CN101660457B - 基于扭矩的多脉冲火花点火直喷系统 - Google Patents

Abstract

提供一种控制系统，包括基于催化剂熄灯允许信号产生多模式允许信号的催化剂模块。过渡控制模块基于多模式允许信号控制单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡。过渡控制模块接收第一扭矩信号，根据该第一扭矩信号产生第二扭矩信号。发动机扭矩控制模块基于所述第二扭矩信号产生每缸空气量信号、节气门面积信号、和火花正时信号。单脉冲模式和每个燃烧循环单个燃料喷射脉冲相关联。多脉冲模式和每个燃烧循环多个燃料喷射脉冲相关联。

Description

基于扭矩的多脉冲火花点火直喷系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年8月28日提交的美国临时申请No.61/190471、2009年4月22日提交的美国临时申请No.61/171535，以及2009年4月29日提交的美国临时申请No.61/173785的权益。上述申请的公开内容通过全文参考纳入本文。

技术领域

本发明涉及发动机控制系统，更具体地是用于多脉冲直喷运行和过渡的基于协调扭矩控制的技术。

发明背景

这部分的陈述仅仅是为了提供与本发明相关的背景信息，并不构成现有技术。

传统的发动机控制系统局限于准确控制发动机扭矩输出。传统的发动机控制系统对于接收到的控制信号响应较慢，同时受限于关于影响发动机扭矩输出的各装置的协调发动机扭矩控制。

动力系控制系统包括需要一定量的发动机扭矩来适当运行的各种模块。例如，自动变速器控制模块可能需要瞬时地减少来自发动机的扭矩以改变变速器档位。另一个例子是空调离合器控制模块需要在接合到空调压缩机离合器之前瞬时地增加发动机扭矩。当压缩机离合器接合时，比如发动机怠速时，发动机扭矩增加有助于保持恒定的发动机转速。

传统地，各种模块直接影响扭矩促动器。例如，自动变速器控制模块可能延迟发动机的火花提前从而减少换档期间的发动机扭矩。类似地，空调离合器控制模块可能增加火花提前从而在接合压缩机离合器之前增加发动机扭矩。

由于汽车动力系系统包括更多的影响扭矩的模块和促动器，现有技术中的结构变得难于维护和不期望的难以故障检修。作为一个更多促动器的例子，混合动力汽车包括提供扭矩的发动机和电动马达。以传统的动力系控制结构将混合动力汽车的动力系整合到现有的扭矩改变模块会变得不期望的麻烦。

已经研发出了协调扭矩控制(CTC)系统来准确地控制发动机输出扭矩。一个扭矩控制系统的范例公开在共同受让的美国专利No.US7021282中(“协调发动机扭矩控制”)，通过全文引用将该专利纳入本文。CTC系统提供对控制信号的快速响应以及基于影响发动机扭矩输出的各装置的协调发动机扭矩控制。

发明内容

在一个实施例中，控制系统被提供并包括根据催化剂熄灯(light off)允许信号产生多模式允许信号的催化剂模块。过渡控制模块基于多模式允许信号控制单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡。过渡控制模块接收第一扭矩信号并基于第一扭矩信号产生第二扭矩信号。发动机扭矩控制模块基于第二扭矩信号产生每缸空气量信号，节气门面积信号，以及火花正时信号。单脉冲模式和每个燃烧循环单个燃料喷射脉冲相关联。多脉冲模式和每个燃烧循环多个燃料喷射脉冲相关联。

在另一个方案中，提了一种控制系统，控制系统包括催化剂模块，催化剂模块基于催化剂熄灯允许信号产生多模式允许信号。扭矩储备模块基于多模式允许信号选择性地运行在单脉冲模式和多脉冲模式中的一种。扭矩储备模块基于运行在单脉冲模式和多脉冲模式中的一种产生扭矩储备信号。发动机扭矩控制模块基于根据扭矩储备信号所产生的扭矩请求信号产生每缸空气量信号，节气门面积信号，以及火花正时信号。

在另一个方案中，控制系统包括催化剂模块，催化剂模块基于催化剂熄灯信号产生多模式允许信号。发动机扭矩估计器基于多模式允许信号选择性地运行于单脉冲模式和多脉冲模式中的一种。发动机扭矩估计器基于运行在单脉冲模式和多脉冲模式中的一种来产生扭矩敏感度矢量。发动机扭矩控制模块基于扭矩敏感度矢量产生每缸空气量信号，节气门面积信号，以及火花正时信号。

本发明的其他应用领域根据下面的描述将变得清楚。应当理解的是，下面的细节描述和特定实施例，虽然给出了本发明优选的实施例，但是仅用于示意本发明而不是对发明范围的限制。

附图说明

根据下面结合附图的描述，本发明将被更全面地理解，其中：

图1是根据本发明实施例的包括有用于催化剂熄灯的燃料喷射模式过渡的示范性协调扭矩控制(CTC)系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的CTC系统的功能框图；

图3A是根据本发明原理的示范性发动机控制系统的功能框图；

图3B是图3A的功能框图的后续部分；

图4示出了根据本发明实施例的协调扭矩控制方法。

具体实施方式

在下面的说明中，描述了不同的燃料喷射脉冲模式。燃料喷射脉冲模式之间的过渡可基于催化剂熄灯(CLO)的性能被执行。催化剂熄灯涉及到排气系统催化剂的快速加热。催化剂具有相关温度运行范围，在相关温度运行范围内催化剂能有效减少排气管的烃类，一氧化碳和氮氧化物排放量。快速加热催化剂到运行温度范围以内的温度，排气管排放被最小化。

第一种燃料喷射脉冲模式，被称为单脉冲模式，其包括在燃烧循环期间喷射单脉冲燃料到燃烧室内。燃烧循环可指的是，例如在四冲程发动机中，单顺次经过四个冲程(进气，压缩，点火，排气)。当发动机不要求最大CLO时可以采用单脉冲模式。

第二种燃料喷射脉冲模式，被称为多脉冲模式，其包括在燃烧循环期间将两个或更多燃料脉冲喷射到燃烧室内。在一个实施例中，在燃烧循环期间两个燃料脉冲被喷射到燃烧室内。采用多脉冲模式允许在不使用空气泵的情况下控制排放物的输出。空气泵通常被用于喷射富氧空气到排气系统中以支持排气的氧化以及催化剂的加热。对于双脉冲模式而言，第一次喷射可以发生在正常曲轴角度以提供初始均质的贫混合物。第二次喷射可以发生在压缩冲程后期。仅举例而言，第一次脉冲提供均质的贫混合物，第二次脉冲提供火花塞附近的用于强点火的额外燃料，从而导致组合充量的燃烧更充分。

多脉冲模式和延迟火花(点火)正时的组合使得当催化剂还是冷的并且非活性时发动机能排出低烃类排放物，同时将燃烧充量的能量转变成排气的热能。当催化剂工作在一种低效状态时，这在最少的未燃烧烃通过催化剂的情况下快速地加热催化剂。

协调扭矩控制系统被研发出来用于火花点火直喷(SIDI)发动机的基于单脉冲的燃烧循环。一个协调扭矩控制系统的实例公开在共同受让的美国专利No.US7021282(“协调发动机扭矩控制”)中，该专利通过全文引用纳入本文。为了支持协调扭矩控制，研发了其他的系统，比如用于扭矩估计以及基于扭矩的速度控制。扭矩估计以及基于扭矩的速度控制的例子公开在共同受让的美国专利No.US6704638和美国专利No.US7463970中，通过全文引用将所述专利纳入本文。下面实施例可在速度和扭矩控制模块中执行。

下面描述的实施例提供一种工作在单和/或多脉冲模式下的协调扭矩控制结构。用于在单脉冲和多脉冲模式之间过渡的控制技术也被描述。

下面对优选实施例的描述本质上仅仅是示范性的，并不打算限制本发明，本发明的应用，或用途。为了清楚，图中相同的附图标记将用于表示相同的元件。

下面的描述本质上仅仅是示范性的，并不打算限制本发明，本发明的应用，或用途。为了清楚，图中相同的附图标记将用于表示相同的零件。如在本文中使用的，词语“A，B和C的至少一个”应当被解释为采用非排他的逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当明白，方法中的步骤在不违背本发明原则的情况下可以不同的顺序被执行。

如在本文中使用的那样，“模块”可以包括特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或者多种软件或固件程序的处理器(共享、专用或者成组的)和/或存储器(共享、专用或者成组的)、组合逻辑电路、和/或其他能提供所述功能的合适元件，或者是上述器件的一部分。

另外，虽然下面的实施例主要是关于示例的内燃机进行描述，但是本发明的实施例也可以用于其他内燃机。例如，本发明可用于火花点火、均质火花点火、均质充量压缩点火、分层火花点火，以及火花辅助压缩点火发动机。

在下面描述的实施例中，排量的需求和/或汽缸的停用可指禁用火花和/或燃料喷射到汽缸。当汽缸被禁用时，该汽缸的火花和/或燃料可被禁止。这阻止了汽缸内的燃烧。汽缸的禁用也可能是或者替代地包括汽缸的延迟火花。延迟火花是指火花正时的推迟，使得汽缸的火花发生在上死点(TDC)之后。

现在参考图1，示出了CTC系统100，CTC系统100包括用于CLO的燃料喷射模式过渡。CTC系统100可被构造成用于混合动力电动车辆和/或SIDI发动机。虽然下面的实施例是涉及混合动力车辆，但是本文所公开的实施例也可以被用于非混合动力车辆。CTC系统100包括发动机102，发动机102基于驾驶者输入模块104来燃烧空气/燃料混合物以产生车辆的驱动扭矩。空气通过节气门112被吸入进气歧管110。主控制模块114，可被称为发动机控制模块，指令节气门促动器模块116调节节气门112的开度以控制吸入进气歧管110的空气量。

另一种CTC系统示例参考图2和3A和3B被示出和描述。CTC系统10和/或图1中的CTC模块114可以包括一个或者多个图2和3A和3B中的模块。

空气从进气歧管110被吸入发动机102的汽缸。发动机102包括任意数量的汽缸。CTC模块114可以指导汽缸促动器模块120来选择性地使某些汽缸停用从而提高燃料经济性。

空气通过进气门122从进气歧管110被吸入汽缸118。CTC模块114控制通过燃料喷射系统124喷射的燃料量，染料喷射系统包括一个或者多个燃料喷射器125。燃料喷射系统124可以在一个中间位置或者在多个位置(比如每个汽缸进气门附近)将燃料喷射到进气歧管110。替代地，燃料喷射系统124将燃料直接喷入汽缸，如所示那样。

喷入的燃料和空气混合在汽缸118内产生空气/燃料混合物。汽缸118内的活塞(未示出)压缩该空气/燃料混合物。根据来自CTC模块114的信号，火花促动器模块126激励汽缸118内的火花塞128，从而点火空气/燃料混合物。火花的正时可相对于活塞位于其最上位置(被称为上死点(TDC))时的曲轴角度标识，在该点处是空气/燃料混合物被压缩得最厉害。

空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，从而驱动旋转曲轴(未示出)。然后活塞被再次向上移动并通过排气门130排出燃烧副产物。燃烧副产物通过排气系统134从车辆排出。排气经过催化剂135。

进气门122可以通过进气凸轮轴140来控制，而排气门130可以通过排气凸轮轴142来控制。在不同的实施方式中，多个进气凸轮轴控制每个汽缸的多个进气门和/或控制多组汽缸的进气门。类似地，多个排气凸轮轴控制每个汽缸的多个排气门和/或控制多组汽缸的排气门。汽缸促动器模块120通过中止提供燃料和火花和/或禁用进气门和/或排气门来使汽缸停用。

CTC模块114可以调节进气门122和/或排气门130的位置以调节吸入空气和保留在(多个)汽缸118内惰性残留气体的量。CTC模块114也可调节(多个)燃料喷射器125的运行，比如打开时间或者喷射器开口的尺寸，以增加喷入(多个)汽缸118的燃料量。CTC模块114也可调节(多个)排气凸轮轴对应于空气/燃料混合物变化的正时。

进气门122打开时的曲轴角度可以通过进气凸轮移相器148相对于活塞的上死点变化。排气门130打开时的曲轴角度可以通过排气凸轮移相器150相对于活塞的上死点变化。移相器促动器模块158基于来自ECM114的信号控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。

CTC系统100包括提供加压空气给进气歧管110的升压装置。例如，图1示出了涡轮增压器160。涡轮增压器160由流过排气系统134的排气提供动力，并且给进气歧管110提供压缩空气充量。涡轮增压器160可以在空气抵达进气歧管110之前压缩空气。

废气门164允许排气旁通涡轮增压器160，从而减少涡轮增压器的输出(或升压)。CTC模块114通过升压促动器模块162来控制涡轮增压器160。升压促动器模块162可以通过控制废气门164的位置来调节涡轮增压器160的升压。压缩空气充量通过涡轮增压器160被提供给进气歧管1l0。中冷器(未示出)可以耗散压缩空气充量的热量中的一些，该热量在空气被压缩时产生并且也可通过接近排气系统134得以增加。替换的发动机系统可以包括由曲轴驱动、给进气歧管110提供压缩空气的增压器。

CTC系统100包括排气再循环(EGR)阀170，其选择性地将排气再导回进气歧管110。在各种实施方式中，EGR阀170可位于涡轮增压器160之后。CTC系统100可以用发动机速度传感器180来测量曲轴的转速(转每分钟)(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来测量。ECT传感器182可位于发动机102内或者冷却剂被循环的其他位置，比如散热器(未示出)。

进气歧管110内的压力可以用歧管绝对压力(MAP)传感器184来测量。在各种实施方式中，发动机的真空度可以被测量，其中发动机的真空度是在环境空气压力和进气歧管110内压力之间的差。流入进气歧管110的空气质量可以采用空气质量流量(MAF)传感器186来测量。MAF传感器186可位于包括节气门112的壳体中。

节气门促动器模块116可以采用一个或者多个节气门位置传感器(TPS)190来监视节气门112的位置。被吸入CTC系统100的空气的环境温度可以采用进气温度(IAT)传感器192来测量。CTC模块114可以采用来自传感器的信号来作出用于CTC系统100的控制决定。

CTC模块114可以和变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档。例如，主控制模块114可减少换档期间的扭矩。CTC模块114可以和混合动力控制模块196通信以协调发动机102和电动马达198的运行。电动马达198也可以作为发电机，且可被用于产生车辆电气系统使用的和/或存储在电池中的电能。在各种实施方式中，CTC模块114，变速器控制模块194，以及混合动力控制模块196可以被集成到一个或者多个模块中。

为了简要地说明发动机102的各种控制机制，每种能改变发动机参数的系统都被称为促动器。例如，节气门促动器模块116能改变叶片位置，从而改变节气门112的打开面积。所以节气门促动模块116可以被称为促动器，节气门打开面积可以被称为促动器位置。

类似地，火花促动器模块126被称为促动器，对应的促动器位置是火花提前量。其他促动器包括升压促动器模块162，EGR阀170，移相器促动器模块158，燃料喷射系统124，以及汽缸促动器模块120。对于这些促动器来说促动器位置分别是升压压力，EGR阀开度，进排气凸轮移相器角度，空/燃比，以及被起用的汽缸数量。

虽然电动马达198提供与发动机102的扭矩输出串联和/或并联的扭矩，但是应当意识到其他的配置也是在本文的描述范围内可预期的。例如，电动马达198可以实施为直接给车轮200提供扭矩而不经过变速器202的一个或者多个电动马达。

发动机102和电动马达198的组合扭矩被施加到变速器202的输入。变速器202可以是根据来自CTC模块114的换档指令来换档的自动变速器。变速器202的输出轴连接到差速齿轮204的输入。差速齿轮204驱动在车轴和车轮200。车轮速度传感器206产生指示各个车轮200转速的信号。

CTC模块114根据所接收到的传感器信号和本文中其他参数而估计提供的发动机输出扭矩。CTC模块114可以调节节气门的位置、空燃比、气门正时、燃料喷射等等以提供估算的发动机输出扭矩。基于所期望的发动机输出扭矩，CTC模块114控制发动机装置，这样期望的空气流、期望的燃料喷射，和/或期望的火花正时被实现。期望的发动机输出扭矩可以基于车辆操作者(驾驶员)请求和/或基于控制器，比如来自巡航控制系统的扭矩输出请求。特别是，CTC模块114根据本发明的协调扭矩控制方法和系统来控制发动机扭矩输出。

CTC模块114接收到的传感器信号包括来自以下传感器的信号：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，比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、油温传感器198，以及车辆速度传感器201。

CTC模块114和节气门促动器模块116以及巡航控制模块通信。巡航控制模块的一个例子关于图3A的实施例示出并被描述。CTC模块114接收来自节气门位置传感器190的节气门位置信号，并根据该节气门位置信号调节节气门位置。CTC模块114根据加速器踏板193的位置采用节气门促动器来控制节气门112。节气门促动器模块116包括马达或者步进马达，其提供有限的和/或粗略的节气门位置控制。

CTC模块114还根据来自巡航控制模块的输入(比如轴扭矩请求)采用节气门促动器来控制节气门112。CTC模块114还产生有效的踏板位置信号，其代表与是车辆操作者压下加速器踏板194还是巡航控制模块控制节气量无关的节气门位置。

每缸的空气质量，体积以及压力可根据来自传感器184，186的信号被确定和/或估计。CTC模块114可根据期望的MAP和期望的MAF来确定节气门面积，并且产生控制信号以根据节气门面积来控制节气门。期望的MAP和MAF根据发动机速度和扭矩请求信号来确定。

发动机系统100还包括大气压力传感器208。大气压力传感器208被用于确定环境条件，环境条件进一步被用于确定期望的节气门面积。期望的节气门面积对应于具体的节气门位置。

CTC系统100还包括各种表210，其在执行仲裁时和/或执行与CTC模块114的各模块相关的各种功能时被使用。CTC模块114的范例模块关于图2的实施例示出并被描述。表210可包括单脉冲模式表212和多脉冲模式表214。这些表每个都和关于图4的实施例中所描述的一个或者多个步骤相关联。

现在也参考图2，CTC系统250被示出。CTC系统250包括CLO允许模块252，仲裁过渡控制模块254，以及发动机扭矩控制模块256。当CLO启用时，CLO允许模块252根据各种输入来启用和停用多脉冲模式。仲裁过渡控制模块254提供预测扭矩最终信号T_prf以及瞬时扭矩最终信号T_imf。扭矩请求信号T_prf，T_imf可基于从驾驶员(车辆操作者)解译模块258、发动机容量模块260，以及CLO扭矩储备模块262接收到的输入。“瞬时”一词可以指例如在火花提前(燃气发动机)或者燃料正时(柴油发动机)中经过调节可获得的扭矩。“瞬时”一词是指扭矩上的快速响应。“预测”一词是指较慢提供的扭矩，比如经过节气门控制、升压控制、EGR控制、移相器控制等等(基于歧管)。发动机扭矩控制模块256根据来自仲裁过渡控制模块254、发动机扭矩估计器270，以及空燃比模块272的信号来控制移相器控制模块264、节气门控制模块266和火花控制模块268。

在运行中，CLO允许模块252接收CLO允许信号CLO、扭矩估计信号T_EST、发动机速度信号RPM、预测扭矩信号T_pr、瞬时扭矩信号T_im、预测扭矩容量信号T_prcap，以及瞬时扭矩容量信号T_imcap。扭矩估计信号T_EST可通过发动机扭矩估计器270产生。如US专利No.6704638中所述那样，发动机扭矩估计器270产生扭矩估计信号T_EST，通过全文引用将所述专利纳入本文。

发动机速度信号RPM可通过例如图1中的发动机速度传感器180来产生。预测扭矩信号T_pr和瞬时扭矩信号T_im是指扭矩请求信号并由驾驶员解译模块258产生。预测扭矩容量信号T_prcap以及瞬时扭矩容量信号T_imcap可以由发动机容量模块260产生。

CLO允许模块252产生多模式允许信号MME，多模式允许信号MME被提供给仲裁过渡控制模块254、发动机容量模块260、CLO扭矩储备模块262、移相器控制模块264、火花控制模块268、发动机扭矩估计器270，以及空燃比模块272。多模式允许信号MME也可以被提供给驾驶员解译模块258、发动机扭矩控制模块256和节气门控制模块266。所述模块252-272可以根据多模式允许信号MME运行在单脉冲模式或者多脉冲模式。

仲裁过渡控制模块254基于预测扭矩信号T_pr、瞬时扭矩信号T_im、预测扭矩容量信号T_prcap，以及瞬时扭矩容量信号T_imcap，以及扭矩储备信号T_res来产生预测扭矩最终信号T_prf和瞬时扭矩最终信号T_imf。扭矩储备信号T_res可以由CLO扭矩储备模块262基于例如期望的每缸空气量(DAPC)信号、发动机速度、期望的火花提前、冷却剂温度等等来产生。扭矩储备信号T_res也可以基于怠速时的储备扭矩或者静止时的储备扭矩。例如，可参见美国专利申请USNo.61/173785，通过全文引用将其纳入本文。

发动机扭矩控制模块256根据预测扭矩最终信号T_prf、和瞬时扭矩最终信号T_imf、扭矩敏感度矢量T_sens，以及空/燃比指令信号AF_com来产生DAPC信号、期望的节气门面积(DAREA)信号和用于扭矩管理信号S_tm的火花(正时)。扭矩敏感度矢量T_sens可以由与发动机容量模块260通信的发动机扭矩估计器270来产生。空燃比指令信号AF_com可以由空燃比模块272来产生。DAPC信号、DAREA信号和火花扭矩管理信号S_tm分别被提供给移相器控制模块264、节气门控制模块266，以及火花控制模块268。

现在参考图3A和3B，显示了提供协调扭矩控制的示例性发动机控制系统300。这里所公开的实施例可以用于其他的协调扭矩控制系统。发动机控制系统300可被称为CTC系统或者中枢。发动机控制系统300的任何模块。图3A和3B合在一起显示了完整的功能框图。图3A中的第一连接图标“A”接在图3B的第二连接图标“A”上。图3A中的第一连接图标“B”接在图3B的第二连接图标“B”上。图3A和3B合称图3。

发动机控制系统300使用了扭矩请求中枢模块302，扭矩请求中枢模块302确定推进扭矩需求并使推进扭矩需求传送给推进扭矩控制模块304。扭矩请求中枢模块302根据来自下面详细描述的各种扭矩请求模块308-322的输入确定推进扭矩需求。扭矩请求模块308-322包括产生影响一个或者多个促动器3061-P(即，促动器306)控制的信号的模块，其改变发动机扭矩。推进扭矩需求表示为满足扭矩请求模块208-322的请求期望来自发动机的扭矩。

例如，CTC系统可根据发动机扭矩请求和节气门位置传感器(TPS)所产生的节气门位置信号来产生节气门控制信号。发动机扭矩请求可以基于车辆操作者输入，比如加速器踏板位置。CTC系统根据发动机扭矩请求和节气门位置信号指令一个或者多个装置。所述装置可包括凸轮轴移相器、排气再循环(EGR)阀、涡轮等等。CTC系统可调节所述装置的运行以提供所期望的输出扭矩。

推进扭矩控制模块304根据推进扭矩净需求控制一个或者多个促动器306。促动器306影响发动机扭矩。促动器306的例子包括：根据设定的点火正时传递点火火花给发动机的点火模块；在设定的曲轴角度传递合适的燃料量给发动机的染料喷射模块；以及调节例如节气门角度的电子节气门控制模块。

每个扭矩请求模块308-322都可以归类为轴扭矩请求模块或者推进扭矩请求模块。轴扭矩请求模块控制车辆速度和车辆路面牵引中的至少一个。推进扭矩请求模块控制发动机和电动马达的输出扭矩。图3A显示了轴扭矩请求模块的例子，包括踏板位置感应模块308、驾驶员扭矩请求模块309、巡航控制扭矩请求模块310、自适应巡航控制扭矩请求控制模块312，以及其他轴扭矩请求模块314_1-J。图3B显示了推进扭矩请求模块304的例子，包括防止失速模块316、发动机发动和停止模块318、发动机容量保护模块320，以及其他推进扭矩请求模块322_1-K。

踏板位置感应模块308产生指示车辆操作者请求的车辆加速的踏板位置信号。驾驶员扭矩请求模块309根据踏板位置信号产生驾驶员扭矩请求。驾驶员扭矩请求也可以基于当前发动机速度和当前车辆速度。

巡航控制扭矩请求模块310产生巡航控制扭矩请求。巡航控制扭矩请求表示维持车辆在设定速度的轴扭矩。自适应巡航控制扭矩请求模块312可以和巡航控制扭矩请求模块310通信以根据车辆的周围环境改变巡航控制扭矩请求。例如，自适应巡航控制扭矩请求模块312可以请求减少的轴扭矩。这个请求可以使车辆减速和/或当巡航控制激活时使车辆在第二车辆后面保持最小跟随距离。

轴扭矩请求模块314_1-J表示的其他轴扭矩请求模块统称为轴扭矩请求模块314。轴扭矩清求模块314的第一个例子是牵引/拖拽控制模块。牵引/拖拽控制模块确定轴扭矩变化以控制正向轮滑和反向轮滑。正向轮滑是指加速期间由于过大的动力系扭矩导致车胎和路面之间的滑动。反向轮滑是指减速期间由于过大的制动轴扭矩导致车胎和路面之间的滑动。该滑动可以根据车轮速度传感器的信号被检测到。

轴扭矩请求模块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最大轴扭矩极限以保持车辆速度在预定的速度极限以下。

轴扭矩请求模块314的再一个例子是制动扭矩管理模块。当车辆制动时，制动扭矩管理模块确定最大轴扭矩。该最大轴扭矩是在没有克服车辆制动器的制动扭矩的情况下能够提供的轴扭矩。

轴扭矩请求模块314的又一个例子是稳定性控制模块。稳定性控制模块根据车辆的偏航角速度产生轴扭矩请求。稳定性控制模块可以包括在电子稳定控制系统中。

扭矩请求中枢模块302包括轴扭矩仲裁模块330和推进扭矩仲裁模块332。轴扭矩仲裁模块330接收来自驾驶员扭矩请求模块309、巡航控制扭矩请求模块310、轴扭矩请求模块314，以及扭矩切断控制模块334(参见图3B)的各种扭矩请求和/或限制。

在某些情况下推进扭矩通过瞬时地关闭供给发动机的燃料和/或火花被最小化。扭矩切断模块334可用于产生上述情况的扭矩请求，其包括离合器燃料切断和减速燃料切断中的至少一个。离合器燃料切断发生在车辆装备了手动变速器同时车辆操作者脱开离合器的时侯。离合器燃料切断防止在离合器脱离并从发动机移除负荷的时候发动机速度增加超过预定的速度。减速燃料切断发生在车辆超过预定速度滑行的时候。减速燃料切断帮助增加发动机制动。减速燃料切断也可传送给轴扭矩仲裁模块330。

轴扭矩仲裁模块330基于扭矩请求和/或限制产生轴扭矩净请求，并将该轴扭矩净请求传送到轴-推进扭矩转换模块3536。轴-推进扭矩转换模块336将轴扭矩净请求转换成对应的推进扭矩请求，可推进扭矩请求提供给推进扭矩仲裁模块332。所述转换可以基于轴差速齿轮的传动比、车轮的直径、变速器的传动比，以及扭矩转换器增益。

轴扭矩仲裁模块330可以被配置用于混合动力电动汽车。在混合动力电动汽车中，来自轴扭矩仲裁模块330的总轴扭矩请求被传送给混合动力控制模块340。混合动力控制模块340可确定由电动马达和发动机提供的推进扭矩的量。混合动力控制模块340基于上述确定过程产生推进扭矩请求信号，推进扭矩请求信号被分别提供给推进扭矩仲裁模块332和电动马达。轴-推进扭矩转换模块336可以和混合动力控制模块340组合。扭矩切断模块334可以将减速燃料切断扭矩请求传送给混合动力控制模块340而不是传送给轴扭矩仲裁模块332。

推进扭矩仲裁模块332基于来自各种推进扭矩请求模块、轴扭矩仲裁模块330，和/或混合动力控制模块340的推进扭矩请求和/或限制产生请求的总推进扭矩。推进扭矩仲裁模块332将请求的总推进扭矩传送给推进扭矩控制模块304。推进扭矩仲裁模块332接收来自推进扭矩请求模块316-322的推进扭矩请求。推进扭矩请求模块322_1-K统称为推进扭矩请求模块322。

失速防止模块316确定维持发动机工作状态所需要的最小扭矩。失速防止模块316可以根据来自发动机发动和停止模块318和发动机容量保护模块320的输入增加该最小扭矩。

发动机发动和停止模块318基于发动机是否是新的或者是否为生发动机来增加最小扭矩请求。生发动机是指当车辆被首次组装时采用燃料脉冲宽度来清除燃料系统中空气的发动机。发动机发动和停止模块318也和推进扭矩仲裁模块304通信以延迟点火正时和保持恒定的发动机扭矩，而与增加的燃料喷射器脉冲宽度无关。

发动机容量保护模块320基于动力系的机械限制给发动机提供最大扭矩极限。机械限制的例子包括变速器的最大扭矩极限和排气催化剂的最高温度极限。

推进扭矩请求模块322的一个例子是在变速器换档期间产生扭矩请求来减少发动机扭矩的变速器扭矩请求模块。其他的推进扭矩请求模块322包括发动机超速保护模块和发动机怠速控制模块。发动机超速保护模块确定推进扭矩极限来防止发动机速度超过预定的发动机速度。发动机怠速控制模块确定在滑行期间或者变速器处于驱动档或空档下怠速时保持发动机在预定怠速下所需的推进扭矩。

推进扭矩仲裁模块332还可接收来自一个或者多个储备扭矩请求模块3550_1-Q(统称为储备扭矩请求模块350)的储备扭矩请求。储备额外扭矩可以从发动机提供。储备扭矩请求模块350的第一个例子是空调压缩机扭矩补偿模块。当压缩机离合器接合与脱开时，空调压缩机扭矩补偿模块请求储备扭矩以维持恒定的发动机速度。

储备扭矩清求模块350的另一个例子是催化剂熄灯模块。当发动机启动并且温度低于某个温度时，催化剂熄灯模块请求延迟发动机火花以增加排气温度和加热排气催化剂到转化温度。当火花被延迟以补偿任何相关联的扭矩损失时，催化剂熄灯模块也可以请求节气门开度增加。

储备扭矩请求模块350的另一个例子是侵入式诊断模块。侵入式诊断模块(比如怠速催化剂监视器)可改变发动机的空/燃比以执行诊断测试。空燃比的变化可改变发动机的扭矩输出。侵入式诊断模块可以请求储备扭矩以补偿扭矩输出上的这种变化。

现在参考图4，显示了协调扭矩控制方法。虽然下面步骤主要描述了关于图2的实施例进行描述，但是这些步骤可以被修改和/或应用于本发明的其他实施例。在下面的步骤中，产生各种信号并具有各种功能。每个被产生的信号和功能都可以基于相关表，比如图1中的表210之一。各种模块也被描述。各种模块可以被包括在例如图3A和3B的扭矩请求中枢模块302中和/或在其中的仲裁模块之一中。该方法从步骤400开始。

在步骤401，产生CLO允许信号。CLO允许信号可以根据例如排气温度、氧气传感器信号、空气流量、排气压力、发动机起/停次数、冷却剂温度、发动机运行时间等等来产生。

在步骤402，CLO允许模块产生例如指示在单脉冲模式或多脉冲模式下运行的多模式信号MME。多模式信号MME可以根据例如CLO允许信号CLO、扭矩估计信号T_EST、发动机速度信号RPM、预测扭矩信号T_pr、瞬时扭矩信号T_im、预测扭矩容量信号T_prcap、瞬时扭矩容量信号T_imcap来产生。

在一个实施例中，多模式信号MME基于CLO允许信号CLO，扭矩请求小于预定最大扭矩输出，同时发动机速度信号RPM指示在预定发动机速度范围内的当前发动机速度来产生。仅举例而言，当扭矩请求小于用于多脉冲模式的预测最大扭矩输出以及当前发动机速度在预定发动机速度范围内时，多模式信号可以指示在多脉冲模式下的运行。发动机速度范围的示例可为1200-1600转每分钟左右。扭矩请求可以给基于预测扭矩信号T_pr和瞬时扭矩信号T_im。多模式信号MME可以基于发动机负荷产生。

仅举例而言，控制可以基于加速器踏板位置、变速器接合状态、飞轮负荷(制动扭矩)、最大可用发动机扭矩、多脉冲模式的火花提前、发动机负荷等等确定是否停留在多脉冲模式。仅举例而言，当第一总和大于多脉冲模式的第二总和时，控制可以保持在多脉冲模式，如表达式(1)那样。第一总和可以等于制动扭矩BT加上扭矩储备(比如扭矩储备T_res)。第二总和可以等于最大发动机容量EC_M加上校正补偿Ca1_OFF。当表达式(1)成立时，控制可以运行在和/或过渡到单脉冲模式。校正补偿Ca1_OFF可用于允许控制能够调节何时停止多脉冲模式运行的正时。

BT+T_res＞EC_M+Ca1_OFF                            (1)

一种能确定是否在多脉冲模式下失速的替换控制已经公开在US专利申请No.61/173785中，通过全文引用将其纳入本文。

在步骤404，驾驶员解译模块可以产生例如预测扭矩信号T_pr和瞬时扭矩信号T_im。预测扭矩信号T_pr和瞬时扭矩信号T_im可以基于一个或者多个驾驶输入信号(如来自加速器踏板传感器、巡航控制等等)被产生。作为例子，瞬时扭矩信号T_im可被用于调节火花正时。预测扭矩信号T_pr可被用于调节节气门面积、节气门位置和/或进/排气升压。

在步骤406，当多模式允许信号MME指示运行在单脉冲模式下时控制前进到步骤408，当多模式允许信号MME指示运行在多脉冲模式下时控制前进到步骤438。

在步骤408，发动机容量模块产生例如预测扭矩容量信号T_prcapsp和瞬时扭矩容量信号T_imcapsp。发动机容量模块可以产生用于单脉冲模式的最大和/或最小扭矩、每缸空气量、火花正时、进气移相器位置，以及排气移相器位置等信息。预测扭矩容量信号T_prcapsp和瞬时扭矩容量信号T_imcapsp可以根据最大信息来产生，如表达式7-8那样。例如，可以根据下面的表达式2-6来确定发动机速度R、最大扭矩T_MAXsp、最大每缸空气量A_MAXsp、最大火花正时值S_MAXsp、最大进气移相器位置I_MAXsp，以及最大排气移相器位置E_MAXsp。“sp”是指单脉冲模式。“BARO”是指大气压力，其可以基于来自大气压力传感器的信号产生。

T_MAXsp＝f(R，A_MAXsp，S_MAXsp，I_MAXsp，E_MAXsp)    (2)

A_MAXsp＝VE_MAXsp*BARO                            (3)

S_MAXsp＝(R，A_MAXsp)                             (4)

I_MAXsp＝f(R，A_MAXsp)                            (5)

E_MAXsp＝f(R，A_MAXsp)                            (6)

T_prcapsp＝f(T_MAXsp，A_MAXsp，S_MAXsp，E_MAXsp)     (7)

T_imcapsp＝T_prcapsp-T_RESsp                       (8)

在步骤410，CLO扭矩储备模块产生例如扭矩储备信号T_ressp。扭矩储备信号T_ressp可根据表达式9产生。多脉冲模式的扭矩储备可以大于单脉冲模式。例如，在多脉冲模式下火花正时相比在单脉冲模式下可以被大幅延迟或者稍微提前。在一个实施例中，当在单脉冲模式下时，火花正时处于最佳扭矩输出值的最小火花S_MBT处，在多脉冲模式下时处于负的火花提前值处。

最佳扭矩输出值的最小火花S_MBT是指能提供最大扭矩输出量的最小提前火花正时值。超过最佳扭矩输出值的最小火花S_MBT的提前火花正时不能提供扭矩输出的增加。当预测扭矩信号T_pr等于瞬时扭矩信号T_im时，或者当扭矩储备等于零时，提供最佳扭矩输出值的最小火花S_MBT。预测的扭矩可以等于瞬时扭矩加扭矩储备。

T_ressp＝f_sp(R，DAPC)             (9)

在步骤412，仲裁过渡控制模块可以根据预测扭矩信号T_pr、瞬时扭矩信号T_im、预测扭矩容量信号T_prcapsp、瞬时扭矩容量信号T_imcapsp，以及扭矩储备信号T_ressp来产生预测扭矩最终信号T_prfsp和瞬时扭矩最终信号T_imfsp。仲裁过渡控制模块可以控制单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡。可以参见例如US专利申请No.61/173785，通过全文引用将其纳入本文。

在步骤414，发动机扭矩估计器产生单脉冲模式的扭矩敏感度矢量T_senssp。扭矩敏感度可以根据US专利No.6704638所描述的那样来确定。仅举例而言，扭矩敏感度矢量T_senssp可以由表达式10来确定。第一组系数值可被用于单脉冲模式，一组不同的或者第二组系数值可被用于多脉冲模式。发动机的扭矩输出T_Osp可以采用泰勒级数来确定。扭矩输出T_Osp可以采用表达式11来确定，其中a_A(R，I_sp，E_sp)是指单脉冲模式的敏感度。a_A，

…和a_S，

…是系数值。

T_senssp＝f(R，I_sp，E_sp，A_sp，S_sp)        (10)

$T_{\mathrm{Osp}}=a_A(R,I_{\mathrm{sp}},E_{\mathrm{sp}})A+a_{A^2}(R,I_{\mathrm{sp}},E_{\mathrm{sp}})A^2+...+a_S(R,I_{\mathrm{sp}},E_{\mathrm{sp}})S+a_{S^2}(R,$

$I_{\mathrm{sp}},E_{\mathrm{sp}})S^2+...\left(11\right)$

在步骤416，空/燃比模块可产生空燃比指令信号AF_comsp。空/燃比指令信号AF_comsp包括表达式12提供的当量比EQR_sp，其中COOL是冷却剂温度，IVT是进气门温度。空燃比可以被设置在化学计量的燃烧比处或者左右，例如可能是14.7∶1

EQR_sp＝f(COOL，IVT)         (12)

在在步骤418，发动机扭矩控制模块可根据扭矩敏感度矢量T_senssp、预测扭矩最终信号T_prfsp、瞬时扭矩最终信号T_imfsp，以及空/燃比指令信号AF_comsp产生期望的每缸空气量信号DAPC_sp、期望的节气门面积信号DAREA_sp，以及火花控制信号S_tmsp。扭矩控制可包括用于单脉冲模式的不同于多脉冲模式的积分增益。

在步骤420，相位控制模块可基于期望的每缸空气量信号DAPC_sp控制移相器位置。例如，进排气移相器位置可基于表达式13-14。

I_sp＝f_sp(R，DAPC)       (13)

E_sp＝f_sp(R，DAPC)       (14)

当在单脉冲模式和多脉冲模式之间过渡时，斜线变化策略可用于凸轮轴移相器和扭矩储备。例如，在从单脉冲模式过渡到多脉冲模式时，移相器位置被斜线变化到期望位置，空气流量被斜向下(减少)以及火花正时被增加。这使过渡减慢。另一个例子，移相器位置、空气流量、和火花正时可在过渡之前被调整，这样在单脉冲模式桌在多脉冲模式下当前的移相器位置、空气流和火花正时都适合于稳定燃烧。然后实施单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡而不需要改变发动机扭矩输出。单脉冲模式可具有不同于多脉冲模式的移相器调度表。在单脉冲模式和多脉冲模式下，燃烧效率都被调整以最小化排放。单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡可以如US专利申请No.61/173785中所述那样被实施，通过全文引用将其纳入本文。

在步骤422，节气门控制模块可基于期望的节气门面积信号DAREA_sp调节节气门位置。当在单脉冲和多脉冲模式之间过渡时调节空气流量。例如，当单脉冲模式的火花被提前时空气流量被增加。

在步骤424，火花控制模块基于火花控制信号S_tmsp调整火花正时。仅举例而言，表达式15-17可用于确定和设置火花正时。S_minsp是指单脉冲模式的火花正时最小值，S_sp是指当前的火花正时或者期望的火花正时，S_ascalsp是指作为校正的火花正时，S_EQRsp是指基于当量比EQR_sp的火花正时，S是火花正时函数。校正的火花正时S_ascalsp可以等于最佳扭矩输出值的最小火花S_MBT。

S_minsp(R，A_sp，I_sp，E_sp)＜S_sp＜S_ascalsp(R，A_sp，I_sp，E_sp)   (15)

S_sp＝S_ascalsp-S_EQR-S_TM                                      (16)

S_EQRsp＝S(R，EQR_sp)                                         (17)

当在单脉冲和双脉冲模式之间过渡时，火花正时被改变。单脉冲模式的火花正时范围可以不同于多脉冲模式的火花正时范围。例如，单脉冲火花运行范围从上死点之前(DBTDC)-5°到最佳扭矩之前的最小火花。例如，多脉冲火花运行范围从DBTDC-20°到多脉冲模式的最大火花提前。单脉冲和多脉冲模式的火花延迟的量也不同。

在步骤424之后，控制可回到步骤401和/或402以产生更新的CLO允许信号和/或更新的多模式允许信号。替代地，控制回到步骤404，如图所示。CLO允许信号和/或多模式允许信号可以在任何步骤402-424期间产生。所以，控制能在步骤402-424中的任何步骤期间或者之后回到步骤404并从在单脉冲模式下运行切换到在多脉冲模式下运行。

在步骤438，发动机容量模块产生例如预测扭矩容量信号T_prcapmp和瞬时扭矩容量信号T_imcapmp。预测扭矩容量信号T_prcapmp和瞬时扭矩容量信号T_imcapmp可以基于最大和/或最小信息来产生，一个例子是由表达式23-24提供。例如，基于表达式18-22可确定最大扭矩T_MAXmp、最大每缸空气量A_MAXmp、最大火花正时值S_MAXmp、最大进气移相器位置I_MAXmp，以及最大排气移相器位置E_MAXmp。“mp”是指多脉冲模式。表达式18-22中的函数可以基于公式、基于表格等等。

T_MAXmp＝f(R，A_MAXmp，S_MAXmp，I_MAXmp，E_MAXmp)         (18)

A_MAXmp＝VE_MAXmp*BARO                                 (19)

S_MAXmp＝f(R，A_MAXmp)                                 (20)

I_MAXmp＝f(R，A_MAXmp)                                 (21)

E_MAXmp＝f(R，A_MAXmp)                                 (22)

T_prcapmp＝f(T_MAXmp，A_MAXmp，S_MAXmp，I_MAXmp，E_MAXmp)  (22)

T_imcapmp＝T_prcapmp-T_RESmp                            (23)

在步骤440，CLO扭矩储备模块产生例如扭矩储备信号T_resmp。扭矩储备信号T_resmp可根据表达式24-26产生，其中T_un是可由发动机扭矩估计模块产生的不被控制的扭矩，T_b是作为发动机速度R、进排气凸轮轴移相器位置I，E、火花提前S，以及每缸空气量A的函数的基础扭矩。T_P是比例扭矩。

T_resmp＝T_un-T_b                                       (24)

T_b＝f(R，I，E，S，A)                                 (25)

TC_im＝T_un-T_R+T_P                                      (26)扭矩储备信号T_resmp还可以如US专利申请No.61/171535中所述那样被产生，通过全文引用将其纳入本文。

在步骤442，仲裁过渡控制模块可以根据预测扭矩信号T_pr、瞬时扭矩信号T_im、预测扭矩容量信号T_prcapmp、瞬时扭矩容量信号T_imcapmp，以及扭矩储备信号T_resmp产生预测扭矩最终信号T_prfmp和瞬时扭矩最终信号T_imfmp。仲裁过渡控制模块可以控制单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡。

在步骤444，发动机扭矩估计器可产生单脉冲模式的扭矩敏感度矢量Tsensmp。扭矩敏感度可以根据US专利No.6704638所描述的那样来确定。仅举例而言，扭矩敏感度矢量T_sensmp可以由表达式27来确定。发动机的扭矩输出T_Omp可以采用泰勒级数来确定。扭矩输出T_Omp可以采用表达式28来确定，其中b_A(R，I_mp，E_mp)是指多脉冲模式的敏感度。b_A，…和b_S，

…是系数值。

T_sensmp＝f(R，I_mp，E_mp，A_mp，S_mp)             (27)

$T_{\mathrm{sensmp}}=b_A(R,I_{\mathrm{mp}},E_{\mathrm{mp}})A+b_{A^2}(R,I_{\mathrm{mp}},E_{\mathrm{mp}})A^2+...+b_s(R,I_{\mathrm{mp}},E_{\mathrm{mp}})S+b_{S^2}(R,$

$I_{\mathrm{mp}},E_{\mathrm{mp}})S^2+...\left(28\right)$

在步骤446，空/燃比模块可产生空/燃比指令信号AF_commp。空/燃比指令信号AF_commp包括表达式29提供的当量比EQR_mp。空/燃比模块指令发动机运行在贫模式的空/燃比。贫模式是指空/燃比大于化学计量的燃烧比。示例性贫模式比是19∶1

EQR_mp＝f(COOL，IVT)                      (29)

在步骤448，发动机扭矩控制模块可根据扭矩敏感度矢量T_sensmp、预测扭矩最终信号T_prfmp、瞬时扭矩最终信号T_imfmp，以及空/燃比指令信号AF_commp产生期望的每缸空气量信号DAPC_mp、期望的节气门面积信号DAREA_mp，以及火花控制信号S_tmmp。

在步骤450，相位控制模块可基于期望的每缸空气量信号DAPC_mp控制移相器位置。例如，进排气移相器位置基于表达式30-31。

I_mp＝f_mp(R，DAPC)                (30)

E_mp＝f_mp(R，DAPC)                (31)

当在单和多脉冲模式之间过渡时，前面步骤420中所述的斜线变化策略可被采用。

在步骤452，节气门控制模块可基于期望的节气门面积信号DAREA_mp调节节气门位置。当在单脉冲和多脉冲模式之间过渡时调节空气流量。例如，当多脉冲模式的火花被延迟时空气流量被减少。

在步骤454，火花控制模块基于火花控制信号S_tmmp调整火花正时。仅举例而言，表达式32-34可用于确定和设置火花正时。S_minmp是指单脉冲模式的火花正时最小值，S_mp是指当前火花正时或者期望火花正时，S_ascalmp是指作为校正的火花正时，S_EQRsp是指基于当量比EQR_mp的火花正时，S是火花正时函数。

S_minmp(R，A_mp，I_mp，E_mp)＜S_mp＜S_ascalmp(R，A_mp，I_mp，E_mp)   (32)

S_mp＝S_ascalmp-S_EQR-S_TM                                      (33)

S_EQRmp＝S(R，EQR_mp)                                         (34)

步骤454之后，控制可回到步骤401和/或402以产生更新的CLO允许信号和/或更新的多模式允许信号。替代地，控制回到步骤404，如图所示。CLO允许信号和/或多模式允许信号可以在步骤438-454中的任何步骤期间产生。所以，控制能在步骤438-454中的任何步骤期间或者之后回到步骤404并从在多脉冲模式下运行切换到在单脉冲模式下运行。例如，当催化剂达到预定温度时、当CLO模式已经被激活预定的时间段后、当排气中的氧气水平在预定范围内时等等，控制从多脉冲模式切换到单脉冲模式。

上述的步骤只是示范性的；所述步骤可以按顺序、同步、同时、连续、在重叠的时间段内或者根据应用以不同的顺序执行。

现在本领域技术人员根据前面的描述可以理解，本发明的广泛教导可以不同的形式实施。因此，虽然本发明是联系特定实施例来说明的，但是本发明的真实范围不能被那样限制，因为本领域技术人员在阅读了附图、说明书以及所附权利要求之后能够明白其他的变型。

Claims (20)

1.一种控制系统，包括：

基于催化剂熄灯允许信号来产生多模式允许信号的催化剂模块；

过渡控制模块，所述过渡控制模块基于多模式允许信号来控制单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡，并接收第一扭矩信号，根据该第一扭矩信号产生第二扭矩信号；以及

发动机扭矩控制模块，所述发动机扭矩控制模块基于所述第二扭矩信号来产生每缸空气量信号、节气门面积信号、和火花正时信号，

其中单脉冲模式和每个燃烧循环单个燃料喷射脉冲相关联，多脉冲模式和每个燃烧循环多个燃料喷射脉冲相关联。

2.权利要求1的控制系统，还包括驾驶员解译模块，所述驾驶员解译模块产生包括了预测扭矩信号和当前可用扭矩信号的第一扭矩信号。

3.权利要求2的控制系统，其中发动机扭矩控制模块基于预测扭矩信号和当前可用扭矩信号来产生每缸空气量信号、节气门面积信号、和火花正时信号。

4.权利要求1的控制系统，还包括发动机容量模块，所述发动机容量模块基于多模式允许信号产生第一扭矩容量信号，其中过渡控制模块基于第一扭矩容量信号产生第二扭矩信号。

5.权利要求4的控制系统，其中第一扭矩容量信号包括预测扭矩容量信号和当前可用扭矩容量信号。

6.权利要求5的控制系统，其中催化剂模块基于第一扭矩容量信号产生多模式允许信号。

7.权利要求1的控制系统，还包括扭矩储备模块，所述扭矩储备模块基于多模式允许信号和每缸空气量信号产生扭矩储备信号。

8.权利要求1的控制系统，还包括发动机扭矩估计器，当运行在单脉冲模式下时产生第一扭矩敏感度矢量，当运行在多脉冲模式下时产生第二扭矩敏感度矢量，其中发动机扭矩控制模块基于第一扭矩敏感度矢量和第二扭矩敏感度矢量产生每缸空气量信号、节气门面积信号、以及火花正时信号。

9.权利要求1的控制系统，还包括移相器控制模块，所述移相器控制模块基于多模式允许信号和每缸空气量信号调节移相器位置。

10.权利要求1的控制系统，还包括火花控制模块，所述火花控制模块基于多模式允许信号和火花正时信号调节火花正时。

11.权利要求1的控制系统，还包括空燃比模块，当运行在单脉冲模式下时产生第一空燃比指令信号，当运行在多脉冲模式下时产生第二空燃比指令信号，其中发动机扭矩控制模块基于第一空燃比指令信号和第二空燃比指令信号来产生每缸空气量信号、节气门面积信号、以及火花正时信号。

12.一种控制系统，包括：

基于催化剂熄灯允许信号产生多模式允许信号的催化剂模块；

扭矩储备模块，所述扭矩储备模块基于多模式允许信号选择性地运行在单脉冲模式和多脉冲模式中的一个，并根据运行在单脉冲模式和多脉冲模式中的一个产生第一扭矩储备信号；

发动机扭矩控制模块，所述发动机扭矩控制模块基于根据第一扭矩储备信号所得到的扭矩请求信号来产生每缸空气量信号、节气门面积信号，以及火花正时信号，

其中单脉冲模式和每个燃烧循环单个燃料喷射脉冲相关联，多脉冲模式和每个燃烧循环多个燃料喷射脉冲相关联。

13.权利要求12的控制系统，还包括过渡控制模块，所述过渡控制模块根据多模式允许信号控制单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡，接收第二扭矩请求信号，并根据该第二扭矩请求信号产生第一扭矩请求信号。

14.权利要求13的控制系统，其中第一扭矩请求信号包括第一预测扭矩信号和第一当前可用扭矩信号，以及其中第二扭矩请求信号包括第二预测扭矩信号和第二当前可用扭矩信号。

15.权利要求12的控制系统，还包括发动机扭矩估计器，所述发动机扭矩估计器根据多脉冲模式允许信号运行在单脉冲模式和多脉冲模式中的一个，并且当处于单脉冲模式下时根据第一组系数值产生第一扭矩敏感度矢量，当处于多脉冲模式下时根据第二组系数值产生第二扭矩敏感度矢量。

16.一种控制系统，包括：

基于催化剂熄灯允许信号产生多模式允许信号的催化剂模块；

发动机扭矩估计器，所述发动机扭矩估计器根据多脉冲模式允许信号来运行在单脉冲模式和多脉冲模式中的一个，并且根据运行在单脉冲模式和多脉冲模式中的一个产生第一扭矩敏感度矢量；以及

发动机扭矩控制模块，所述发动机扭矩控制模块基于第一扭矩敏感度矢量产生每缸空气量信号、节气门面积信号、和火花正时信号，

其中单脉冲模式和每个燃烧循环单个燃料喷射脉冲相关联，多脉冲模式和每个燃烧循环多个燃料喷射脉冲相关联。

17.权利要求16的控制系统，还包括过渡控制模块，过渡控制模块根据多模式允许信号来控制单脉冲模式和多脉冲模式之间的过渡，接收第一扭矩请求信号，并根据该第一扭矩请求信号产生第二扭矩请求信号。

18.权利要求16的控制系统，还包括扭矩储备模块，当运行在单脉冲模式下时产生第一扭矩储备信号，当运行在多脉冲模式下时产生第二扭矩储备信号，其中发动机扭矩控制模块基于根据第一扭矩储备信号和第二扭矩储备信号中的一个所得到的扭矩请求信号来产生每缸空气量信号、节气门面积信号、以及火花正时信号。

19.权利要求15的控制系统，其中催化剂模块基于第一预测扭矩信号、第一当前可用扭矩信号、第一扭矩容量信号、第二扭矩容量信号和发动机速度信号来产生多模式允许信号。

20.权利要求19的控制系统，还包括：

发动机容量模块，所述发动机容量模块产生第一扭矩容量信号和第二扭矩容量信号；以及

过渡控制模块，所述过渡控制模块基于第一预测扭矩信号、第一当前可用扭矩信号、第一扭矩容量信号和第二扭矩容量信号来产生第二预测扭矩信号和第二当前可用扭矩信号，

其中发动机扭矩控制模块基于第二预测扭矩信号和第二当前可用扭矩信号来产生每缸空气量信号、节气门面积信号、和火花正时信号。

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