CN102102592B - 具有传动比功率安全性的基于轴扭矩的驾驶员解译 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有传动比功率安全性的基于轴扭矩的驾驶员解译。具体地，提供了一种控制系统，其包括轴扭矩裁定模块、功率安全模块、推进扭矩裁定模块、和致动模块。轴扭矩裁定模块基于驾驶员输入和车辆速度确定轴扭矩请求。功率安全模块基于轴扭矩请求、车辆速度、和发动机速度确定安全的扭矩请求。推进扭矩裁定模块基于轴扭矩请求和安全的扭矩请求确定推进扭矩请求。致动模块基于推进扭矩请求控制提供到发动机气缸的空气、火花、和燃料中的至少一个。

Description

具有传动比功率安全性的基于轴扭矩的驾驶员解译
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的驾驶员解译(driver interpretation)系统，更具体地涉及用于协调扭矩控制(CTC)系统的轴扭矩驾驶员解译系统和方法。
背景技术
本文所提供的背景技术描述目的在于从总体上呈现本发明的背景。当前署名的发明人的工作——以在本背景技术部分所描述的为限——以及在提交时否则可能不构成现有技术的描述方面，既不明示也不暗示地承认为是针对本发明的现有技术。
内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料的混合物以驱动活塞，该活塞产生驱动扭矩。进入火花点火发动机的空气流量经由节气门而被调节。更具体地，节气门调整节气门面积，而这会增大或减小进入发动机的空气流量。随着节气门面积增大，进入发动机的空气流量增大。燃料控制系统调整燃料的喷射速率以向气缸提供期望的空气/燃料混合物。增大提供到气缸的空气和燃料量会增大发动机的扭矩输出。
发动机控制系统已被开发用于控制发动机输出扭矩以实现期望扭矩。然而，传统的发动机控制系统无法尽可能精确地控制发动机输出扭矩。而且，传统的发动机控制系统无法提供针对控制信号的快速响应，也无法在影响发动机输出扭矩的各种装置之间协调发动机的扭矩控制。
驾驶员解译系统已经被开发以将例如加速踏板位置的驾驶员输入翻译成希望的推进系统扭矩。希望的推进系统扭矩可包括希望的发动机扭矩和/或希望的电动机扭矩。然而，传统的驾驶员解译系统并不以满足驾驶员预期标准的方式翻译驾驶员输入。此外，传统的驾驶员解译系统并不以与常规内燃发动机车辆和混合动力电动车辆二者均兼容的方式翻译驾驶员输入。
发明内容
一种控制系统，包括轴扭矩裁定模块、功率安全(power security)模块、推进扭矩裁定模块、和致动模块。轴扭矩裁定模块基于驾驶员输入和车辆速度确定轴扭矩请求。功率安全模块基于轴扭矩请求、车辆速度、和发动机速度确定安全的扭矩请求。推进扭矩裁定模块基于轴扭矩请求和安全的扭矩请求确定推进扭矩请求。致动模块基于推进扭矩请求控制提供到发动机气缸的空气、火花、和燃料中的至少一个。
一种方法，包括：基于驾驶员输入和车辆速度确定轴扭矩请求；基于轴扭矩请求、车辆速度、和发动机速度确定安全的扭矩请求；以及基于轴扭矩请求和安全的扭矩请求确定推进扭矩请求。该方法还包括：基于推进扭矩请求控制提供到发动机气缸的空气、火花、和燃料中的至少一个。
本发明还涉及以下技术方案：
方案1.一种控制系统，包括：
轴扭矩裁定模块，其基于驾驶员输入和车辆速度来确定轴扭矩请求；
功率安全模块，其基于轴扭矩请求、车辆速度、和发动机速度来确定安全的扭矩请求；
推进扭矩裁定模块，其基于轴扭矩请求和安全的扭矩请求来确定推进扭矩请求；以及
致动模块，其基于推进扭矩请求来控制提供到发动机气缸的空气、火花、和燃料中的至少一个。
方案2.如方案1所述的控制系统，还包括：驾驶员扭矩模块，其基于驾驶员输入和车辆速度来确定驾驶员扭矩请求，其中轴扭矩裁定模块基于驾驶员扭矩请求来确定轴扭矩请求。
方案3.如方案2所述的控制系统，还包括：闷响区域整形模块，其基于与轴扭矩转变通过零扭矩相关联的希望扭矩调整率和驾驶员扭矩请求来确定整形的扭矩请求。
方案4.如方案3所述的控制系统，还包括：轴扭矩确定模块，其基于整形的扭矩请求和基于驾驶员输入以外的参数的至少一个轴扭矩请求来确定轴扭矩请求。
方案5.如方案4所述的控制系统，还包括：轴功率确定模块，其基于车辆速度和整形的扭矩来确定轴功率请求。
方案6.如方案5所述的控制系统，还包括：推进功率转换模块，其基于轴功率请求和预定变速器损失来确定推进功率请求。
方案7.如方案6所述的控制系统，还包括：推进扭矩安全模块，其基于推进功率请求和发动机速度来确定安全的扭矩请求。
方案8.如方案7所述的控制系统，还包括：推进扭矩转换模块，其基于轴扭矩请求和传动比来确定初始扭矩请求。
方案9.如方案8所述的控制系统，还包括：扭矩安全箝制模块，其基于初始扭矩请求、安全的扭矩请求、和安全阈值扭矩来确定最终扭矩请求。
方案10.如方案9所述的控制系统，还包括：推进扭矩确定模块，其基于最终扭矩请求和基于驾驶员输入以外的参数的至少一个推进扭矩请求来确定推进扭矩请求。
方案11.一种方法，包括：
基于驾驶员输入和车辆速度来确定轴扭矩请求；
基于轴扭矩请求、车辆速度、和发动机速度来确定安全的扭矩请求；
基于轴扭矩请求和安全的扭矩请求来确定推进扭矩请求；以及
基于推进扭矩请求来控制提供到发动机气缸的空气、火花、和燃料中的至少一个。
方案12.如方案11所述的方法，还包括：基于驾驶员输入和车辆速度来确定驾驶员扭矩请求；以及基于驾驶员扭矩请求来确定轴扭矩请求。
方案13.如方案12所述的方法，还包括：基于与轴扭矩转变通过零扭矩相关联的希望扭矩调整率和驾驶员扭矩请求来确定整形的扭矩请求。
方案14.如方案13所述的方法，还包括：基于整形的扭矩请求和基于驾驶员输入以外的参数的至少一个轴扭矩请求来确定轴扭矩请求。
方案15.如方案14所述的方法，还包括：基于车辆速度和整形的扭矩来确定轴功率请求。
方案16.如方案15所述的方法，还包括：基于轴功率请求和预定变速器损失来确定推进功率请求。
方案17.如方案16所述的方法，还包括：基于推进功率请求和发动机速度来确定安全的扭矩请求。
方案18.如方案17所述的方法，还包括：基于轴扭矩请求和传动比来确定初始扭矩请求。
方案19.如方案18所述的方法，还包括：基于初始扭矩请求、安全的扭矩请求、和安全阈值扭矩来确定最终扭矩请求。
方案20.如方案19所述的方法，还包括：基于最终扭矩请求和基于驾驶员输入以外的参数的至少一个推进扭矩请求来确定推进扭矩请求。
通过本文后面提供的详细描述将明了本发明进一步的应用领域。应当理解的是，这些详细描述和特定示例仅仅用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
通过详细描述和附图，本发明将得到更加全面的理解，附图中：
图1是根据本发明原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本发明原理的示例性发动机控制系统的功能框图；
图3是图1的发动机控制系统中集成的示例性轴扭矩裁定模块的功能框图；
图4是图1的发动机控制系统中集成的示例性功率安全模块的功能框图；
图5是图1的发动机控制系统中集成的示例性推进扭矩裁定模块的功能框图；以及
图6示出了根据本发明原理的基于轴扭矩的驾驶员解译方法的示例性步骤。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是示例性的，绝不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同附图标记来表示相似元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当解释为指的是使用了非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解的是，在不改变本发明原理的情况下，方法内的步骤可按照不同顺序执行。
如本文所使用的，术语“模块”指专用集成电路(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他适合部件。
轴扭矩驾驶员解译系统通常基于驾驶员输入、车辆速度和希望的轴扭矩之间的预定关系确定希望的轴扭矩。基于轴扭矩和传动比来确定希望的推进扭矩。然而，传统的轴扭矩驾驶员解译系统需要测量的变速器输入和输出速度来精确地确定传动比，这对于精确地确定希望的推进扭矩是必须的。需要冗余的变速器速度传感器(其会增加车辆成本)来确保测量的变速器输入和输出速度是精确的。
推进扭矩驾驶员解译系统通常基于驾驶员输入、发动机速度和希望的推进扭矩之间的预定关系来确定希望的推进扭矩。然后可基于希望的推进扭矩和传动比来确定希望的轴扭矩。然而，推进扭矩驾驶员解译系统不能像轴扭矩驾驶员解译系统那样精确地解译驾驶员输入，因为驾驶员输入与希望的推进扭矩相比与希望的轴扭矩更直接相关。
推进功率驾驶员解译系统通常基于驾驶员输入和发动机速度来确定希望的推进功率。然后基于希望的推进功率和发动机速度来确定希望的推进扭矩。然而，传统的推进功率驾驶员解译系统在车辆发动期间、在变速器换档期间和/或在受控轮胎滑移期间不能精确地解译驾驶员输入。这是因为发动机速度在这些事件期间不可用于精确地将希望的推进功率翻译成希望的推进扭矩。
本发明的轴扭矩驾驶员解译系统和方法基于驾驶员输入、车辆速度和希望的轴扭矩之间的预定关系来确定希望的轴扭矩。基于希望的轴扭矩和传动比来确定初始希望推进扭矩。基于轴扭矩、车辆速度和发动机速度来确定安全的推进扭矩。基于初始希望推进扭矩与安全的推进扭矩和安全阈值扭矩之和中的绝对值最小值来确定最终希望推进扭矩。
因为驾驶员输入与希望的轴扭矩直接相关，因此以满足加速率标准的方式解译驾驶员输入。另外，不需要冗余的变速器速度传感器，因为将初始希望扭矩与安全推进扭矩相比以确定最终希望扭矩，这最小化了在变速器速度传感器发生故障的情况下由传动比引起的任何不精确。而且，最终希望扭矩通常基于初始希望扭矩，使得推进扭矩不基于发动机速度，由此避免了在车辆发动期间、在变速器换档期间和/或在受控轮胎滑移期间的不精确解译。
现在参见图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，该发动机102燃烧空气/燃料混合物以基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入产生用于车辆的驱动扭矩。空气经过节气门112被吸入进气歧管110。仅作为示例，节气门112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116，该节气门致动器模块116调节节气门112的开度以控制吸入进气歧管110的空气量。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸内。虽然发动机102可包括多个气缸，但为了例示目的，仅示出了单个代表性气缸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。ECM 114可命令气缸致动器模块120选择性地停用一些气缸，这可在一定发动机运行条件下改善燃料经济性。
发动机102可使用四冲程循环运行。下面描述的四个冲程被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每一次旋转期间，在气缸118内发生所述四个冲程中的两个。因此，对于气缸118来说为了经历全部四个冲程两次曲轴旋转是必要的。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气经过进气门122被吸入气缸118内。ECM 114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块124调节燃料的喷射以实现期望的空气/燃料比。燃料可在中心位置或多个位置处喷射到进气歧管110内，这些位置例如是每个气缸的进气门122附近。在各种实施方式(未示出)中，燃料可直接喷射到气缸内或喷射到与气缸关联的混合室内。燃料致动器模块124可停止向停用的气缸喷射燃料。
喷射的燃料与空气混合并在气缸118内形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自ECM 114的信号，火花致动器模块126向气缸118内的火花塞128供能，其点燃空气/燃料混合物。可相对于活塞处于其最高位置(称为上止点TDC)的时间来指定火花正时。
火花致动器模块126可由指定在TDC之前或之后多远产生火花的正时信号来控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以可使火花致动器模块126的运行与曲轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可停止给被停用的气缸提供火花。
产生火花可被称为点火事件。火花致动器模块126可具有为每次点火事件改变火花正时的能力。此外，火花致动器模块126可具有为给定点火事件改变火花正时的能力，甚至在恰在该给定点火事件之前的点火事件之后收到正时信号的变化时也能改变。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃料向下驱动活塞，从而驱动曲轴。燃烧冲程可被限定为活塞到达TDC和活塞返回到下止点(BDC)之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上运动并驱使燃烧副产物通过排气门130。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。
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/或可控制多排气缸(包括气缸118)的排气门(包括排气门130)。
气缸致动器模块120可通过禁止打开进气门122和/或排气门130而停用气缸118。在各种其他实施方式中，进气门122和/或排气门130可由凸轮轴以外的装置(例如电磁致动器)控制。
进气门122的打开时间可通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC变化。排气门130的打开时间可通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC变化。相位器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施时，可变气门升程(未示出)也可由相位器致动器模块158控制。
发动机系统100可包括增压装置，该增压装置向进气歧管110提供加压空气。例如，图1示出了涡轮增压器，该涡轮增压器包括热涡轮160-1，该热涡轮160-1由流过排气系统134的热排气提供动力。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2，该冷空气压缩机160-2压缩导入节气门112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器(未示出)可压缩来自节气门112的空气并将压缩的空气输送到进气歧管110。
废气门162可允许排气绕过涡轮160-1，从而降低涡轮增压器的增压(进入空气压缩量)。ECM 114可经由增压致动器模块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，增压致动器模块164可控制多个涡轮增压器。涡轮增压器可具有可变几何构造，其可由增压致动器模块164控制。
中间冷却器(未示出)可耗散压缩空气充量中包含的一些热量，该热量是在空气被压缩时产生的。压缩空气充量还可具有从排气系统134的部件吸收的热量。尽管为了例示目的而分开示出，但涡轮160-1和压缩机160-2可彼此附接，使得进入空气紧邻热排气。
发动机系统100可包括排气再循环(EGR)阀170，该排气再循环阀170选择性地将排气重引导回进气歧管110。EGR阀170可位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可由EGR致动器模块172控制。
发动机系统100可使用RPM传感器180以每分钟转数(RPM)为单位测量曲轴速度。发动机冷却剂的温度可使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可定位在发动机102内或定位在冷却剂循环通过的其他位置处，例如定位在散热器(未示出)处。
可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量进气歧管110内的压力。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，其为环境空气压力和进气歧管110内的压力的差。可使用质量空气流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110的空气的质量流量。在各种实施方式中，MAF传感器186可位于壳体内，该壳体还包括节气门112。
节气门致动器模块116可使用一个或多个进气门位置传感器(TPS)190监测节气门112的位置。被吸入发动机102的空气的环境温度可使用进入空气温度(IAT)传感器192测量。ECM 114可使用来自传感器的信号来做出用于发动机系统100的控制决策。
ECM 114可与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档。例如，ECM 114可在换档期间减小发动机扭矩。ECM 114可与混合动力控制模块196通信以协调发动机102和电动机198的运行。
电动机198也可用作发电机，并且可用于产生电能以供车辆电气系统使用和/或储存在电池中。在各种实施方式中，ECM 114、变速器控制模块194、和混合动力控制模块196的各种功能可集成到一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统均可称为致动器，其接收致动器值。例如，节气门致动器模块116可称为致动器，而节气门打开面积可称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调整节气门112的叶片角度来得到节气门打开面积。
相似地，火花致动器模块126可被称为致动器，同时相应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他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所启用的气缸的数目、燃料供给速率、进气和排气凸轮轴相位器角度、增压压力、和EGR阀打开面积。ECM 114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。
现在参考图2，其中示出示例性发动机控制系统的功能框图。ECM114的示例性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的驾驶员输入来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。驾驶员输入还可基于巡航控制，所述巡航控制可以是改变车速来维持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。驾驶员扭矩模块202可存储加速器踏板位置到期望扭矩的一个或多个映射，并且可基于所选择的一个映射确定驾驶员扭矩请求。驾驶员扭矩模块202可基于车辆速度选择一个映射以确定驾驶员扭矩请求。
轴扭矩裁定模块204在来自驾驶员扭矩模块202的驾驶员扭矩请求与其他轴扭矩请求之间进行裁定。扭矩请求可包括绝对扭矩请求和相对扭矩请求以及升降请求(ramp request)。仅作为示例，升降请求可包括使扭矩斜降到最小发动机关闭扭矩的请求或者使扭矩从最小发动机关闭扭矩斜升的请求。相对扭矩请求可包括临时的或持久的扭矩减小或增大。
轴扭矩请求可包括在检测到正的车轮滑动时由牵引控制系统请求的扭矩减小。在轴扭矩克服车轮与道路表面之间的摩擦并且车轮相对于道路表面开始滑动时发生正的车轮滑动。轴扭矩请求还可包括为抵消负的车轮滑动的扭矩增大请求，在负的车轮滑动中，车辆的轮胎相对于道路表面在另一方向上滑动，因为轴扭矩是负的。
轴扭矩请求还可包括制动管理请求和车辆超速扭矩请求。制动管理请求可减小发动机扭矩以确保发动机输出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小发动机输出扭矩以防止车辆超过预定速度。轴扭矩请求还可由车辆稳定性控制系统生成。
轴扭矩裁定模块204基于在所收到的扭矩请求之间进行裁定的结果而输出预测扭矩请求和即时扭矩请求。如下所述，来自轴扭矩裁定模块204的预测扭矩请求和即时扭矩请求在被用于控制发动机102的致动器之前可选择性地由ECM 114的其他模块调节。
一般而言，即时扭矩请求是当前期望的发动机输出扭矩的量，而预测扭矩请求是在临时通知时需要的发动机输出扭矩的量。因此，ECM 114控制发动机102来产生与即时扭矩请求相等的发动机扭矩输出。然而，不同的致动器值组合可引起相同的发动机输出扭矩。因此，ECM 114可在使发动机输出扭矩仍保持为即时扭矩请求的同时，调节致动器值以允许较快速地转变到预测扭矩请求。
在各种实施方式中，预测扭矩请求可基于驾驶员扭矩请求。即时扭矩请求可以小于预测扭矩请求，例如在驾驶员扭矩请求正引起车轮在冰面上滑动时。在这样的情况下，牵引控制系统(未示出)可通过即时扭矩请求来请求减小，并且ECM 114将由发动机102产生的扭矩减小到即时扭矩请求。然而，ECM 114控制发动机102，使得一旦车轮滑动停止发动机102就可迅速地恢复产生预测扭矩请求。
一般而言，即时扭矩请求与较高的预测扭矩请求之间的差可被称为扭矩储备。扭矩储备表示发动机102在最小延迟的情况下可开始产生的额外扭矩的量。快速的发动机致动器用于增大或减小实际的发动机输出扭矩。如下面更详细地描述，快速的发动机致动器是与缓慢的发动机致动器相对照而限定的。
在各种实施方式中，快速的发动机致动器能够在某个范围内改变发动机输出扭矩，其中，所述范围由缓慢的发动机致动器设定。在这些实施方式中，所述范围的上限是预测扭矩请求，而所述范围的下限由快速致动器的扭矩容量限制。仅作为示例，快速致动器可仅能够使发动机输出扭矩减小第一量，其中，所述第一量是快速致动器的扭矩容量的度量。第一量可基于由缓慢的发动机致动器设定的发动机运行条件而改变。在即时扭矩请求处于所述范围内时，快速的发动机致动器可被设定成促使发动机输出扭矩等于即时扭矩请求。当ECM 114请求输出预测扭矩请求时，快速的发动机致动器可被控制成使发动机输出扭矩改变到所述范围的顶部，即预测扭矩请求。
一般而言，与缓慢的发动机致动器相比，快速的发动机致动器可更迅速地改变发动机输出扭矩。与快速致动器相比，缓慢致动器可更缓慢地响应于其相应的致动器值变化。例如，缓慢致动器可包括这样的机械部件，即所述机械部件响应于致动器值的变化需要时间来从一个位置移动到另一个位置。缓慢致动器还可由从缓慢致动器开始执行变化后的致动器值到发动机输出扭矩开始变化所花费的时间量来表征。通常，对于缓慢致动器来说该时间量将比对于快速致动器来说的更长。此外，甚至在开始变化之后，发动机输出扭矩可能花费更长的时间来完全响应缓慢致动器中的变化。
仅作为示例，ECM 114可将缓慢致动器的致动器值设定为这样的值，即如果快速致动器被设定到合适的值，则所述值将使发动机102能够产生预测扭矩请求。同时，ECM 114可将快速致动器的致动器值设定为这样的值，即在给定缓慢致动器值的情况下，所述值使发动机102产生即时扭矩请求而不是预测扭矩请求。
因此，快速致动器值使发动机102产生即时扭矩请求。在ECM 114决定将发动机输出扭矩从即时扭矩请求转变到预测扭矩请求时，ECM 114将一个或多个快速致动器的致动器值变化到相应于预测扭矩请求的值。因为缓慢致动器值已经基于预测扭矩请求而设定，所以发动机102能够仅在由快速致动器施加的延迟之后产生预测扭矩请求。换句话说，避免了使用缓慢致动器改变发动机输出扭矩否则所引起的更长的延迟。
仅作为示例，当预测扭矩请求等于驾驶员扭矩请求时，可在由临时扭矩减小请求引起的、即时扭矩请求小于驾驶员扭矩请求时产生扭矩储备。可替换地，可通过在使即时扭矩请求保持为驾驶员扭矩请求的同时使预测扭矩请求增加到驾驶员扭矩请求以上来产生扭矩储备。产生的扭矩储备能够吸收所需的发动机输出扭矩的意外增大。仅作为示例，来自空调或动力转向泵的意外负载可通过增大即时扭矩请求而平衡。如果即时扭矩请求的增量小于扭矩储备，那么可通过使用快速致动器迅速地产生所述增量。然后，预测扭矩请求也可被增大以重新建立之前的扭矩储备。
使用扭矩储备的另一示例是减小缓慢致动器值的波动。由于其相对较低的速度，改变缓慢致动器值可能产生控制不稳定性。此外，缓慢致动器可包括在频繁地被移动时可吸入更多动力和/或更迅速地磨损的机械零件。产生足够的扭矩储备允许在保持缓慢致动器值的同时经由即时扭矩请求通过改变快速致动器来实现期望扭矩的变化。例如，为了维持给定的怠速转速，即时扭矩请求可在某个范围内改变。如果预测扭矩请求被设定为大于这个范围的水平，那么维持怠速转速的即时扭矩请求的改变可在无需调节缓慢致动器的情况下利用快速致动器做出。
仅作为示例，在火花点火式发动机中，火花正时可以由快速致动器进行，而节气门打开面积可以由慢速致动器进行。火花点火式发动机可通过应用火花来燃烧例如包括汽油和乙醇的燃料。作为对比，压燃式发动机可通过压缩燃料来燃烧例如包括柴油的燃料。
在接收到新的致动器值后，火花致动器模块126能够改变接下来的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)被设定为校准值时，紧跟该点火事件的燃烧冲程中会产生最大扭矩。然而，偏离校准值的火花提前可减小在燃烧冲程中产生的扭矩的量。因此，火花致动器模块126能够在发生下次点火事件时通过改变火花提前而改变发动机输出扭矩。仅作为示例，可在车辆设计的校准阶段期间确定对应于不同发动机运行条件的火花提前的表，并且基于当前发动机运行条件从所述表中选出所校准的值。
作为对比，节气门打开面积的变化要花费较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的叶片的角度来改变节气门打开面积。因此，一旦接收到新的致动器值，在节气门112基于所述新的致动器值从其先前位置移动到新位置时就有机械延迟。此外，基于节气门开度的空气流量改变会经历进气歧管110中的空气运送延迟。此外，直到气缸118在下次进气冲程中接收到额外空气、压缩所述额外空气并开始燃烧冲程时，进气歧管110中增大的空气流量才被实现为发动机输出扭矩的增大。
使用这些致动器作为示例，可通过将节气门打开面积设定到将允许发动机102产生预测扭矩请求的值来产生扭矩储备。同时，可基于比预测扭矩请求更小的即时扭矩请求来设定火花正时。虽然节气门打开面积产生用于使发动机102产生预测扭矩请求的足够的空气流，但是火花正时基于即时扭矩请求而被延迟(这将减小扭矩)。因此发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求。
当需要额外的扭矩时，例如在起动空调压缩机时或在牵引控制确定车轮滑动已结束时，可基于预测扭矩请求来设定火花正时。通过接下来的点火事件，火花致动器模块126可使火花提前返回到校准值，这允许发动机102产生利用已存在的空气流可实现的完全发动机输出扭矩。因此，发动机输出扭矩可被迅速增大到预测扭矩请求，而无需经历因改变节气门打开面积引起的延迟。
轴扭矩裁定模块204可将预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206中。在各种实施方式中，轴扭矩裁定模块204可将预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到混合动力优化模块208中。混合动力优化模块208确定多少扭矩应由发动机102产生以及多少扭矩应由电动机198产生。然后，混合动力优化模块208将修改后的预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206。在各种实施方式中，混合动力优化模块208可在混合动力控制模块196中实施。
由推进扭矩裁定模块206接收到的预测扭矩请求和即时扭矩请求从轴扭矩域(车轮处的扭矩)被转换到推进扭矩域(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、作为混合动力优化模块208的一部分或者代替混合动力优化模块208。
推进扭矩裁定模块206在包括经转换的预测扭矩请求和经转换的即时扭矩请求的推进扭矩请求之间裁定。推进扭矩裁定模块206产生经裁定的预测扭矩请求和经裁定的即时扭矩请求。经裁定的扭矩可通过从接收到的请求中选择胜出的请求来产生。可替换地或额外地，经裁定的扭矩可通过基于接收到的请求中的另一个或多个修改接收到的请求中的一个来产生。
其他推进扭矩请求可包括用于发动机超速保护的扭矩减小请求、用于防止失速的扭矩增大请求、以及由变速器控制模块194请求的用于适应换档的扭矩减小请求。推进扭矩请求还可源自离合器燃料切断，离合器燃料切断在驾驶员压下手动变速器车辆中的离合器踏板时减小发动机输出扭矩以防止发动机速度的剧增(快速升高)。
推进扭矩请求还可包括发动机关闭请求，其可在检测到关键故障时启动。仅作为示例，关键故障可包括检测到车辆被盗、起动电动机卡塞、电子节气门控制问题、和意外的扭矩增大。在各种实施方式中，当出现发动机关闭请求时，裁定选择发动机关闭请求作为胜出的请求。当出现发动机关闭请求时，推进扭矩裁定模块206可输出零作为经裁定的扭矩。
在各种实施方式中，发动机关闭请求可简单地独立于裁定程序而关闭发动机102。推进扭矩裁定模块206仍可接收发动机关闭请求，例如以便适当的数据可被反馈给其它扭矩请求方。例如，所有其它扭矩请求方可被通知它们在裁定中失败。
RPM控制模块210还可将预测扭矩请求和即时扭矩请求输出给推进扭矩裁定模块206。来自RPM控制模块210的扭矩请求可在ECM 114处于RPM模式时在裁定中胜出。当驾驶员将脚从加速器踏板移开时，例如当车辆处于怠速或从较高速度起滑行时，可选择RPM模式。可替换地或额外地，当来自轴扭矩裁定模块204的预测扭矩请求小于可校准的扭矩值时可选择RPM模式。
RPM控制模块210接收来自RPM轨迹模块212的期望RPM，并且控制预测扭矩请求和即时扭矩请求以减小期望RPM与实际RPM之间的差。仅作为示例，RPM轨迹模块212可输出用于车辆滑行的线性降低的期望RPM直至达到怠速RPM。然后RPM轨迹模块212可继续输出怠速RPM作为期望RPM。
储备/负载模块220接收来自推进扭矩裁定模块206的经裁定的预测扭矩请求和即时扭矩请求。储备/负载模块220可调节经裁定的预测扭矩请求和经裁定的即时扭矩请求以产生扭矩储备和/或补偿一个或多个负载。然后储备/负载模块220将经调节的预测扭矩请求和经调节的即时扭矩请求输出给致动模块224。
仅作为示例，催化剂起燃过程或冷起动排放减少过程可需要延迟的火花提前。因此，储备/负载模块220可增大经调节的预测扭矩请求至大于经调节的即时扭矩请求，从而产生用于冷起动排放减少过程的延迟的火花。在另一示例中，例如通过诊断侵入当量比测试和/或新发动机吹扫，可直接改变发动机的空气/燃料比和/或质量空气流量。在开始这些过程之前，扭矩储备可被产生或增大以快速弥补因在这些过程期间空气/燃料混合物稀贫而引起的发动机输出扭矩的降低。
储备/负载模块220还可在预期到未来负载时产生或增大扭矩储备，所述未来负载例如是动力转向泵的运行或空调(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储备可在驾驶员首次请求空气调节时产生。储备/负载模块220可在不改变经调节的即时扭矩请求的同时增大经调节的预测扭矩请求以产生扭矩储备。然后，当A/C压缩机离合器接合时，储备/负载模块220可使即时扭矩请求增大，增大量为A/C压缩机离合器的估计负载。
致动模块224接收来自储备/负载模块220的经调节的预测扭矩请求和经调节的即时扭矩请求。致动模块224确定将如何实现经调节的预测扭矩请求和经调节的即时扭矩请求。致动模块224可以特定于发动机类型。例如，对于火花点火式发动机和压燃式发动机来说，致动模块224可以不同方式实施或使用不同的控制方案。
在各种实施方式中，致动模块224可在所有发动机类型通用的模块与特定于发动机类型的模块之间限定界限。例如，发动机类型可包括火花点火式和压燃式。致动模块224之前的模块，例如推进扭矩裁定模块206，可以是各发动机类型通用的，而致动模块224和随后的模块可以特定于发动机类型的。
例如，在火花点火式发动机中，致动模块224可作为允许大范围扭矩控制的缓慢致动器来改变节气门112的开度。致动模块224可使用气缸致动器模块120来禁用气缸，这也提供大范围的扭矩控制，但是也可能是缓慢的并且可能涉及驾驶性能和排放问题。致动模块224可作为快速致动器使用火花正时。然而，火花正时可能不能提供同样大范围的扭矩控制。此外，使用火花正时的改变(被称为火花储备容量)而可能的扭矩控制量可随空气流量的变化而改变。
在各种实施方式中，致动模块224可基于经调节的预测扭矩请求来产生空气扭矩请求。空气扭矩请求可等于经调节的预测扭矩请求，设定空气流量使得可通过改变其他致动器而实现经调节的预测扭矩请求。
空气控制模块228可基于空气扭矩请求确定期望的致动器值。例如，空气控制模块228可控制期望的歧管绝对压力(MAP)、期望的节气门面积和/或期望的每气缸空气(APC)。期望的MAP可用于确定期望增压，而期望的APC可用于确定期望的凸轮相位器位置。在各种实施方式中，空气控制模块228还可确定EGR阀170的打开量。
致动模块224还可产生火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求和燃料质量扭矩请求。火花扭矩请求可由火花控制模块232用来确定从校准的火花提前将火花正时延迟多少(这减小发动机输出扭矩)。
气缸关闭扭矩请求可由气缸控制模块236用来确定停用多少气缸。气缸控制模块236可命令气缸致动器模块120停用发动机102的一个或多个气缸。在各种实施方式中，可联合地停用预先限定的气缸组。
气缸控制模块236还可命令燃料控制模块240停止为停用气缸提供燃料并且可命令火花控制模块232停止为停用气缸提供火花。在各种实施方式中，一旦气缸中已经存在的任何燃料/空气混合物已燃烧，则火花控制模块232仅停止为该气缸提供火花。
在各种实施方式中，气缸致动器模块120可包括液压系统，所述液压系统选择性地针对一个或多个气缸使进气门和/或排气门与相应的凸轮轴脱离联接以便停用这些气缸。仅作为示例，一半气缸的气门作为一组被气缸致动器模块120液压地联接或脱离联接。在各种实施方式中，可在不停止进气门和排气门的打开和关闭的情况下仅通过停止给气缸供应燃料来停用这些气缸。在这些实施方式中，可省略气缸致动器模块120。
燃料控制模块240可基于来自致动模块224的燃料质量扭矩请求改变提供给每个气缸的燃料量。在火花点火式发动机正常运行期间，燃料控制模块240可试图维持化学计量空气/燃料比。因此，燃料控制模块240可确定在与当前每个气缸的空气量组合时将产生化学计量燃烧的燃料质量。燃料控制模块240可命令燃料致动器模块124为每个启用气缸喷射该燃料质量。
基于燃料质量扭矩请求，燃料控制模块240可相对于化学计量调节空气/燃料比以增大或减小发动机输出扭矩。然后，燃料控制模块240可为每个气缸确定实现期望空气/燃料比的燃料质量。在柴油机系统中，燃料质量可以是用于控制发动机输出扭矩的主要致动要素。
模式设定可确定致动模块224如何处理经调节的即时扭矩请求。模式设定可被提供给致动模块224，例如通过推进扭矩裁定模块206，并且可选取包括未激活模式、合意模式(pleasible mode)、最大范围模式、和自动致动模式在内的模式。
在未激活模式下，致动模块224可忽略经调节的即时扭矩请求并且基于经调节的预测扭矩请求来设定发动机输出扭矩。因此，致动模块224可将火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求、和燃料质量扭矩请求设定到经调节的预测扭矩请求，其将当前发动机空气流量条件下的发动机输出扭矩最大化。可替换地，致动模块224可将这些请求设定到预定(例如越界高)值以禁止因延迟火花、停用气缸或减小燃料/空气比所致的扭矩减小。
在合意模式下，致动模块224将经调节的预测扭矩请求输出为空气扭矩请求并且试图仅通过调节火花提前来实现经调节的即时扭矩请求。因此，致动模块224将经调节的即时扭矩请求输出为火花扭矩请求。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。如果期望的扭矩减小大于火花储备容量(由火花延迟可实现的扭矩减小的量)，那么可能不能实现扭矩减小。于是发动机输出扭矩将大于经调节的即时扭矩请求。
在最大范围模式下，致动模块224可将经调节的预测扭矩请求输出为空气扭矩请求并且将经调节的即时扭矩请求输出为火花扭矩请求。此外，致动模块224可在仅减小火花提前不能实现经调节的即时扭矩请求时减小气缸关闭扭矩请求(从而停用气缸)。
在自动致动模式下，致动模块224可基于经调节的即时扭矩请求来减小空气扭矩请求。在各种实施方式中，可仅在必须允许火花控制模块232通过调节火花提前来实现经调节的即时扭矩请求的情况下减小空气扭矩请求。因此，在自动致动模式下，在尽可能少地调节空气扭矩请求的同时实现经调节的即时扭矩请求。换句话说，通过尽可能多地减小快速响应的火花提前，使相对缓慢响应的节气门开度的使用最小化。这允许发动机102返回到尽可能迅速地产生经调节的预测扭矩请求。
扭矩估计模块244可估计发动机102的扭矩输出。所估计出的扭矩可由空气控制模块228使用以执行对发动机空气流参数(例如节气门面积、MAP、和相位器位置)的闭环控制。仅作为示例，可限定例如下式的扭矩关系：
(1)T＝f(APC，S，I，E，AF，OT，#)
其中扭矩(T)是每气缸空气(APC)、火花提前(S)、进气凸轮相位器位置(I)、排气凸轮相位器位置(E)、空气/燃料比(AF)、油温(OT)、和启用气缸的数目(#)的函数。也可考虑额外的变量，例如废气再循环(EGR)阀的开度。
该关系可通过方程建模和/或可存储为查询表。扭矩估计模块244可基于测量到的MAF和当前RPM来确定APC，从而允许基于实际空气流量的闭环空气控制。所使用的进气和排气凸轮相位器位置可基于实际位置，因为相位器可朝期望的位置行进。
可使用实际的火花提前来估计实际的发动机输出扭矩。当校准的火花提前值被用于估计扭矩时，所估计的扭矩可被称为估计的空气扭矩，或仅被称为空气扭矩。空气扭矩是对在消除了火花延迟(即，火花正时被设定为校准的火花提前值)并且所有气缸被供以燃料的情况下在当前空气流量下发动机可产生多大扭矩的估计。
空气控制模块228可将期望面积信号输出到节气门致动器模块116。然后，节气门致动器模块116调节节气门112来产生期望的节气门面积。空气控制模块228可基于逆扭矩模型和空气扭矩请求来产生期望面积信号。空气控制模块228可使用估计的空气扭矩和/或MAF信号以便执行闭环控制。例如，可控制期望面积信号以使估计的空气扭矩和空气扭矩请求之间的差最小化。
空气控制模块228可将期望的歧管绝对压力(MAP)信号输出到增压调度模块248。增压调度模块248使用期望MAP信号来控制增压致动器模块164。然后，增压致动器模块164控制一个或多个涡轮增压器(例如，包括涡轮160-1和压缩机160-2的涡轮增压器)和/或机械增压器。
空气控制模块228还可将期望的每气缸空气(APC)信号输出到相位器调度模块252。基于期望的APC信号和RPM信号，相位器调度模块252可使用相位器致动器模块158来控制进气凸轮相位器148和/或排气凸轮相位器150的位置。
返回参考火花控制模块232，校准的火花提前值可基于各种发动机运行条件而改变。仅作为示例，扭矩关系可被反演以求解期望的火花提前。对于给定的扭矩请求(Tdes)，可基于下式来确定期望的火花提前(Sdes)：
(2)Sdes＝T-1(Tdes，APC，I，E，AF，OT，#)
这种关系可具体化为方程和/或查询表。空气/燃料比可以是实际的空气/燃料比，如由燃料控制模块240所报出的。
当火花提前被设定为校准的火花提前时，所得到的扭矩可尽可能地接近于平均最优扭矩(MBT)。MBT是指对于给定空气流量，在使用具有比预定阈值更大的辛烷值的燃料并且使用化学计量燃料供给的情况下在火花提前增加时所产生的最大发动机输出扭矩。该最大扭矩产生时的火花提前被称为MBT火花。例如由于燃料品质(例如当使用较低辛烷值燃料时)和环境因素，校准的火花提前可稍微不同于MBT火花。因此，校准的火花提前下的扭矩可小于MBT。
驾驶员扭矩模块202、轴扭矩裁定模块204、推进扭矩裁定模块206、和功率安全模块254可实施本发明的轴扭矩驾驶员解译技术。驶员扭矩模块202可基于驾驶员输入和实际车辆速度来确定驾驶员扭矩请求，并且可将驾驶员扭矩请求输出到轴扭矩裁定模块204。
如上所述，轴扭矩裁定模块204在来自驾驶员扭矩模块202的驾驶员扭矩请求和其他轴扭矩请求之间进行裁定。轴扭矩裁定模块204基于结果来输出预测扭矩请求和即时扭矩请求。轴扭矩裁定模块204可基于预测扭矩请求和即时扭矩请求以及希望的扭矩调整率(adjustment rate)来确定整形的(shaped)预测扭矩请求和整形的即时扭矩请求。
轴扭矩转变通过零扭矩时驾驶员可观察到闷响噪音。轴扭矩裁定模块204可通过对预测扭矩请求和即时扭矩请求整形以在上闷响区域扭矩(upper clunk zone torque)和下闷响区域扭矩内得到希望的扭矩调整率而防止闷响噪音。轴扭矩裁定模块204可将整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到功率安全模块254。轴扭矩裁定模块204可使用变速器档位(gear)将整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求从轴扭矩域转换到推进扭矩域并将转换后的扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206。
功率安全模块254可基于整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求、实际车辆速度、和实际RPM来确定安全的预测扭矩请求和安全的即时扭矩请求。功率安全模块254可基于在实际车辆速度下满足整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求所需要的功率量来确定安全的预测扭矩请求和即时扭矩请求。功率安全模块254可将安全的预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206。
推进扭矩裁定模块206可基于从轴扭矩裁定模块204接收的预测扭矩请求和即时扭矩请求以及安全的预测扭矩请求和即时扭矩请求来确定箝制的(clamped)预测扭矩请求和箝制的即时扭矩请求。推进扭矩裁定模块206可基于从轴扭矩裁定模块204接收的扭矩请求与安全的扭矩请求和安全阈值扭矩之和之间最接近0的值来确定箝制的预测扭矩请求和即时扭矩请求。推进扭矩裁定模块206可将箝制的预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到储备/负载模块220。
驾驶员扭矩模块202通过基于驾驶员输入和实际车辆速度确定驾驶员扭矩请求，使得能够满足加速率标准。功率安全模块254通过基于功率而不是使用传动比确定的扭矩确定安全的扭矩请求，而减小对变速器速度信息的依赖。推进扭矩裁定模块206通过使用安全的扭矩请求以使从轴扭矩裁定模块204接收的扭矩请求安全，而减小对变速器速度的依赖。另外，推进扭矩裁定模块206通常输出从轴扭矩裁定模块204接收的扭矩请求，使得输出的扭矩不基于发动机速度，由此避免了在车辆发动期间、在变速器换档期间和/或在受控轮胎滑移期间的不精确解译。
现在参照图3，轴扭矩裁定模块204可包括闷响区域整形模块302、轴扭矩确定模块304、和推进扭矩转换模块306。闷响区域整形模块302可基于驾驶员扭矩请求和希望的扭矩调整率来确定整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求。
闷响区域整形模块304可选择满足驾驶员扭矩请求的预测扭矩请求和即时扭矩请求，然后整形或调节选择的预测扭矩请求和即时扭矩请求，使得所得到的实际轴扭矩在由上闷响区域扭矩和下闷响区域扭矩限定的闷响区域内以希望的扭矩调整率发生变化。可预定希望的扭矩调整率以防止在实际轴扭矩转变通过零扭矩时可能发生的闷响噪音。闷响区域整形模块302可将整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到轴扭矩确定模块304和功率安全模块254。
轴扭矩确定模块304可基于整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求以及其他轴扭矩请求来确定预测轴扭矩请求和即时轴扭矩请求。轴扭矩确定模块304可在整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求与其他轴扭矩请求之间进行裁定。轴扭矩确定模块304可基于在接收到的扭矩请求之间的裁定结果将预测轴扭矩请求和即时轴扭矩请求输出到推进扭矩转换模块306。
推进扭矩转换模块306可基于预测轴扭矩请求和即时轴扭矩请求以及变速器档位确定由轴扭矩裁定模块204输出的预测扭矩请求和即时扭矩请求。所述档位可为指令档位和/或实际档位。例如，推进扭矩转换模块306可基于预测轴扭矩请求和指令档位确定预测扭矩请求。在另一个例子中，推进扭矩转换模块306可基于即时轴扭矩请求和实际档位确定即时扭矩请求。推进扭矩转换模块306可将预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206。
现在参照图4，功率安全模块254可包括轴功率确定模块402、推进功率转换模块404、和推进扭矩安全模块406。轴功率确定模块402可基于整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求以及实际车辆速度来确定预测轴功率请求和即时轴功率请求。轴功率确定模块402可基于在实际车辆速度下满足整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求所需要的功率量来确定预测轴功率请求和即时轴功率请求。轴功率确定模块402可将预测轴功率请求和即时轴功率请求输出到推进功率转换模块404。
推进功率转换模块404可基于预测轴功率请求和即时轴功率请求以及变速器中的机械损失来确定预测推进功率请求和即时推进功率请求。推进功率转换模块404可通过补偿变速器中的机械损失以满足预测轴功率请求和即时轴功率请求而确定预测推进功率请求和即时推进功率请求。推进功率转换模块404可将预测推进功率请求和即时推进功率请求输出到推进扭矩安全模块406。
可基于变速器的测量的机械损失的最小量来预先确定变速器中的机械损失。可在实验室开发期间和/或在车辆运行期间在变速器的输入轴和变速器的输出轴处使用负载传感器来测量机械损失的最小量。基于机械损失的最小量确定推进功率请求会防止推进功率请求导致大于驾驶员预期的实际轴扭矩。因此，基于变速器中的预定机械损失确定的预测推进功率请求和即时推进功率请求是安全的。
推进扭矩安全模块406可基于预测推进功率请求和即时推进功率请求以及发动机102的实际RPM来确定安全的预测扭矩请求和安全的即时扭矩请求。推进扭矩安全模块406可通过使用实际RPM将预测推进功率请求和即时推进功率请求从推进功率域(曲轴处的功率)转换到推进扭矩域(曲轴处的扭矩)而确定安全的预测扭矩请求和即时扭矩请求。推进扭矩安全模块406可将安全的预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩裁定模块206。
现在参照图5，推进扭矩裁定模块206可包括扭矩安全箝制模块(clamping module)504和推进扭矩确定模块506。扭矩安全箝制模块504可基于从轴扭矩裁定模块204接收的预测扭矩请求和即时扭矩请求以及从功率安全模块254接收的安全的预测扭矩请求和即时扭矩请求来确定箝制的预测扭矩请求和箝制的即时扭矩请求。扭矩安全箝制模块504可将安全阈值扭矩加到安全的预测扭矩请求和即时扭矩请求中的每一个上。可确定安全阈值扭矩，使得安全阈值扭矩与每个安全的扭矩请求之和在预定时间段内导致小于或等于最大希望加速度的绝对值加速率。例如，最大希望加速度和预定时间段可分别为0.2g和200毫秒。基于绝对值加速率确定安全阈值扭矩会确保正和负的扭矩请求分别产生在预定标准内的加速度和减速度。
扭矩安全箝制模块504可基于来自推进扭矩转换模块306的扭矩请求与安全的扭矩请求和安全阈值扭矩之和中的绝对值最小值来确定箝制的预测扭矩请求和即时扭矩请求。例如，当来自推进扭矩转换模块306的预测扭矩请求的绝对值小于安全的预测扭矩请求和安全阈值扭矩之和的绝对值时，扭矩安全箝制模块504将箝制的预测扭矩请求设定为等于来自推进扭矩转换模块306的预测扭矩请求。
在另一个例子中，当安全的即时扭矩请求和安全阈值扭矩之和的绝对值小于来自推进扭矩转换模块306的即时扭矩请求的绝对值时，扭矩安全箝制模块504可将箝制的即时扭矩请求设定为等于安全的即时扭矩请求和安全阈值扭矩之和。扭矩安全箝制模块504可将箝制的预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩确定模块506。
推进扭矩确定模块506可基于箝制的预测扭矩请求和即时扭矩请求、RPM预测扭矩请求和即时扭矩请求、以及其他推进扭矩请求来确定预测推进扭矩请求和即时推进扭矩请求。推进扭矩确定模块506可在箝制的预测扭矩请求和即时扭矩请求、RPM预测扭矩请求和即时扭矩请求、以及其他推进扭矩请求之间进行裁定。推进扭矩确定模块506可基于在接收的扭矩请求之间进行裁定的结果将预测推进扭矩请求和即时推进扭矩请求输出到储备/负载模块220。
现在参照图6，示出了轴扭矩驾驶员解译方法。在轴扭矩驾驶员解译方法的每个步骤中确定扭矩请求。每个确定的扭矩请求可包括预测扭矩请求和即时扭矩请求。
在步骤602确定驾驶员扭矩请求。可基于驾驶员输入、车辆速度、和希望的轴扭矩之间的预定关系来确定驾驶员扭矩请求。驾驶员输入到希望轴扭矩的一个或多个映射可用于确定驾驶员扭矩请求。车辆速度可用于选择映射之一。驾驶员扭矩请求可等于基于选择的映射和驾驶员输入所确定的希望轴扭矩。
在步骤604确定整形的扭矩请求。可基于驾驶员扭矩请求和希望的扭矩调整率来确定整形的扭矩请求。驾驶员扭矩请求可被整形为使得所得到的实际轴扭矩在由上闷响区域扭矩和下闷响区域扭矩限定的闷响区域内以希望的扭矩调整率发生变化。可预定希望的扭矩调整率以防止在实际轴扭矩转变通过零扭矩时可能发生的闷响噪音。
在步骤606确定轴扭矩请求。可基于在整形的扭矩请求和其他轴扭矩请求之间进行裁定的结果来确定轴扭矩请求。其他轴扭矩请求可包括当检测到正的车轮滑动时由牵引控制系统请求的扭矩减小。其他轴扭矩请求还可包括制动管理请求和车辆超速扭矩请求。
在步骤608确定轴功率请求。可基于在车辆速度下满足整形的预测扭矩请求和即时扭矩请求所需要的功率量来确定轴功率请求。在步骤610确定推进功率请求。通过补偿变速器中的机械损失以满足轴功率请求而确定推进功率请求。变速器的机械损失的预定最小量可用于确定推进功率请求。
在步骤612确定安全的扭矩请求。可通过使用实际发动机速度将推进功率请求从推进功率域转换到推进扭矩域而确定安全的扭矩请求。在步骤614确定未箝制的扭矩请求。可通过使用变速器档位将轴扭矩请求从轴扭矩域转换到推进扭矩域而确定未箝制的扭矩请求。
用于确定未箝制的扭矩请求的档位可为指令档位和/或实际档位。例如，可基于预测轴扭矩请求和指令档位来确定未箝制的预测扭矩请求。在另一个例子中，可基于即时轴扭矩请求和实际档位来确定未箝制的即时扭矩请求。
在步骤616确定箝制的扭矩请求。可基于未箝制的扭矩请求与安全的扭矩请求和安全阈值扭矩之和中的绝对值最小值来确定箝制的扭矩请求。可确定安全阈值扭矩使得安全阈值扭矩和每个安全的扭矩请求之和在预定时间段内导致小于或等于最大希望加速度的绝对值加速率。
在步骤618确定推进扭矩请求。可基于在箝制的扭矩请求和其他推进扭矩请求之间进行裁定的结果来确定推进扭矩请求。其他推进扭矩请求可由发动机超速保护、失速防止、换档、离合器燃料切断、和发动机关闭请求产生。
本发明的广泛教导能够以多种形式实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但本发明的真实范围不应限制于此，因为其他修改在本领域技术人员研究了附图、说明书和所附权利要求书后将变得明显。

Claims (20)

1.一种发动机控制系统，包括： 
轴扭矩裁定模块，其基于驾驶员输入和车辆速度来确定轴扭矩请求； 
功率安全模块，其基于轴扭矩请求、车辆速度、和发动机速度来确定安全的扭矩请求； 
推进扭矩裁定模块，其基于轴扭矩请求和安全的扭矩请求来确定推进扭矩请求；以及 
致动模块，其基于推进扭矩请求来控制提供到发动机气缸的空气、火花、和燃料中的至少一个。 
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，还包括：驾驶员扭矩模块，其基于驾驶员输入和车辆速度来确定驾驶员扭矩请求，其中轴扭矩裁定模块基于驾驶员扭矩请求来确定轴扭矩请求。 
3.如权利要求2所述的发动机控制系统，还包括：闷响区域整形模块，其基于与轴扭矩转变通过零扭矩相关联的希望扭矩调整率和驾驶员扭矩请求来确定整形的扭矩请求。 
4.如权利要求3所述的发动机控制系统，还包括：轴扭矩确定模块，其基于整形的扭矩请求和基于驾驶员输入以外的参数的至少一个轴扭矩请求来确定轴扭矩请求。 
5.如权利要求4所述的发动机控制系统，还包括：轴功率确定模块，其基于车辆速度和整形的扭矩来确定轴功率请求。 
6.如权利要求5所述的发动机控制系统，还包括：推进功率转换模块，其基于轴功率请求和预定变速器损失来确定推进功率请求。 
7.如权利要求6所述的发动机控制系统，还包括：推进扭矩安全模块，其基于推进功率请求和发动机速度来确定安全的扭矩请求。 
8.如权利要求7所述的发动机控制系统，还包括：推进扭矩转换模块，其基于轴扭矩请求和传动比来确定初始扭矩请求。 
9.如权利要求8所述的发动机控制系统，还包括：扭矩安全箝制模块，其基于初始扭矩请求、安全的扭矩请求、和安全阈值扭矩来确定最终扭矩请求。 
10.如权利要求9所述的发动机控制系统，还包括：推进扭矩确定模块，其基于最终扭矩请求和基于驾驶员输入以外的参数的至少一个推进扭矩请求来确定推进扭矩请求。 
11.一种发动机控制方法，包括： 
基于驾驶员输入和车辆速度来确定轴扭矩请求； 
基于轴扭矩请求、车辆速度、和发动机速度来确定安全的扭矩请求； 
基于轴扭矩请求和安全的扭矩请求来确定推进扭矩请求；以及 
基于推进扭矩请求来控制提供到发动机气缸的空气、火花、和燃料中的至少一个。 
12.如权利要求11所述的发动机控制方法，还包括：基于驾驶员输入和车辆速度来确定驾驶员扭矩请求；以及基于驾驶员扭矩请求来确定轴扭矩请求。 
13.如权利要求12所述的发动机控制方法，还包括：基于与轴扭矩转变通过零扭矩相关联的希望扭矩调整率和驾驶员扭矩请求来确定整形的扭矩请求。 
14.如权利要求13所述的发动机控制方法，还包括：基于整形的扭矩请求和基于驾驶员输入以外的参数的至少一个轴扭矩请求来确定轴扭矩请求。 
15.如权利要求14所述的发动机控制方法，还包括：基于车辆速度和整形的扭矩来确定轴功率请求。 
16.如权利要求15所述的发动机控制方法，还包括：基于轴功率请求和预定变速器损失来确定推进功率请求。 
17.如权利要求16所述的发动机控制方法，还包括：基于推进功率请求和发动机速度来确定安全的扭矩请求。 
18.如权利要求17所述的发动机控制方法，还包括：基于轴扭矩请求和传动比来确定初始扭矩请求。 
19.如权利要求18所述的发动机控制方法，还包括：基于初始扭矩请求、安全的扭矩请求、和安全阈值扭矩来确定最终扭矩请求。 
20.如权利要求19所述的发动机控制方法，还包括：基于最终扭矩请求和基于驾驶员输入以外的参数的至少一个推进扭矩请求来确定推进扭矩请求。 
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