当驾驶员下压加速器踏板时控制发动机扭矩以防止传动系撞击的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及当驾驶员下压加速器踏板时控制发动机扭矩以防止传动系撞击的系统和方法。根据本公开原理的系统包括扭矩确定模块和扭矩限制模块。扭矩确定模块确定防止发动机熄火的第一扭矩。扭矩限制模块在驾驶员将加速器踏板从加速器踏板未被下压的第一位置致动到加速器踏板被下压的第二位置时基于第一扭矩限制发动机扭矩。
【专利说明】当驾驶员下压加速器踏板时控制发动机扭矩以防止传动系撞击的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2012年5月29日提交的美国临时专利申请61/652605的权益。上述申请的公开全文通过引用并入本文。
【技术领域】
[0002]本公开涉及在驾驶员下压加速器踏板时防止传动系撞击的系统和方法。
【背景技术】
[0003]此处提供的背景描述是用于概括地给出本发明的背景。在这个背景部分中所描述的本发明发明人的工作，以及本说明书中其它不能被作为申请时的现有技术的方面，都不能被明确地或隐含地认为是对抗本公开的现有技术。
[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，这产生驱动扭矩。进入发动机的空气流由节气门调节。更具体地说，节气门调节节气门面积，这增加或减少进入发动机的空气流。随着节气门面积增加，进入发动机的空气流增加。燃料控制系统调节燃料被喷射的速率以提供期望的空/燃混合物给气缸和/或实现期望的扭矩输出。增加提供给气缸的空气和燃料的量增加发动机的扭矩输出。
[0005]在火花点火发动机中，火花开始被提供给气缸的空/燃混合物的燃烧。在压燃发动机中，气缸内的压缩燃烧被提供给气缸的空/燃混合物。火花正时和空气流可能是调节火花点火发动机的扭矩输出的主要机制，而燃料流可能是调节压燃发动机的扭矩输出的主要机制。
[0006]发动机控制系统已被开发以控制发动机输出扭矩以实现期望扭矩。但是，传统的发动机控制系统，不会按期望的那样精确控制发动机输出扭矩。而且，传统的发动机控制系统不提供对控制信号的快速响应或者协调影响发动机输出扭矩的各种设备之间的发动机扭矩控制。
【发明内容】
[0007]根据本公开原理的系统包括扭矩确定模块和扭矩限制模块。扭矩确定模块确定防止发动机熄火的第一扭矩。扭矩限制模块在驾驶员将加速器踏板从加速器踏板未被下压的第一位置致动到加速器踏板被下压的第二位置时基于第一扭矩限制发动机扭矩。
[0008]本公开的其它应用领域将通过下面提供的具体描述而易于理解。应当理解的是，详细描述和具体的示例都是仅用于说明目的而不是用于限制本公开的范围。
[0009]本发明提供了如下方案:
方案1.一种系统，其包括:
扭矩确定模块，确定防止发动机熄火的第一扭矩；以及
扭矩限制模块，其在驾驶员将加速器踏板从加速器踏板未被下压的第一位置致动到加速器踏板被下压的第二位置时基于第一扭矩限制发动机扭矩。
[0010]方案2.如方案I所述的系统，其中扭矩限制模块在发动机速度和涡轮速度和变速器输入轴速度中之一之间的第一差大于第一阈值时在第一时长上限制发动机扭矩。
[0011]方案3.如方案2所述的系统,其中,在第一时长期间,扭矩限制模块基于第一扭矩和扭矩补偿的和限制发动机扭矩。
[0012]方案4.如方案2所述的系统,其中扭矩限制模块在第一时长结束时基于驾驶员扭矩请求调节发动机扭矩。
[0013]方案5.如方案4所述的系统,其中扭矩限制模块在第一时长结束后第一差大于第二阈值时在第二时长上限制发动机扭矩。
[0014]方案6.如方案5所述的系统,在第一时长和第二时长期间,扭矩限制模块基于防止传动系撞击的第一扭矩限制和在停止向发动机气缸的燃料提供后将发动机扭矩过渡到驾驶员扭矩请求的第二扭矩限制中的最小者限制发动机扭矩。
[0015]方案7.如方案5所述的系统,其中,在第二时长期间,扭矩限制模块基于前一扭矩请求和第一扭矩之间的第二差限制发动机扭矩。
[0016]方案8.如方案7所述的系统，其中扭矩限制模块基于前一扭矩请求和预定百分比和第二时长期间的第二差的乘积之间的第三差限制发动机扭矩。
[0017]方案9.如方案8所述的系统，其中扭矩限制模块在第二时长结束时基于驾驶员扭矩请求调节发动机扭矩。
[0018]方案10.如方案9所述的系统，其中扭矩限制模块在第一时长结束时和第二时长结束时以非线性方式增加发动机扭矩。
[0019]方案11.一种方法，其包括:
确定防止发动机熄火的第一扭矩；以及
在驾驶员将加速器踏板从加速器踏板未被下压的第一位置致动到加速器踏板被下压的第二位置时基于第一扭矩限制发动机扭矩。
[0020]方案12.如方案11所述的方法,还包括在发动机速度和涡轮速度和变速器输入轴速度中之一之间的第一差大于第一阈值时在第一时长上限制发动机扭矩。
[0021]方案13.如方案12所述的方法，还包括基于第一扭矩和扭矩补偿的和在第一时长期间限制发动机扭矩。
[0022]方案14.如方案12所述的方法，还包括在第一时长结束时基于驾驶员扭矩请求调节发动机扭矩。
[0023]方案15.如方案14所述的系统,还包括在第一时长结束后第一差大于第二阈值时在第二时长上限制发动机扭矩。
[0024]方案16.如方案15所述的方法,还包括在第一时长和第二时长期间,基于防止传动系撞击的第一扭矩限制和在停止向发动机气缸的燃料提供后将发动机扭矩过渡到驾驶员扭矩请求的第二扭矩限制中的最小者限制发动机扭矩。
[0025]方案17.如方案15所述的方法，还包括基于前一扭矩请求和第一扭矩之间的第二差在第二时长期间限制发动机扭矩。
[0026]方案18.如方案17所述的方法，还包括基于前一扭矩请求和预定百分比和第二时长期间的第二差的乘积之间的第三差限制发动机扭矩。[0027]方案19.如方案18所述的方法，还包括在第二时长结束时基于驾驶员扭矩请求调节发动机扭矩。
[0028]方案20.如方案19所述的方法，还包括在第一时长结束时和第二时长结束时以非线性方式增加发动机扭矩。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]本公开将通过具体描述和附图而被更全面地理解，附图中:
图1是根据本公开原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开原理的示例性发动机控制系统的功能框图；
图3是根据本公开原理的示例性发动机模块的功能框图；
图4是图示根据本公开原理的示例性发动机控制方法的流程图；
图5是说明根据本公开原理限制的示例性扭矩请求的曲线。
【具体实施方式】
[0030]手动变速器被直接地机械联接到发动机。自动变速器被使用变矩器液压地联接到发动机。变矩器包括叶轮和涡轮。叶轮被机械地联接到发动机。涡轮被液压地联接到叶轮并且被机械地联接到变速器。变矩器也可包括锁定离合器，其将涡轮锁定到叶轮，从而机械地联接叶轮和涡轮。
[0031]当发动机产生驱动扭矩时，在发动机的飞轮上的齿轮齿接合在手动变速器的离合器片或自动变速器的变矩器上的齿轮齿。当车辆惯性滑行时，在飞轮上的齿轮齿可从离合器片上的齿轮齿脱离，从而产生传动系中的松弛。当驾驶员此时轻触加速器踏板(即，从止动位置下压加速器踏板)时，传动系撞击可能因传动系中的松弛在飞轮上的齿轮齿初始接触离合器片上的齿轮齿时而发生。对于自动变速器，传动系撞击也可能是由于发动机速度和涡轮速度之间的差。对于手动变速器，传动系撞击也可能是由于发动机速度和变速器输入轴速度之间的差。
[0032]根据本发明原理的发动机控制系统和方法通过在驾驶员轻触加速器踏板时限制发动机扭矩来防止传动系撞击。发动机扭矩被限制使得在发动机侧的齿轮齿初始与变速器侧齿轮齿接触时发动机速度与涡轮速度或变速器输入轴速度匹配。发动机扭矩可基于防止发动机熄火的最小扭矩来被限制。
[0033]由于发动机扭矩被限制，所以发动机扭矩可斜坡增大到驾驶员扭矩请求。如果这种斜坡变化被执行得过快，那么驾驶员可能仍感觉到传动系撞击。如果这种斜坡变化被执行得过慢，驾驶员可能注意到车辆加速中的延迟。因此，发动机扭矩可基于防止传动系撞击和防止加速延迟之间的平衡来被限制。
[0034]现在参照图1，给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，其燃烧空/燃混合物以基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过进气系统108被吸入发动机102。仅作为示例，进气系统108可包括进气歧管110和节气门112。仅作为示例，节气门112可包括具有可转动叶片的蝶阀。发动机控制模块(ECM) 114控制节气门致动器模块116，并且节气门致动器模块116调节节气门112的开度以控制被吸入进气歧管110的空气量。[0035]空气从进气歧管110被吸入发动机102的气缸。虽然发动机102可包括多个气缸，但是为了说明目的，仅示出了一个代表性气缸118。仅作为示例，发动机102可包括2、3、4、
5、6、8、10和/或12个气缸。ECMl 14可指示气缸致动器模块120以选择性地去激活气缸中的一些，这可在某些发动机操作条件下改善燃料经济性。
[0036]发动机102可使用四冲程循环来操作。下面描述的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)每转一圈期间，在气缸118中发生四个冲程中的两个。因此，气缸118经历全部四个冲程需要曲轴转两圈。
[0037]在进气冲程期间，空气从进气歧管110被通过进气门122吸入气缸118。ECMl 14控制燃料致动器模块124，其调节燃料喷射以实现期望的空/燃比。燃料可在中间位置或在多个位置被喷射入进气歧管110，例如在每个气缸的进气门122附近。在各种实施方式中(未示出)，燃料可被直接喷射入气缸或者被喷射入与气缸相关联的混合室。燃料致动器模块124可停止向被去激活的气缸的燃料喷射。
[0038]所喷射的燃料与空气混合并在气缸118中建立空/燃混合物。在压缩冲程期间，活塞(未示出)在气缸118内压缩该空/燃混合物。发动机102可以是压燃发动机，在此情况下气缸118内的压缩点燃空/燃混合物。替换地，发动机102可以是火花点火发动机，在此情况下火花致动器模块126基于来自ECMl 14的信号激励在气缸118内的火花塞128，其点燃空/燃混合物。火花的正时可相对于活塞处于其最高位置，称之为上死点(TDC)，来被具体规定。
[0039]火花致动器模块126可由具体规定在TDC之前或之后多久产生火花的正时信号控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的操作可与曲轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可停止向被去激活的气缸提供火花。
[0040]产生火花可被称为点火事件。火花致动器模块126可具有改变每个点火事件的火花的正时的能力。火花致动器模块126甚至可以在火花正时信号在上一点火事件和下一点火事件之间改变时能够改变下一点火事件的火花正时。
[0041]在燃烧冲程期间，空/燃混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可被定义为在活塞到达TDC和活塞返回到下死点(BDC)的时间之间的时间。
[0042]在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气门130排出燃烧的副产品。燃烧的副产品通过排气系统134被从车辆排出。
[0043]进气门122可由进气凸轮轴140控制，而排气门130可由排气凸轮轴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)可控制气缸118的多个进气门(包括进气门122)和/或可控制多排气缸(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)可控制气缸118的多个排气门和/或多排气缸(包括气缸118)的排气门(包括排气门130)。
[0044]气缸致动器模块120可通过使进气门122和/或排气门130不能打开来去激活气缸118。在各种其它的实施方式中，进气门122和/或排气门130可由凸轮轴之外的设备控制，例如电磁致动器。
[0045]进气门122被打开的时间可由进气凸轮相位器148相对于活塞TDC改变。排气门130被打开的时间可由排气凸轮相位器150相对于活塞TDC改变。相位器致动器模块158可基于来自ECM114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当被实施时，相位器致动器模块158也可控制可变气门升程(未示出)。
[0046]发动机系统100可包括增压设备，其提供加压空气给进气歧管110。例如，图1示出了涡轮增压器，其包括热涡轮机160-1，其由流动通过排气系统134的热废气供能。涡轮增压器还包括冷空气压缩机160-2，其由热涡轮机160-1驱动，其压缩前往节气门112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的进气增压器(未示出)可压缩来自节气门112的空气并将压缩后的空气传递到进气歧管HO。
[0047]废气门162可允许废气旁通热涡轮机160-1，由此减少涡轮增压器的增压(进气空气的压缩量)。ECM114可通过增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可由增压致动器模块164控制。涡轮增压器可具有可变的几何形状，其可由增压致动器模块164控制。
[0048]中冷器(未不出)可耗散在压缩的空气充量中含有的热的一部分，该热是在空气被压缩时产生的。压缩空气充量也可从排气系统134的部件吸热。尽管为了说明目的被示出为是单独的，但是热涡轮机160-1和冷空气压缩机160-2可彼此附接，从而使进气空气紧邻热废气。
[0049]发动机系统100可包括废气再循环(EGR)阀170，其选择性地将废气改向回进气歧管110。EGR阀170可被定位在涡轮增压器的热涡轮机160-1的上游。EGR致动器模块172可控制EGR阀170。
[0050]发动机系统100可使用曲轴位置(CKP)传感器180测量曲轴的位置。ECM114可使用曲轴位置来计算以例如每分钟转数(rpm)为单位的发动机速度。发动机冷却液的温度可使用发动机冷却液温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可被定位在发动机102内或其它循环冷却液的位置，例如散热器(未示出)。
[0051]大气压可使用大气压(ATM)传感器183测量。进气歧管110内的压力可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在各种实施方式中，发动机真空，其是周围空气压力和进气歧管110内的压力之间的差，可被测量。流入进气歧管110的空气质量流量可使用空气质量流量(MAF)传感器186测量。在各种实施方式中，MAF传感器186可被定位在壳体内，该壳体还包括节气门112。
[0052]节气门致动器模块116可使用一个或多个节气门位置传感器(TPS) 190监测节气门112的位置。正被吸入发动机102的空气的周围温度可使用进气空气温度(IAT)传感器192来测量。ECM114可使用来自传感器的信号做出用于发动机系统100的控制决定。
[0053]ECM114可与变速器控制模块(TCM) 194通信以协调变速器中的换挡(未示出)。例如，ECMl 14可在换挡期间减少发动机扭矩。ECMl 14可与混合动力控制模块(HCM) 196通信以协调发动机102和电动马达198的操作。
[0054]电动马达198还可用作发电机并且可被用于产生供车辆电力系统使用和/或存储在蓄电池内的电能。在各种实施方式中，ECM114，TCM194jPHCM196的各种功能可被集成在一个或多个模块中。
[0055]改变发动机参数的每个系统都可被称之为接收致动器值的致动器。例如，节气门致动器模块116可被称之为致动器，并且节气门开度面积可被称之为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调节节气门112的叶片的角度来实现节气门开度面积。[0056]类似地，火花致动器模块126可被称之为致动器，而对应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其它的致动器可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，致动器值可分别对应于被激活的气缸的数量，燃料供给率、进气门和排气门凸轮相位器角度、增压压力、和EGR阀开度面积。ECM114可控制致动器值以使发动机102产生期望的发动机输出扭矩。
[0057]现在参照图2，给出了示例性发动机控制系统的功能框图。ECM114的示例实施方式包括驾驶员扭矩模块202。驾驶员扭矩模块202可基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入确定驾驶员扭矩请求。驾驶员输入可基于加速器踏板的位置。驾驶员输入也可基于巡航控制，其可以是自适应巡航控制系统，该系统改变车辆速度以维持预定的跟随距离。驾驶员扭矩模块202可存储加速器踏板位置与期望扭矩的一个或多个映射，并可基于所选的其中一个映射确定驾驶员扭矩请求。
[0058]车桥扭矩仲裁模块204在来自驾驶员扭矩模块202的驾驶员扭矩请求和其它扭矩请求之间进行仲裁。车桥扭矩(在车轮处的扭矩)可由包括发动机和/或电动马达的各种源产生。扭矩请求可包括绝对扭矩请求以及相对扭矩请求和斜坡变化请求。仅作为示例,斜坡变化请求可包括将扭矩斜坡降低到最小发动机停车扭矩或将扭矩从最小发动机停车扭矩斜坡增大的请求。相对扭矩请求可包括临时或持续的扭矩减少或增加。
[0059]车桥扭矩请求可包括由在检测到正车轮打滑时牵引控制系统请求的扭矩减少。正车轮打滑在车桥扭矩克服了车轮和路面之间的摩擦，并且车轮开始在路面上打滑时发生。车桥扭矩请求也可包括抵消负车轮打滑的扭矩增加请求，在负车轮打滑时车辆的轮胎因为车桥扭矩为负而相对于路面打滑。
[0060]车桥扭矩请求也可包括制动管理请求和车辆超速扭矩请求。制动管理请求可减少车桥扭矩以确保车桥扭矩不超过制动器在车辆停止时保持车辆的能力。车辆超速扭矩请求可减少车桥扭矩以防止车辆超过预定速度。车桥扭矩请求也可由车辆稳定控制系统产生。
[0061]车桥扭矩仲裁模块204基于在所接收的扭矩请求之间的仲裁结果输出预测扭矩请求和立即扭矩请求。如下文描述的，来自车桥扭矩仲裁模块204的预测扭矩请求和立即扭矩请求在被用于控制发动机系统100的致动器之前可选择性地由ECM114的其它模块调节。
[0062]一般而言，立即扭矩请求是当前期望的车桥扭矩的量，而预测扭矩请求是随时可能需要的车桥扭矩量。ECMl 14因此控制发动机系统100以产生等于立即扭矩请求的车辆扭矩。不过，致动器值的不同组合可产生同样的车桥扭矩。因此ECM114可调节致动器值以允许到预测扭矩请求的更快过渡，同时仍维持车桥扭矩处于立即扭矩请求。
[0063]在各种实施方式中，预测扭矩请求可基于驾驶员扭矩请求。立即扭矩请求可小于预测扭矩请求，例如当驾驶员扭矩请求正引起车轮在冰面上打滑时。在这种情况下，牵引控制系统(未示出)可通过立即扭矩请求请求减少，并且ECM114减少由发动机系统100产生的扭矩到立即扭矩请求。不过，ECM114控制发动机系统100使得发动机系统100能在车轮打滑停止之后快速地恢复为产生预测扭矩请求。
[0064]一般而言，立即扭矩请求和更高的预测扭矩请求之间的差可被称之为扭矩储备。扭矩储备可代表发动机系统100能以最小延迟开始产生的额外扭矩量。快速发动机致动器被用来增加或减少当前车桥扭矩。如下文更具体地描述的，快速发动机致动器是相比慢速发动机致动器定义的。
[0065]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桥扭矩，其中该范围是由慢速发动机致动器建立的。在这种实施方式中，该范围的上限是预测扭矩请求，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，快速致动器可仅能够减少车桥扭矩第一量，其中该第一量是对快速致动器的扭矩能力的测量。第一量可基于慢速发动机致动器设置的发动机操作条件而变化。当立即扭矩请求在该范围内时，快速发动机致动器可被设置成使车桥扭矩等于立即扭矩请求。当ECM114请求输出预测扭矩请求时，快速发动机致动器可被控制以改变车桥扭矩到该范围的顶端，其是预测扭矩请求。
[0066]一般而言，与慢速发动机致动器相比，快速发动机致动器能更快地改变车桥扭矩。相比快速致动器，慢速致动器可更慢地响应它们各自的致动器值中的变化。例如，慢速致动器可包括机械部件，它们需要时间来响应于致动器值中的变化而从一个位置移动到另一个位置。慢速致动器也可由在慢速致动器开始实施改变的致动器值之后车桥扭矩开始改变所需要的时间量来表征。通常，这个时间量对慢速致动器来说将长于快速致动器。而且，甚至在开始改变之后，车桥扭矩可需要更长时间来完全响应慢速致动器中的改变。
[0067]仅作为示例，ECM114可设置慢速致动器的致动器值到如果快速致动器被设置为合适值会使发动机系统100能产生预测扭矩请求的值。同时，ECM114可设置快速致动器的致动器值到，对于给定慢速致动器值，使得发动机系统100产生立即扭矩请求而不是预测扭矩请求的值。
[0068]快速致动器值因此使得发动机系统100产生立即扭矩请求。当ECM114决定从立即扭矩请求过渡到预测扭矩请求时，ECM114将一个或多个快速致动器的致动器值改变到对应预测扭矩请求的值。因为慢速致动器值已经基于预测扭矩请求被设置，发动机系统100能够仅在快速致动器所施加的延迟之后就产生预测扭矩请求。换句话说，避免了使用慢速致动器改变车桥扭矩所产生的更长的延迟。
[0069]仅作为示例，当预测扭矩请求等于驾驶员扭矩请求时，扭矩储备可在立即扭矩请求由于临时扭矩减少请求而小于驾驶员扭矩请求时被建立。替换地，扭矩储备可通过增加预测扭矩请求高于驾驶员扭矩请求同时维持立即扭矩请求处于驾驶员扭矩请求而建立。所得到的扭矩储备能吸收所要求车桥扭矩中的突然增加。仅作为示例，来自空调或动力转向泵的突然载荷可通过增加立即扭矩请求来平衡。如果立即扭矩请求中的增加小于扭矩储备，那么该增加可通过使用快速致动器快速地产生。预测扭矩请求此时也可被增加以重新建立之前的扭矩储备。
[0070]扭矩储备的另一示例用途是减少慢速致动器值的波动。由于它们的相对慢的速度，改变慢速致动器值可产生控制不稳定性。而且，慢速致动器可包括机械部分，其在被频繁移动时可消耗更多的动力和/或磨损更快。建立足够的扭矩储备允许期望扭矩中的改变由通过立即扭矩请求改变快速致动器进行，同时维持慢速致动器的值。例如，为了维持给定的怠速速度，立即扭矩请求可在一定范围内变化。如果预测扭矩请求被设置为高于这个范围的水平，立即扭矩请求中的维持怠速速度的变化可使用快速致动器而实现，无需调节慢速致动器。
[0071]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，而节气门开度面积可以是慢速致动器值。火花点火发动机通过应用火花可燃烧燃料，包括例如汽油和乙醇。相比而言，在压燃发动机中，燃料流速可以是快速致动器值，而节气门开度面积可被用作扭矩之外的发动机特征的致动器值。压燃发动机可通过压缩燃料燃烧燃料，包括例如柴油。
[0072]当发动机102是火花点火发动机时，火花致动器模块126可以是快速致动器而节气门致动器模块116是慢速致动器。在接收新的致动器值之后，火花致动器模块126可能够改变用于后续点火事件的火花正时。当点火事件的火花正时(也称为火花提前)被设置为标定值时，在紧接着点火事件的燃烧冲程中产生最大扭矩。不过，偏离于标定值的火花提前可减少在燃烧冲程中产生的扭矩量。因此，火花致动器模块126可能够通过改变火花提前在下一点火事件发生时就改变发动机输出扭矩。仅作为示例，对应不同的发动机操作调节的火花提前表可在车辆设计的标定阶段被确定，并且标定值基于当前发动机操作条件从该表选择。
[0073]相比而言，节气门开度面积中的改变需要更长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112的叶片的角度改变节气门开度面积。因此，一旦接收到新的致动器值，在节气门112从其先前位置基于新的致动器值移动到新位置时存在机械延迟。而且，基于节气门开度的空气流变化受进气歧管110内的空气输送延迟支配。而且，进气歧管110中增加的空气流没有被实现为发动机输出扭矩的增加，直到气缸118在下一进气冲程接收额外的空气，压缩该额外的空气，并开始燃烧冲程。
[0074]使用这些致动器作为示例，扭矩储备可通过设置节气门开度面积到会允许发动机102产生预测扭矩请求的值。同时，火花正时可基于小于预测扭矩请求的立即扭矩请求被设置。虽然节气门开度面积产生了足够空气流以供发动机102产生预测扭矩请求，但是火花正时基于立即扭矩请求被延迟(这减少了扭矩)。发动机输出扭矩将因此等于立即扭矩请求。
[0075]当额外扭矩被需要时，例如当空调压缩机被开始时，或者当牵引控制确定车轮打滑已经结束时，火花正时可基于预测扭矩请求被设置。到下一个点火事件时，火花致动器模块126可将火花提前返回到标定值，这允许发动机102产生利用已经存在的空气流所能实现的全部发动机输出扭矩。发动机输出扭矩可因此被快速地增加到预测扭矩请求而不经历改变节气门开度面积引起的延迟。
[0076]当发动机102是压燃发动机时，燃料致动器模块124可以是快速致动器而节气门致动器模块116和增压致动器模块164可以是排放致动器。以这种方式，燃料质量可基于立即扭矩请求被设置，并且节气门开度面积和增压可基于预测扭矩请求被设置。节气门开度面积可产生比满足预测扭矩请求所必需的更多的空气流。进而，所产生的空气流可多于所喷射的燃料的完全燃烧所需要的，使得空/燃比通常是贫的并且空气流中的改变不会影响发动机扭矩输出。发动机输出扭矩将因此等于立即扭矩请求并且可通过调节燃料流而被增加或减少。
[0077]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可基于预测扭矩请求被控制以控制排放并最小化涡轮迟滞。节气门致动器模块116可建立真空以通过EGR阀170将废气吸入进气歧管110。
[0078]车桥扭矩仲裁模块204可输出预测扭矩请求和立即扭矩请求到推进扭矩仲裁模块206。在各种实施方式中，车桥扭矩仲裁模块204可输出预测扭矩请求和立即扭矩请求到混合动力优化模块208。混合动力优化模块208确定多少扭矩应该由发动机102产生且多少扭矩应该由电动马达198产生。混合动力优化模块208此时输出修改的预测扭矩请求和立即扭矩请求到推进扭矩仲裁模块206。在各种实施方式中，混合动力优化模块208可以被实施在HCM196中。
[0079]由推进扭矩仲裁模块206接收到的预测扭矩请求和立即扭矩请求被从车桥扭矩域(车轮处的扭矩)转换到推进扭矩域(曲轴处的扭矩)。这种转换可发生在混合动力优化模块208之前、之后，或作为其一部分，或者代替混合动力优化模块208。
[0080]推进扭矩仲裁模块206在推进扭矩请求之间仲裁，这包括转换的预测和立即扭矩请求。推进扭矩仲裁模块206产生仲裁预测扭矩请求和仲裁立即扭矩请求。仲裁扭矩可通过选择接收请求之间的获胜请求来被产生。替代地或附加地，仲裁的请求可通过基于所接收的请求中的一个或多个来修改所接收的请求中的另外一个来产生。
[0081]其它推进扭矩请求可包括用于发动机超速保护的扭矩减少、用于熄火防止的扭矩增加、和由TCM194要求的适应换挡的扭矩减少。推进扭矩请求也可由离合器燃料切断来产生，这在驾驶员下压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中的突增(快速升高)。
[0082]推进扭矩请求也可包括发动机关闭请求，这可在检测到致命故障时被开始。仅作为示例，致命故障可包括检测到车辆被盗、起动机马达卡住、电子节气门控制问题、和意外的扭矩增加。在各种实施方式中，当发动机关闭请求出现时，仲裁选择发动机关闭请求作为获胜请求。当发动机关闭请求出现时，推进扭矩仲裁模块206可输出零作为仲裁扭矩。
[0083]在各种实施方式中，发动机关闭请求可简单地独立于仲裁过程而关闭发动机102。推进扭矩仲裁模块206可仍接收发动机关闭请求，使得例如合适的数据可被反馈回到其它的扭矩请求者。例如，所有其它的扭矩请求者可被通知它们已经输掉了仲裁。
[0084]速度控制模块210也可输出预测扭矩请求和立即扭矩请求到推进扭矩仲裁模块206。来自速度控制模块210的扭矩请求在ECM114处于速度模式时可在仲裁中获胜。速度模式可在驾驶员将他们的脚从加速器踏板上移开时被启用，例如当发动机102怠速或当车辆从较高速度惯性滑行减速时。替换地或附加地，速度模式可在来自车桥扭矩仲裁模块204的预测扭矩请求小于预定扭矩值时被启用。
[0085]速度控制模块210从速度轨迹模块212接收实际速度和期望速度并控制预测扭矩请求和立即扭矩请求以减少实际速度和期望速度之间的差。仅作为示例，速度轨迹模块212可用于车辆惯性滑行减速的线性减少期望速度直到达到怠速速度。速度轨迹模块212此时可继续输出怠速速度作为期望速度。在前面的示例中，线性减少期望速度可被称为参考速度而怠速速度可被称为期望速度。速度控制模块210可从速度轨迹模块212接收参考速度和期望速度这两者。
[0086]储备/载荷模块220从推进扭矩仲裁模块206接收仲裁的预测扭矩请求和仲裁的立即扭矩请求。储备/载荷模块220可调节仲裁的预测扭矩请求和仲裁的立即扭矩请求以建立扭矩储备和/或补偿一个或多个载荷。储备/载荷模块220此时输出调节的预测扭矩请求和立即扭矩请求到致动模块224。致动模块224可被称为扭矩控制模块。
[0087]仅作为示例，催化剂熄灯过程或冷起动排放减少过程可要求延迟的火花提前。储备/载荷模块220可因此增加调节的预测扭矩请求高于调节的立即扭矩请求以建立用于冷起动排放减少过程的延迟火花。在另一示例中，发动机的空/燃比和/或空气质量流量可被直接地改变，例如通过诊断侵入式当量比测试和/或新发动机清扫(purging)。在开始这些过程之前，扭矩储备可被建立或增加以快速补偿由这些过程期间的使空/燃混合物变贫产生的发动机输出扭矩中的减少。
[0088]储备/载荷模块220也可预期未来载荷而建立或增加扭矩储备，例如助力转向泵操作或空调(A/C)压缩机离合器的接合。用于A/C压缩机离合器的接合的扭矩储备可在驾驶员最初要求空调时建立。储备/载荷模块220可增加调节的预测扭矩请求同时保持调节的立即扭矩请求不变以产生扭矩储备。此时，当A/C压缩机离合器接合时，储备/载荷模块220可使调节的立即扭矩请求增加A/C压缩机离合器的估计载荷。
[0089]致动模块224从储备/载荷模块220接收调节的预测扭矩请求和调节的立即扭矩请求。致动模块224确定如何实现调节的预测扭矩请求和调节的立即扭矩请求。致动模块224可以是发动机类型特有的。例如，致动模块224可针对火花点火发动机和压燃发动机被不同地实施或者使用不同的控制方案。
[0090]在各种实施方式中，致动模块224可定义在所有发动机类型共有的模块和发动机类型特有的模块之间的边界。例如，发动机类型可包括火花点火和压燃。在致动模块224之前的模块，例如推进扭矩仲裁模块206，可以是发动机类型共有的，而致动模块224和后续的模块可以是发动机类型特有的。
[0091]例如，在火花点火发动机中，致动模块224可改变作为慢速致动器的节气门112的开度，其允许宽范围的扭矩控制。致动模块224可使用气缸致动器模块120禁用气缸，这也实现宽范围的扭矩控制，但也是慢速的并且可涉及驾驶性能和排放问题。致动模块224可使用火花正时作为快速致动器。不过，火花正时可能不提供同样大范围的扭矩控制。而且，利用火花正时中的变化能实现的扭矩控制量(称为火花储备能力)可随空气流变化而变化。
[0092]在各种实施方式中，致动模块224可基于调节的预测扭矩请求产生空气扭矩请求。空气扭矩请求可等于调节的预测扭矩请求，设置空气流使得调节的预测扭矩请求能通过对其它致动器的改变实现。
[0093]空气控制模块228可基于空气扭矩请求确定期望致动器值。例如，空气控制模块228可控制期望歧管绝对压力(MAP)、期望节气门面积、和/或期望每缸空气质量(APC)。期望MAP可被用于确定期望增压，而期望APC可被用于确定期望凸轮相位器位置。在各种实施方式中，空气控制模块228也可确定EGR阀170的打开量。
[0094]致动模块224也可产生火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求、和燃料扭矩请求。火花扭矩请求可由火花控制模块232使用来确定将火花正时从标定火花提前延迟多少(这减少发动机输出扭矩)。
[0095]气缸关闭扭矩请求可由气缸控制模块236使用来确定去激活多少气缸。气缸控制模块236可指不气缸致动器模块120去激活发动机102的一个或多个气缸。在各种实施方式中，可联合地去激活预定义的气缸组。
[0096]气缸控制模块236也可指示燃料控制模块240停止提供燃料给被去激活的气缸并可指示火花控制模块232停止提供火花给被去激活的气缸。在各种实施方式中，火花控制模块232仅在气缸内已经存在的任何空/燃混合物已被燃烧时停止提供火花给气缸。[0097]在各种实施方式中，气缸致动器模块120可包括液压系统，其选择性地将进气和/或排气阀从一个或多个其它的对应凸轮轴上断开以去激活那些气缸。仅作为示例，一半气缸的阀作为一组由气缸致动器模块120液压地联接或断开。在各种实施方式中，气缸可简单地通过停止向这些气缸提供燃料而不停止进气和排气门的打开和关闭来被去激活。在这种实施方式中，气缸致动器模块120可被省略。
[0098]燃料控制模块240可基于来自致动模块224燃料扭矩请求控制被提供到每个气缸的燃料量。在火花点火发动机的正常操作期间，燃料控制模块240可以空气先导模式操作，在该模式中，燃料控制模块240试图通过基于空气流控制燃料流来维持理想配比的空/燃t匕。燃料控制模块240可确定在与当前每缸空气质量混合时将产生理想配比燃烧的燃料质量。燃料控制模块240可通过燃料供应率来指示燃料致动器模块124来将该燃料质量喷射给每个被激活的气缸。
[0099]在压燃系统中，燃料控制模块240可以燃料先导模式操作，在该模式中，燃料控制模块240确定满足燃料扭矩请求同时最小化排放、噪音、和燃料消耗的每缸燃料质量。在燃料先导模式中，空气流基于燃料流被控制并且可被控制以产生贫空/燃比。而且，空/燃比可被维持在预定水平之上，这可防止在动态发动机操作条件中产生黑烟。
[0100]模式设置可确定致动模块224如何处理调节的立即扭矩请求。模式设置可被提供给致动模块224，例如通过推进扭矩仲裁模块206，并可选择包括不工作模式、欢快(pleasible)模式、最大里程模式、和自动致动模式的模式。
[0101]在不工作模式中，致动模块224可忽略调节的立即扭矩请求并基于调节的预测扭矩请求设置发动机输出扭矩。致动模块224可因此设置火花扭矩请求，气缸关闭扭矩请求，和燃料扭矩请求为调节的预测扭矩请求，这最大化针对当前发动机空气流条件的发动机输出扭矩。替换地，致动模块224可设置这些请求为预定的(例如范围之外的高)值以使不能实现通过延迟火花、去激活气缸、或减少空/燃比导致的扭矩减少。
[0102]在欢快模式中，致动模块224输出调节的预测扭矩请求作为空气扭矩请求并试图通过仅调节火花提前来实现调节的立即扭矩请求。致动模块224因此输出调节的立即扭矩请求作为火花扭矩请求。火花控制模块232将尽可能多地延迟火花以试图实现火花扭矩请求。如果期望扭矩减少大于火花储备能力(火花延迟所能实现的扭矩减少量)，那么扭矩减少可能不被实现。发动机输出扭矩此时将大于调节的立即扭矩请求。
[0103]在最大里程模式中，致动模块224可输出调节的预测扭矩请求作为空气扭矩请求以及调节的立即扭矩请求作为火花扭矩请求。而且，致动模块224可在仅减少火花提前不能实现调节的立即扭矩请求时减少气缸关闭扭矩请求(由此去激活气缸)。
[0104]在自动致动模式中，致动模块224可基于调节的立即扭矩请求减少空气扭矩请求。在各种实施方式中，空气扭矩请求可仅被减少到允许火花控制模块232通过调节火花提前实现调节的立即扭矩请求所必需的程度。因此，在自动致动模式中，调节的立即扭矩请求被实现同时尽可能小地调节空气扭矩请求。换句话说，相对慢速响应的节气门开度的使用通过尽可能多地减少快速响应的火花提前被最小化。这允许发动机102尽可能快地返回到产生调节的预测扭矩请求。
[0105]扭矩估计模块244可估计发动机102的扭矩输出。这个估计的扭矩可由空气控制模块228使用以执行发动机空气流参数例如节气门面积、MAP、和相位器位置的闭环控制。例如，可定义如下的扭矩关系:
【权利要求】
1.一种系统，其包括: 扭矩确定模块，确定防止发动机熄火的第一扭矩；以及 扭矩限制模块，其在驾驶员将加速器踏板从加速器踏板未被下压的第一位置致动到加速器踏板被下压的第二位置时基于第一扭矩限制发动机扭矩。
2.如权利要求1所述的系统，其中扭矩限制模块在发动机速度和涡轮速度和变速器输入轴速度中之一之间的第一差大于第一阈值时在第一时长上限制发动机扭矩。
3.如权利要求2所述的系统,其中,在第一时长期间,扭矩限制模块基于第一扭矩和扭矩补偿的和限制发动机扭矩。
4.如权利要求2所述的系统，其中扭矩限制模块在第一时长结束时基于驾驶员扭矩请求调节发动机扭矩。
5.如权利要求4所述的系统,其中扭矩限制模块在第一时长结束后第一差大于第二阈值时在第二时长上限制发动机扭矩。
6.如权利要求5所述的系统,在第一时长和第二时长期间，扭矩限制模块基于防止传动系撞击的第一扭矩限制和在停止向发动机气缸的燃料提供后将发动机扭矩过渡到驾驶员扭矩请求的第二扭矩限制中的最小者限制发动机扭矩。
7.如权利要求5所述的系统，其中，在第二时长期间，扭矩限制模块基于前一扭矩请求和第一扭矩之间的第二差限制发动机扭矩。
8.如权利要求7所述的系统，其中扭矩限制模块基于前一扭矩请求和预定百分比和第二时长期间的第二差的乘积之间的第三差限制发动机扭矩。
9.如权利要求8所述的系统，其中扭矩限制模块在第二时长结束时基于驾驶员扭矩请求调节发动机扭矩。
10.一种方法，其包括: 确定防止发动机熄火的第一扭矩；以及 在驾驶员将加速器踏板从加速器踏板未被下压的第一位置致动到加速器踏板被下压的第二位置时基于第一扭矩限制发动机扭矩。
【文档编号】F02D9/10GK103452678SQ201310206385
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】K.卡, B.J.克勒 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司