因此，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求，并且通过调节燃料流能够增加或减少。节气门致动器模块116、增压致动器模块164和EGR致动器模块172能够基于预计扭矩请求被控制，以控制排放以及最小化涡轮迟滞。节气门致动器模块116能够产生真空，以将排气抽吸通过EGR阀170并且进入到进气歧管110中。车轴扭矩裁定模块204能够将预计扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206。在各个实施方式中，车轴扭矩裁定模块204能够将预计扭矩请求和即时扭矩请求输出到混合动力优化模块208。混合动力优化模块208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。然后，混合动力优化模块208将修改的预计扭矩请求和修改的即时扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206。在各个实施方式中，混合动力优化模块208能够在混合动力控制模块196中实施。推进扭矩裁定模块206所接收的预计和即时扭矩请求从车轴扭矩域(车轮处的扭矩)转换为推进扭矩域(在曲轴处的扭矩)。这种转换能够在混合动力优化模块208之前或之后发生、或者作为混合动力优化模块208的一部分发生、或者取代混合动力优化模块208发生。推进扭矩裁定模块206在包括了转换后的预计和即时扭矩请求的推进扭矩请求之间进行裁定。推进扭矩裁定模块206产生裁定的预计扭矩请求和裁定的即时扭矩请求。能够通过从接收到的请求中选择获胜的请求来产生裁定的扭矩。另选地或另外，能够通过基于接收到的请求中的另外的一个或多个请求修改接收到的请求中的一个请求来产生裁定的扭矩。其他推进扭矩请求能够包括用于发动机过速保护的扭矩减少、用于防止失速(或熄火)的扭矩增加、以及由变速器控制模块194请求的适应换档的扭矩減少。推进扭矩请求还可以源自离合器燃料切断，所述离合器燃料切断在驾驶员压下手动变速器车辆中的离合器踏板时减少发动机输出扭矩以防止发动机速度的突变(快速増加)。推进扭矩请求还可包括发动机关闭请求，当检测到重要故障时，能够启动发动机关闭请求。仅作为示例，重要故障可包括检测到车辆被盗、卡住的起动器马达、电子节气门控制问题和未预期的扭矩增加。在各个实施方式中，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请求。当存在发动机关闭请求时，推进扭矩裁定模块206能够输出零作为裁定扭矩。在各个实施方式中，发动机关闭请求能够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，使得例如合适的数据能够被馈送回到其他扭矩请求者。例如，全部其他扭矩请求者能够被通知它们已经在裁定中失败。 RPM控制模块210还可以将预计和即时扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206。当ECM 114是RPM模式时，来自RPM控制模块210的扭矩请求在裁定中获胜。当驾驶员从加速器踏板移开其脚时，例如当车辆怠速或者从较高速度滑行时，能够选择RPM模式。另选地或另外，当来自车轴扭矩裁定模块204的预计扭矩请求小于预定扭矩值吋，能够选择RPM模式。RPM控制模块210从RPM轨迹模块212接收期望RPM，并且控制预计和即时扭矩请求以减少期望RPM与当前RPM之间的差。仅作为示例，RPM轨迹模块212能够输出线性降低的期望RPM，用于车辆滑行减慢直到达到怠速RPM。然后，RPM轨迹模块212能够继续将怠速RPM作为期望RPM输出。储备/负荷模块220从推进扭矩裁定模块206接收裁定的预计和即时扭矩请求。储备/负荷模块220能够调节裁定的预计和即时扭矩请求，以产生扭矩储备和/或补偿ー个或多个负荷。然后，储备/负荷模块220将调节的预计和即时扭矩请求输出给致动模块224。仅作为示例，催化剂起燃过程或冷起动排放降低过程可能需要延迟的火花提前。储备/负荷模块220因此能够将调节的预计扭矩请求増加成高于调节的即时扭矩请求，以形成用于冷起动排放降低过程的延迟火花。在另ー示例中，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/或新发动机清扫。在开始这些过程之前，扭矩储备能够被产生或増加，以快速地弥补发动机输出扭矩的減少，该减少源自在这些过程期间的贫燃的空气/燃料混合物。储备/负荷模块220还能够预期将来负荷(例如，助力转向泵操作或空气调节(A/C)压缩机离合器的接合)来产生或増加扭矩储备。当驾驶员首先请求空气调节时，能够产生用于A/C压缩机离合器的接合的储备。储备/负荷模块220能够在保持调节后的即时扭矩请求未变化的情况下增加调节后的预计扭矩请求，以产生扭矩储备。然后，当A/C压缩机离合器接合时，储备/负荷模块220能够通过A/C压缩机离合器的估计负荷来増加即时扭矩请求。
致动模块224从储备/负荷模块220接收调节后的预计和即时扭矩请求。致动模块224确定将如何实现调节后的预计和即时扭矩请求。致动模块224能够是发动机类型特定的。例如，致动模块224对于火花点火发动机相对于压缩点火发动机而言能够不同地实现或者利用不同的控制策略。在各个实施方式中，致动模块224能够限定对于全部发动机类型通用的模块与发动机类型特定的模块之间的边界。例如，发动机类型能够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)能够是全部发动机类型通用的，而致动模块224和随后的模块可以是发动机类型特定的。例如，在火花点火发动机中，致动模块224能够改变作为缓慢致动器的节气门阀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，该气缸致动器模块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包括驾驶性能和排放物问题。致动模块224能够将火花正时用作快速致动器。然而，火花正时可能不能够提供同样大范围的扭矩控制。此外，可能与火花正时的变化相关的扭矩控制的量(称为火花储备能力)可能随着空气流的变化而变化。 在各个实施方式中，致动模块224能够基于调节后的预计扭矩请求来产生空气扭矩请求。空气扭矩请求可以等于调节后的预计扭矩请求，从而设置空气流，使得调节后的预计扭矩请求能够通过改变其他致动器来实现。空气控制模块228能够基于空气扭矩请求来确定期望致动器值。例如，空气控制模块228能够控制期望歧管绝对压力(MAP)、期望节气门进气空气压力(TIAP)、期望节流面积、和/或期望每缸空气量(APC)。期望MAP和期望TIAP能够被用于确定期望增压，且期望APC能够被用于确定期望凸轮相位器位置。在各个实施方式中，空气控制模块228还能够确定EGR阀170的开启量。致动模块224还能够产生火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求、和燃料扭矩请求。火花扭矩请求能够由火花控制模块232使用，以确定能够从标定火花提前将火花正时延迟多少(其减少了发动机输出扭矩)。气缸关闭扭矩请求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，以停用发动机102的一个或多个气缸。在各个实施方式中，能够共同地停用预先限定组的气缸。气缸控制模块236还能够指令燃料控制模块240停止向停用气缸提供燃料，并且能够指令火花控制模块232停止向停用气缸提供火花。在各个实施方式中，火花控制模块232仅在一旦气缸中已经存在的任何燃料/空气混合物被燃烧的情况下才停止向该气缸提供火花。在各个实施方式中，气缸致动器模块120能够包括液压系统,该液压系统将进气门和/或排气门从用于一个或多个气缸的相应凸轮轴选择性地脱开，以便停用这些气缸。仅作为示例，用于这些气缸中的半数的气缸的气门作为一组被气缸致动器模块120液压地联接或脱开。在各个实施方式中，仅通过中止向这些气缸供应燃料就能够简单地停用这些气缸，而不需要停止进气门和排气门的打开和关闭。在这种实施方式中，能够省除气缸致动器模块120。燃料控制模块240能够基于来自致动模块224的燃料扭矩请求来改变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中，在该空气优先模式中，燃料控制模块240通过基于空气流控制燃料流来试图保持化学计量比的空气/燃料比。燃料控制模块240能够确定当结合当前的每缸空气量时将会产生化学计量比燃烧的燃料质量。燃料控制模块240能够借助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。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中，在该燃料优先模式中，燃料控制模块240确定用于每个气缸的燃料质量，该燃料质量满足燃料扭矩请求同时最小化排放、噪音和燃料消耗。在燃料优先模式中，空气流基于燃料流被控制，并且能够被控制以产生贫燃空气/燃料比。此外，空气/燃料比能够保持成高于预定水平，这能够防止在动态发动机操作状况中产生黑烟。模式设置能够确定致动模块224如何处理调节后的即时扭矩请求。模式设置能够被提供给致动模块224 (例如，通过推进扭矩裁定模块206)，并且模式设置能够选择模式， 所述模式包括无效模式、合意模式(pleasible mode)、最大范围模式和自动致动模式。在无效模式中，致动模块224可以忽略调节后的即时扭矩请求，并且基于调节后的预计扭矩请求来设置发动机输出扭矩。因此，致动模块224能够将火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求和燃料扭矩请求设置为调节后的预计扭矩请求，这最大化了关于当前发动机空气流状况的发动机输出扭矩。另选地，致动模块224能够将这些请求设置为预定(例如，超范围地高)值，以禁止来自延迟火花、停用气缸或减少燃料/空气比所致的扭矩減少。在合意模式中，致动模块224将调节后的预计扭矩请求输出为空气扭矩请求，并且通过仅调节火花提前来试图实现调节后的即时扭矩请求。因此，致动模块224将调节后的即时扭矩请求输出作为火花扭矩请求。火花控制模块232将尽可能地延迟火花，以试图实现火花扭矩请求。如果期望扭矩的減少大于火花储备能力(火花延迟所能实现的扭矩减少量)，那么可能不能实现该扭矩減少。于是，发动机输出扭矩将大于调节后的即时扭矩请求。在最大范围模式中，致动模块224可以将调节后的预计扭矩请求输出为空气扭矩请求以及将调节后的即时扭矩请求输出为火花扭矩请求。此外，当単独減少火花提前不能实现调节后的即时扭矩请求时，致动模块224能够减少气缸关闭扭矩请求(由此停用气缸)。在自动致动模式中，致动模块224能够基于调节后的即时扭矩请求来减少空气扭矩请求。在各个实施方式中，可以将空气扭矩请求仅仅减少到只要对于允许火花控制模块232通过调节火花提前来实现调节后的即时扭矩请求而言是必需的便可。因此，在自动致动模式中，在尽可能少地调节空气扭矩请求时实现了调节后的即时扭矩请求。换句话说，通过尽可能地减少快速响应的火花提前，最小化对相对缓慢响应的节气门阀开启的使用。这允许发动机102尽可能快地重新产生调节后的预计扭矩请求。扭矩估计模块244能够估计发动机102的扭矩输出。该估计扭矩能够由空气控制模块228使用，以执行对发动机空气流參数(例如，节流面积、MAP和相位器位置)的闭环控制。例如，可以限定如下的扭矩关系式
(I) T=/ (APC, S，I, E, AF, 0T, #)
其中，扭矩(T)是每缸空气量(APC)、火花提前(S)、进气凸轮相位器位置(I)、排凸轮相位器位置(E)、空气/燃料比(AF)、油温(0T)、以及被启用的气缸数量(#)的函数。还可以考虑额外的变量，例如排气再循环(EGR)阀的开启程度。该关系式能够由方程建模和/或能够作为查询表被存储。扭矩估计模块244能够基于测量MAF和当前RPM来确定APC，由此允许基于实际空气流的闭环空气控制。随着进气和排气凸轮相位器可以朝向期望位置行进，能够基于实际位置来使用所述进气和排气凸轮相位器的位置。实际火花提前可以被用于估计实际发动机输出扭矩。当使用标定火花提前值来估计扭矩时，估计扭矩能够被称为估计空气扭矩，或简称为空气扭矩。该空气扭矩是当火花延迟被移除(即，火花正时被设置为标定火花提前值)并且全部气缸被供应燃料时对发动机在当前空气流的情况下能够产生多少扭矩的估计。空气控制模块228可以向节气门致动器模块116输出期望面积信号。然后，节气门致动器模块116能够调整节气门阀112，以产生期望节流面积。空气控制模块228能够基于反演扭矩模型和空气扭矩请求来产生期望面积信号。空气控制模块228能够使用估计的空气扭矩和/或MAF信号，以便执行闭环控制。例如，能够控制期望面积信号，以最小化估 计空气扭矩与空气扭矩请求之间的差。空气控制模块228能够向增压控制模块248输出期望歧管绝对压力(MAP)信号。增压控制模块248基于期望MAP信号确定期望增压压力，并且输出期望增压压力信号以控制增压致动器模块164。于是，增压致动器模块164控制一个或多个涡轮增压器(例如，包括润轮机160-1和压缩机160-2的润轮增压器)和/或机械式增压器(supercharger)。空气控制模块228还能够向相位器调度模块252输出期望每缸空气量(APC)信号。基于该期望APC信号和RPM信号，相位器调度模块252能够利用相位器致动器模块158来控制进气和/或排气凸轮相位器148和150的位置。往回参考火花控制模块232，能够基于各种发动机操作状况来改变标定火花提前值。仅作为示例，能够反演扭矩关系式以求解期望火花提前。对于给定扭矩请求(Tdes)，期望火花提前(Sdes)能够基于下述关系式被确定
(2) Sdes =/-1 (Tdes, APC, I, E, AF, 0T, # )
该关系式能够被具体实施为方程和/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。当火花提前被设定为标定火花提前时，得到的扭矩能够尽可能接近平均最佳扭矩(MBT)。MBT是指在利用了具有比预定阈值更大的辛烷值的燃料以及利用化学计量比的燃料供应时，随着火花提前的增加，对于给定空气流而言，产生的最大发动机输出扭矩。发生该最大扭矩的火花提前被称为MBT火花。标定的火花提前可能与MBT火花稍微不同，这是由于例如燃料品质(例如，当使用低辛烷值的燃料时)和环境因素。因此，在标定火花提前下的扭矩可能小于MBT。现参考图3，空气控制模块228能够包括基于空气扭矩请求确定期望MAP和期望节流面积的各种模块。扭矩调节模块302通过调节空气扭矩请求来执行闭环控制，以最小化空气扭矩请求与估计空气扭矩之间的差。扭矩调节模块302输出调节后的空气扭矩。MAP确定模块304能够基于反演扭矩模型和调节后的空气扭矩来确定期望MAP。此夕卜，MAP确定模块304能够基于反演扭矩模型和空气扭矩请求来确定期望MAP。MAP确定模块304能够通过调节期望MAP来执行闭环控制，以最小化期望MAP与MAP传感器184测量的实际MAP之间的差。MAP确定模块304输出期望MAP。APC确定模块306能够基于反演扭矩模型和调节后的空气扭矩来确定期望APC。此外，APC确定模块306能够基于反演扭矩模型和空气扭矩请求来确定期望APC。APC确定模块306能够通过调节期望APC来执行闭环控制，以最小化期望APC与实际APC之间的差。实际APC能够基于由MAF传感器186测量的质量流率以及被启用的气缸数量来确定。APC确定模块306输出期望APC。基本增压模块308基于大气压カ和增压装置的设计參数来确定基本增压压力。基本增压模块308能够假定大气压力等于标准大气压力(100 kPa)和/或基于来自压カ传感器(未示出)的输出确定大气压力。增压装置的设计參数能够包括废气门的尺寸、供压缩空气作用以将废气门推开的隔膜的面积、以及作用在隔膜上以促使废气门关闭的弹簧的刚度(或刚性系数)。增压装置的设计參数能够被预先确定。增压偏移模块310基于期望MAP和基本增压压力来确定增压偏移。增压偏移模块310能够基于期望MAP、基本增压压力和增压偏移压カ之间的预定关系来确定增压偏移压 力。该预定关系能够被具体实施为方程和/或查询表。当期望MAP小于第一压カ时，增压偏移压カ可以大于零。第一压カ可大于基本增压压力，并且能够被预先确定以便与废气门的占空比对应。例如，第一压カ能够比基本增压压力大大约10 kPa。增压偏移模块310能够将该增压偏移压カ添加到期望MAP，以获得期望TIAP并且输出期望TIAP。然后，增压控制模块248能够基于期望TIAP来确定期望增压压力。另选地，增压偏移模块310能够输出期望MAP和增压偏移压カ。然后，增压控制模块248能够将增压偏移压カ添加到期望MAP，以获得期望TIAP并且基于该期望TIAP来确定期望增压压力。在任一方式中，增压控制模块248基于期望MAP和增压偏移压カ之和来确定期望增压压力。节气门偏移模块312基于期望MAP和基本增压压力来确定节气门偏移压力。节气门偏移模块312能够基于期望MAP、基本增压压力和节气门偏移压カ之间的预定关系来确定节气门偏移压力。该预定关系能够具体实施为方程和/或查询表。当期望MAP大于第一压カ时，该节气门偏移压カ能够大于零。节气门偏移模块312输出节气门偏移压力。节气门控制模块314基于期望空气流与期望流密度的乘积来确定期望节流面积。节气门控制模块314能够基于期望APC、启用的气缸数量以及当前RPM (或发动机速度)来确定期望空气流。节气门控制模块314能够基于例如如下关系式来确定期望流密度
⑶縛
其中，期望流密度(FD)是气体常数(R)、进气空气温度(IAT)、可压缩流函数(Ψ)和节气门入口空气压カ(TIAP)的函数。该关系式能够具体实施为方程和/或查询表。可压缩流函数是期望MAP和TIAP的函数。节气门控制模块314能够在基于期望MAP确定期望流密度之前将节气门偏移压カ添加到期望MAP。节气门控制模块314能够基于接收自TIAP传感器188、TPS传感器190和IAT传感器192的输入分别确定节气门入口空气压力、节气门角度和进气空气温度。气体常数是8.31焦耳每摩尔每开尔文(1/!1101-10。节气门控制模块314输出期望节流面积。现參考图4，根据本发明的发动机控制方法在402开始。在404，该方法确定期望MAP。该方法能够基于驾驶员扭矩请求和发动机操作状况来确定期望MAP。发动机操作状况能够包括实际MAP。在406，该方法确定期望APC。该方法能够基于驾驶员扭矩请求和发动机操作状况来确定期望APC。发动机操作状况能够包括通过进气门的质量流率。在408，该方法确定增压压力。能够利用增压压力来致动增压装置的废气门，并且当增压压力小于基本增压压力时，该增压压力不足以致动该废气门。该方法能够基于大气压力和增压装置的设计参数来确定基本增压压力。在410，该方法确定增压偏移压力。该方法能够基于期望MAP和基本增压压力来确定增压偏移压力。当期望MAP小于第一压力时，增压偏移压力能够大于零。第一压力能够大于基本增压压力，并且能够被预先确定以便与废气门的占空比对应。例如，第一压力能够比基本增压压力大大约10 kPa。在412，该方法确定期望增压压力。该方法能够基于期望MAP和增压偏移压力的和 来确定期望增压压力。该方法能够基于期望增压压力来控制增压装置。在414，该方法确定节气门偏移压力。该方法能够基于期望MAP和基本增压压力来确定节气门偏移压力。当期望MAP小于第一压力时，节气门偏移压力能够大于零。在416，该方法确定期望节流面积。该方法能够基于期望MAP和节气门偏移压力的和来确定期望节流面积。该方法能够基于期望节流面积来控制节气门阀。该方法在418结束。现参考图5，X轴502表示单位为牛米(N m)的扭矩请求，y轴504表示单位为千帕(kPa)的压力。第一期望MAP 506基于扭矩请求被确定。期望TIAP 508是第一期望MAP506和增压偏移压力512的和。第二期望MAP 510是第一期望MAP 506和节气门压力偏移514的和。节气门阀和增压装置能够基于第一期望MAP 506被控制。当废气门的占空比大于第一百分比(例如，30%)时，增压装置的响应增益是最稳定一致的。当第一期望MAP 506等于第一压力516时，废气门的占空比等于第一百分比。第一压力516等于基本增压压力518与大约10 kPa的和。基本增压压力518是足以致动增压装置的废气门的最小增压压力(例如 145 kPa)。当节气门阀上的期望压力比小于第一比(例如，0.9)时，该节气门阀的响应增益是最稳定一致的。节气门阀上的期望压力比是节气门阀下游的期望压力(即，期望MAP)与节气门阀上游的压力的比。当增压装置不能够形成增压压力时，节气门阀上游的压力等于大气压力520。当第一期望MAP 506等于第二压力522时，期望压力比等于第一比。第二压力522等于第一比和大气压力520的积。例如，当第一比是0. 9并且大气压力520等于标准大气压力(100 kPa)时，该第二压力522能够等于90 kPa。通过在与致动器的响应增益最稳定一致时对应的期望MAP范围中将节气门阀和增压装置用作主致动器，能够协调节气门阀和增压装置的致动。当第一期望MAP 506小于第一压力516时，节气门阀能够用作主致动器。当第一期望MAP 506大于第一压力516时，增压装置能够用作主致动器。节气门阀能够通过基于期望TIAP 508来控制增压装置从而被用作主致动器。增压偏移压カ512能够被预先确定，以确保当基于期望TIAP 508来控制增压装置时增压装置的废气门被完全关闭。这在加速期间以更快的速率形成增压，并且使得增压装置的响应增益在加速中更早地稳定一致(即，在具有较低的扭矩请求的情况下)。继而，当第一期望MAP506处于第二压カ522和第一压カ516之间时，改善了控制进气空气流和发动机扭矩的能力。通过基于第二期望MAP 510来控制节气门阀，增压装置能够被用作主致动器。节气门偏移压カ514能够被预先确定，以确保当增压装置基于第一期望MAP 506被控制时节气门阀被完全打开。然而，当增压装置关于第一期望MAP 506过冲了超过节气门偏移压カ514的量时，该节气门阀能够关闭，并且当增压装置再获得控制时该节气门阀能够被再打开。现參考图6，X轴602表示单位为百分比的废气门的占空比，y轴604表示单位为kPa的压力。由占空比变化相对于增压压カ606的变化来表示增压装置的响应增益。如上所述，当占空比大于30%时，增压装置的响应增益是最稳定一致的。当占空比小于30%吋，该增压装置的响应增益相对较低。 现參考图7，X轴702表示节气门阀上的压カ比，y轴704表示參考图3在上文讨论的可压缩流函数。由可压缩流函数的变化相对于压力比706的变化来表示节气门阀的响应增益。如上所述，当压カ比706小于O. 9时，节气门阀的响应增益是最稳定一致的。当压力比706大于O. 9时，节气门阀的响应增益相对较高。本发明的广泛教导能够以各种形式来实施。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如此限制，因为在研究附图、说明书和下述权利要求书之后其他的修改对于本领域技术人员将显而易见。
权利要求
1.一种系统，包括 歧管空气压カMAP确定模块，所述MAP确定模块基于驾驶员扭矩请求来确定期望MAP ； 增压控制模块，所述增压控制模块基于所述期望MAP和基本增压压力来控制增压装置，其中，所述增压装置利用增压压力来致动，并且当所述增压压カ小于所述基本增压压力时，所述增压压力不足以致动所述增压装置；以及 节气门控制模块，所述节气门控制模块基于所述期望MAP和所述基本增压压力来控制节气门阀。
2.根据权利要求I所述的系统，还包括基本增压模块，所述基本增压模块基于大气压カ来确定所述基本增压压力。
3.根据权利要求I所述的系统，还包括增压偏移模块，所述增压偏移模块基于所述期望MAP和所述基本增压压カ来确定增压偏移压力，其中，所述增压控制模块基于所述增压偏移压カ来控制所述增压装置。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述增压控制模块基于所述期望MAP和所述增压偏移压カ的和来确定期望增压压力，并且所述增压控制模块基于所述期望增压压力来控制所述增压装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，当所述期望MAP小于第一压カ时，所述增压偏移压カ大于零。
6.根据权利要求5所述的系统，还包括节气门偏移模块，所述节气门偏移模块基于所述期望MAP和所述基本增压压力来确定节气门偏移压力，其中，所述节气门控制模块基于所述节气门偏移压カ来控制所述节气门阀。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述节气门控制模块基于所述期望MAP和所述节气门偏移压カ的和来确定期望节流面积，并且所述节气门控制模块基于所述期望节流面积来控制所述节气门阀。
8.根据权利要求7所述的系统，还包括每缸空气量APC确定模块，所述APC确定模块基于所述驾驶员扭矩请求来确定期望APC，其中，所述节气门控制模块基于所述期望APC来确 定所述期望节流面积。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述期望MAP大于所述第一压カ时，所述节气门偏移压カ大于零。
10.ー种方法，包括 基于驾驶员扭矩请求来确定期望歧管空气压カMAP ； 基于所述期望MAP和基本增压压カ来控制增压装置，其中，所述增压装置利用增压压力来致动，并且当所述增压压カ小于所述基本增压压力时所述增压压力不足以致动所述增压装置；以及 基于所述期望MAP和所述基本增压压カ来控制节气门阀。
全文摘要
本发明涉及用于协调节气门和增压的控制系统和方法。具体地，根据本发明原理的发动机控制系统包括歧管空气压力MAP确定模块、增压控制模块和节气门控制模块。所述MAP确定模块基于驾驶员扭矩请求来确定期望MAP。所述增压控制模块基于所述期望MAP和基本增压压力来控制增压装置。所述增压装置利用增压压力来致动，并且当所述增压压力小于所述基本增压压力时所述增压压力不足以致动所述增压装置。所述节气门控制模块基于所述期望MAP和基本增压压力来控制节气门阀。
文档编号F02D43/00GK102828846SQ20121020041
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月18日 优先权日2011年6月16日
发明者J.M.凯泽, T.L.吉布斯, Z.李, J.L.沃尔兴 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司