CN101363373B - 用于反馈协调扭矩控制系统的信息的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于反馈协调扭矩控制系统的信息的方法和系统，具体而言涉及一种发动机控制系统，包括产生第一扭矩请求的第一扭矩请求模块、产生第二扭矩请求的第二扭矩请求模块、扭矩仲裁模块、仲裁反馈模块，以及扭矩控制模块。扭矩仲裁模块在第一扭矩请求和第二扭矩请求中选择一个，基于从第一扭矩请求和第二扭矩请求中选出的那个扭矩请求来输出裁定扭矩。仲裁反馈模块报告状态信号给第一扭矩请求模块。当第一扭矩请求从第一和第二扭矩请求中选择出时，该状态信号具有第一值。扭矩控制模块控制发动机以产生裁定扭矩。动力源包括内燃机。

Description

用于反馈协调扭矩控制系统的信息的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2007年6月29日的美国临时申请NO.60/958,003的优先权。上述申请公开的全部内容在此一并引入作为参考。
技术领域
本发明涉及发动机扭矩控制的方法和系统。
背景技术
背景技术主要是为了展现本发明的公开内容。背景部分描述了当前指名的发明人的工作，同时本描述的其它方面在申请日时也不能被认为是现有技术，既不能清楚地也不能毫无疑义地被确认为是现有技术。
内燃机在汽缸中燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，从而产生驱动扭矩。进入发动机的气流通过节流阀而被调节。更具体地，节流阀调节节流面积，以增加或减小进入发动机的气流。当节流阀面积增加时，进入发动机的空气增加。燃料控制系统调整燃料射入的速度以提供理想的空气/燃料混合物给汽缸。汽缸空气和燃料的增加也就增加了发动机的扭矩输出。
发动机控制系统已经得以发展来控制发动机扭矩输出以达到期望的扭矩。但是，传统的发动机控制系统不能像期望的那样精确地控制发动机扭矩输出。而且，传统的发动机控制系统不能如期望的那样迅速地响应于控制信号，也不能在各种影响发动机扭矩输出的装置之间协调发动机扭矩控制。
发明内容
一种发动机控制系统，包括产生第一扭矩请求的第一扭矩请求模块、产生第二扭矩请求的第二扭矩请求模块、扭矩仲裁模块、仲裁反馈模块，以及扭矩控制模块。扭矩仲裁模块在第一扭矩请求和第二扭矩请求中选择一个扭矩请求，并基于第一扭矩请求和第二扭矩请求中所选择的一个扭矩请求输出裁定扭矩。仲裁反馈模块报告状态信号给第一扭矩请求模块。当第一扭矩请求从第一和第二扭矩请求中被选择时，该状态信号具有第一值。扭矩控制模块控制动力源以产生裁定扭矩。动力源包括内燃机。仲裁反馈模块也报告第二状态信号给第二扭矩请求模块。当第二扭矩请求从第一和第二扭矩请求中被选择时，该第二状态信号具有第一值。
一种方法，其包括产生第一扭矩请求；产生第二扭矩请求；从第一和第二扭矩请求中选择一个；基于第一和第二扭矩请求中所选择的一个产生裁定扭矩；报告状态信号，当第一扭矩请求从第一和第二扭矩请求中被选择时，状态信号具有第一值；以及控制动力源以产生裁定扭矩。该方法还包括报告第二状态信号。当第二扭矩请求从第一和第二扭矩请求中被选择时，该第二状态信号具有第一值。动力源包括内燃机。
通过其后提供详细描述本发明的进一步应用范围变得更加明显。应当理解，详细描述和具体的实施例仅仅是为了举例说明，而不是要限制本公开的范围。
附图说明
从下面详细描述和附图中，本公开将变得更加完全容易理解，其中：
图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能方块图；
图2是根据本公开的原理的示例性发动机控制系统的功能方块图；
图3是根据本公开的原理的示例性扭矩仲裁系统的功能方块图；
图4是根据本公开的原理的示例性仲裁模块实施方式的功能方块图；
图5是根据本公开的原理的示例性请求器模块实施方式的功能方块图；
图6是根据本公开的原理的示例性积分器控制的图表。
具体实施方式
下面的描述实质上仅仅是示例性的，而决不是想要限制本公开以及它的应用或使用。出于清楚的目的，相同的附图标记将被用在附图中来标识相似的元件。例如，短语A，B和C中的至少一个应被解释为意味着一种逻辑算法(A或B或C)，或使用一个非排除逻辑算法。应当理解，方法中的步骤，在没有改变本公开的原理情况下，可以被按照不同的顺序执行。
如这里所使用的，术语模块涉及专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用，专用，或者群处理器)和存储器、组合逻辑电路、和/或其他提供所述功能的合适的部件。
现在参考图1，示出发动机系统100的功能方块图。本公开的教义应用于任何类型的扭矩发生器，包括但不局限于火花点火汽油发动机、压缩点火柴油发动机、燃料电池发动机、丙烷发动机，电动机等等。仅仅出于举例说明的目的，下面的图表描述一个火花点火汽油内燃发动机。
发动机系统100包括发动机102，此发动机102燃烧空气/燃料混合物以基于驾驶员输入模块104为车辆提供驱动扭矩。空气通过节流阀门112被引入进气歧管110。发动机控制模块(ECM)114命令节流阀致动器模块116以调整节流阀门112的开度来控制引入进气歧管110中的空气量。
空气从进气歧管110被引入发动机102的汽缸。虽然发动机102可能包括多个汽缸，为了图示说明，示出了单个的具有代表性的汽缸118。例如，发动机102可能包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。ECM114可能指导汽缸致动器模块120以选择性地停用某些汽缸以改善燃料经济性。
空气从进气歧管110引入通过进气阀门122进入汽缸118。ECM114通过燃料喷射系统124控制喷入燃料的数量。燃料喷射系统124可以在中央位置喷射燃料进入进气歧管110或在多个位置喷射燃料进入进气歧管110，例如，靠近每个汽缸进气阀门的位置。可替换地，燃料喷射系统124也可以直接将燃料喷入汽缸。
喷射入的燃料与空气混合在汽缸118中形成空气/燃料混合物。在汽缸118中的活塞(未显示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自ECM114的信号，火花起动器模块126激励汽缸118中的火花塞128，其点燃空气/燃料混合物。火花的计时相对于活塞在最顶端位置时的时间被指定，所述最顶端位置也就是所谓的上止点(TDC)，在这个点上空气/燃料混合物被最大程度压缩。
空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下运动，从而驱动旋转曲轴(未示出)。然后活塞开始再次向上移动并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧产物通过排气系统134从车辆中排出。
进气阀门122被进气凸轮轴140所控制，而排气阀门130被排气凸轮轴142所控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴可以控制每个汽缸的多个进气阀门和/或可以控制多组汽缸的进气阀门。类似地，多个排气凸轮轴可以控制每个汽缸的多个排气阀门和/或可以控制多组汽缸的排气阀门。汽缸致动器模块120可以通过停止燃料和火花的供应和/或废弃它们的排气和/或进气阀门以停用汽缸。
进气阀门122打开时间随进气凸轮移相器148控制的活塞TDC变化。排气阀门130打开时间随排气凸轮移相器150控制的活塞TDC变化。移相致动器模块158根据来自ECM114的信号控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。
发动机系统100可以包括为进气歧管110提供压缩空气的增压装置。例如，图1描述的涡轮增压器160。涡轮增压器160由流经排气系统134的废气提供能量，且提供压缩空气供给进气歧管110。涡轮增压器160可以在空气到达进气歧管110之前压缩空气。
废气门164可以允许废气旁通涡轮增压器160，因此减少涡轮增压器的输出(或增压)。ECM114通过增压致动器模块162控制涡轮增压器160。增压致动器模块162可以通过控制废气门164的位置来调整涡轮增压器160的增压。压缩空气进料通过涡轮增压器160被提供给进气歧管110。中间冷却器(未示出)可以消除一些压缩空气进料的热量，这些热量在空气被压缩时产生并且可能在邻近排气系统134时被增加。可替换的发动机系统可以包括为进气歧管110提供由曲轴驱动的压缩空气的增压器。
发动机系统100可以包括废气再循环(EGR)阀门170，其可以有选择地将废气使改向到进气歧管110。在各种实施方式中，EGR阀门170可以设置于涡轮增压器160的后面。发动机系统100可以使用RPM传感器180测量曲轴速度(每分钟的转数(RPM))。发动机冷却剂的温度可以用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可以设置在发动机102中或在冷却剂循环的其他位置，例如散热器(未示出)。
进气歧管110中的压力可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在各种实施方式中，发动机真空度可以被测量，这里发动机真空度是指环境空气压力和进气歧管110中压力的差值。流入进气歧管110的空气质量可以使用空气质量流量(MAF)传感器186测量。在各种实施方式中，MAF传感器186可以与节流阀门112一起设置于一个壳体内。
节流致动器模块116可以通过使用一个或多个节流位置传感器(TPS)190监控节流阀门112的位置。被引入发动机系统100的空气环境温度可以使用进气空气温度(IAT)传感器192测量。ECM114可以利用来自传感器的信号对发动机系统100作出控制决定。
ECM114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档。例如，ECM114可以在换档期间减小扭矩。ECM114可以与混合控制模块196通信以协调发动机102和电动机198的操作。电动机198也可以起到发电机的作用，可以用于产生电能以由车辆电气系统所使用和/或存储于电池中。在各种实施方式中，ECM114、变速器控制模块194，和混合控制模块196可以集成于一个或多个模块。
为了在理论上指代发动机102的各种控制机构，改变发动机参数的每个系统都可以称作致动器。例如，节流致动器模块116可以改变节流阀门112的叶片的位置，且因此改变开口面积。节流致动器模块116因此被称作一种致动器，且节流开口面积可以被称作一种致动器位置。
类似地，火花致动器模块126可以被称作一种致动器，而相应的致动器位置既是点火提前量。其他致动器包括增压致动器模块162，EGR阀门170，移相致动器模块158，燃料喷射系统124，和汽缸致动器模块120。关于这些致动器的术语“致动器位置”相应地分别是增压压力，EGR阀门开度，进气和排气凸轮移相器角度，空气/燃料比率，和起用的汽缸的数量。
现在参照图2，示出了示例性发动机控制系统的功能方块图。ECM114的示例性实施方式包括车轴扭矩仲裁模块304。车轴扭矩仲裁模块304在来自驾驶员输入模块的驾驶员输入和其他车轴扭矩请求之间进行仲裁。例如，驾驶员输入可以包括加速器踏板位置。其他车轴扭矩请求可以包括在换档期间由变速器控制模块194所请求的扭矩减小，在车轮打滑期间由牵引力控制系统请求的扭矩减小，和用来控制速度的来自巡航控制系统的扭矩请求。
车轴扭矩请求也可以包括来自适应性巡航控制系统模块的请求，该适应性巡航控制系统模块可能改变扭矩请求以维持预定车距。车轴扭矩请求也可以包括由于负的车轮打滑引起的扭矩增加，例如在由动力传动系所产生的扭矩是负的时车辆轮胎相对于路面打滑。
车轴扭矩请求也可以包括刹车扭矩管理请求和试图避免车辆过速状态的扭矩请求。刹车扭矩管理请求可以减小发动机扭矩以确保发动机扭矩在车辆停止时不超越制动器的能力以稳住车辆。车轴扭矩请求可能也可以由车辆稳定控制系统作出。车轴扭矩请求还可以包括扭矩切断请求，例如这种请求可以在检测到临界故障时产生。
车轴扭矩仲裁模块304输出预测和即刻扭矩请求。预测扭矩请求是指将来满足驾驶员扭矩和/或速度所需的扭矩量。即刻扭矩请求是指当前满足暂时扭矩请求所需的扭矩，例如当换档或牵引控制检测车轮滑动时的扭矩减小。
即刻扭矩请求可以通过快速响应的发动机致动器所实现，而较慢的发动机致动器用以实现预测扭矩请求。例如，火花致动器能够快速改变点火提前，而凸轮移相器或节流致动器可以较慢地响应。车轴扭矩仲裁模块304输出预测和即刻扭矩请求给推进扭矩仲裁模块306。
在各种实施方式中，车轴扭矩仲裁模块304可以输出预测和即刻扭矩请求给混合优化模块308。混合优化模块308决定多少扭矩应该由发动机产生和多少扭矩应该由电动机198产生。混合优化模块308然后输出修改后的预测和即刻扭矩请求值给推进扭矩仲裁模块306。在各种实施方式中，混合优化模块308可以在混合控制模块196中执行。
推进扭矩仲裁模块306在预测和即刻扭矩以及其他推进扭矩请求之间进行仲裁。推进扭矩请求可以包括为了发动机过速保护的扭矩减小和为了避免失速的扭矩增加。推进扭矩请求可能也包括来自速度控制模块的扭矩请求，该速度控制模块可以在怠速和功率下降中控制发动机速度，例如当驾驶员将他们的脚从加速器踏板上移开时。
推进扭矩请求可能也包括离合器的燃料停供，可以在驾驶员踩踏手动变速器车辆的离合器踏板时减小发动机扭矩。各种扭矩储备也提供给推进扭矩仲裁模块306以在需要时使这些扭矩值快速实现。例如，扭矩储备可以应用于空调压缩机开启和用于动力转向泵扭矩需求。
催化剂熄火或者冷启动排放过程可以改变发动机的点火提前。相应的推进扭矩请求可以用来抵消点火提前中的改变量。此外，发动机的空气/燃料比和/或发动机的空气质量流量也可以改变，例如通过诊断的侵入当量比和/或新的发动机清洗。相应的推进扭矩请求可以抵消这些改变。
推进扭矩请求也可以包括一个关闭请求，其可以通过检测临界故障而起动。例如，临界故障可以包括车辆盗窃检测，阻塞起动发动机检测，电子节流控制问题，和意外的扭矩增加。在各种实施方式中，各种请求(例如关闭请求)可以不被仲裁。例如，它们可以一直赢得仲裁或可以完全不考虑仲裁。推进扭矩仲裁模块306仍然可以接接收这些请求，例如，适当的数据可以被反馈至其它扭矩请求器。
推进扭矩仲裁模块306在车轴扭矩仲裁模块304的请求、或混合优化模块308的请求、RPM控制模块310的请求与其它推进扭矩请求之间进行仲裁。其它推进扭矩请求可以包括，例如，为了发动机过速保护的扭矩减小和为了避免失速的扭矩增加。
RPM控制模块310输出预测和即刻扭矩请求给推进扭矩仲裁模块306。在ECM114处于RPM模式时，推进扭矩仲裁模块306可以容易地选择来自RPM控制模块310的扭矩请求。RPM模式可以在驾驶员将他们的脚抬离踏板时被激活。然后，RPM模式可以用于车辆功率降低以及车辆怠速。RPM模式也可以在由车轴扭矩仲裁模块304所请求的预测扭矩小于校准的扭矩值时被选择。
RPM控制模块310从RPM轨道模块312接收期望RPM值。RPM轨道模块312决定RPM模式期望RPM值。例如，RPM轨道模块312可以输出线性减小的RPM值直到RPM值达到怠速RPM值。RPM轨道模块312然后可以继续输出怠速RPM值。
在各种实施方式中，RPM轨道模块312可以起到如共同受让的美国专利NO.6405587中所述的作用，该专利于2002年6月18日公告，其名称为“Systemand Method of Controlling the Coastdown of a Vehicle(控制车辆功率降低的系统和方法)”，该专利公开的全部内容明确地一并引入作为参考。
致动模式模块314从推进扭矩仲裁模块306接收预测扭矩和即刻扭矩请求。基于模式设定，致动模式模块314决定将如何实现预测和即刻扭矩。例如，改变节流阀门112允许较宽范围的扭矩控制。但是，打开和关闭节流阀门112是相对较慢的。
停用汽缸提供较宽范围的扭矩控制，但是可能对驾驶性能和排放产生影响。改变点火提前是相对较快的，但是不能提供较宽的控制范围。此外，点火(点火能力)的控制量随着进入汽缸18的空气量的改变而改变。
根据本公开，节流阀门112刚好足够地关闭以使得期望的即刻扭矩可以借助于尽可能远地迟滞点火实现。这样以前的扭矩可以迅速恢复，因为点火可以迅速地回到校准定时，从而产生最大的扭矩。在这个方式中，反应较慢的节流阀门的校正的使用通过使快速反应点火迟滞的使用最大化而被最小化。
致动模式模块314采取的满足即刻扭矩请求的手段由模式设定所决定。提供给致动模式模块314的模式设置可以包括停用模式、欢快模式、最大范围模式，和自动致动模式。
在停用模式中，致动模式模块314可以忽略即刻扭矩请求。例如，致动模式模块314可以输出预测扭矩到预测扭矩控制模块316。预测扭矩控制模块316对慢速致动器将预测扭矩转换到期望的致动器位置。例如，预测扭矩控制模块316可以控制期望歧管绝对压力(MAP)，期望的节流面积，和/或期望的每个汽缸中的空气量(APC)。
即刻扭矩控制模块320为快速致动器决定期望致动器位置，例如期望点火提前。致动模式模块314可以指导即刻扭矩控制模块320设定点火提前至校准值，该值对于给定的气流达到了最大可能的扭矩。在停用模式中，即刻扭矩请求并没有减少所产生的扭矩量或影响相对于校准值的点火提前。
在合意模式中，致动模式模块314可以仅仅使用点火迟滞来试图实现即刻扭矩请求。这可能意味着如果期望扭矩减小大于点火储备能力(由点火迟滞所能实现的扭矩减小的量)，扭矩减小将不能被实现。致动模式模块314可以因此输出预测扭矩给预测扭矩控制模块316以转化成期望节流面积。致动模式模块314可以输出即刻扭矩请求给即刻扭矩控制模块320，其将尽可能久地延缓点火以试图实现该即刻扭矩。
在最大范围模式中，致动模式模块314可以指导汽缸致动器模块120关闭一个或多个汽缸以实现即刻扭矩请求。致动模式模块314可以通过输出即刻扭矩请求给即刻扭矩控制模块320对扭矩减小的余量使用点火迟滞。如果没有足够点火储备能力，致动模式模块314可以减小去往预测扭矩控制模块316的预测扭矩请求。
在自动致动模式中，致动模式模块314可以降低预测扭矩控制模块316的预测扭矩请求输出。该预测扭矩可以被减小，只要允许即刻扭矩控制模块320使用点火迟滞实现即刻扭矩请求即可。
致动模式模块314可以接收来自扭矩估算模块324关于传动系容量和性能的反馈。致动模式模块314也可以接收关于各种致动器状态的反馈。这种反馈数据可以被传回推进扭矩仲裁模块306和车轴扭矩仲裁模块304。每个扭矩请求器可以接收这种反馈以及来自车轴扭矩仲裁模块304和推进扭矩仲裁模块306的关于裁定结果的反馈。
即刻扭矩控制模块320接收来自扭矩估算模块324的估算扭矩并且使用点火致动器模块126设定点火提前以实现期望即刻扭矩。估算扭矩可以表示通过设定点火提前至校准值来产生最大的扭矩而即刻产生的扭矩量。即刻扭矩控制模块320因此可以选择点火提前来减小估算扭矩至即刻扭矩。
预测扭矩控制模块316也接收估算扭矩并且可以接收测量到的空气质量流量(MAF)信号和发动机每分钟转数(RPM)信号。预测扭矩控制模块316产生期望歧管绝对压力(MAP)信号，该信号被输出给增压调度模块328。
增压调度模块328使用期望MAP信号来控制增压致动器模块162。该增压致动器模块162然后控制涡轮增压器和/或增压器。预测扭矩控制模块316产生期望的面积信号，输出给节流致动器模块116。节流致动器模块116然后调整节流阀门112以产生期望的节流面积。
预测扭矩控制模块316产生期望的每个汽缸中的空气量(APC)信号，该信号被输出给移相器调度模块332。基于该期望的APC信号和RPM信号，移相器调度模块332使用移相器致动器模块158来命令进气和/或排气凸轮移相器148和150至校准值。
扭矩估算模块324使用所命令的进气和/或排气凸轮移相器位置连同MAF信号来决定估算扭矩。可替换地，扭矩估算模块324可以使用实际的或测量的移相器位置。扭矩估算的进一步讨论可以在共同受让的名为“Torque Estimator forEngine RPM and Torque Control(用于发动机RPM和扭矩控制的扭矩估算器)”的美国专利NO.6704638中找到，该专利所公开的全部内容在此一并引入作为参考。
现在参考附图3，功能方块图描述了示例性的扭矩仲裁系统。在各种实施方式中，图3所示的模块中的一些或全部可以实施于图2中所示的发动机控制模块114。车轴扭矩仲裁模块304接收来自请求器模块402-1，402-2，...和402-N的N个扭矩请求。这些扭矩请求中的每一个请求要产生的特定车轴扭矩。例如，这些扭矩请求可以包括巡航控制、车辆过速保护和驾驶员输入，如加速器踏板。
这些扭矩请求可以是即刻扭矩和/或预测扭矩。车轴扭矩仲裁模块304在这些扭矩请求之间进行仲裁并产生预测扭矩请求和即刻扭矩请求。这些扭矩请求从车轴扭矩领域转换成推进扭矩领域且被传输给推进扭矩仲裁模块306。关于哪一个扭矩请求在车轴扭矩仲裁中占优势的信息被传送至仲裁反馈模块410。
车轴扭矩仲裁模块304可以在仲裁输入的扭矩请求之前对它们进行限制。
例如，可以强加最小限制以确保可靠的燃烧，而最大限制可以用于避免过量的扭矩或部件损坏。每个扭矩请求是否被限制的信息传输给仲裁反馈模块410。
推进扭矩仲裁模块306接收来自车轴扭矩仲裁模块304的扭矩请求。推进扭矩仲裁模块306也接收来自请求器模块412-1，412-2，...412-M的M个扭矩请求。例如，请求器模块412可以包括发动机过速保护、怠速速度控制、发动机起动和止动控制、和避免失速。
推进扭矩仲裁模块306施加限制给输入的扭矩请求并在所输入的扭矩请求之间作出选择。推进扭矩仲裁模块306输出预测扭矩请求和即刻扭矩请求。这些请求被致动模式模块314所使用以控制发动机102来产生请求的预测和即刻扭矩值。
推进扭矩仲裁模块306输出关于施加给扭矩请求的任何限制的信息、以及哪一个请求器在扭矩仲裁中占优势的信息给仲裁反馈模块410。仲裁反馈模块410提供反馈信号给每个请求器模块402和412。
反馈信号可以为每个请求器模块402和412指示出该模块是否在仲裁中占优势。在各种实施方式中，仲裁反馈模块410也可以在扭矩请求输掉仲裁的时候提示什么类型的扭矩请求胜过该模块的扭矩请求。反馈信号也可以提示该扭矩请求是否被限制，所应用的限制是上限还是下限，以及限制的来源。
另外，反馈信号可以包括关于发动机容量和性能的信息。在各种实施方式中，这种反馈信息可以基于来自图2中的扭矩估算模块324的信息而决定。发动机容量可以包括稳定燃烧、在当前RPM和主动燃料管理(AFM)状态下的产生的最大和最小发动机扭矩。AFM可以允许汽缸致动器模块120有选择地停用发动机汽缸。例如，AFM状态可以包括例如所有汽缸运行或一半汽缸运行。
发动机性能是指在稳定燃烧、在两种AFM状态的指定的RPM下所能产生的最大和最小扭矩。指定的RPM并不受限制于目前RPM。发动机性能信息可以被用于优化扭矩请求调度。例如，在强混合结构中，当内燃机接近较低燃料效率操作范围时，混合优化模块308可以准备电动机以接替内燃机来产生扭矩。
现在参照图4，示出了仲裁模块502的示例性实施方式的功能方块图。例如，车轴扭矩仲裁模块304和/或推进扭矩仲裁模块306可以按照仲裁模块502所示的方式而实现。仲裁模块502包括限制模块504。
限制模块504接收K个扭矩请求，并对这K个扭矩请求应用上限和/或下限。例如，该K个扭矩请求可以包括预测和即刻扭矩请求。不同限制应用于每种类型的扭矩请求。例如，即刻和预测扭矩请求可以对应于相应的上限和下限。此外，预测扭矩请求可以关于变化速率具有上限。
为确保稳定燃烧，燃烧限制模块506可以为限制模块504提供扭矩上限和/或下限。例如，下限适用于基于仍能稳定燃烧的最低空气流量的预测扭矩。燃烧限制模块506为即刻扭矩请求提供最小限制，此即刻扭矩请求基于能实现稳定燃烧而迟滞的最大点火定时。
为保护硬件，保护限制模块508可以为限制模块504提供扭矩上限和/或下限。例如，保护限制模块508可以提供上限给预测扭矩从而最小化由于过量扭矩而导致的动力系部件的疲劳。例如，该上限可以作为RPM的函数而确定。
补救措施模块510可以基于各种致动器的有效性提供扭矩上限和/或下限给限制模块504。该补救措施模块510可以在检测到故障事件时而采取行动。例如，如果节流控制不再安全可靠，该节流阀可以返回高怠速位置，并且被限制低于那个位置保持打开。节流位置的限制可以在预测扭矩上提供上限。
可替换地，补救措施模块510可以传输(未示出)这个扭矩限制给仲裁模块512，作为施加上限的扭矩请求。仲裁模块512在由限制模块504所限制的输入的扭矩请求之间进行仲裁。当补救措施模块510给仲裁模块512提供上限时，假定没有更低的扭矩请求，该仲裁模块512可以选择那个上限作为仲裁胜者。
限制模块504提供限制信息给图3中的仲裁反馈模块410。该限制信息可以指定所输入的扭矩请求中的哪一个是被限制的以及它们被何种类型的限制所限制。例如，限制信息可以提示扭矩请求是被扭矩上限还是扭矩下限所限制。燃烧限制模块506、保护限制模块508以及补救措施模块510可以接收来自图2中的致动模式模块314的关于发动机容量和性能的反馈信息、以及各种致动器状态的反馈信息。
仲裁模块512可以单独地在预测扭矩和即刻扭矩之间进行仲裁。预测扭矩请求可以包括对扭矩强加上限的最大扭矩请求和对扭矩强加下限的最小扭矩请求。确定最低的最大扭矩请求和最高的最小扭矩请求。这两个值中较低者被选择作为预测扭矩仲裁的胜者。被选择的扭矩请求的来源被报告给仲裁反馈模块410。
即刻扭矩请求可以包括对扭矩强加上限的最大扭矩请求。即刻扭矩请求的仲裁因此可以选择最低的最大扭矩请求。该即刻扭矩请求仲裁中的胜者的来源也被报告给仲裁反馈模块410。仲裁模块512分别输出预测扭矩仲裁中和即刻扭矩仲裁中的胜者作为预测扭矩请求和即刻扭矩请求。
现在参考图5，示出了请求器模块602的一个示例性实施方式的功能方块图。例如，图3中的请求器模块402和412可以以类似于请求器模块602的方式而被实施。请求器模块602包括期望值决定模块604。期望值决定模块604决定期望值，该期望值输出给闭环控制模块606。例如，当请求器模块602是车辆过速保护模块时，该期望值是车辆速度。
闭环控制模块606接收实际车辆速度并产生扭矩偏差以使得车辆回到期望的最大速度。该扭矩偏差可以被减法模块608从车辆目前速度中减去。结果扭矩请求从请求器模块602中输出。当前车辆扭矩可以是来自扭矩估算模块324的估算扭矩。因为在这个例子中期望值是发动机转速的上限，来自请求器模块602的扭矩请求的特征在于是最大扭矩请求。
当最大扭矩请求赢得仲裁时，它减小产生的扭矩量。最大扭矩请求因此被认为是减小扭矩请求。类似地，扭矩的下限被称作增加扭矩请求。车辆过速保护因此可以称为减小扭矩请求。
在另外一个例子中，期望值可以是巡航控制速度。期望值决定模块604因而可以根据该巡航控制系统输出的目前期望速度。在各种实施方式中，巡航控制可以是适应性的。闭环控制模块606接收车辆速度实际值并输出扭矩偏差以实现期望速度。在这种情况下，扭矩偏差可以是负的或是正的，取决于车辆速度是高于还是低于期望速度。因而，减法模块608所输出的扭矩请求是双向扭矩请求，其可以增加或减小发动机扭矩。
闭环控制模块606可以包括成比例积分控制。例如，闭环控制模块606可以包括减法模块620，其能够从实际值中减去期望值，或相反。差值被作为误差信号输出给比例模块622和积分模块624。
比例模块622和积分模块624的输出被求和模块626求和并输出给减法模块608。比例模块622可以用比例常数乘以该误差。积分模块624可以为该乘上积分常数的误差进行时间积分。积分模块624的操作被仲裁反馈模块630控制。仲裁适应模块630接收反馈结果，例如来自图3中的仲裁反馈模块410的反馈结果。
例如，请求器模块602可以像车辆过速保护模块那样工作。因而，期望值是车辆的最大速度。如果实际车辆速度增加超过期望的最大速度，减法模块620产生一个误差信号。该误差信号用比例模块622乘以常数并由积分模块624进行积分。这些输出的总和传输给减法模块608。
随着误差的增加，输出给减法模块608的偏差也增加。这个偏差从目前扭矩中被减法模块608减去以产生扭矩请求。该扭矩请求强加上限于发动机所产生的扭矩。因此它被认为是减小扭矩请求。
如果这个减小扭矩请求在请求仲裁中失败，扭矩仲裁规则意味着仲裁胜者是更严厉的减小请求。如果实际速度和期望值之间的误差继续是正的，积分器模块624继续在向上的方向上积分。最终，来自请求器模块602的扭矩请求将赢得仲裁并减小车辆速度。
但是，如果实际车辆速度减小低于期望最大速度，积分器模块624可以被指导保持稳定而不是向下的方向上积分。积分器模块624的这种控制可以被仲裁适应模块630所执行。仲裁适应模块630避免向下积分，因为胜出的仲裁请求可以是临时地减小车辆速度低于最大速度。一旦胜出的扭矩请求被移除，车辆速度可以返回至先前的过速状态。
当来自积分器模块的扭矩请求在仲裁中失败于其它减小扭矩请求时，积分器624可以被避免向下积分。积分可以被避免在向上和/或向下的方向上，且一旦扭矩请求在扭矩仲裁中返回至优势地位时可以导致改进的控制。
现在参考图6，示出了示例性的积分控制表格。纵列702是扭矩请求的请求类型。例如，减小扭矩请求可以包括发动机过速保护和车辆过速保护。例如，增加扭矩请求可以包括刹车控制和传动减档控制。例如，双向扭矩请求可以包括巡航控制和怠速速度控制。
纵列704代表扭矩请求是否赢得仲裁或在仲裁中失败以及输于何种类型扭矩请求仲裁。纵列706代表扭矩请求是被最大限制所限制，还是被最小限制所限制，还是没被限制。纵列708代表对于这些参数是否被允许向上进行积分，而纵列710代表对于这些参数是否被允许向下进行积分。纵列中的X意味着该方向上的积分是被允许的。纵列708和710包括不应用(N/A)于不会发生的情形。例如，减小扭矩请求不会达到最大限制，而增加扭矩请求不会达到最小限制。
本领域技术人员现在能够从前面的描述中理解到，本公开宽阔的教导内容可以以各种形式所实施。因此，虽然本公开包括具体的例子，本公开真正的范围不应当受到限制，因为对于本领域技术人员来说，在研究本申请附图、说明书和下面的权利要求书后，其它变型是显而易见。

Claims (20)

1.一种发动机控制系统，包括：
产生第一扭矩请求的第一扭矩请求模块；
产生第二扭矩请求的第二扭矩请求模块；
扭矩仲裁模块，其选择第一扭矩请求和第二扭矩请求中的一个扭矩请求，并基于第一和第二扭矩请求中所选择的一个扭矩请求来输出裁定扭矩；
仲裁反馈模块，其报告状态信号给第一扭矩请求模块，其中，当第一扭矩请求是第一和第二扭矩请求中所选择的一个扭矩请求时，该状态信号具有第一值；以及，
扭矩控制模块，其控制动力源以产生裁定扭矩。
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中仲裁反馈模块报告第二状态信号给第二扭矩请求模块，其中当第二扭矩请求是第一和第二扭矩请求中所选择的一个扭矩请求时，该第二状态信号具有所述第一值。
3.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中第一扭矩请求模块包括闭环控制模块，所述闭环控制模块基于误差信号产生扭矩偏差，且其中第一扭矩请求模块基于该扭矩偏差产生第一扭矩请求。
4.如权利要求3所述的发动机控制系统，其中第一扭矩请求模块基于扭矩偏差和当前扭矩值产生第一扭矩请求，其中当前扭矩值是发动机当前所产生的扭矩的估算值，其中误差信号是基于实际车辆参数和期望车辆参数之间的差值。
5.如权利要求3所述的发动机控制系统，其中闭环控制模块包括积分误差信号的积分器，其中该积分器的操作基于状态信号而被控制。
6.如权利要求5所述的发动机控制系统，其中该积分器基于状态信号被防止在第一和第二方向中的至少一个方向上积分。
7.如权利要求5所述的发动机控制系统，其中扭矩仲裁模块有选择地施加限制给第一扭矩请求和有选择地施加限制给第二扭矩请求，其中裁定扭矩是基于受限制的第一和第二扭矩请求。
8.如权利要求7所述的发动机控制系统，其中仲裁反馈模块报告限制信号给第一扭矩请求模块，其中，当施加限制给第一扭矩请求时，限制信号具有第一值。
9.如权利要求8所述的发动机控制系统，其中积分器的操作基于状态信号和限制信号而被控制。
10.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中动力源包括内燃机。
11.一种控制发动机的方法，包括：
产生第一扭矩请求；
产生第二扭矩请求；
选择第一和第二扭矩请求中的一个扭矩请求；
基于第一和第二扭矩请求中所选择的一个扭矩请求产生裁定扭矩；
报告状态信号，其中，当第一扭矩请求是第一和第二扭矩请求中所选择的一个扭矩请求时，状态信号具有第一值；和
控制动力源以产生裁定扭矩。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括报告第二状态信号，其中当第二扭矩请求是第一和第二扭矩请求中所选择的扭矩请求时，该第二状态信号具有所述第一值。
13.如权利要求11所述的方法，还包括：
进行闭环控制以基于误差信号产生扭矩偏差；以及
基于该扭矩偏差产生第一扭矩请求。
14.如权利要求13所述的方法，还包括基于该扭矩偏差和当前扭矩值产生第一扭矩请求，其中当前扭矩值是发动机当前所产生的扭矩的估算值，其中误差信号是基于实际车辆参数和期望车辆参数之间的差值。
15.如权利要求13所述的方法，还包括：
积分误差信号；以及
基于状态信号控制积分。
16.如权利要求15所述的方法，还包括基于状态信号中断在第一和第二方向中的至少一个方向上积分。
17.如权利要求15所述的方法，还包括：
有选择地施加限制给第一扭矩请求；
有选择地施加限制给第二扭矩请求；和
基于受限制的第一和第二扭矩请求产生裁定扭矩。
18.如权利要求17所述的方法，还包括报告限制信号，其中当施加限制给第 一扭矩请求时，该限制信号具有第一值。
19.如权利要求18所述的方法，还包括基于状态信号和限制信号控制积分。
20.如权利要求11所述的方法，其中动力源包括内燃机。
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