當駕駛員下壓加速器踏板時控制發動機扭矩以防止傳動系撞擊的系統和方法
2023-10-20 07:59:22 2
當駕駛員下壓加速器踏板時控制發動機扭矩以防止傳動系撞擊的系統和方法
【專利摘要】本發明涉及當駕駛員下壓加速器踏板時控制發動機扭矩以防止傳動系撞擊的系統和方法。根據本公開原理的系統包括扭矩確定模塊和扭矩限制模塊。扭矩確定模塊確定防止發動機熄火的第一扭矩。扭矩限制模塊在駕駛員將加速器踏板從加速器踏板未被下壓的第一位置致動到加速器踏板被下壓的第二位置時基於第一扭矩限制發動機扭矩。
【專利說明】當駕駛員下壓加速器踏板時控制發動機扭矩以防止傳動系撞擊的系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求2012年5月29日提交的美國臨時專利申請61/652605的權益。上述申請的公開全文通過引用併入本文。
【技術領域】
[0002]本公開涉及在駕駛員下壓加速器踏板時防止傳動系撞擊的系統和方法。
【背景技術】
[0003]此處提供的背景描述是用於概括地給出本發明的背景。在這個背景部分中所描述的本發明發明人的工作，以及本說明書中其它不能被作為申請時的現有技術的方面，都不能被明確地或隱含地認為是對抗本公開的現有技術。
[0004]內燃發動機在氣缸內燃燒空氣和燃料混合物以驅動活塞，這產生驅動扭矩。進入發動機的空氣流由節氣門調節。更具體地說，節氣門調節節氣門面積，這增加或減少進入發動機的空氣流。隨著節氣門面積增加，進入發動機的空氣流增加。燃料控制系統調節燃料被噴射的速率以提供期望的空/燃混合物給氣缸和/或實現期望的扭矩輸出。增加提供給氣缸的空氣和燃料的量增加發動機的扭矩輸出。
[0005]在火花點火發動機中，火花開始被提供給氣缸的空/燃混合物的燃燒。在壓燃發動機中，氣缸內的壓縮燃燒被提供給氣缸的空/燃混合物。火花正時和空氣流可能是調節火花點火發動機的扭矩輸出的主要機制，而燃料流可能是調節壓燃發動機的扭矩輸出的主要機制。
[0006]發動機控制系統已被開發以控制發動機輸出扭矩以實現期望扭矩。但是，傳統的發動機控制系統，不會按期望的那樣精確控制發動機輸出扭矩。而且，傳統的發動機控制系統不提供對控制信號的快速響應或者協調影響發動機輸出扭矩的各種設備之間的發動機扭矩控制。
【發明內容】
[0007]根據本公開原理的系統包括扭矩確定模塊和扭矩限制模塊。扭矩確定模塊確定防止發動機熄火的第一扭矩。扭矩限制模塊在駕駛員將加速器踏板從加速器踏板未被下壓的第一位置致動到加速器踏板被下壓的第二位置時基於第一扭矩限制發動機扭矩。
[0008]本公開的其它應用領域將通過下面提供的具體描述而易於理解。應當理解的是，詳細描述和具體的示例都是僅用於說明目的而不是用於限制本公開的範圍。
[0009]本發明提供了如下方案:
方案1.一種系統，其包括:
扭矩確定模塊，確定防止發動機熄火的第一扭矩；以及
扭矩限制模塊，其在駕駛員將加速器踏板從加速器踏板未被下壓的第一位置致動到加速器踏板被下壓的第二位置時基於第一扭矩限制發動機扭矩。
[0010]方案2.如方案I所述的系統，其中扭矩限制模塊在發動機速度和渦輪速度和變速器輸入軸速度中之一之間的第一差大於第一閾值時在第一時長上限制發動機扭矩。
[0011]方案3.如方案2所述的系統,其中,在第一時長期間,扭矩限制模塊基於第一扭矩和扭矩補償的和限制發動機扭矩。
[0012]方案4.如方案2所述的系統,其中扭矩限制模塊在第一時長結束時基於駕駛員扭矩請求調節發動機扭矩。
[0013]方案5.如方案4所述的系統,其中扭矩限制模塊在第一時長結束後第一差大於第二閾值時在第二時長上限制發動機扭矩。
[0014]方案6.如方案5所述的系統,在第一時長和第二時長期間,扭矩限制模塊基於防止傳動系撞擊的第一扭矩限制和在停止向發動機氣缸的燃料提供後將發動機扭矩過渡到駕駛員扭矩請求的第二扭矩限制中的最小者限制發動機扭矩。
[0015]方案7.如方案5所述的系統,其中,在第二時長期間,扭矩限制模塊基於前一扭矩請求和第一扭矩之間的第二差限制發動機扭矩。
[0016]方案8.如方案7所述的系統，其中扭矩限制模塊基於前一扭矩請求和預定百分比和第二時長期間的第二差的乘積之間的第三差限制發動機扭矩。
[0017]方案9.如方案8所述的系統，其中扭矩限制模塊在第二時長結束時基於駕駛員扭矩請求調節發動機扭矩。
[0018]方案10.如方案9所述的系統，其中扭矩限制模塊在第一時長結束時和第二時長結束時以非線性方式增加發動機扭矩。
[0019]方案11.一種方法，其包括:
確定防止發動機熄火的第一扭矩；以及
在駕駛員將加速器踏板從加速器踏板未被下壓的第一位置致動到加速器踏板被下壓的第二位置時基於第一扭矩限制發動機扭矩。
[0020]方案12.如方案11所述的方法,還包括在發動機速度和渦輪速度和變速器輸入軸速度中之一之間的第一差大於第一閾值時在第一時長上限制發動機扭矩。
[0021]方案13.如方案12所述的方法，還包括基於第一扭矩和扭矩補償的和在第一時長期間限制發動機扭矩。
[0022]方案14.如方案12所述的方法，還包括在第一時長結束時基於駕駛員扭矩請求調節發動機扭矩。
[0023]方案15.如方案14所述的系統,還包括在第一時長結束後第一差大於第二閾值時在第二時長上限制發動機扭矩。
[0024]方案16.如方案15所述的方法,還包括在第一時長和第二時長期間,基於防止傳動系撞擊的第一扭矩限制和在停止向發動機氣缸的燃料提供後將發動機扭矩過渡到駕駛員扭矩請求的第二扭矩限制中的最小者限制發動機扭矩。
[0025]方案17.如方案15所述的方法，還包括基於前一扭矩請求和第一扭矩之間的第二差在第二時長期間限制發動機扭矩。
[0026]方案18.如方案17所述的方法，還包括基於前一扭矩請求和預定百分比和第二時長期間的第二差的乘積之間的第三差限制發動機扭矩。[0027]方案19.如方案18所述的方法，還包括在第二時長結束時基於駕駛員扭矩請求調節發動機扭矩。
[0028]方案20.如方案19所述的方法，還包括在第一時長結束時和第二時長結束時以非線性方式增加發動機扭矩。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]本公開將通過具體描述和附圖而被更全面地理解，附圖中:
圖1是根據本公開原理的示例性發動機系統的功能框圖；
圖2是根據本公開原理的示例性發動機控制系統的功能框圖；
圖3是根據本公開原理的示例性發動機模塊的功能框圖；
圖4是圖示根據本公開原理的示例性發動機控制方法的流程圖；
圖5是說明根據本公開原理限制的示例性扭矩請求的曲線。
【具體實施方式】
[0030]手動變速器被直接地機械聯接到發動機。自動變速器被使用變矩器液壓地聯接到發動機。變矩器包括葉輪和渦輪。葉輪被機械地聯接到發動機。渦輪被液壓地聯接到葉輪並且被機械地聯接到變速器。變矩器也可包括鎖定離合器，其將渦輪鎖定到葉輪，從而機械地聯接葉輪和渦輪。
[0031]當發動機產生驅動扭矩時，在發動機的飛輪上的齒輪齒接合在手動變速器的離合器片或自動變速器的變矩器上的齒輪齒。當車輛慣性滑行時，在飛輪上的齒輪齒可從離合器片上的齒輪齒脫離，從而產生傳動系中的鬆弛。當駕駛員此時輕觸加速器踏板(即，從止動位置下壓加速器踏板)時，傳動系撞擊可能因傳動系中的鬆弛在飛輪上的齒輪齒初始接觸離合器片上的齒輪齒時而發生。對於自動變速器，傳動系撞擊也可能是由於發動機速度和渦輪速度之間的差。對於手動變速器，傳動系撞擊也可能是由於發動機速度和變速器輸入軸速度之間的差。
[0032]根據本發明原理的發動機控制系統和方法通過在駕駛員輕觸加速器踏板時限制發動機扭矩來防止傳動系撞擊。發動機扭矩被限制使得在發動機側的齒輪齒初始與變速器側齒輪齒接觸時發動機速度與渦輪速度或變速器輸入軸速度匹配。發動機扭矩可基於防止發動機熄火的最小扭矩來被限制。
[0033]由於發動機扭矩被限制，所以發動機扭矩可斜坡增大到駕駛員扭矩請求。如果這種斜坡變化被執行得過快，那麼駕駛員可能仍感覺到傳動系撞擊。如果這種斜坡變化被執行得過慢，駕駛員可能注意到車輛加速中的延遲。因此，發動機扭矩可基於防止傳動系撞擊和防止加速延遲之間的平衡來被限制。
[0034]現在參照圖1，給出了示例性發動機系統100的功能框圖。發動機系統100包括發動機102，其燃燒空/燃混合物以基於來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入來產生用於車輛的驅動扭矩。空氣通過進氣系統108被吸入發動機102。僅作為示例，進氣系統108可包括進氣歧管110和節氣門112。僅作為示例，節氣門112可包括具有可轉動葉片的蝶閥。發動機控制模塊(ECM) 114控制節氣門致動器模塊116，並且節氣門致動器模塊116調節節氣門112的開度以控制被吸入進氣歧管110的空氣量。[0035]空氣從進氣歧管110被吸入發動機102的氣缸。雖然發動機102可包括多個氣缸，但是為了說明目的，僅示出了一個代表性氣缸118。僅作為示例，發動機102可包括2、3、4、
5、6、8、10和/或12個氣缸。ECMl 14可指示氣缸致動器模塊120以選擇性地去激活氣缸中的一些，這可在某些發動機操作條件下改善燃料經濟性。
[0036]發動機102可使用四衝程循環來操作。下面描述的四衝程被命名為進氣衝程、壓縮衝程、燃燒衝程、和排氣衝程。在曲軸(未示出)每轉一圈期間，在氣缸118中發生四個衝程中的兩個。因此，氣缸118經歷全部四個衝程需要曲軸轉兩圈。
[0037]在進氣衝程期間，空氣從進氣歧管110被通過進氣門122吸入氣缸118。ECMl 14控制燃料致動器模塊124，其調節燃料噴射以實現期望的空/燃比。燃料可在中間位置或在多個位置被噴射入進氣歧管110，例如在每個氣缸的進氣門122附近。在各種實施方式中(未示出)，燃料可被直接噴射入氣缸或者被噴射入與氣缸相關聯的混合室。燃料致動器模塊124可停止向被去激活的氣缸的燃料噴射。
[0038]所噴射的燃料與空氣混合併在氣缸118中建立空/燃混合物。在壓縮衝程期間，活塞(未示出)在氣缸118內壓縮該空/燃混合物。發動機102可以是壓燃發動機，在此情況下氣缸118內的壓縮點燃空/燃混合物。替換地，發動機102可以是火花點火發動機，在此情況下火花致動器模塊126基於來自ECMl 14的信號激勵在氣缸118內的火花塞128，其點燃空/燃混合物。火花的正時可相對於活塞處於其最高位置，稱之為上死點(TDC)，來被具體規定。
[0039]火花致動器模塊126可由具體規定在TDC之前或之後多久產生火花的正時信號控制。因為活塞位置與曲軸旋轉直接相關，所以火花致動器模塊126的操作可與曲軸角度同步。在各種實施方式中，火花致動器模塊126可停止向被去激活的氣缸提供火花。
[0040]產生火花可被稱為點火事件。火花致動器模塊126可具有改變每個點火事件的火花的正時的能力。火花致動器模塊126甚至可以在火花正時信號在上一點火事件和下一點火事件之間改變時能夠改變下一點火事件的火花正時。
[0041]在燃燒衝程期間，空/燃混合物的燃燒向下驅動活塞，由此驅動曲軸。燃燒衝程可被定義為在活塞到達TDC和活塞返回到下死點(BDC)的時間之間的時間。
[0042]在排氣衝程期間，活塞開始從BDC向上移動並且通過排氣門130排出燃燒的副產品。燃燒的副產品通過排氣系統134被從車輛排出。
[0043]進氣門122可由進氣凸輪軸140控制，而排氣門130可由排氣凸輪軸142控制。在各種實施方式中，多個進氣凸輪軸(包括進氣凸輪軸140)可控制氣缸118的多個進氣門(包括進氣門122)和/或可控制多排氣缸(包括氣缸118)的進氣門(包括進氣門122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可控制氣缸118的多個排氣門和/或多排氣缸(包括氣缸118)的排氣門(包括排氣門130)。
[0044]氣缸致動器模塊120可通過使進氣門122和/或排氣門130不能打開來去激活氣缸118。在各種其它的實施方式中，進氣門122和/或排氣門130可由凸輪軸之外的設備控制，例如電磁致動器。
[0045]進氣門122被打開的時間可由進氣凸輪相位器148相對於活塞TDC改變。排氣門130被打開的時間可由排氣凸輪相位器150相對於活塞TDC改變。相位器致動器模塊158可基於來自ECM114的信號控制進氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。當被實施時，相位器致動器模塊158也可控制可變氣門升程(未示出)。
[0046]發動機系統100可包括增壓設備，其提供加壓空氣給進氣歧管110。例如，圖1示出了渦輪增壓器，其包括熱渦輪機160-1，其由流動通過排氣系統134的熱廢氣供能。渦輪增壓器還包括冷空氣壓縮機160-2，其由熱渦輪機160-1驅動，其壓縮前往節氣門112的空氣。在各種實施方式中，由曲軸驅動的進氣增壓器(未示出)可壓縮來自節氣門112的空氣並將壓縮後的空氣傳遞到進氣歧管HO。
[0047]廢氣門162可允許廢氣旁通熱渦輪機160-1，由此減少渦輪增壓器的增壓(進氣空氣的壓縮量)。ECM114可通過增壓致動器模塊164控制渦輪增壓器。增壓致動器模塊164可通過控制廢氣門162的位置來調節渦輪增壓器的增壓。在各種實施方式中，多個渦輪增壓器可由增壓致動器模塊164控制。渦輪增壓器可具有可變的幾何形狀，其可由增壓致動器模塊164控制。
[0048]中冷器(未不出)可耗散在壓縮的空氣充量中含有的熱的一部分，該熱是在空氣被壓縮時產生的。壓縮空氣充量也可從排氣系統134的部件吸熱。儘管為了說明目的被示出為是單獨的，但是熱渦輪機160-1和冷空氣壓縮機160-2可彼此附接，從而使進氣空氣緊鄰熱廢氣。
[0049]發動機系統100可包括廢氣再循環(EGR)閥170，其選擇性地將廢氣改向回進氣歧管110。EGR閥170可被定位在渦輪增壓器的熱渦輪機160-1的上遊。EGR致動器模塊172可控制EGR閥170。
[0050]發動機系統100可使用曲軸位置(CKP)傳感器180測量曲軸的位置。ECM114可使用曲軸位置來計算以例如每分鐘轉數(rpm)為單位的發動機速度。發動機冷卻液的溫度可使用發動機冷卻液溫度(ECT)傳感器182測量。ECT傳感器182可被定位在發動機102內或其它循環冷卻液的位置，例如散熱器(未示出)。
[0051]大氣壓可使用大氣壓(ATM)傳感器183測量。進氣歧管110內的壓力可使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184測量。在各種實施方式中，發動機真空，其是周圍空氣壓力和進氣歧管110內的壓力之間的差，可被測量。流入進氣歧管110的空氣品質流量可使用空氣品質流量(MAF)傳感器186測量。在各種實施方式中，MAF傳感器186可被定位在殼體內，該殼體還包括節氣門112。
[0052]節氣門致動器模塊116可使用一個或多個節氣門位置傳感器(TPS) 190監測節氣門112的位置。正被吸入發動機102的空氣的周圍溫度可使用進氣空氣溫度(IAT)傳感器192來測量。ECM114可使用來自傳感器的信號做出用於發動機系統100的控制決定。
[0053]ECM114可與變速器控制模塊(TCM) 194通信以協調變速器中的換擋(未示出)。例如，ECMl 14可在換擋期間減少發動機扭矩。ECMl 14可與混合動力控制模塊(HCM) 196通信以協調發動機102和電動馬達198的操作。
[0054]電動馬達198還可用作發電機並且可被用於產生供車輛電力系統使用和/或存儲在蓄電池內的電能。在各種實施方式中，ECM114，TCM194jPHCM196的各種功能可被集成在一個或多個模塊中。
[0055]改變發動機參數的每個系統都可被稱之為接收致動器值的致動器。例如，節氣門致動器模塊116可被稱之為致動器，並且節氣門開度面積可被稱之為致動器值。在圖1的示例中，節氣門致動器模塊116通過調節節氣門112的葉片的角度來實現節氣門開度面積。[0056]類似地，火花致動器模塊126可被稱之為致動器，而對應的致動器值可以是相對於氣缸TDC的火花提前量。其它的致動器可包括氣缸致動器模塊120，燃料致動器模塊124，相位器致動器模塊158，增壓致動器模塊164，和EGR致動器模塊172。對於這些致動器，致動器值可分別對應於被激活的氣缸的數量，燃料供給率、進氣門和排氣門凸輪相位器角度、增壓壓力、和EGR閥開度面積。ECM114可控制致動器值以使發動機102產生期望的發動機輸出扭矩。
[0057]現在參照圖2，給出了示例性發動機控制系統的功能框圖。ECM114的示例實施方式包括駕駛員扭矩模塊202。駕駛員扭矩模塊202可基於來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入確定駕駛員扭矩請求。駕駛員輸入可基於加速器踏板的位置。駕駛員輸入也可基於巡航控制，其可以是自適應巡航控制系統，該系統改變車輛速度以維持預定的跟隨距離。駕駛員扭矩模塊202可存儲加速器踏板位置與期望扭矩的一個或多個映射，並可基於所選的其中一個映射確定駕駛員扭矩請求。
[0058]車橋扭矩仲裁模塊204在來自駕駛員扭矩模塊202的駕駛員扭矩請求和其它扭矩請求之間進行仲裁。車橋扭矩(在車輪處的扭矩)可由包括發動機和/或電動馬達的各種源產生。扭矩請求可包括絕對扭矩請求以及相對扭矩請求和斜坡變化請求。僅作為示例,斜坡變化請求可包括將扭矩斜坡降低到最小發動機停車扭矩或將扭矩從最小發動機停車扭矩斜坡增大的請求。相對扭矩請求可包括臨時或持續的扭矩減少或增加。
[0059]車橋扭矩請求可包括由在檢測到正車輪打滑時牽引控制系統請求的扭矩減少。正車輪打滑在車橋扭矩克服了車輪和路面之間的摩擦，並且車輪開始在路面上打滑時發生。車橋扭矩請求也可包括抵消負車輪打滑的扭矩增加請求，在負車輪打滑時車輛的輪胎因為車橋扭矩為負而相對於路面打滑。
[0060]車橋扭矩請求也可包括制動管理請求和車輛超速扭矩請求。制動管理請求可減少車橋扭矩以確保車橋扭矩不超過制動器在車輛停止時保持車輛的能力。車輛超速扭矩請求可減少車橋扭矩以防止車輛超過預定速度。車橋扭矩請求也可由車輛穩定控制系統產生。
[0061]車橋扭矩仲裁模塊204基於在所接收的扭矩請求之間的仲裁結果輸出預測扭矩請求和立即扭矩請求。如下文描述的，來自車橋扭矩仲裁模塊204的預測扭矩請求和立即扭矩請求在被用於控制發動機系統100的致動器之前可選擇性地由ECM114的其它模塊調節。
[0062]一般而言，立即扭矩請求是當前期望的車橋扭矩的量，而預測扭矩請求是隨時可能需要的車橋扭矩量。ECMl 14因此控制發動機系統100以產生等於立即扭矩請求的車輛扭矩。不過，致動器值的不同組合可產生同樣的車橋扭矩。因此ECM114可調節致動器值以允許到預測扭矩請求的更快過渡，同時仍維持車橋扭矩處於立即扭矩請求。
[0063]在各種實施方式中，預測扭矩請求可基於駕駛員扭矩請求。立即扭矩請求可小於預測扭矩請求，例如當駕駛員扭矩請求正引起車輪在冰面上打滑時。在這種情況下，牽引控制系統(未示出)可通過立即扭矩請求請求減少，並且ECM114減少由發動機系統100產生的扭矩到立即扭矩請求。不過，ECM114控制發動機系統100使得發動機系統100能在車輪打滑停止之後快速地恢復為產生預測扭矩請求。
[0064]一般而言，立即扭矩請求和更高的預測扭矩請求之間的差可被稱之為扭矩儲備。扭矩儲備可代表發動機系統100能以最小延遲開始產生的額外扭矩量。快速發動機致動器被用來增加或減少當前車橋扭矩。如下文更具體地描述的，快速發動機致動器是相比慢速發動機致動器定義的。
[0065]在各種實施方式中，快速發動機致動器能夠在一定範圍內改變車橋扭矩，其中該範圍是由慢速發動機致動器建立的。在這種實施方式中，該範圍的上限是預測扭矩請求，而該範圍的下限由快速致動器的扭矩能力限制。僅作為示例，快速致動器可僅能夠減少車橋扭矩第一量，其中該第一量是對快速致動器的扭矩能力的測量。第一量可基於慢速發動機致動器設置的發動機操作條件而變化。當立即扭矩請求在該範圍內時，快速發動機致動器可被設置成使車橋扭矩等於立即扭矩請求。當ECM114請求輸出預測扭矩請求時，快速發動機致動器可被控制以改變車橋扭矩到該範圍的頂端，其是預測扭矩請求。
[0066]一般而言，與慢速發動機致動器相比，快速發動機致動器能更快地改變車橋扭矩。相比快速致動器，慢速致動器可更慢地響應它們各自的致動器值中的變化。例如，慢速致動器可包括機械部件，它們需要時間來響應於致動器值中的變化而從一個位置移動到另一個位置。慢速致動器也可由在慢速致動器開始實施改變的致動器值之後車橋扭矩開始改變所需要的時間量來表徵。通常，這個時間量對慢速致動器來說將長於快速致動器。而且，甚至在開始改變之後，車橋扭矩可需要更長時間來完全響應慢速致動器中的改變。
[0067]僅作為示例，ECM114可設置慢速致動器的致動器值到如果快速致動器被設置為合適值會使發動機系統100能產生預測扭矩請求的值。同時，ECM114可設置快速致動器的致動器值到，對於給定慢速致動器值，使得發動機系統100產生立即扭矩請求而不是預測扭矩請求的值。
[0068]快速致動器值因此使得發動機系統100產生立即扭矩請求。當ECM114決定從立即扭矩請求過渡到預測扭矩請求時，ECM114將一個或多個快速致動器的致動器值改變到對應預測扭矩請求的值。因為慢速致動器值已經基於預測扭矩請求被設置，發動機系統100能夠僅在快速致動器所施加的延遲之後就產生預測扭矩請求。換句話說，避免了使用慢速致動器改變車橋扭矩所產生的更長的延遲。
[0069]僅作為示例，當預測扭矩請求等於駕駛員扭矩請求時，扭矩儲備可在立即扭矩請求由於臨時扭矩減少請求而小於駕駛員扭矩請求時被建立。替換地，扭矩儲備可通過增加預測扭矩請求高於駕駛員扭矩請求同時維持立即扭矩請求處於駕駛員扭矩請求而建立。所得到的扭矩儲備能吸收所要求車橋扭矩中的突然增加。僅作為示例，來自空調或動力轉向泵的突然載荷可通過增加立即扭矩請求來平衡。如果立即扭矩請求中的增加小於扭矩儲備，那麼該增加可通過使用快速致動器快速地產生。預測扭矩請求此時也可被增加以重新建立之前的扭矩儲備。
[0070]扭矩儲備的另一示例用途是減少慢速致動器值的波動。由於它們的相對慢的速度，改變慢速致動器值可產生控制不穩定性。而且，慢速致動器可包括機械部分，其在被頻繁移動時可消耗更多的動力和/或磨損更快。建立足夠的扭矩儲備允許期望扭矩中的改變由通過立即扭矩請求改變快速致動器進行，同時維持慢速致動器的值。例如，為了維持給定的怠速速度，立即扭矩請求可在一定範圍內變化。如果預測扭矩請求被設置為高於這個範圍的水平，立即扭矩請求中的維持怠速速度的變化可使用快速致動器而實現，無需調節慢速致動器。
[0071]僅作為示例，在火花點火發動機中，火花正時可以是快速致動器值，而節氣門開度面積可以是慢速致動器值。火花點火發動機通過應用火花可燃燒燃料，包括例如汽油和乙醇。相比而言，在壓燃發動機中，燃料流速可以是快速致動器值，而節氣門開度面積可被用作扭矩之外的發動機特徵的致動器值。壓燃發動機可通過壓縮燃料燃燒燃料，包括例如柴油。
[0072]當發動機102是火花點火發動機時，火花致動器模塊126可以是快速致動器而節氣門致動器模塊116是慢速致動器。在接收新的致動器值之後，火花致動器模塊126可能夠改變用於後續點火事件的火花正時。當點火事件的火花正時(也稱為火花提前)被設置為標定值時，在緊接著點火事件的燃燒衝程中產生最大扭矩。不過，偏離於標定值的火花提前可減少在燃燒衝程中產生的扭矩量。因此，火花致動器模塊126可能夠通過改變火花提前在下一點火事件發生時就改變發動機輸出扭矩。僅作為示例，對應不同的發動機操作調節的火花提前表可在車輛設計的標定階段被確定，並且標定值基於當前發動機操作條件從該表選擇。
[0073]相比而言，節氣門開度面積中的改變需要更長時間來影響發動機輸出扭矩。節氣門致動器模塊116通過調節節氣門112的葉片的角度改變節氣門開度面積。因此，一旦接收到新的致動器值，在節氣門112從其先前位置基於新的致動器值移動到新位置時存在機械延遲。而且，基於節氣門開度的空氣流變化受進氣歧管110內的空氣輸送延遲支配。而且，進氣歧管110中增加的空氣流沒有被實現為發動機輸出扭矩的增加，直到氣缸118在下一進氣衝程接收額外的空氣，壓縮該額外的空氣，並開始燃燒衝程。
[0074]使用這些致動器作為示例，扭矩儲備可通過設置節氣門開度面積到會允許發動機102產生預測扭矩請求的值。同時，火花正時可基於小於預測扭矩請求的立即扭矩請求被設置。雖然節氣門開度面積產生了足夠空氣流以供發動機102產生預測扭矩請求，但是火花正時基於立即扭矩請求被延遲(這減少了扭矩)。發動機輸出扭矩將因此等於立即扭矩請求。
[0075]當額外扭矩被需要時，例如當空調壓縮機被開始時，或者當牽引控制確定車輪打滑已經結束時，火花正時可基於預測扭矩請求被設置。到下一個點火事件時，火花致動器模塊126可將火花提前返回到標定值，這允許發動機102產生利用已經存在的空氣流所能實現的全部發動機輸出扭矩。發動機輸出扭矩可因此被快速地增加到預測扭矩請求而不經歷改變節氣門開度面積引起的延遲。
[0076]當發動機102是壓燃發動機時，燃料致動器模塊124可以是快速致動器而節氣門致動器模塊116和增壓致動器模塊164可以是排放致動器。以這種方式，燃料質量可基於立即扭矩請求被設置，並且節氣門開度面積和增壓可基於預測扭矩請求被設置。節氣門開度面積可產生比滿足預測扭矩請求所必需的更多的空氣流。進而，所產生的空氣流可多於所噴射的燃料的完全燃燒所需要的，使得空/燃比通常是貧的並且空氣流中的改變不會影響發動機扭矩輸出。發動機輸出扭矩將因此等於立即扭矩請求並且可通過調節燃料流而被增加或減少。
[0077]節氣門致動器模塊116，增壓致動器模塊164和EGR致動器模塊172可基於預測扭矩請求被控制以控制排放並最小化渦輪遲滯。節氣門致動器模塊116可建立真空以通過EGR閥170將廢氣吸入進氣歧管110。
[0078]車橋扭矩仲裁模塊204可輸出預測扭矩請求和立即扭矩請求到推進扭矩仲裁模塊206。在各種實施方式中，車橋扭矩仲裁模塊204可輸出預測扭矩請求和立即扭矩請求到混合動力優化模塊208。混合動力優化模塊208確定多少扭矩應該由發動機102產生且多少扭矩應該由電動馬達198產生。混合動力優化模塊208此時輸出修改的預測扭矩請求和立即扭矩請求到推進扭矩仲裁模塊206。在各種實施方式中，混合動力優化模塊208可以被實施在HCM196中。
[0079]由推進扭矩仲裁模塊206接收到的預測扭矩請求和立即扭矩請求被從車橋扭矩域(車輪處的扭矩)轉換到推進扭矩域(曲軸處的扭矩)。這種轉換可發生在混合動力優化模塊208之前、之後，或作為其一部分，或者代替混合動力優化模塊208。
[0080]推進扭矩仲裁模塊206在推進扭矩請求之間仲裁，這包括轉換的預測和立即扭矩請求。推進扭矩仲裁模塊206產生仲裁預測扭矩請求和仲裁立即扭矩請求。仲裁扭矩可通過選擇接收請求之間的獲勝請求來被產生。替代地或附加地，仲裁的請求可通過基於所接收的請求中的一個或多個來修改所接收的請求中的另外一個來產生。
[0081]其它推進扭矩請求可包括用於發動機超速保護的扭矩減少、用於熄火防止的扭矩增加、和由TCM194要求的適應換擋的扭矩減少。推進扭矩請求也可由離合器燃料切斷來產生，這在駕駛員下壓手動變速器車輛中的離合器踏板時減少發動機輸出扭矩以防止發動機速度中的突增(快速升高)。
[0082]推進扭矩請求也可包括發動機關閉請求，這可在檢測到致命故障時被開始。僅作為示例，致命故障可包括檢測到車輛被盜、起動機馬達卡住、電子節氣門控制問題、和意外的扭矩增加。在各種實施方式中，當發動機關閉請求出現時，仲裁選擇發動機關閉請求作為獲勝請求。當發動機關閉請求出現時，推進扭矩仲裁模塊206可輸出零作為仲裁扭矩。
[0083]在各種實施方式中，發動機關閉請求可簡單地獨立於仲裁過程而關閉發動機102。推進扭矩仲裁模塊206可仍接收發動機關閉請求，使得例如合適的數據可被反饋回到其它的扭矩請求者。例如，所有其它的扭矩請求者可被通知它們已經輸掉了仲裁。
[0084]速度控制模塊210也可輸出預測扭矩請求和立即扭矩請求到推進扭矩仲裁模塊206。來自速度控制模塊210的扭矩請求在ECM114處於速度模式時可在仲裁中獲勝。速度模式可在駕駛員將他們的腳從加速器踏板上移開時被啟用，例如當發動機102怠速或當車輛從較高速度慣性滑行減速時。替換地或附加地，速度模式可在來自車橋扭矩仲裁模塊204的預測扭矩請求小於預定扭矩值時被啟用。
[0085]速度控制模塊210從速度軌跡模塊212接收實際速度和期望速度並控制預測扭矩請求和立即扭矩請求以減少實際速度和期望速度之間的差。僅作為示例，速度軌跡模塊212可用於車輛慣性滑行減速的線性減少期望速度直到達到怠速速度。速度軌跡模塊212此時可繼續輸出怠速速度作為期望速度。在前面的示例中，線性減少期望速度可被稱為參考速度而怠速速度可被稱為期望速度。速度控制模塊210可從速度軌跡模塊212接收參考速度和期望速度這兩者。
[0086]儲備/載荷模塊220從推進扭矩仲裁模塊206接收仲裁的預測扭矩請求和仲裁的立即扭矩請求。儲備/載荷模塊220可調節仲裁的預測扭矩請求和仲裁的立即扭矩請求以建立扭矩儲備和/或補償一個或多個載荷。儲備/載荷模塊220此時輸出調節的預測扭矩請求和立即扭矩請求到致動模塊224。致動模塊224可被稱為扭矩控制模塊。
[0087]僅作為示例，催化劑熄燈過程或冷起動排放減少過程可要求延遲的火花提前。儲備/載荷模塊220可因此增加調節的預測扭矩請求高於調節的立即扭矩請求以建立用於冷起動排放減少過程的延遲火花。在另一示例中，發動機的空/燃比和/或空氣品質流量可被直接地改變，例如通過診斷侵入式當量比測試和/或新發動機清掃(purging)。在開始這些過程之前，扭矩儲備可被建立或增加以快速補償由這些過程期間的使空/燃混合物變貧產生的發動機輸出扭矩中的減少。
[0088]儲備/載荷模塊220也可預期未來載荷而建立或增加扭矩儲備，例如助力轉向泵操作或空調(A/C)壓縮機離合器的接合。用於A/C壓縮機離合器的接合的扭矩儲備可在駕駛員最初要求空調時建立。儲備/載荷模塊220可增加調節的預測扭矩請求同時保持調節的立即扭矩請求不變以產生扭矩儲備。此時，當A/C壓縮機離合器接合時，儲備/載荷模塊220可使調節的立即扭矩請求增加A/C壓縮機離合器的估計載荷。
[0089]致動模塊224從儲備/載荷模塊220接收調節的預測扭矩請求和調節的立即扭矩請求。致動模塊224確定如何實現調節的預測扭矩請求和調節的立即扭矩請求。致動模塊224可以是發動機類型特有的。例如，致動模塊224可針對火花點火發動機和壓燃發動機被不同地實施或者使用不同的控制方案。
[0090]在各種實施方式中，致動模塊224可定義在所有發動機類型共有的模塊和發動機類型特有的模塊之間的邊界。例如，發動機類型可包括火花點火和壓燃。在致動模塊224之前的模塊，例如推進扭矩仲裁模塊206，可以是發動機類型共有的，而致動模塊224和後續的模塊可以是發動機類型特有的。
[0091]例如，在火花點火發動機中，致動模塊224可改變作為慢速致動器的節氣門112的開度，其允許寬範圍的扭矩控制。致動模塊224可使用氣缸致動器模塊120禁用氣缸，這也實現寬範圍的扭矩控制，但也是慢速的並且可涉及駕駛性能和排放問題。致動模塊224可使用火花正時作為快速致動器。不過，火花正時可能不提供同樣大範圍的扭矩控制。而且，利用火花正時中的變化能實現的扭矩控制量(稱為火花儲備能力)可隨空氣流變化而變化。
[0092]在各種實施方式中，致動模塊224可基於調節的預測扭矩請求產生空氣扭矩請求。空氣扭矩請求可等於調節的預測扭矩請求，設置空氣流使得調節的預測扭矩請求能通過對其它致動器的改變實現。
[0093]空氣控制模塊228可基於空氣扭矩請求確定期望致動器值。例如，空氣控制模塊228可控制期望歧管絕對壓力(MAP)、期望節氣門面積、和/或期望每缸空氣品質(APC)。期望MAP可被用於確定期望增壓，而期望APC可被用於確定期望凸輪相位器位置。在各種實施方式中，空氣控制模塊228也可確定EGR閥170的打開量。
[0094]致動模塊224也可產生火花扭矩請求、氣缸關閉扭矩請求、和燃料扭矩請求。火花扭矩請求可由火花控制模塊232使用來確定將火花正時從標定火花提前延遲多少(這減少發動機輸出扭矩)。
[0095]氣缸關閉扭矩請求可由氣缸控制模塊236使用來確定去激活多少氣缸。氣缸控制模塊236可指不氣缸致動器模塊120去激活發動機102的一個或多個氣缸。在各種實施方式中，可聯合地去激活預定義的氣缸組。
[0096]氣缸控制模塊236也可指示燃料控制模塊240停止提供燃料給被去激活的氣缸並可指示火花控制模塊232停止提供火花給被去激活的氣缸。在各種實施方式中，火花控制模塊232僅在氣缸內已經存在的任何空/燃混合物已被燃燒時停止提供火花給氣缸。[0097]在各種實施方式中，氣缸致動器模塊120可包括液壓系統，其選擇性地將進氣和/或排氣閥從一個或多個其它的對應凸輪軸上斷開以去激活那些氣缸。僅作為示例，一半氣缸的閥作為一組由氣缸致動器模塊120液壓地聯接或斷開。在各種實施方式中，氣缸可簡單地通過停止向這些氣缸提供燃料而不停止進氣和排氣門的打開和關閉來被去激活。在這種實施方式中，氣缸致動器模塊120可被省略。
[0098]燃料控制模塊240可基於來自致動模塊224燃料扭矩請求控制被提供到每個氣缸的燃料量。在火花點火發動機的正常操作期間，燃料控制模塊240可以空氣先導模式操作，在該模式中，燃料控制模塊240試圖通過基於空氣流控制燃料流來維持理想配比的空/燃t匕。燃料控制模塊240可確定在與當前每缸空氣品質混合時將產生理想配比燃燒的燃料質量。燃料控制模塊240可通過燃料供應率來指示燃料致動器模塊124來將該燃料質量噴射給每個被激活的氣缸。
[0099]在壓燃系統中，燃料控制模塊240可以燃料先導模式操作，在該模式中，燃料控制模塊240確定滿足燃料扭矩請求同時最小化排放、噪音、和燃料消耗的每缸燃料質量。在燃料先導模式中，空氣流基於燃料流被控制並且可被控制以產生貧空/燃比。而且，空/燃比可被維持在預定水平之上，這可防止在動態發動機操作條件中產生黑煙。
[0100]模式設置可確定致動模塊224如何處理調節的立即扭矩請求。模式設置可被提供給致動模塊224，例如通過推進扭矩仲裁模塊206，並可選擇包括不工作模式、歡快(pleasible)模式、最大裡程模式、和自動致動模式的模式。
[0101]在不工作模式中，致動模塊224可忽略調節的立即扭矩請求並基於調節的預測扭矩請求設置發動機輸出扭矩。致動模塊224可因此設置火花扭矩請求，氣缸關閉扭矩請求，和燃料扭矩請求為調節的預測扭矩請求，這最大化針對當前發動機空氣流條件的發動機輸出扭矩。替換地，致動模塊224可設置這些請求為預定的(例如範圍之外的高)值以使不能實現通過延遲火花、去激活氣缸、或減少空/燃比導致的扭矩減少。
[0102]在歡快模式中，致動模塊224輸出調節的預測扭矩請求作為空氣扭矩請求並試圖通過僅調節火花提前來實現調節的立即扭矩請求。致動模塊224因此輸出調節的立即扭矩請求作為火花扭矩請求。火花控制模塊232將儘可能多地延遲火花以試圖實現火花扭矩請求。如果期望扭矩減少大於火花儲備能力(火花延遲所能實現的扭矩減少量)，那麼扭矩減少可能不被實現。發動機輸出扭矩此時將大於調節的立即扭矩請求。
[0103]在最大裡程模式中，致動模塊224可輸出調節的預測扭矩請求作為空氣扭矩請求以及調節的立即扭矩請求作為火花扭矩請求。而且，致動模塊224可在僅減少火花提前不能實現調節的立即扭矩請求時減少氣缸關閉扭矩請求(由此去激活氣缸)。
[0104]在自動致動模式中，致動模塊224可基於調節的立即扭矩請求減少空氣扭矩請求。在各種實施方式中，空氣扭矩請求可僅被減少到允許火花控制模塊232通過調節火花提前實現調節的立即扭矩請求所必需的程度。因此，在自動致動模式中，調節的立即扭矩請求被實現同時儘可能小地調節空氣扭矩請求。換句話說，相對慢速響應的節氣門開度的使用通過儘可能多地減少快速響應的火花提前被最小化。這允許發動機102儘可能快地返回到產生調節的預測扭矩請求。
[0105]扭矩估計模塊244可估計發動機102的扭矩輸出。這個估計的扭矩可由空氣控制模塊228使用以執行發動機空氣流參數例如節氣門面積、MAP、和相位器位置的閉環控制。例如，可定義如下的扭矩關係:
【權利要求】
1.一種系統，其包括: 扭矩確定模塊，確定防止發動機熄火的第一扭矩；以及 扭矩限制模塊，其在駕駛員將加速器踏板從加速器踏板未被下壓的第一位置致動到加速器踏板被下壓的第二位置時基於第一扭矩限制發動機扭矩。
2.如權利要求1所述的系統，其中扭矩限制模塊在發動機速度和渦輪速度和變速器輸入軸速度中之一之間的第一差大於第一閾值時在第一時長上限制發動機扭矩。
3.如權利要求2所述的系統,其中,在第一時長期間,扭矩限制模塊基於第一扭矩和扭矩補償的和限制發動機扭矩。
4.如權利要求2所述的系統，其中扭矩限制模塊在第一時長結束時基於駕駛員扭矩請求調節發動機扭矩。
5.如權利要求4所述的系統,其中扭矩限制模塊在第一時長結束後第一差大於第二閾值時在第二時長上限制發動機扭矩。
6.如權利要求5所述的系統,在第一時長和第二時長期間，扭矩限制模塊基於防止傳動系撞擊的第一扭矩限制和在停止向發動機氣缸的燃料提供後將發動機扭矩過渡到駕駛員扭矩請求的第二扭矩限制中的最小者限制發動機扭矩。
7.如權利要求5所述的系統，其中，在第二時長期間，扭矩限制模塊基於前一扭矩請求和第一扭矩之間的第二差限制發動機扭矩。
8.如權利要求7所述的系統，其中扭矩限制模塊基於前一扭矩請求和預定百分比和第二時長期間的第二差的乘積之間的第三差限制發動機扭矩。
9.如權利要求8所述的系統，其中扭矩限制模塊在第二時長結束時基於駕駛員扭矩請求調節發動機扭矩。
10.一種方法，其包括: 確定防止發動機熄火的第一扭矩；以及 在駕駛員將加速器踏板從加速器踏板未被下壓的第一位置致動到加速器踏板被下壓的第二位置時基於第一扭矩限制發動機扭矩。
【文檔編號】F02D9/10GK103452678SQ201310206385
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月29日 優先權日:2012年5月29日
【發明者】K.卡, B.J.克勒 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司