CN101639012B - 用于协调转矩控制系统的动力增强时间安排 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于协调转矩控制系统的动力增强时间安排。一种用于车辆发动机的控制系统，包括：基于加速器踏板位置和当前的发动机转矩输出容量确定了第一要求的转矩的要求的转矩模块。加速器有效位置模块基于驾驶员轴转矩要求信号确定了加速器有效位置。动力增强(PE)模块基于第一要求的转矩和所述的加速器有效位置实现了PE模式以提供比化学计量燃料当量比更富集的比。

Description

用于协调转矩控制系统的动力增强时间安排
与相关申请的交叉参考
本申请要求了2007年8月1日提交的美国临时专利申请No60/962,790的优先权。以上申请的披露在此通过参考合并。
技术领域
本申请涉及发动机控制系统，且更特定地涉及在协调转矩控制期间的动力增强。
背景技术
在此部分中的陈述仅提供了涉及本披露的背景信息且不形成现有技术。
发动机燃烧了空气/燃料混合物以产生驱动转矩。富集或稀薄的空燃比可以例如通过调整进气控制节气门的位置或调整在每个燃烧循环期间喷射到发动机的气缸内燃料的量来提供。在某些条件期间，富集的空燃比是希望的以提供增加的输出转矩。这可以基于动力增强(PE)时间安排来进行。
PE时间安排一般地在发动机处于高负荷下时被初始化，以提供另外的转矩输出。在PE模式期间，发动机控制系统指令了比化学计量燃料当量比(FEQR)更富集的比。FEQR指当前的燃料与氧化剂的比除以化学计量的燃料与氧化剂的比。化学计量的FEQR等于一(1)。更富集的FEQR(例如，FEQR>1)增加了发动机输出转矩。在基于发动机控制系统的空气流动中，PE时间安排可以基于实际的节气门位置和发动机的进气歧管内的空气压力。
发明内容
在一个实施例中提供了用于车辆的发动机的控制系统，该控制系统包括要求的转矩模块。要求的转矩模块基于加速器踏板位置和当前的发动机转矩输出容量确定了第一要求的转矩。加速器有效位置模块基于结果驾驶员轴转矩要求信号确定了加速器有效位置。动力增强(PE)模块基于第一要求的转矩和加速器有效位置实现了PE模式以提供比化学计量燃料当量比更富集的比。
在其他特征中提供了协调转矩控制系统的运行方法且该运行方法包括基于加速器踏板位置和当前的发动机转矩输出容量确定第一要求的转矩。加速器有效位置基于结果驾驶员轴转矩要求信号确定。基于第一要求的转矩和加速器有效位置实现了PE模式以提供比化学计量燃料当量比更富集的比。协调转矩控制基于PE模式的实现而提供。
在另一个特征中提供了用于车辆发动机的控制系统且该控制系统包括要求的转矩模块。要求的转矩控制模块基于加速器踏板位置和当前的发动机转矩输出容量确定第一要求的转矩。加速器有效位置模块基于第一要求的转矩和来自巡航控制系统的第二要求的转矩确定了加速器有效位置。PE模块基于第一要求的转矩和加速器有效位置实现了PE模式，以提供比化学计量燃料当量比更富集的比。协调转矩控制模块在PE模式中基于加速器有效位置和节气门位置信号控制了包括节气门的一个或多个设备的运行。
本发明的可应用性的进一步的范围将从在下文中提供的详细描述中变得显见。应理解的是详细描述和特定的例子当指示了本发明的优选实施例时意图于仅用于图示的目的且不意图于限制本发明的范围。
附图说明
本发明将从详细描述和附图中更完全地理解，其中：
图1是根据本披露的实施例的典型的协调转矩控制系统的示意性图示；
图2是根据本披露的实施例的动力增强实现模块的功能性方框图；
图3是根据本披露的实施例的动力增强控制模块的功能性方框图；
图4A是根据本披露的原理的典型的发动机控制系统的功能性方框图；
图4B是图5A的功能性方框图的继续；
图5图示了根据本披露的实施例的实现动力增强的方法；和
图6图示了根据本披露的实施例的延迟动力增强的方法。
具体实施方式
协调转矩控制(CTC)系统已开发以精确地控制发动机输出转矩。示例的转矩控制系统在共同转让的美国专利No7.021,282(“CoordinatedEngine Torque Control”)中披露，该专利在此通过参考完整合并。CTC系统基于影响了发动机转矩输出的多种设备提供了对于控制信号和协调发动机转矩控制的迅速响应。
CTC系统基于发动机转矩要求和由节气门位置传感器(TPS)生成的节气门位置信号生成了节气门控制信号。发动机转矩要求可以基于车辆操作者输入，例如加速器踏板位置。CTC系统基于发动机转矩要求和节气门位置信号指令了一个或多个设备。设备可以包括凸轮轴相位器，排气再循环(EGR)阀、涡轮等。CTC系统可以调节设备的运行以提供希望的输出转矩。
在此披露的实施例包括在CTC系统内实现动力增强(PE)模式(多个模式)。PE时间安排已通常应用于基于空气流动的系统(非CTC系统)。在非CTC系统中，PE时间安排已基于实际节气门位置和发动机歧管压力。存在数个与基于实际节气门位置和发动机歧管压力的CTC系统内的PE时间安排相关的缺点。
在基于转矩的控制中，节气门范围可以基于发动机转矩要求确定，且可以基于燃料当量比。节气门可以基于确定的节气门范围定位。因为节气门范围基于燃料当量比(FEQR)确定且因为FEQR取决于节气门范围，所以产生循环依赖性。为此原因，如在此处所述的实施例中提供的PE时间安排不依赖于节气门位置。
在CTC系统中，节气门可以打开到未节流位置，对于100％的发动机转矩要求，该位置在低发动机速度时大体上低于100％。在某些情形中，节气门的进一步的开启不能提供另外的输出转矩。例如，在低发动机速度时，例如在1000至2000转/分(rpm)之间，将节气门进一步开启超过预先确定的角度不提供了另外的转矩。作为结果，在CTC系统中，节气门位置可以不直接涉及加速器踏板位置。在CTC系统中，控制模块确定且设定了节气门位置以提供要求的输出转矩。确定的节气门位置可以对应于部分地或大体上关闭的位置(<100％全开位置)，虽然加速器踏板被完全压下或在100％压下状态。
如果PE时间安排基于节气门位置，则当车辆加速器要求了100％轴转矩时，例如当加速器踏板被100％压下时，PE模式不能被触发。同样，当车辆加速器要求了50％的轴转矩时，即大致50％的加速器踏板位置，发动机转矩可能由于变速器处于高档位(例如5档或6档)而达到100％。如果PE时间安排仅基于节气门位置或要求的发动机转矩，则这可能导致频繁的PE运行。过度的PE运行可能导致燃料经济性的降低和排放的增加。因此，可以使用另一个驾驶员意图形式，例如踏板位置。
在此披露的实施例提供了基于踏板位置的PE时间安排。为此，循环依赖性不产生且确定了对要求的发动机输出转矩的更精确的估计。PE可以在不同于车辆操作者要求了比在化学计量燃烧期间发动机能提供的转矩更高的转矩的情况期间实现。
例如且考虑到基于控制器的转矩要求，当与基于操作者的转矩要求相对时，在此披露的实施例提供了基于加速器有效位置的PE时间安排。加速器有效位置基于指令的输出转矩确定，例如从循环控制系统确定。在巡航至运行期间，车辆操作者可以不压下加速器踏板。虽然踏板位置可以在0％处，但PE是希望的，例如当拉动重载(例如，船只)时，以维持希望的车辆速度。
如下的对优选实施例的描述在本质上仅是典型的且不意图于限制本发明、本发明的应用或使用。为清晰目的，相同的参考数字将在附图中用于识别相同的元件。
如下的描述在本质上仅是典型的且不意图于限制本披露、其申请或使用。为清晰目的，相同的参考数字将在附图中用于识别类似的元件。如在此所使用，措辞A、B和C的至少一个应解释为意味着逻辑(A或B或C)，即使用非排他的逻辑“或”。应理解的是在方法中的步骤可以以不同的次序执行而不偏离本披露的原理。
如在此所使用，术语“模块”指特定用途集成电路(ASIC)，电子电路，执行了一个或多个软件或固件程序的处理器(共享处理器、专用处理器或处理器组)和存储器，组合逻辑电路，和/或提供了所述的功能性的其他合适的部件。
另外，虽然如下的实施例主要参考示例的内燃机描述，但本披露的实施例可以应用于其他内燃机。例如，本发明可以应用于压燃式，火花点燃式，均质火花点燃式，均质装填压燃式，分层火花点燃和火花辅助压燃式发动机
在如下描述的实施例中，排量要求和/或气缸解除激活可以指火花和/或燃料喷射到气缸内的禁止。当气缸禁止时，对此气缸的火花和/或燃料可以禁止。这防止了气缸内的燃烧。气缸禁止也可以或替代地包括延迟气缸的火花。延迟火花指火花定时延迟，使得用于气缸的火花在上止点(TDC)前发生。
现在参考图1，图中给出了CTC系统100的功能性方框图。CTC系统100可以构造为用于混合动力电动车辆。CTC系统100包括发动机102，该发动机102基于驾驶员输入模块104燃烧了空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动转矩。空气通过节气门112被抽吸到进气歧管110内。主控制模块114指令了节气门促动器模块116以调节节气门112的开启以控制抽吸到进气歧管110内的空气量。
CTC模块114包括动力增强(PE)实现模块115和PE控制模块117。PE实现模块115基于在此描述的多种参数实现了动力增强(激活动力增强模式)。PE控制模块117基于来自PE实现模块115的PE实现信号提供了动力增强。示出了另一个示例性CTC系统且参考图4A和图4B的实施例描述。图1的CTC系统10和/或CTC模块114可以包括一个或多个图4A和图4B的模块。PE模块115、117可以基于来自图4A和图4B的模块的任何模块的信号通信且运行。
空气从进气歧管110抽吸到发动机102的气缸内。发动机102可以包括任何个数的气缸。CTC模块114可以指令气缸促动器模块120以选择地对气缸中的一些解除激活以改进燃料经济性。
空气从进气歧管110通过进气门122抽吸到气缸118内。CTC模块114控制了由燃料喷射系统124喷射的燃料的量，该燃料喷射系统124包括一个或多个燃料喷射器125。燃料喷射系统124可以将燃料在中心位置喷射到进气歧管110内，或可以将燃料在多个位置喷射到进气歧管110内，例如靠近气缸的每个的进气门。替代地，燃料喷射系统124可以将燃料直接喷射到气缸内，如所示出。
喷射的燃料与空气混合且造成了气缸118内的空气/燃料混合物。气缸118内的活塞(未示出)压缩了燃料/空气混合物。基于来自CTC模块114的信号，火花促动器模块126将气缸118内的火花塞128加电，该火花塞点燃了空气/燃料混合物。火花的定时可以相对于活塞处于其最上方位置(称为上止点(TDC))时是特定的，在该点处空气/燃料混合物被最大地压缩。
空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，因此驱动了旋转的曲轴(未示出)。活塞然后开始向上再次移动且将燃烧副产物通过排气门130排除。燃烧副产物从车辆通过排气系统134排放。排气通过催化剂135。
进气门122可以通过进气凸轮轴140控制，而排气门130可以通过排气凸轮轴142控制。在多种实施中，多个进气凸轮轴可以控制每气缸的多个进气门，和/或可以控制多个气缸列的进气门。类似地，多个排气凸轮轴可以控制每气缸的多个排气门，和/或可以控制多个气缸列的排气门。气缸促动器模块120可以通过停止提供燃料和火花，和/或通过使其进气门和/或排气门禁止而对气缸解除激活。
在动力增强(PE)模式中，CTC模块114可以调节进气门122和/或排气门130的位置，以增加气缸(多个气缸)118所摄取的燃料的量。CTC模块114也可以调整燃料喷射器(多个喷射器)125的运行，例如开启时间或喷射器开口的尺寸，以增加喷射到气缸(多个气缸)118内的燃料的量。CTC模块114也可以调整对应于空气/燃料混合物改变的排气凸轮轴(多个排气凸轮轴)的定时。
进气门122开启的时间可以相对于活塞的TDC通过进气凸轮相位器148变化。排气门130开启的时间可以相对于活塞的TDC通过排气凸轮相位器150变化。相位器促动器模块158基于来自ECM114的信号控制了进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。
CTC系统100可以包括增压设备，该增压设备将加压空气提供到进气歧管110内。例如，图1描绘了涡轮增压器160。涡轮增压器160通过流过排气系统134的排气驱动，且将压缩空气装填提供到进气歧管110。涡轮增压器160可以在空气到达进气歧管110前将空气压缩。
废气门164可以允许排气旁通涡轮增压器160，因此降低了涡轮增压器的输出(或降低了增压)。CTC模块114通过增压促动器模块162控制了涡轮增压器160。增压促动器模块162可以通过控制废气门164的位置而调节涡轮增压器160的增压。压缩空气装填通过涡轮增压器160提供到进气歧管110内。中冷器(未示出)可以将压缩空气装填的热量的一些散去，该热量在空气被压缩时生成且也可能通过靠近排气系统134而升高。替代的发动机系统可以包括增压器，该增压器将压缩空气提供到进气歧管110且通过曲轴驱动。
CTC系统100可以包括排气再循环(EGR)阀170，该排气再循环阀选择地将排气再引导回到进气歧管110。在多种实施中，EGR阀170可以位于涡轮增压器160后方。CTC系统100可以使用发动机速度传感器180以每分钟转数(RPM)测量曲轴速度。发动机冷却剂温度可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可以位于发动机102内或在冷却剂循环的其他位置处，例如散热器(未示出)。
进气歧管110内的压力可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在多种实施中，可以测量发动机真空，其中发动机真空是环境空气压力和进气歧管110内的压力之间的差异。流入到进气歧管110内的空气的质量可以使用质量空气流量(MAF)传感器186测量。在多种实施中，MAF传感器186可以位于带有节气门112的壳体内。
节气门促动器模块116可以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。抽吸到CTC系统100内的空气的环境温度可以使用进气温度(IAT)传感器192测量。CTC模块114可以使用来自传感器的信号来进行对CTC系统100的控制决定。
CTC模块114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)内的换挡。例如，主控制模块114可以在换挡其间降低转矩。CTC模块114可以与混合动力控制模块196通信以协调发动机102和电动马达198的运行。电动马达198也可以用作发电机且可以用于产生电能以由车辆电气系统使用和/或存储在电池内。在多种实施中，CTC模块114、变速器控制模块194和混合动力控制模块196可以整合到一个或多个模块内。
为抽象地指出发动机102的多种控制机构，改变了发动机参数的每个系统可以称为促动器。例如，节气门促动器模块116可以改变节气门112的叶片位置，且因此改变其开口面积。节气门促动器模块116可以因此称为促动器，且节气门开口面积可以称为促动器位置。
类似地，火花促动器模块126可以称为促动器，而相应的促动器位置是火花提前量。其他促动器包括增压促动器模块162、EGR阀170、相位器促动器模块158、燃料喷射系统124和气缸促动器模块120。关于这些促动器的术语促动器位置可以分别对应于增压压力、EGR阀开度、进气凸轮相位器角度和排气凸轮相位器角度，空燃比和被激活的气缸的个数。
虽然电动马达198可以提供与发动机102的转矩输出串联和/或并联的转矩，但应认识到的是其他构造也构思为在此描述的范围内。例如，电动马达198可以实施为一个或多个电动马达，它们将转矩直接提供到车轮200而非通过变速器202提供。
发动机102和电动马达198的组合转矩施加到变速器202的输入。变速器202可以是自动变速器，它根据来自CTC模块114的换挡指令切换档位。变速器202的输出轴联接到差速齿轮204的输入。差速齿轮204驱动了轴和车轮200。车轮速度传感器206生成了信号，该信号指示了它们各自车轮200的旋转速度。
CTC模块114估计了发动机输出转矩以基于接收到的传感器信号和其他在此描述的参数提供。CTC模块114可以调节节气门的位置，空燃比，气门定时，燃料喷射等，以提供估计的发动机输出转矩。基于希望的发动机输出转矩，CTC模块114控制了发动机设备，使得实现了希望的空气流动，希望的燃料喷射和/或希望的火花定时。希望的发动机示出转矩可以基于车辆操作者(驾驶员)要求和/或可以基于控制器，例如从巡航控制系统要求的转矩输出要求。特别地，CTC模块114基于本披露的协调的转矩控制方法和系统控制了发动机的转矩输出。
通过CTC模块114接收的且可以用于PE实现模块115和PE控制模块117使用的传感器信号可以包括来自如下传感器的传感器信号：MAP传感器184，MAF传感器186，节气门位置传感器190，IAT传感器192，加速器踏板位置传感器195或其他传感器，例如发动机冷却剂温度传感器182，发动机速度传感器180，环境温度传感器197，机油温度传感器198和车辆速度传感器201。
CTC模块114与节气门促动器模块116和巡航控制模块通信。巡航控制模块的例子被示出且参考图4A的实施例描述。CTC模块114从节气门位置传感器190接收了节气门位置信号且基于节气门位置信号调整了节气门位置。CTC模块114可以使用节气门促动器基于加速器踏板193的位置来控制节气门112。节气门促动器模块116可以包括马达或步进马达，它提供了有限的和/或粗略的节气门位置控制。
CTC模块114也可以使用节气门促动器基于来自巡航控制模块的输入(例如轴转矩要求)来控制节气门112。CTC模块114也生成了有效踏板位置信号，该信号表示了节气门位置而与车辆操作者是否压下加速器踏板194或巡航控制模块是否控制了节气门的量无关。
每气缸的空气质量、体积和压力可以基于来自传感器184、186的信号确定和/或估计。CTC控制模块114可以基于希望的MAP和希望的MAF确定节气门范围，且可以生成控制信号以基于节气门范围控制节气门。希望的MAP和MAF可以基于发动机速度和转矩要求信号来确定。
CTC系统10还可以包括多种表200，它们可以在执行裁决时使用，如在此所述。表可以包括峰值发动机容量表202，PE控制表204，总转矩表206，加速器有效位置(AEP)表208，PE延迟表210，和其他表212。峰值发动机容量表202可以例如将最大发动机输出转矩与发动机速度相关。PE控制表可以将空燃比与发动机速度和每发动机气缸的空气相关。总转矩表206可以将加速器有效位置和/或作为结果的估计的转矩与一个或多个各种转矩要求相关，例如基于驾驶员的和基于模块的转矩要求。AEP表208可以将有效节气门板位置与结果估计的转矩和/或加速器有效位置相关。PE延迟表210可以将延迟时间与发动机速度和有效节气门范围相关。
现在也参考图2，图中示出了PE实现模块115的功能性方框图。PE实现模块115包括要求的转矩模块230，加速器有效位置模块232，PE条件模块234，最大发动机转矩模块236和延迟模块238。要求的转矩模块230接收了踏板位置信号。踏板位置信号可以通过踏板位置传感器195生成。
要求的转矩模块230基于踏板位置和结果驾驶员轴转矩要求TRDATR生成了基于驾驶员的转矩要求信号TDREQ。要求的转矩模块230根据基于驾驶员的转矩要求信号TDREQ和结果驾驶员轴转矩要求TRDATR确定了百分比最大驾驶员预测转矩PMPT。结果驾驶员轴转矩要求TRDATR是根据基于驾驶员的转矩要求信号TDREQ和其他轴和/或发动机转矩要求。在一个实施例中，其他轴和/或发动机转矩要求是驾驶员转矩要求，例如与巡航控制，PTO和速度限制器相关。通过CTC模块114和/或PE实现模块115的PE时间安排可以基于要求的发动机转矩与对于当前发动机速度的最大发动机容量的百分比。PMPT的例子由式1得到：
PMPT＝TRDATR/峰值转矩(1)
最大发动机转矩模块236可以提供峰值转矩值。最大发动机转矩模块236基于当前的发动机速度和多种温度信号确定了最大发动机输出转矩，例如环境温度，发动机机油温度，发动机冷却剂温度等。
加速器有效位置模块232生成了加速器有效位置信号AEP，该信号代表了用于希望的输出转矩的节气门位置。加速器有效位置模块232可以接收与加速器踏板位置不同的转矩要求，如所示出。加速器有效位置信号AEP基于驾驶员轴转矩要求。加速器有效位置信号APE可以根据基于控制器的转矩要求信号，例如来自巡航控制系统的信号，该巡航控制系统控制了车辆速度。加速器有效位置信号AEP可以基于控制了发动机速度的动力汲取(PTO)。当在PTO模式中时车辆速度可以变化，但发动机速度维持在恒定的选择的水平。在一个实施例中，加速器有效位置信号AEP不基于最大预测转矩PMPT。在另一个实施例中，加速器有效位置不根据拖动或变速器转矩要求确定。
例如，加速器踏板位置被转换为轴转矩。加速器踏板位置轴转矩要求相对于其他驾驶员轴转矩要求被裁决，例如巡航控制要求，PTO要求和速度限制器要求。速度限制可以设定为限制车辆和/或发动机的速度。结果裁决的驾驶员轴转矩要求通过以上转换的逆向转换而转换回到加速器有效位置信号AEP。换言之，结果驾驶员轴转矩要求用于通过根据轴转矩确定加速器踏板位置来确定加速器有效位置。
示例的加速器有效位置信号AEP通过式2提供，其中要求的加速器踏板位置对应于结果裁决的驾驶员轴转矩要求。最大加速器踏板位置可以是对应于全开状态的预先确定的加速器踏板位置角度。
AEP＝要求的加速度踏板位置/最大加速器踏板位置(2)
踏板可以具有第一0％至100％的定位范围，其中0％指未压下状态，且100％指完全压下状态。加速器有效位置可以生成以代表要求的转矩，该要求的转矩可以对应于踏板的位置。节气门可以具有第二定位范围，且可以处于全开或部分打开的位置，例如在怠速状况下时。未节流的位置是对于给定发动机速度的最低位置或最低角位置，在此位置在节气门每侧上的空气压力是相等的。换言之，此时节气门入口空气压力(TIAP)等于MAP。加速器有效位置的百分比可以小于、等于或大于踏板压下的相应的百分比，这取决于运行状况。可以使用加速器有效位置而替代节气门位置和踏板位置之间的关系。这允许PE在巡航控制模式中实现，虽然加速器踏板未压下。
PE状况模块234基于要求的转矩模块和加速器有效位置模块232的输出生成了第一实现信号。PE状况模块234基于发动机速度、在需要时位移的激活和/或气缸的解除激活以及基于乙醇的燃料供给模式的激活而生成了第一实现信号。
延迟模块238可以在存在某些情况中延迟动力增强。延迟模块可以基于第一PE实现信号、当前发动机速度、当前发动机冷却剂温度和当前的车辆速度生成第二PE实现信号。PE状况模块234和延迟模块238的输出可以提供到与门240。与门240生成了第三PE实现信号，该信号可以用于初始化动力增强。
现在参考图3，图中示出了PE控制模块117。PE控制模块117可以基于一个或多个以上所述的PE实现信号、发动机速度和发动机的每气缸空气实现和控制动力增强。动力增强控制可以包括进气门和排气门位置的调整，燃料喷射和每气缸接收的空气量的调整。进气和排气位置例如可以包括进气门位移的增加以增加进入气缸的空气和/或燃料的量。由气缸接收的空气的量可以通过节气门、涡轮、增压器等调整。为提供比化学计量燃料当量比更富集的比，燃料与空气的比被增加。进入气缸的量可以增加或保持恒定，且在PE模式期间，进入气缸的量可以增加或保持恒定或降低。
现在参考图4A和图4B，图中示出了典型的发动机控制系统300，该控制系统300提供了协调的转矩控制。发动机控制系统300可以称为CTC系统或骨架。发动机控制系统300的任何模块可以执行诊断测试且因此称为专用诊断模块。图4A和图4B联合在一起以描绘完整的功能方框图。在图4A上标记为“A”的第一连接器与图5B上标记为“A”的第二连接器重叠。在图4A上标记为“B”的连接器与在图4B上标记为“B”的连接器重叠。图4A和图4B共同地称为图4。
发动机控制系统300使用了转矩要求骨架模块302，该模块确定了推进转矩需要且将推进转矩需要通信到推进转矩控制模块304。转矩要求骨架模块302基于来自将在下文中更详细地描述的多种转矩要求模块308至322的输入确定了推进转矩需要。转矩要求模块308至322包括生成了信号的模块以实现对于转矩促动器模块3061-p的一个或多个的控制，这改变了发动机转矩。推进转矩需要代表了由发动机希望的转矩，以满足来自转矩要求模块308至322的要求。
推进转矩控制模块304基于净推进转矩需要控制了转矩促动器模块306的一个或多个。转矩促动器模块306影响了发动机转矩。转矩促动器模块306的例子包括：根据设定的点火定时将点火火花提供到发动机的点火模块；将合适的量的燃料在设定的时间输送到发动机且控制了PE的燃料喷射模块；和电子节气门控制模块，该模块例如调节了节气门角度。
燃料喷射模块或燃料环与推进转矩裁决模块308通过推进转矩控制模块304通信以用于确定转矩要求百分比。燃料喷射模块与驾驶员转矩要求模块309通过轴转矩裁决模块330和推进转矩裁决模块308通信，以用于确定加速器有效位置。
转矩要求模块308至322的每个可以归类为轴转矩要求模块或推进转矩要求模块。轴转矩要求模块控制了车辆速度和路面对车辆拖拉的至少一个。推进转矩要求模块控制了发动机和电动马达的输出转矩。示例的轴转矩要求模块在图4A中示出且包括踏板位置感测模块308，驾驶员转矩要求模块309，巡航控制转矩要求模块310，适应性巡航控制转矩要求控制模块312，和其他轴转矩要求模块3141-j。示例的推进转矩要求模块304在图4B中示出，且包括防止停机模块316，发动机起动和停止模块318，发动机容量保护模块320和其他推进转矩要求模块1-k。
踏板位置感测模块308生成了踏板位置信号，该信号指示了车辆操作者要求的车辆加速度。驾驶员转矩要求模块309基于踏板位置信号生成了驾驶员转矩要求。驾驶员转矩要求也可以基于当前的发动机速度和当前的车辆速度。驾驶员转矩要求模块309执行了踏板到轴转矩变换，关于驾驶员轴转矩要求的裁决，确定加速器有效位置，和“沉闷”区形成。
沉闷区成形可以涉及转矩明显增加或降低之间或在转矩返回期间的过渡期。转矩返回的例子在再生制动中发生。再生制动可能导致牵引驱动系统的突然转矩返回。因此，且因为在将电动马达连接到驱动轮的一系列齿轮和联接件中的存在明显的反冲量，所以此转矩返回导致已知为“传动系沉闷”的扰动。控制解决方法可以用于提供到再生制动的平滑的过渡，以防止或最小化与反冲相关的动力学特性。
巡航控制转矩要求模块310生成了巡航控制转矩要求。巡航控制转矩要求表示了轴转矩以将车辆维持在设定的速度。适应性巡航控制转矩要求模块312可以与巡航控制转矩要求模块310通信，以基于车辆周围的环境修改巡航控制转矩要求。例如，适应性巡航控制转矩要求模块312可以要求降低的轴转矩。此要求可以将车辆减速和/或将车辆维持为在第二车辆后的最小跟随距离同时将巡航控制激活。
其他轴转矩要求模块通过轴转矩要求模块3141-j表示，它们共同地称为轴转矩要求模块314。轴转矩要求模块314的第一例是牵引/拖拉控制模块。牵引/拖拉控制模块确定了轴转矩改变以控制正向车轮滑动和负向车轮滑动。正向车轮滑动指车辆轮胎和路面之间的由于加速期间过大的动力总成转矩导致的滑动。负向车轮滑动指车辆轮胎和路面之间的由于在减速期间的过大的制动轴转矩导致的滑动。滑动可以基于来自车轮速度传感器的信号检测。
轴转矩要求模块314的另一个例子是车辆超速保护模块。车辆超速保护模块确定了最大轴转矩限制，以将车速维持在预先确定的速度极限以下。
轴转矩要求模块314的再另一个例子是制动转矩管理模块。制动转矩管理模块当施加车辆制动时确定了最大轴转矩。最大轴转矩是可以提供而不克服车辆制动器的制动转矩的轴转矩。
轴转矩要求模块314的再另一个例子是稳定性控制模块。稳定性控制模块基于车辆的横摆速度生成了轴转矩。稳定性控制模块可以包括在电子稳定性控制系统中。
转矩要求骨架模块302包括轴转矩裁决模块330和推进转矩裁决模块332。轴转矩裁决模块330接收了来自驾驶员转矩要求模块309、巡航控制转矩要求模块310、轴转矩要求模块314和转矩切断控制模块334(在图4B中示出)的多种转矩要求和/或限制。
在某些情形中，推进转矩通过瞬时关闭到发动机的燃料和/或火花而最小化。转矩切断模块334可以用于生成转矩要求以用于这些情形，这可以包括离合器燃料切断和减速燃料切断的至少一个。离合器燃料切断在车辆装配有手动变速器且车辆操作者将离合器分离时发生。离合器燃料切断防止了当离合器分离且将载荷从发动机移除时发动机速度增加超过预先确定的速度。减速燃料切断在车辆在预先确定的速度以上滑行时发生。减速燃料切断有助于增加发动机制动。减速燃料切断也与轴转矩裁决模块330通信。
轴转矩裁决模块330基于转矩要求和/或限制生成了净轴转矩要求，且将净轴转矩要求通信到轴到推进转矩转换模块336。轴到推进转矩转换模块336将净轴转矩要求转换为相应的推进转矩要求，该推进转矩要求可以提供到推进转矩裁决模块332。转换可以基于轴差速齿轮的传动比，车辆车轮的直径，变速器的传动比，和转矩转换器增益。
轴转矩裁决模块330可以构造为用于混合动力电动车辆。在混合动力电动车辆中，来自轴转矩裁决模块330的总轴转矩要求通信到混合动力控制模块340。混合动力控制模块340可以确定待由电动马达和发动机提供的推进转矩的量。混合动力控制模块340基于确定生成了推进转矩要求信号，该信号分别提供到推进转矩裁决模块332和电动马达。轴到推进转矩转换模块336可以与混合动力控制模块340组合。转矩切断模块334也可以将减速燃料切断转矩要求通信到混合动力控制模块340而非轴转矩裁决模块332。
推进转矩裁决模块332基于来自多种推进转矩要求模块，轴转矩裁决模块330和/或混合动力控制模块340的推进转矩要求和/或限制生成总的要求的推进转矩。推进转矩裁决模块332将总要求的推进转矩通信到推进转矩控制模块304。推进转矩裁决模块332从推进转矩要求模块316-322接收了推进转矩要求。推进转矩要求模块3321-k共同地称为推进转矩要求模块322。
防止停机模块316确定了维持发动机处于运行状态所需的最小转矩。防止停机模块316可以基于来自发动机起动和停止模块318和发动机容量保护模块320的输入增加最小转矩。
发动机起动和停止模块318基于发动机是否是新发动机或绿色发动机增加最小转矩要求。绿色发动机指在车辆第一次组装时使用燃料喷射脉宽来从燃料系统清除空气的发动机。发动机起动和停止模块318也可以与推进转矩裁决模块304通信以延迟点火定时且维持恒定的发动机转矩，尽管燃料喷射器脉宽增加。
发动机容量保护模块320基于动力总成的机械限制提供了用于发动机的最大转矩极限。示例的机械限制包括变速器的最大转矩极限和排气催化剂的最大温度极限。
推进转矩要求模块322的例子是变速器转矩要求模块，该模块生成了转矩要求以降低在变速器换挡期间的发动机转矩。其他推进转矩要求模块322可以包括发动机超速保护模块和发动机怠速速度控制模块。发动机超速保护模块确定了推进转矩极限以防止发动机速度超过预先确定的发动机速度。发动机怠速控制模块确定了在滑行或怠速期间而变速器在行驶档位或空档时将发动机维持在预先确定的怠速速度下所需的推进转矩。
推进转矩裁决模块322也可以从一个或多个共同地称为存储转矩要求模块350的存储转矩要求模块3501-Q接收存储转矩要求。存储可由发动机提供的另外的转矩。存储转矩要求模块350的第一个例子是空调压缩机转矩补偿模块。空调压缩机转矩补偿模块在压缩机离合器接合和分离时要求了存储转矩以维持恒定的发动机速度。
存储转矩要求模块350的另一个例子是催化剂快速起燃模块。当发动机发动且其温度低于一定的温度时，催化剂快速起燃模块要求将发动机火花延迟以增加排气温度，且将排气催化剂加热到转换温度。催化剂快速起燃模块也可以要求节气门开度增加，同时火花被延迟以补偿任何相关的转矩损失。
存储转矩要求模块350的另一个例子是插入的诊断模块。插入的诊断模块，例如怠速催化剂监测器可以改变发动机的空燃比以执行诊断测试。空燃比的此改变可能改变发动机的转矩输出。插入的诊断模块可以要求存储转矩以补偿此转矩输出的改变。
如下的图5和图6的方法可以组合和/或实施为协调转矩控制方法的部分。协调转矩控制可以基于PE实现的/或由图5和图6的方法提供的延迟进行。虽然图5和图6的如下步骤主要参考图1至图4的实施例描述，但步骤可以容易地修改以适应本披露的其他实施例。
现在参考图5，图中示出了逻辑流程图，该流程图图示了实现车辆的发动机的动力增强的方法。参考步骤454至474描述的控制可以通过以上所述的控制模块的一个或多个提供，例如CTC模块114和PE实现模块115。控制在步骤450处开始。在步骤452中，控制系统确定发动机是否起动。如果是，则控制前进到步骤454，如果否则控制返回到步骤452。
在步骤454中，控制可以生成踏板位置信号，该信号可以对应于车辆操作者对踏板的压下。在步骤456中，控制可以生成基于驾驶员的转矩要求信号TDREQ，该信号基于步骤454的踏板位置。控制将踏板位置信号转换或映射为基于驾驶员的转矩要求信号TDREQ。
在步骤457中，控制裁决了基于驾驶员的转矩要求信号TDREQ与在轴或发动机域内的其他轴和发动机转矩要求的关系，以在发动机域内生成第一结果驾驶员轴转矩要求。轴域指在车辆的轴处希望的转矩的量。发动机域指在车辆的发动机外希望的转矩的量。换言之，控制根据基于驾驶员的转矩要求信号TDREQ和其他转矩要求(它们中的数个在此描述)确定了发动机外的希望的合适的转矩量。
在步骤458中，控制基于第一结果驾驶员轴转矩要求和峰值(最大值)发动机转矩容量确定了百分比最大驾驶员预测转矩PMPT。百分比最大驾驶员预测转矩PMPT可以使用等式1确定。峰值发动机转矩容量可以是控制系统的标定标准。例如，发动机的最大发动机转矩容量可以确定为由发动机测功器获取的测量值的结果。
在步骤460中，控制裁决了基于驾驶员的转矩要求信号TDRER与其他驾驶员转矩要求的关系，以生成第二结果驾驶员轴转矩要求。其他驾驶员转矩要求可以与巡航控制、PTO和/或速度限制器相关。
在步骤462中，控制基于步骤460的结果驾驶员转矩要求确定了加速器有效位置。加速器有效位置可以使用等式2确定。加速器有效踏板位置可以表示踏板位置。加速器有效踏板位置可以被确定且可以提供相应的转矩而不实际上压下加速器踏板，例如通过实现PE。
在如下的步骤464-472中，控制确定了是否基于第一结果驾驶员轴转矩要求、加速器有效位置和其他标准实现PE。
在步骤464中，当最大驾驶员预测转矩PMPT大于第一阈值X1时，控制前进到步骤466，否则控制返回到步骤454。在步骤466中，当加速器有效位置大于第二阈值X2时，控制前进到步骤468，否则控制返回到步骤454。在步骤468中，当发动机速度SE大于第三阈值X3时，控制前进到步骤470，否则控制返回到步骤454。在步骤470中，当发动机的气缸被激活时，控制前进到步骤472，否则控制返回到步骤454。在一个实施例中，当发动机的所有气缸被激活时控制前进到步骤472。
在步骤472中，当发动机不处于基于乙醇的燃料供给模式中时，控制前进到步骤474，否则控制返回到步骤454。在一个实施例中，基于乙醇的燃料供给模式指具有大致大于20％的体积百分比的乙醇浓度的燃料供给。在一个实施例中，基于乙醇的燃料供给模式指具有大致大于30％的体积百分比的乙醇浓度的燃料供给。在一个实施例中，基于乙醇的燃料供给模式指具有大致70％至90％之间的体积百分比的乙醇浓度的燃料供给。乙醇浓度可以包括酒精、变性燃料酒精等。在一个实施例中，当发动机不处于E85模式中时，控制前进到步骤474。E85模式指供给大致体积百分比为85％的乙醇和大致15％的基于碳氢化合物的燃料(例如汽油)。
在步骤474中实现了PE模式。当实现PE模式时，可以生成控制信号以将发动机的A/F比修改，以提供比化学计量燃料当量比更富集的比。仅举例，控制可以生成燃料喷射器控制信号，节气门控制信号，气门控制信号，进气和排气控制信号等，以增加提供到发动机的燃料的重量。
以上所述的方法确保当驾驶员要求了高的转矩水平或全转矩时，生成的裁决转矩要求(例如来自推进转矩裁决要求模块)指示了高的百分比转矩要求。此高的输出转矩水平可通过实现PE提供。此高百分比转矩要求提供到发动机转矩控制模块，PE控制模块，或一些其他的驱动了发动机以提供高输出转矩水平的转矩控制模块。无论高百分比转矩是否提供了燃料经济性的降低，这都将发生。
相反地，当驾驶员要求了高的转矩水平或全转矩时且当另一个转矩要求模块要求了降低了转矩量时，推进转矩裁决要求模块或PE模块可能不实现PE。例如，当车辆超速控制模块要求输出转矩的降低时，推进转矩裁决要求模块可以不实现PE，虽然驾驶员要求了全转矩。这也可以在百分比最大预测转矩指示了转矩输出将不随PE的实现增加时发生。
现在参考图6，图中示出了逻辑流程图，该流程图图示了延迟动力增强的方法。在步骤500至508中提供的控制可以通过以上所述的控制模块的一个或多个提供，例如CTC模块114和延迟模块238。控制在步骤500处开始。
在步骤502处，当发动机冷却剂温度在温度范围内时，例如在第一温度T1和第二温度T2之间时，控制前进到步骤504，否则控制返回到步骤500。在步骤504中，当发动机速度SE小于第四阈值X4时，控制前进到步骤506，否则控制返回到步骤500。
在步骤506中，当节气门位置改变小于第五阈值X5和/或当车辆速度小于第六阈值X6时，控制前进到步骤508，否则控制返回到步骤500。在步骤508中，控制延迟了PE模式的实现。PE模式可以基于节气门位置、节气门面积、加速器有效位置、有效节气门面积和/或发动机速度而延迟。在一个实施例中，延迟基于发动机速度和有效节气门面积生成。延迟可以基于存储的表值确定，所述的表值涉及作为一个或多个参数的函数的延迟时间，所述的参数例如节气门位置、节气门面积、加速器有效位置、有效节气门面积和/或发动机速度。
以上所述的图5和图6的步骤意味着图示的例子；步骤可以相继进行、同步进行、同时进行、连续进行、在重叠的时间期间内进行或以不同的次序取决于应用进行。
在此论述的实施例确定了当车辆操作者要求发动机输出转矩增加时时间安排。实施例也防止了由于在低发动机速度下的快速节气门移动导致的PE过分频繁地实现。实施例改进了PE时间安排以用于改进燃料经济性且降低排放。
本领域一般技术人员现在可以从前述描述中认识到本发明的广泛的教示可以以多种形式实施。因此，虽然此发明已结合其特定的例子描述，但本发明的真实范围不如此限制，因为其他修改将在研读附图、说明书和如下的权利要求书时对于本领域一般技术人员显见。

Claims (20)

1.一种用于车辆发动机的控制系统，包括：
要求的转矩模块，所述的要求的转矩模块基于加速器踏板位置和当前的发动机转矩输出容量确定了第一要求的转矩；
加速器有效位置模块，所述的加速器有效位置模块基于结果驾驶员轴转矩要求信号确定了加速器有效位置；和
动力增强(PE)模块，所述的动力增强(PE)模块基于所述的第一要求的转矩和所述的加速器有效位置实现了PE模式以提供比化学计量燃料当量比更富集的比。
2.根据权利要求1所述的控制系统，进一步包括生成了所述的加速器踏板位置信号的加速器踏板位置传感器。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中总估计转矩信号基于所述的第一要求的转矩和第二要求的转矩生成，所述第二要求的转矩与巡航控制、PTO和/或速度限制器相关。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其中所述的第二要求的转矩通过巡航控制系统生成。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述的加速器有效位置限定了节气门位置，所述的节气门位置提供了对应于所述的结果驾驶员轴转矩要求信号的输出转矩。
6.根据权利要求1所述的控制系统，进一步包括生成了发动机速度信号的发动机速度传感器，其中所述的PE模块基于所述的发动机速度信号实现了比化学计量燃料当量比更富集的比。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中所述的PE模块在如下情况都满足时实现所述的比化学计量燃料当量比更富集的比：当所述的第一要求的转矩大于第一阈值时；当所述的加速器有效位置大于第二阈值时；和当所述的发动机速度信号大于第三阈值时。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其中在发动机处于气缸解除激活模式时，所述的PE模块为解除激活和防止所述的PE模式的实现的至少一个。
9.根据权利要求1所述的控制系统，其中当发动机处于基于乙醇的燃料供给模式中时，所述的PE模块为解除激活和防止所述的PE模式的实现的至少一个。
10.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述的PE模块基于发动机的冷却剂温度延迟实现了所述的比化学计量燃料当量比更富集的比。
11.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述的PE模块，基于所述的发动机的速度延迟实现了所述的比化学计量燃料当量比更富集的比。
12.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述的PE模块基于发动机的节气门位置的改变延迟实现了所述的比化学计量燃料当量比更富集的比。
13.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述的PE模块基于车辆的速度延迟实现了所述的比化学计量燃料当量比更富集的比。
14.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述的PE模块在如下情况都满足时延迟实现了所述的比化学计量燃料当量比更富集的比：当发动机的冷却剂的温度在预先确定的温度范围内时；当发动机速度低于预先确定的速度时；和当发动机的节气门位置改变低于第一阈值和车辆速度低于第二阈值的至少一个时。
15.根据权利要求1所述的控制系统，进一步包括协调转矩控制模块，所述的协调转矩控制模块基于所述的PE模式控制了凸轮轴相位器、排气再循环阀和涡轮的至少一个。
16.一种运行协调转矩控制系统的方法，包括：
基于加速器踏板位置和当前的发动机转矩输出容量确定第一要求的转矩；
基于结果驾驶员轴转矩要求信号确定加速器有效位置；
基于所述的第一要求的转矩和所述的加速器有效位置实现动力增强(PE)模式以提供比化学计量燃料当量比更富集的比；和
基于所述的PE模式的所述的实现提供协调转矩控制。
17.根据权利要求16所述的方法，包括在如下情况都满足时实现所述的比化学计量燃料当量比更富集的比：当所述的第一要求的转矩大于第一阈值时；当所述的加速器有效位置大于第二阈值时；和当所述的发动机速度信号大于第三阈值时。
18.一种用于车辆发动机的控制系统，包括：
要求的转矩模块，所述的要求的转矩模块基于加速器踏板位置和当前的发动机转矩输出容量确定第一要求的转矩；
加速器有效位置模块，所述的加速器有效位置模块基于所述的第一要求的转矩和来自巡航控制系统的第二要求的转矩确定了加速器有效位置；
动力增强(PE)模块，所述的动力增强(PE)模块基于所述的第一要求的转矩和所述的加速器有效位置实现了PE模式，以提供比化学计量燃料当量比更富集的比；和
协调转矩控制模块，所述的协调转矩控制模块在所述的PE模式中基于所述的加速器有效位置和节气门位置信号控制了包括节气门的一个或多个设备的运行。
19.根据权利要求18所述的控制系统，其中所述的PE模块在如下情况都满足时实现所述的比化学计量燃料当量比更富集的比：当所述的第一要求的转矩大于第一阈值时；当所述的加速器有效位置大于第二阈值时；和当所述的发动机速度信号大于第三阈值时。
20.根据权利要求19所述的控制系统，其中所述的PE模块在如下情况都满足时延迟实现了所述的比化学计量燃料当量比更富集的比：当发动机的冷却剂的温度在预先确定的温度范围内时；当发动机速度低于预先确定的速度时；和当发动机的节气门位置改变低于第一阈值和车辆速度低于第二阈值的至少一个时。
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