CN102094721A - 线性变换发动机扭矩控制系统和用于增加扭矩请求的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及线性变换发动机扭矩控制系统和用于增加扭矩请求的方法。具体地，提供了一种操作车辆发动机的方法，其包括生成第一扭矩请求。该方法还包括：生成第二扭矩请求，第二扭矩请求比第一扭矩请求大并且基于第一扭矩请求；以第一速率并且在第一时间段期间基于第二扭矩请求增加发动机的扭矩输出；以及以第二速率并且在第二时间段期间基于第一扭矩请求增加发动机的扭矩输出。第一时间段与第二时间段不同，且在第二时间段之前，并且第一速率大于第二速率。

Description

线性变换发动机扭矩控制系统和用于增加扭矩请求的方法
技术领域
本发明涉及一种发动机控制系统，并且更特别地，涉及在请求增加的扭矩时对发动机扭矩的控制。
现有技术
这里提供的背景技术描述是为了整体呈现本发明的背景。发明人的一部分工作在背景技术部分中被描述，这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技术的方面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。
可以基于来自于驾驶员命令模块的驾驶员扭矩请求并且基于来自车辆控制模块的车辆扭矩请求来生成发动机的扭矩输出。驾驶员命令模块可以基于加速器踏板信号生成驾驶员扭矩请求。车辆控制模块可以例如包括生成相应扭矩请求的变速器控制模块以及底盘控制模块。
发动机控制模块可以基于扭矩请求的相应水平来决定驾驶员扭矩请求和车辆扭矩请求的优先级以生成扭矩参考信号。发动机控制模块基于扭矩参考信号来操作发动机以生成发动机扭矩输出。在没有任何车辆扭矩请求时，扭矩参考信号可以设置为等于驾驶员扭矩请求。可以基于具有最高优先级的车辆扭矩请求来生成扭矩参考信号。大于驾驶员扭矩请求的车辆扭矩请求以及其它车辆扭矩请求可以被赋予最高优先级。
发动机基于特定响应时间内的预定扭矩响应增益来提供最高优先级的扭矩请求。由于与发动机空气传送系统相关联的内在迟延，所以降低响应时间的能力受到限制。
发明内容
在一个方面中，提供了一种操作车辆发动机的方法。该方法包括生成第一扭矩请求。该方法还包括生成第二扭矩请求。第二扭矩请求大于第一扭矩请求。第二扭矩请求是基于第一扭矩请求而生成的。该方法包括基于第二扭矩请求增加发动机的扭矩输出。在第一时间段期间以第一速率增加该扭矩输出。该方法还包括基于第一扭矩请求增加发动机的扭矩输出。在第二时间段期间以第二速率增加该扭矩输出。第一时间段与第二时间段不同。第一时间段在第二时间段之前。第一速率大于第二速率。
在其它特征中，描述了一种用于车辆的发动机的系统。该系统包括仲裁模块、扭矩增大模块以及扭矩控制模块。仲裁模块生成第一扭矩请求。扭矩增大模块生成第二扭矩请求。扭矩控制模块基于第二扭矩请求来增加发动机的扭矩输出。扭矩控制模块在第一时间段期间以第一速率来增加扭矩输出。扭矩控制模块也基于第一扭矩请求来增加发动机扭矩输出。扭矩控制模块在第二时间段期间以第二速率来增加扭矩输出。第一时间段与第二时间段不同。第一时间段在第二时间段之前。第一速率大于第二速率。
本发明还包括以下方案：
方案1、一种操作车辆发动机的方法，包括：
生成第一扭矩请求；
生成第二扭矩请求，所述第二扭矩请求比所述第一扭矩请求大并且基于所述第一扭矩请求；
以第一速率并且在第一时间段期间基于所述第二扭矩请求增加所述发动机的扭矩输出；以及
以第二速率并且在第二时间段期间基于所述第一扭矩请求增加所述发动机的所述扭矩输出；
其中，所述第一时间段与所述第二时间段不同，并且在所述第二时间段之前；并且
其中，所述第一速率大于所述第二速率。
方案2、根据方案1所述的方法，还包括在所述第一时间段和所述第二时间段期间将所述扭矩输出限制到所述第一扭矩请求和基于所述第一扭矩请求生成的阈值这两者中的一个。
方案3、根据方案1所述的方法，其中，基于N个车辆扭矩请求以及驾驶员扭矩请求生成所述第一扭矩请求，
其中，N是大于或等于1的整数；并且
其中，所述第二扭矩请求独立于所述驾驶员扭矩请求。
方案4、根据方案3所述的方法，其中，生成所述第一扭矩请求包括：
检测所述N个车辆扭矩请求中的一个；以及
当所述N个车辆扭矩请求中的一个大于所述驾驶员扭矩请求时，生成所述第一扭矩请求。
方案5、根据方案3所述的方法，其中，所述N个车辆扭矩请求包括底盘控制扭矩请求和变速器控制扭矩请求中的至少一个。
方案6、根据方案1所述的方法，其中，使用所述第一扭矩请求的线性变换来生成所述第二扭矩请求，并且
其中，所述线性变换包括线性乘数和偏差分量中的至少一个。
方案7、根据方案1所述的方法，还包括：
在所述第一时间段期间基于所述第二扭矩请求生成参考歧管绝对压力信号；以及
在所述第二时间段期间基于所述第一扭矩请求而不是所述第二扭矩请求来生成参考歧管绝对压力信号。
方案8、根据方案1所述的方法，还包括：
基于所述第一扭矩请求确定扭矩阈值；以及
当所述扭矩输出超过所述扭矩阈值时设置所述第一时间段到期；
其中，基于相对于所述第一扭矩请求的误差容限来确定所述扭矩阈值；
其中，所述第一时间段是过调时间段；并且
其中，基于所述第二扭矩请求将所述扭矩输出增加到所述第一扭矩请求。
方案9、根据方案7所述的方法，其中，所述过调时间段小于或等于200毫秒。
方案10、根据方案1所述的方法，还包括当所述扭矩输出超过所述第一扭矩请求时以第三速率并且在所述第二时间段期间基于所述第一扭矩请求来增加所述发动机的所述扭矩输出；
其中，所述第三速率小于所述第二速率。
方案11、根据方案10所述的方法，其中，调节火花正时和燃料消耗率中的至少一个来以所述第三速率增加所述扭矩输出。
方案12、一种用于车辆发动机的系统，包括：
仲裁模块，其生成第一扭矩请求；
扭矩增大模块，其生成第二扭矩请求；以及
扭矩控制模块，其用于：
以第一速率并且在第一时间段期间基于所述第二扭矩请求增加所述发动机的扭矩输出，以及
以第二速率并且在第二时间段期间基于所述第一扭矩请求增加所述发动机的所述扭矩输出；
其中，所述第一时间段与所述第二时间段不同并且在所述第二时间段之前；并且
其中，所述第一速率大于所述第二速率。
方案13、根据方案12所述的系统，其中，所述扭矩控制模块在所述第一时间段和所述第二时间段期间将所述扭矩输出限制到所述第一扭矩请求和基于所述第一扭矩请求生成的阈值这两者中的一个。
方案14、根据方案12所述的系统，还包括N个车辆控制模块和驾驶员模块，
其中，所述N个车辆控制模块生成N个相应的车辆扭矩请求；以及
其中，所述驾驶员模块生成驾驶员扭矩请求；
其中，N是大于或等于1的整数。
方案15、根据方案14所述的系统，其中，当所述N个车辆扭矩请求中的一个大于所述驾驶员扭矩请求时，所述仲裁模块生成所述第一扭矩请求。
方案16、根据方案14所述的系统，其中，所述N个车辆控制模块包括底盘控制模块和变速器控制模块中的至少一个。
方案17、根据方案12所述的系统，其中，所述扭矩增大模块使用所述第一扭矩请求的线性变换来生成所述第二扭矩请求；并且
其中，所述线性变换包括线性乘数和偏差分量中的至少一个。
方案18、根据方案12所述的系统，还包括参考歧管绝对压力模块，所述参考歧管绝对压力模块：
在所述第一时间段期间基于所述第二扭矩请求生成歧管绝对压力信号；以及
在所述第二时间段期间基于所述第一扭矩请求而不是所述第二扭矩请求生成歧管绝对压力信号。
方案19、根据方案12所述的系统，其中，所述扭矩参考模块：
基于所述第一扭矩请求和误差容限确定扭矩阈值；以及
当所述扭矩输出超过所述扭矩阈值时设置所述第一时间段到期，
其中，所述第一时间段是过调时间段；并且
其中，所述扭矩控制模块基于所述第二扭矩请求将所述扭矩输出增加到所述第一扭矩请求。
方案20、根据方案12所述的系统，其中，当所述发动机扭矩输出超过所述第一扭矩请求时，所述扭矩控制模块还以第三速率并且在所述第二时间段期间基于所述第一扭矩请求来增加所述扭矩输出；
其中，所述第三速率小于所述第二速率。
通过这里提供的详细描述将更加显见本公开的其它应用领域。应当理解，详细描述和特定实例仅仅意在用于说明的目的，而不用于限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图将更加充分地理解本公开，附图中：
图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的原理的发动机控制模块的功能框图；
图3例示了操作发动机的方法；
图4例示了根据本公开的原理的生成扭矩参考信号的方法；
图5例示了根据本公开的原理的生成经仲裁扭矩信号的方法；以及
图6是根据本公开的原理的在增加扭矩请求事件期间生成的示例信号的图示。
具体实施方式
下述描述在本质上仅是示例的，并且不意图以任何方式限制本公开、其应用或使用。出于清楚的目的，在附图中将使用相同的附图标记来标识相似的元件。如同这里所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被理解为指的是逻辑(A或B或C)，其中使用了非排他性逻辑“或”。应当理解，在不改变本公开的原理的前提下，方法中的步骤可以以不同的顺序执行。
如这里所使用的，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享处理器、专用处理器或组处理器)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其它适当部件。
在下述描述中，当生成的车辆扭矩请求大于当前驾驶员扭矩请求时，存在“增加扭矩请求”。相反，当生成的车辆扭矩请求小于当前驾驶员扭矩请求时，存在“减小扭矩请求”。车辆扭矩请求可以指的是由车辆系统生成的扭矩请求，例如牵引力控制系统、巡航控制系统、空调系统、动力转向系统等。驾驶员扭矩请求指的是基于例如加速器输入(例如，加速器踏板输入)之类的车辆操作员输入来生成的扭矩请求。这里所描述的实施例提供了发动机的响应和稳定控制，以满足增加扭矩请求而不增加扭矩响应增益。
当车辆扭矩请求超过驾驶员扭矩请求时，车辆扭矩请求可以被称为“增加扭矩请求”。发动机控制模块可以基于增加扭矩请求来操作，以生成超过驾驶员扭矩请求的增加水平的发动机扭矩输出。例如，在变速器降档过程期间，可以生成增加的扭矩请求以生成发动机扭矩输出，从而将变速器齿轮加速到同步速度。这允许在特定降档时间段内的变速器降档。发动机控制模块可以增加扭矩响应增益以降低提供增加的扭矩请求的响应时间。由于增加的扭矩响应增益，所以可能导致扭矩过调和/或减低的燃料经济性。
下述实施例最小化了扭矩响应时间并且提供了一致的扭矩响应时间，用于增加扭矩请求并同时最小化扭矩过调和保持燃料经济性。在不产生欠阻尼或不稳定系统状况的前提下提供该扭矩响应。加快增加扭矩请求使得扭矩输出延时最小化并提高了车辆稳定性和变速器换挡质量。
现在参考图1，其示出了用于增加扭矩请求的发动机控制系统10。发动机控制系统10包括发动机12和发动机控制模块(ECM)100。发动机12燃烧空气/燃料混合物以产生发动机扭矩。ECM 100基于扭矩参考信号Tref来操作发动机以产生发动机扭矩。ECM 100可以基于经仲裁扭矩信号Treq_a来生成扭矩参考信号Tref，经仲裁扭矩信号Treq_a是基于驾驶员扭矩请求Treq_d以及车辆扭矩请求Treq_c(1)，Treq_c(2)，...，Treq_c(N)生成的。ECM 100基于大于增加扭矩请求的水平的临时性过调扭矩水平来增加发动机12的扭矩输出。在以增加扭矩请求为目标之前，在预定时间段内以过调扭矩水平作为目标。这允许更快的扭矩响应时间。换句话说，使用下述实施例能够减少提供增加扭矩请求的时间。
空气通过节气门16被吸入进气歧管14。节气门16调节进入到进气歧管14中的空气质量流量。在进气歧管14中的空气被分配到气缸中。发动机12可以包括N个气缸，其中N是整数。出于说明的目的，仅示出了气缸18。
燃料可以由燃料致动器20提供。燃料致动器20可以是燃料喷射器。燃料可以被直接喷射到气缸18中。燃料致动器20可以由燃料命令信号21控制。燃料致动器20喷射燃料，该燃料与空气组合以在气缸18中形成空气/燃料混合物。燃料致动器20可以被控制以提供气缸18内的期望的空气燃料比。
进气门22选择性地打开和关闭，以使得空气和/或燃料能够进入气缸18。进气门22可以由进气凸轮轴24致动。活塞(未示出)压缩气缸18中的空气/燃料混合物。火花塞25引发空气/燃料混合物的燃烧，从而驱动气缸18中的活塞。火花塞25可以由火花致动器26基于火花命令信号27来控制。活塞驱动曲轴(未示出)来产生发动机扭矩，该扭矩驱动车辆的传动系机构。当排气门28打开时，气缸18里的燃烧废气被从排气端口排出。排气门28的位置可以由排气凸轮轴30调节。尽管例示了单个进气门22和单个排气门28，但是这里描述的实施例可以应用于每个气缸18具有任意数目的进气门和排气门的发动机。
发动机控制系统10可以包括分别调节进气凸轮轴24和排气凸轮轴30的旋转正时的进气凸轮轴相位器32和排气凸轮轴相位器34。进气门22和排气门28的位置可以相对于彼此和/或相对于凸轮轴被调节。通过调节进气门22和排气门28的位置，气缸18中的空气/燃料混合物被调整，并且发动机扭矩输出被调节。
节气门16可以由节气门致动器40控制。节气门致动器40可以基于节气门命令信号41来控制节气门16。发动机12也可以包括节气门位置传感器(TPS)42、进气温度(IAT)传感器44、空气质量流量(MAF)传感器46、歧管绝对压力(MAP)传感器48、发动机冷却剂温度传感器50、发动机速度传感器52、以及加速器踏板位置传感器54。TPS 42可以生成节气门位置信号43。IAT传感器44可以生成IAT信号45。MAF传感器46可以生成MAF信号47。MAP传感器48可以生成MAP信号49。发动机冷却剂温度传感器50可以生成温度信号51。发动机速度传感器52可以生成发动机速度信号53。加速器踏板位置传感器54可以生成加速器踏板位置信号55。
ECM 100基于扭矩请求信号来控制发动机以产生发动机扭矩输出。扭矩请求信号可以包括由驾驶员命令模块101生成的驾驶员扭矩请求信号Treq_d。驾驶员命令模块101可以基于加速器踏板位置信号55来生成驾驶员扭矩请求信号Treq_d。扭矩请求信号也可以包括来自相应车辆控制模块102-1，102-2，...，102-N的车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，Treq_c(2)，...，Treq_c(N)。第一个车辆控制模块102-1可以是变速器控制模块，并且第二个控制模块102-2可以是底盘控制模块。车辆控制模块102-1，102-2，...，102-N可以被统称为车辆控制模块102。
ECM 100可以包括分别生成经仲裁扭矩信号Treq_a、扭矩增大信号Taug和扭矩参考信号Tref的仲裁模块104、扭矩增大模块106和扭矩参考模块108。经仲裁扭矩信号Treq_a是基于各种驾驶员和车辆扭矩请求信号生成的。扭矩参考信号Tref可以基于经仲裁扭矩信号Treq_a和扭矩增大信号Taug生成。经仲裁扭矩信号Treq_a可以与增加扭矩请求相关联地生成。扭矩增大信号Taug指的是大于经仲裁扭矩信号Treq_a的临时扭矩水平。可以使用线性变换来生成扭矩增大信号Taug。线性变换允许过调用于节气门控制的增益值。这被称为预测增益算法。可以使用线性变换来确定一个量，以便过调与经仲裁扭矩信号Treq_a相关联的增益。下面进一步描述这些信号的生成。
ECM 100可以基于扭矩参考信号Tref来操作发动机12以产生发动机扭矩输出。例如，ECM 100可以基于扭矩参考信号Tref并且基于传感器信号来生成节气门命令信号41。传感器信号可以包括节气门位置信号43、IAT信号45、MAF信号47、MAP信号49、温度信号51、以及发动机速度信号53。
现在还参考图2，其示出了ECM 100的功能框图。ECM 100可以基于扭矩请求信号来生成节气门命令信号41，所述扭矩请求信号包括由驾驶员命令模块101生成的驾驶员请求信号Treq_d以及分别由车辆控制模块102-1，102-2，...，以及102-N生成的车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，Treq_c(2)，...，和Treq_c(N)。ECM 100包括仲裁模块104、扭矩增大模块106、扭矩参考模块108以及扭矩控制模块109。扭矩控制模块109可以包括参考MAP模块110、节气门控制模块112以及扭矩管理模块113。
仲裁模块104可以基于扭矩请求信号Treq_d，Treq_c(1)，Treq_c(2)，...，Treq_c(N)来生成经仲裁扭矩信号Treq_a。可以使用图5中所公开的方法来生成经仲裁扭矩信号Treq_a。仲裁模块104也可以生成增加扭矩请求(ITR)状态信号SITR。ITR状态信号SITR指示了经仲裁扭矩信号Treq_a是否是增加扭矩请求。当经仲裁扭矩信号Treq_a是增加扭矩请求时，ITR状态信号SITR可以是逻辑“真(TRUE)”。当经仲裁扭矩信号Treq_a不是增加扭矩请求时，ITR状态信号SITR可以是逻辑“假(FALSE)”。
仲裁模块104可以包括存储器114。存储器114可以存储用于每个车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，Treq_c(2)，...，和Treq_c(N)的ITR条件标志，例如ITR条件标志ITR(1)，ITR(2)，...，和ITR(N)。ITR条件标志可以指示车辆扭矩请求是否是增加扭矩请求。当对应的车辆扭矩请求是增加扭矩请求时，ITR条件标志可以是逻辑真。当对应的车辆扭矩请求不是增加扭矩请求时，ITR条件标志可以是逻辑假。
仲裁模块104可以包括存储器116。存储器116可以存储用于每个车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，Treq_c(2)，...，和Treq_c(N)的DTR条件标志，例如DTR条件标志DTR(1)，DTR(2)，...，和DTR(N)。DTR条件标志可以指示车辆扭矩请求是否是减小扭矩请求。当对应的车辆扭矩请求是减小扭矩请求时，DTR条件标志可以是逻辑真。当对应的车辆扭矩请求不是减小扭矩请求时，DTR条件标志可以是逻辑假。仲裁模块104也可以基于ITR条件标志和DTR条件标志生成ITR状态信号SITR。可以使用图5所公开的方法来生成ITR状态信号SITR。
扭矩增大模块106基于经仲裁扭矩信号Treq_a和ITR状态信号SITR来生成增大的扭矩请求信号。扭矩增大模块106可以包括执行经仲裁扭矩信号的线性变换的线性变换模块117以及确定线性变换的线性乘数以及偏差分量的线性增益模块118。线性变换可以基于复杂线性模型。可以使用线性变换来生成增大的扭矩请求信号Taug。
扭矩参考模块108基于经仲裁扭矩信号Treq_a、增大的扭矩请求信号Taug以及ITR状态信号SITR生成扭矩参考信号Tref。当车辆扭矩请求之一是增加扭矩请求时，可以例如基于经仲裁扭矩信号Treq_a和增大的扭矩请求信号Taug生成扭矩参考信号Tref。可以使用图4所公开的方法生成扭矩参考信号Tref。
扭矩参考模块108也可以基于发动机扭矩信号TE生成扭矩参考信号Tref。扭矩估计模块119可以基于对发动机扭矩输出的估计来生成发动机扭矩信号TE。扭矩估计模块119可以使用发动机扭矩模型来估计发动机扭矩。在2007年6月28日提交的美国专利申请No.11/769,797中公开了示例性发动机扭矩模型。扭矩参考模块108可以包括计时器120和存储器121。
扭矩控制模块109可以基于扭矩参考信号Tref操作发动机12以生成发动机扭矩输出。扭矩控制模块109可以基于扭矩参考信号Tref生成节气门命令信号41、燃料命令信号21和火花命令信号27。扭矩控制模块109可以通过节气门命令信号41、燃料命令信号21和火花命令信号27来操作发动机12。可以设置燃料命令信号21以提供化学计量比的空气/燃料比。火花命令信号27可以设置成具有用于最佳扭矩(MBT)的最小火花提前正时。
参考MAP模块110基于扭矩参考信号Tref生成参考MAP信号MAPref。参考MAP模块110可以包括比例积分微分(PID)模块122，该模块用于生成参考MAP信号MAPref。PID模块122可以包括PID增益。扭矩参考信号Tref可以基于增大的扭矩请求信号Taug来使PID模块122的PID增益增加。在另一个实施例中，扭矩参考信号Tref不导致PID增益增加，而是基于增大的扭矩请求信号Taug使得PID增益保持在恒定水平。线性变换增加了发动机的MAP，使可压缩流等式(compressible flow equation)偏移，产生增大的节气门打开度。节气门控制模块112可以基于参考MAP信号MAPref生成节气门命令信号41。
扭矩管理模块113可以基于经仲裁扭矩信号Treq_a和发动机扭矩信号TE将火花命令信号27修改为远离MBT并且将燃料命令信号21修改为远离化学计量比。例如，扭矩管理模块113可以通过使得火花命令信号27迟滞从而远离MBT和/或通过调节燃料命令信号21远离化学计量比(例如减小燃料消耗率(fuel rate))来减小发动机扭矩输出的增加速率。具有通过火花迟滞和/或燃料消耗率减小从而减小的增加速率的发动机扭矩输出可以被称为“被管理的发动机扭矩”。在增加扭矩请求期间，当发动机扭矩信号TE超过经仲裁扭矩信号Treq_a时可以生成被管理的发动机扭矩。当火花正时操作在MBT并且燃料被调节在化学计量比时生成的发动机扭矩输出可以被称为“未被管理的发动机扭矩”。
现在参考图3，其示出了用于操作发动机12的方法123。ECM 100的控制可以执行方法123的相关联的步骤。尽管主要参考图1、图2和图6的实施例描述了图3-5的下述步骤，但这些步骤被迭代执行并且可以被应用到本公开的其它实施例中。方法123可以在步骤124开始。
在步骤126，ECM确定扭矩参考并且生成扭矩参考信号Tref。ECM可以使用图4中例示的方法127生成扭矩参考信号Tref。
在步骤128，参考MAP模块110基于扭矩参考信号Tref确定期望的MAP。ECM 100可以基于期望的MAP生成MAP信号MAPref。在步骤130，节气门控制模块112基于参考MAP信号MAPref来确定用于生成进气歧管14中的绝对压力的有效节气门面积Aeff。在步骤132，节气门控制模块112基于有效节气门面积Aeff来生成节气门命令信号41。用于确定期望的MAP以及有效节气门面积并且用于生成节气门命令信号的示例性方法在美国专利No.7,069,905中公开。
在步骤134，当发动机被关闭(OFF)时，控制可以在步骤136结束，否则控制返回步骤126。
现在也参考图4，其示出了生成扭矩参考信号Tref的方法127。ECM 100的控制可以执行方法127的相关联的步骤。方法127可以在步骤140开始。
在步骤142，ECM 100的仲裁模块104可以确定经仲裁扭矩请求，并且生成经仲裁扭矩信号Treq_a。仲裁模块104也可以生成ITR状态信号SITR。仲裁模块104可以使用图5中例示的方法143来生成经仲裁扭矩信号Treq_a和ITR状态信号SITR。
在步骤144，ECM 100检测ITR状态信号SITR。当ITR状态信号SITR不指示逻辑真时，控制进行到步骤146，否则控制进行到步骤148。
在步骤146，扭矩参考模块108将扭矩参考信号Tref的值设置成等于经仲裁扭矩信号Treq_a。在步骤150，扭矩参考模块108将ITR控制标志Cntl_ITR重置为不活动(INACTIVE)。不活动的ITR控制标志Cntl_ITR指示了没有增加扭矩请求。ITR控制标志Cntl_ITR可以是活动(ACTIVE)和不活动(INACTIVE)之一。ITR控制标志Cntl_ITR可以存储在扭矩参考模块108的存储器121中。在步骤150之后，控制可以在步骤152结束。
在步骤148，ECM 100检测ITR控制标志Cntl_ITR。当ITR控制标志Cntl_ITR不是ACTIVE时，控制进行到步骤154，否则控制进行到步骤156。
在步骤154，扭矩参考模块108可以将计时器120初始设置为0以开始用于增加扭矩请求的第一控制事件。计时器120可以用于测量过调时间段(overshoot period)，该过调时间段可以是预定的并且存储在存储器中。在第一控制事件期间，增大的扭矩用作扭矩参考。在步骤154之后，控制进行到步骤158。在步骤158，扭矩参考模块108将ITR控制标志Cntl_ITR设置为ACTIVE。在步骤158之后，控制进行到步骤156。
在步骤156，扭矩参考模块108检测发动机扭矩输出。可以通过发动机扭矩信号TE提供发动机扭矩输出。扭矩估计模块119可以基于对发动机扭矩输出的估计来生成发动机扭矩信号TE。扭矩估计模块119可以使用发动机扭矩模型来估计发动机扭矩。在步骤156之后，控制进行到步骤160。
在步骤160，扭矩参考模块108确定扭矩阈值Tq_th，并且比较扭矩阈值Tq_th和发动机扭矩信号TE。可以基于经仲裁扭矩信号Treq_a以及误差容限ΔTq来确定扭矩阈值Tq_th。例如，可以使用等式(1)来确定扭矩阈值Tq_th，
Tq_th＝Treq_a-ΔTq    (1)
当发动机扭矩信号TE大于扭矩阈值Tq_th时，控制进行到步骤161，否则控制进行到步骤164。
在步骤161，扭矩参考模块108重置计时器120。计时器120可以是当计时器120大于预定(或校准)阈值时到期并被重置为0的顺数计时器。尽管这里描述了顺数计时器，但是可以使用倒数计时器来测量过调时间段。例如，在步骤154可以将倒数计时器初始设置为过调时间段的预定持续时间，并且在步骤165递减。当倒数计时器等于0时，过调时间段到期。在计时器120到期时，用于增加扭矩请求的第二控制事件开始。在步骤161之后，控制进行到步骤162。
在步骤162，扭矩参考模块108将扭矩参考信号Tref设置为等于经仲裁扭矩信号Tref_a。当发动机扭矩输出小于扭矩参考信号Tref时，扭矩控制模块109可以操作发动机12来增加发动机扭矩输出。发动机扭矩输出可以被增加到扭矩参考信号Tref的水平。可以基于扭矩参考信号Tref来确定发动机扭矩输出的增加速率。在步骤162之后，控制进行到步骤169。
在步骤164，ECM 100检查过调时间段是否到期。当计时器120指示过调时间段已经到期时，控制进行到步骤162。当计时器120大于预定阈值时，过调时间段到期。仅是举例，在一个实施例中，过调时间段是大约200毫秒±10毫秒。在另一实施例中，过调时间段是200毫秒。当步骤164指示过调时间段还没有到期时，控制进行到步骤165来使计时器120递增，否则控制进行到步骤162。在步骤165之后，控制进行到步骤166。
在步骤166中，扭矩增大模块106基于经仲裁扭矩请求信号Treq_a生成增大的扭矩请求信号Taug。可以使用经仲裁扭矩请求信号Treq_a的线性变换来生成增大的扭矩请求信号Taug。线性变换模块117可以执行线性变换来增加经仲裁扭矩请求信号Treq_a的增益和/或调节经仲裁扭矩请求信号Treq_a的偏差。线性变换可以包括线性乘数A和偏差分量B。线性变换通过调节增益来提供预测特征，以便进行过调并瞄准原始扭矩请求(例如，经仲裁扭矩请求)。可以例如使用等式(2)来生成增大的扭矩请求信号Taug。
Taug＝A*Treq_a+B    (2)
线性增益模块118可以确定线性乘数A和偏差分量B。线性乘数A和偏差分量B可以是预定常量。可以基于经仲裁扭矩信号Tref_a进一步确定线性乘数A和偏差分量B。例如，可以确定经仲裁扭矩请求信号Tref_a和驾驶员扭矩请求信号Treq_d之间的差。可以基于该差来确定线性乘数A的第一量值和偏差分量B的第二量值。当经仲裁扭矩请求信号Treq_a是增加扭矩请求时，第一量值可以大于或等于1.0，第二量值可以大于或等于0.0。当经仲裁扭矩请求信号Treq_a不是增加扭矩请求时，第一量值可以被设置为1.0，第二量值可以被设置为0.0。
在步骤168，扭矩参考模块108将扭矩参考信号Tref设置为等于增大的扭矩请求信号Taug。通过使用增大的扭矩作为在过调时间段上用于发动机扭矩控制的扭矩参考，提供了响应迅速和稳定的控制。扭矩控制模块109可以操作发动机12，以便使得比增大的扭矩请求信号Taug小的发动机扭矩输出增加。发动机扭矩输出可以增加到增大的扭矩请求信号Taug的水平。可以基于发动机扭矩输出和比经仲裁扭矩信号Treq_a大的增大的扭矩请求信号Taug来确定发动机扭矩输出的增加速率。发动机扭矩的增加速率可以大于在步骤162中确定的增加速率。PID模块122可以在过调时间段期间将PID增益保持在相应的恒定校准水平。
PID增益可以基于增大的扭矩请求信号Taug和/或扭矩参考信号Tref。由于使用增大的扭矩请求信号而不使用经仲裁扭矩请求信号Treq_a，所以可以相应地调整PID增益。相对于用于经仲裁扭矩请求信号Treq_a的PID增益，用于增大的扭矩请求信号Taug的PID增益可以增加或保持恒定。控制可以在步骤152结束，或者在步骤168之后返回步骤142。
在步骤169，扭矩控制模块109确定发动机扭矩输出TE是否超过扭矩参考信号Tref。当发动机扭矩输出TE不超过扭矩参考信号Tref时，控制进行到步骤152结束。当发动机扭矩输出TE超过扭矩参考信号Tref时，控制进行到步骤170。
在步骤170，扭矩管理模块113使用火花迟滞和/或降低燃料消耗率来生成被管理的发动机扭矩，以使得发动机扭矩输出的过调最小化。这降低了发动机扭矩输出的增加速率。该发动机扭矩输出的增加速率小于在步骤162中确定的增加速率。
现在参考图5，其示出了生成经仲裁扭矩信号Treq_a的方法143。仲裁模块104的控制可以执行方法143的相关联的步骤。方法143可以在步骤171开始。
在步骤172，仲裁模块104重置ITR条件标志ITR(1)，ITR(2)，...，ITR(N)中的每一个以及DTR条件标志DTR(1)，DTR(2)，...，DTR(N)中的对应的每一个。在步骤174，仲裁模块104接收驾驶员扭矩请求信号Treq_d。在步骤176，仲裁模块104从车辆控制模块102-1，102-2，...，102-N中之一接收车辆扭矩请求信号Treq_c(i)。
在步骤178，仲裁模块104确定车辆扭矩请求信号Treq_c(i)是否是增加扭矩请求。例如，当满足表达式(3)时，可以确定是增加扭矩请求。
Treq_c(i)＞Treq_d    (3)
当车辆扭矩请求信号Treq_c(i)表示增加扭矩请求时，控制进行到步骤180，否则控制进行到步骤182。
在步骤180，仲裁模块104将与车辆扭矩请求信号Treq_c(i)相关联的ITR条件标志ITR(i)设置为逻辑真的值。控制在步骤180之后进行到步骤186。
在步骤182，仲裁模块104确定车辆扭矩请求信号Treq_c(i)是否表示减小扭矩请求。例如，当满足表达式(4)时，可以确定是减小扭矩请求。
Treq_c(i)＜Treq_d    (4)
当车辆扭矩请求信号Treq_c(i)是减小扭矩请求时，控制进行到步骤184结束，否则控制进行到步骤186。
在步骤184，仲裁模块104将与车辆扭矩请求信号Treq_c(i)相关联的DTR条件标志DTR(i)设置为逻辑真的值。控制在步骤184之后进行到步骤186。
在步骤186，仲裁模块104确定是否评估了由车辆控制模块102-1，102-2，...，102-N生成的每个车辆扭矩请求。每个车辆扭矩请求均可以被评估为增加扭矩请求、减小扭矩请求、或者既不是增加扭矩请求又不是减小扭矩请求(例如稳定常量)。当评估了每个扭矩请求时，控制进行到步骤188，否则控制返回步骤176来处理另外的扭矩请求。
在步骤188，仲裁模块104生成DTR状态信号SDTR。当车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，...，Treq_c(N)中的至少一个是减小扭矩请求时，DTR状态信号SDTR进行指示。当有至少一个减小扭矩请求时，DTR状态信号SDTR指示逻辑真。当车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，...，Treq_c(N)都不是减小扭矩请求时，DTR状态信号SDTR指示逻辑假。通过执行DTR条件标志DTR(1)，DTR(2)，...，DTR(N)的非排他性的“或”逻辑运算可以生成DTR状态信号SDTR。例如，使用等式(5)可以生成DTR状态信号SDTR。
SDTR＝DTR(1)∪DTR(2)∪...∪DTR(N)        (5)
在步骤190，仲裁模块104生成初步ITR状态信号SITR0。当车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，...，Treq_c(N)中的至少一个是增加扭矩请求时，初步ITR状态信号SITR0进行指示。当有至少一个增加扭矩请求时，初步ITR状态信号SITR0指示逻辑真。当没有增加扭矩请求时，初步ITR状态信号SITR0指示逻辑假。通过执行ITR条件标志ITR(1)，ITR(2)，...，ITR(N)的非排他性的“或”逻辑运算可以生成初步ITR状态信号SITR0。例如，使用等式(6)可以生成初步ITR状态信号SITR0。
SITR0＝ITR(1)∪ITR(2)∪...∪ITR(N)        (6)
在步骤192，仲裁模块104检测初步ITR状态信号SITR0。当初步ITR状态是真时，控制进行到步骤194，否则控制进行到步骤196。
在步骤194，仲裁模块104检测DTR状态信号SDTR。当DTR状态是真时，控制进行到步骤197，否则控制进行到步骤198。
在步骤196，仲裁模块104检测DTR状态信号SDTR。当DTR状态是真时，控制进行到步骤199，否则控制进行到步骤200。
在步骤197，当DTR状态信号SDTR指示了减小扭矩请求时，仲裁模块104将初步ITR状态信号SITR0重置为假。控制在步骤197之后进行到步骤199。
在步骤198，检测到增加扭矩请求。仲裁模块104将经仲裁扭矩信号Treq_a设置为等于车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，...，Treq_c(N)中最大的一个。可以基于车辆扭矩请求信号中最大的一个来执行与增加扭矩请求相关联的控制事件。控制在步骤198之后进行到步骤201。
在步骤199，存在减小扭矩请求。仲裁模块104将经仲裁扭矩信号Treq_a设置为等于车辆扭矩请求信号Treq_c(1)，...，Treq_c(N)中最小的一个。可以基于车辆扭矩请求信号中最小的一个来执行与减小扭矩请求相关联的控制事件。控制在步骤199之后进行到步骤201。
在步骤200，仲裁模块104将经仲裁扭矩信号Treq_a设置为等于驾驶员扭矩请求信号Treq_d。控制在步骤200之后进行到步骤201。
在步骤201，仲裁模块104通过将ITR状态信号SITR设置为等于初步ITR状态信号SITR0而生成ITR状态信号SITR。控制在步骤201之后可以在步骤202结束。
现在参考图6，其示出了在增加扭矩请求事件期间生成的示例信号的图示。在时间T0生成具有水平Tq1的经仲裁扭矩信号Treq_a。作为示例，在时间T1可以将经仲裁扭矩信号Treq_a增加到Tq2的水平并且在T1之后维持在Tq2的水平。基于Treq_a在T0生成增大的扭矩请求信号Taug，并且该增大的扭矩请求信号Taug具有Tq3的水平。可以使用具有恒定线性乘数A以及恒定偏差分量B的线性变换来生成增大的扭矩请求信号Taug。在从T0开始并且在T2结束的整个过调时间段(例如200毫秒)中都可以使用相同的线性变换。当经仲裁扭矩信号Treq_a在T1增加到Tq2的水平时，增大的扭矩请求信号Taug在T1被增加到Tq4的水平。
在过调时间段期间将扭矩参考信号Tref生成为等于增大的扭矩请求信号Taug。而在过调时间段后则将扭矩参考信号Tref生成为等于经仲裁扭矩信号Treq_a。在过调时间段之后，发动机扭矩信号TE跟随经仲裁扭矩信号Treq_a，而不是增大的扭矩请求信号Taug。
上述实施例使得扭矩请求响应时间最小化并同时保持了系统稳定性。除了在过调时间段期间保持PID增益之外，上述线性变换保持系统稳定性并防止扭矩振荡。通过分离对于特定情况增加增益的需要，改善了系统增益校准。
可以用各种形式实施本公开的广泛教示。因而，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当因此受限，因为对于本领域技术人员来说，在研究附图、说明书以及所附权利要求后将显见其它的变型。

Claims (10)

1.一种操作车辆发动机的方法，包括：
生成第一扭矩请求；
生成第二扭矩请求，所述第二扭矩请求比所述第一扭矩请求大并且基于所述第一扭矩请求；
以第一速率并且在第一时间段期间基于所述第二扭矩请求增加所述发动机的扭矩输出；以及
以第二速率并且在第二时间段期间基于所述第一扭矩请求增加所述发动机的所述扭矩输出；
其中，所述第一时间段与所述第二时间段不同，并且在所述第二时间段之前；并且
其中，所述第一速率大于所述第二速率。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述第一时间段和所述第二时间段期间将所述扭矩输出限制到所述第一扭矩请求和基于所述第一扭矩请求生成的阈值这两者中的一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于N个车辆扭矩请求以及驾驶员扭矩请求生成所述第一扭矩请求，
其中，N是大于或等于1的整数；并且
其中，所述第二扭矩请求独立于所述驾驶员扭矩请求。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，生成所述第一扭矩请求包括：
检测所述N个车辆扭矩请求中的一个；以及
当所述N个车辆扭矩请求中的一个大于所述驾驶员扭矩请求时，生成所述第一扭矩请求。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述N个车辆扭矩请求包括底盘控制扭矩请求和变速器控制扭矩请求中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述第一扭矩请求的线性变换来生成所述第二扭矩请求，并且
其中，所述线性变换包括线性乘数和偏差分量中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第一时间段期间基于所述第二扭矩请求生成参考歧管绝对压力信号；以及
在所述第二时间段期间基于所述第一扭矩请求而不是所述第二扭矩请求来生成参考歧管绝对压力信号。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述第一扭矩请求确定扭矩阈值；以及
当所述扭矩输出超过所述扭矩阈值时设置所述第一时间段到期；
其中，基于相对于所述第一扭矩请求的误差容限确定所述扭矩阈值；
其中，所述第一时间段是过调时间段；并且
其中，基于所述第二扭矩请求将所述扭矩输出增加到所述第一扭矩请求。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述过调时间段小于或等于200毫秒。
10.一种用于车辆发动机的系统，包括：
仲裁模块，其生成第一扭矩请求；
扭矩增大模块，其生成第二扭矩请求；以及
扭矩控制模块，其用于：
以第一速率并且在第一时间段期间基于所述第二扭矩请求增加所述发动机的扭矩输出，以及
以第二速率并且在第二时间段期间基于所述第一扭矩请求增加所述发动机的所述扭矩输出；
其中，所述第一时间段与所述第二时间段不同并且在所述第二时间段之前；并且
其中，所述第一速率大于所述第二速率。
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