CN102235252A - 用于根据系统能量减小动力系扰动的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于根据系统能量减小动力系扰动的系统和方法。具体地，提供了一种用于动力系的控制系统，其包括能量确定模块和速度控制模块。能量确定模块在动力系的负空隙事件的第一时段期间确定输入到动力系的旋转能量。速度控制模块在跟随第一时段之后的负空隙事件的第二时段期间基于旋转能量选择性地将发动机的旋转速度的增加限制到第一预定变化率。旋转能量基于旋转速度的加速度变化率，速度控制模块在加速度变化率大于预定加速度变化率时限制所述增加。在开始于第二时段结束时的第三时段期间，速度控制模块进一步选择性地以第二预定变化率来增加所述旋转速度。还提供了相关的方法。

Description

用于根据系统能量减小动力系扰动的系统和方法

技术领域

本发明涉及车辆控制系统和方法，更为具体地，涉及用于减小动力系扰动的发动机控制系统和方法。

背景技术

此处所提供的背景说明是为了总体上呈现本发明背景的目的。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。

车辆通常包括驱动车辆的一个或多个车轮的动力系。动力系可以包括产生驱动扭矩的发动机系统。驱动扭矩通过变速器以各种传动比传送到驱动车轮的传动系。发动机系统可以包括内燃发动机、电机、或者它们的组合。

内燃发动机在汽缸内燃烧空气和燃料的混合物以驱动活塞，其产生驱动扭矩。流入发动机中的空气流量通过节气门调整。具体而言，节气门调节节流面积，所述节流面积增加或者减小进入发动机中的空气流量。随着节流面积增加，进入发动机中的空气流量增加。燃料控制系统调节燃料被喷射的速率，以将期望的空气/燃料混合物提供至汽缸和/或者实现期望的扭矩输出。增加提供到汽缸的空气和燃料量增加了发动机的扭矩输出。

在火花点火式发动机中，火花引起被提供至汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火式发动机中，汽缸内的压缩使提供至汽缸的空气/燃料混合物燃烧。火花正时和空气流量可以是用于调节火花点火式发动机的扭矩输出的主机制，而燃料流量则可以是用于调节压缩点火式发动机的扭矩输出的主机制。

已经开发了发动机控制系统来控制发动机输出的扭矩以实现期望的扭矩。但是，传统的发动机控制系统不能如所需那样精确地控制发动机输出扭矩。此外，传统的发动机控制系统不能提供对控制信号的迅速响应，或者在影响发动机输出扭矩的各种装置之中协调发动机扭矩控制。

发明内容

在一种形式中，本发明提供了一种用于包括发动机的动力系的控制系统。该控制系统包括能量确定模块和速度控制模块。能量确定模块在动力系的负空隙事件的第一时段期间确定输入到该动力系的旋转能量。速度控制模块则在跟随第一时段的负空隙事件的第二时段期间基于旋转能量选择性地将发动机的旋转速度的增加限制到第一预定变化率。

在一个特征中，当发动机的输出扭矩大于预定扭矩时，第二时段可以结束。在另一特征中，速度控制模块通过控制发动机的扭矩输出来限制所述增加。在又一特征中，速度控制模块在开始于第二时段结束时的第三时段期间选择性地以第二预定变化率来增加旋转速度。

在另一特征中，在所述旋转能量大于预定能量时，所述速度控制模块在所述第二时段期间限制所述增加。所述预定能量可以基于所述旋转速度。在相关的特征中，所述旋转能量基于所述旋转速度的加速度变化率，所述速度控制模块在所述加速度变化率大于预定的加速度变化率时限制所述增加。

在再一特征中，在动力系的变速器的扭矩转换器滑移率处于预定的范围之内时，速度控制模块在第二时段期间限制所述增加。在相关的特征中，所述预定的范围可以基于所述旋转能量。在其他相关特征中，当扭矩转换器滑移率超过所述预定范围的上限时，所述第二时段结束。

在另一形式中，本发明提供了一种用于控制包括发动机的动力系的方法。所述方法包括：在动力系的负空隙事件的第一时段期间确定输入到所述动力系的旋转能量。所述方法进一步包括：在跟随第一时段的负空隙事件的第二时段期间，基于旋转能量选择性地将发动机的旋转速度的增加限制到第一预定变化率。

在一个特征中，当发动机的输出扭矩大于预定扭矩时，所述第二时段可以结束。在另一特征中，所述选择性地限制包括限制发动机的扭矩输出。在又一特征中，所述方法进一步包括：在开始于第二时段结束时的第三时段期间，选择性地以第二预定变化率增加旋转速度。

在另一特征中，选择性地限制包括：当旋转能量大于预定能量时，限制所述增加。所述预定能量可以基于所述旋转速度。在相关的特征中，所述旋转能量基于所述旋转速度的加速度变化率，且所述选择性限制包括：在所述加速度变化率大于预定的加速度变化率时，限制所述增加。

在再一特征中，所述选择性地限制可以包括：在动力系的变速器的扭矩转换器滑移率处于预定的范围之内时，限制所述增加。在相关的特征中，所述预定的范围可以基于旋转能量。在其他相关特征中，当扭矩转换器滑移率超过所述预定范围的上限时，所述第二时段结束。

在又一其他特征中，如上所述的系统和方法通过由一个或多个处理器执行的计算机程序来实施。所述计算机程序可以贮存在有形的计算机可读介质上，例如但是不限于存储器、非易失性数据存储器、和/或者其他适当的有形存储介质。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种用于包括发动机的动力系的控制系统，所述控制系统包括：

能量确定模块，所述能量确定模块在所述动力系的负空隙事件的第一时段期间确定输入到所述动力系的旋转能量；以及

速度控制模块，所述速度控制模块在跟随所述第一时段的所述负空隙事件的第二时段期间，基于所述旋转能量来选择性地将所述发动机的旋转速度中的增加限制到第一预定变化率。

方案2. 根据方案1所述的控制系统，其中，所述第二时段在所述发动机的输出扭矩大于预定扭矩时结束。

方案3. 根据方案1所述的控制系统，其中，所述速度控制模块通过控制所述发动机的扭矩输出来限制所述增加。

方案4. 根据方案1所述的控制系统，其中，所述速度控制模块在开始于所述第二时段结束时的第三时段期间选择性地以第二预定变化率来增加所述旋转速度。

方案5. 根据方案1所述的控制系统，其中，在所述旋转能量大于预定能量时，所述速度控制模块在所述第二时段期间限制所述增加。

方案6. 根据方案5所述的控制系统，其中，所述预定能量基于所述旋转速度。

方案7. 根据方案1所述的控制系统，其中，所述旋转能量基于所述旋转速度的加速度变化率，且其中所述速度控制模块在所述加速度变化率大于预定的加速度变化率时限制所述增加。

方案8. 根据方案1所述的控制系统，其中，当所述动力系的变速器的扭矩转换器滑移率处于预定的范围之内时，所述速度控制模块在所述第二时段期间限制所述增加。

方案9. 根据方案8所述的控制系统，其中，所述预定范围基于所述旋转能量。

方案10. 根据方案8所述的控制系统，其中，当所述扭矩转换器滑移率超过所述预定范围的上限时，所述第二时段结束。

方案11. 一种用于控制包括发动机的动力系的方法，所述方法包括：

在所述动力系的负空隙事件的第一时段期间确定输入到所述动力系的旋转能量；以及

在跟随所述第一时段的所述负空隙事件的第二时段期间，基于所述旋转能量选择性地将所述发动机的旋转速度中的增加限制到第一预定变化率。

方案12. 根据方案11所述的方法，其中，当所述发动机的输出扭矩大于预定扭矩时，所述第二时段结束。

方案13. 根据方案11所述的方法，其中，所述选择性限制包括限制所述发动机的扭矩输出。

方案14. 根据方案11所述的方法，进一步包括：在开始于所述第二时段结束时的第三时段期间，选择性地以第二预定变化率增加所述旋转速度。

方案15. 根据方案11所述的方法，其中，所述选择性限制包括当所述旋转能量大于预定能量时限制所述增加。

方案16. 根据方案15所述的方法，其中，所述预定能量基于所述旋转速度。

方案17. 根据方案11所述的方法，其中，所述旋转能量基于所述旋转速度的加速度变化率，并且其中所述选择性限制包括在所述加速度变化率大于预定的加速度变化率时限制所述增加。

方案18. 根据方案11所述的方法，其中，所述选择性限制包括：在所述动力系的变速器的扭矩转换器滑移率处于预定的范围之内时，限制所述增加。

方案19. 根据方案18所述的方法，其中，所述预定范围基于所述旋转能量。

方案20. 根据方案18所述的方法，其中，当所述扭矩转换器滑移率超过所述预定范围的上限时，所述第二时段结束。

本发明的其他应用领域将从此后所提供的详细描述中变得显而易见。应该理解，详细的描述和特定的示例只是出于例示的目的，而不是为了限制本发明的范围。

附图说明

本发明将从详细的描述和附图中得到充分的理解，附图中：

图1是显示了用于车辆的示例性动力系的功能框图；

图2是显示了根据本发明原理的示例性发动机系统的功能框图；

图3是显示了根据本发明原理的示例性发动机控制系统的功能框图；

图4是显示了图3中所示的动力系扰动控制模块的示例性实施方式的功能框图；以及

图5-6是例示了根据本发明原理的、用于控制动力系的发动机以减小动力系扰动的示例性方法的流程图。

具体实施方式

下述描述本质上只是示例性的，而不意图以任何方式来限制本发明、本发明的应用或者使用。为了简洁，将在附图中使用相同的附图标记来指示相似的元件。如此处所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应理解为指的是使用了非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应该理解，在不改变本发明原理的情况下，方法中的步骤可以不同的顺序来执行。

如此处所使用的，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（共享的、专用的、或者成组的）和存储器、组合逻辑电路、和/或者提供所描述功能性的其他合适部件。

在操作期间，车辆的动力系可以在称之为负空隙状态和零空隙状态的状态之间转变。负空隙状态可以称之为这样的操作状态：在通过直接机械接合来传输驱动扭矩的动力系的驱动部件和从动部件之间存在间隙。所述间隙可能由驱动部件和从动部件之间的相对运动产生。随着所述部件朝向再接合运动，所述间隙可能导致一个或多个驱动部件和从动部件丧失旋转运动。作为一个示例，当变速器的配对齿轮之间的相对运动在所述齿轮之间产生间隙时，可以存在负空隙状态。

零空隙状态可以指的是这样的操作状态：动力系的所有驱动部件和从动部件彼此接合，并且在配合部件之间存在零间隙。负空隙事件可以指的是发生在这样的操作间隔期间的事件：所述操作间隔开始于动力系从零空隙状态转变到负空隙状态时，并且结束于该动力系从负空隙状态转变到随后的零空隙状态时。出于多种原因（包括但是不限于发动机输出扭矩中的波动），负空隙事件可以在动力系的操作期间反复发生。

在动力系从负空隙状态转变到随后的零空隙状态时的负空隙事件结束时，可能产生动力系扰动。车辆的驾驶者可以感知到动力系扰动为沉闷的金属声或者响亮的铃声，所述沉闷的金属声或者响亮的铃声是在一个或多个驱动部件与配合的从动部件再接合时产生的。

本发明提供了用于减少这种动力系扰动的发生和/或严重性的示例性控制系统和相关方法。本发明的控制系统和方法可以通过如下方式来减小动力系扰动的发生和/或严重性：在负空隙事件期间周期地确定输入至动力系的旋转能量，以及在负空隙事件期间选择性地限制发动机速度的增加。基于所述旋转能量，所述控制系统和方法选择性地将发动机速度的增加限制到第一预定变化率。所述控制系统和方法还选择性地将发动机速度的增加限制到第二预定变化率并持续以一定时段，所述时段开始于动力系在负空隙事件结束时从负空隙状态转变到随后的零空隙状态之时。通过以前述方式控制发动机速度，本发明的控制系统和方法可以减小动力系扰动的发生和/或严重性，并且与用于减轻这样的动力系扰动的其他常规系统和方法相比，没有增加发动机输出扭矩中的延迟。

现在参照图1，其给出了示例性车辆10的功能框图。车辆10包括动力系12，所述动力系12驱动车辆10的一个或多个车轮14。动力系12包括产生驱动扭矩的发动机系统20，所述驱动扭矩通过变速器22以一个或多个传动比传送到驱动车轮14的传动系24。变速器22可以是自动变速器，并可以通过扭矩转换器（TC）26驱动性耦接至发动机系统20。

现在参照图2，其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，所述发动机102基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆10的驱动扭矩。空气通过节气门阀112被吸入进气歧管110。只是为了示例，节气门阀112可以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，所述节气门致动器模块116调整节气门阀112的打开度以控制被吸入进气歧管110的空气量。

来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的汽缸。尽管发动机102可以包括多个汽缸，但是为了示例的目的，仅仅显示了单个代表性汽缸118。只是为了示例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。ECM 114可以指令汽缸致动器模块120来选择性地停用一些汽缸，这在特定的发动机操作状况下可以改善燃料经济性。

发动机102可以使用四冲程循环来操作。如下所述，四冲程可以称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）每转一周期间，在汽缸118之内发生四个冲程的两个。因此，对于汽缸118而言，要经历全部四个冲程必需要曲轴转两周。

在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入到汽缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，所述燃料致动器模块124调整燃料喷射以实现期望的空气/燃料比。燃料可以在中央位置处喷射到进气歧管110中，或者在例如靠近每个汽缸的进气阀122的多个位置处被喷射到进气歧管110中。在各种实施方式（未示出）中，燃料可以直接喷射到汽缸中，或者喷射到与汽缸相关联的混合室中。燃料致动器模块124可以中止将燃料喷射到被停用的汽缸中。

被喷射的燃料与空气混合，并且在汽缸118内产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞（未示出）压缩所述空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火式发动机，在这种情况下，汽缸118内的压缩点燃所述空气/燃料混合物。可选地，发动机102可以是火花点火式发动机，在这种情况下，火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号给汽缸118中的火花塞128赋能，这点燃了空气/燃料混合物。火花正时可以相对于活塞处于其最顶部位置的时刻来规定，所述最顶部位置称为上死点（TDC）。

火花致动器模块126可以通过规定了在TDC之前或者之后多远来产生火花的正时信号来加以控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的操作可以与曲轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可以中止将火花供给被停用的汽缸。

产生火花可以称为着火事件。火花致动器模块126可以具有为每次着火事件改变火花正时的能力。此外，火花致动器模块126可以具有为给定着火事件改变火花正时的能力，即使正时信号中的改变是在恰好位于给定着火事件之前的着火事件后接收到时，也能为该给定着火事件改变火花正时。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以限定为活塞到达TDC和活塞返回到下死点（BDC）的时刻之间的时间。

在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130排出燃烧副产品。燃烧的副产品通过排气系统134从车辆10排出。

进气阀122可以通过进气凸轮轴140来控制，而排气阀130可以通过排气凸轮轴142来控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制用于汽缸118的多个进气阀（包括进气阀122），和/或可以控制多排汽缸（包括汽缸118）的进气阀（包括进气阀122）。相似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制用于汽缸118的多个排气阀，和/或可以控制用于多排汽缸（包括汽缸118）的排气阀（包括排气阀130）。

汽缸致动器模块120可以通过禁止进气阀122和/或排气阀130的打开来停用汽缸118。在各种其他实施方式中，进气阀122和/或排气阀130可以通过除曲轴之外的装置来控制，例如电磁致动器。

进气阀122被打开的时间可以通过进气凸轮相位器148来相对活塞TDC变化。排气阀130被打开的时间可以通过排气凸轮相位器150来相对于活塞TDC变化。相位器致动器模块158可以基于来自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，可变阀升程（未示出）也可以通过相位器致动器模块158来控制。

发动机系统100可以包括增压装置，所述增压装置将加压空气提供给进气歧管110。例如，图2显示了包括热涡轮160-1的涡轮增压器，热涡轮160-1通过流经排气系统134的热废气来提供动力。涡轮增压器也包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2，所述冷空气压缩机160-2对将要引导到节气门阀112中的空气进行压缩。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可以压缩来自节气门阀112的空气，并将被压缩的空气输送到进气歧管110。

废气门162可以允许废气旁通绕过涡轮160-1，由此减小涡轮增压器的增压（进气空气压缩量）。ECM 114可以通过增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可以通过增压致动器模块164来控制。涡轮增压器可以具有可变几何，其可以通过增压致动器模块164来控制。

中间冷却器（未示出）可以耗散一些包含在压缩空气充量中的热，所述热在空气被压缩时产生。压缩空气充量还可以吸收来自排气系统134的部件的热。尽管为了说明目的而分开显示，但是涡轮160-1和压缩机160-2可以彼此附接，将进气空气放置成与热废气接近。

发动机系统100可以包括废气再循环（EGR）阀170，所述废气再循环（EGR）阀170选择性地将废气再引导回到进气歧管110。EGR阀170可以位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可以通过EGR致动器模块172来控制。

发动机系统100可以使用RPM传感器180以每分钟转数（RPM）来测量曲轴的旋转速度。通过测量曲轴的旋转速度，发动机系统100也可以测量发动机102的旋转速度（即发动机速度）。RPM 传感器180可以基于表示了发动机速度的被测量曲轴速度来输出信号（发动机RPM）。发动机冷却剂的温度可以使用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102之内，或者位于冷却剂能循环到其他位置处，例如散热器（未示出）。

进气歧管110之内的压力可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量。在各种实施方式中，可以测量作为环境空气压力和进气歧管110之内的压力之间的差的发动机真空度。流入进气歧管110的空气的质量流率可以使用质量空气流量（MAF）传感器186来测量。在各种实施方式中，MAF传感器186可以位于也包括节气门阀112的壳体内。

节气门致动器模块116可以使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）190来监测节气门阀112的位置。被吸入发动机102之内的空气的环境温度可以使用进气温度（IAT）传感器192来测量。ECM 114可以使用来自传感器的信号来做出用于发动机系统100的控制决定。

ECM 114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器22中的换挡。例如，ECM 114可以在挡位变换期间减小发动机扭矩。ECM 114可以与混合动力控制模块196通信以协调发动机102和电动机198的操作。

电动机198也可以用作发电机，从而可以用于产生用于车辆电气系统和/或者用于存储在电池中的电能。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的各种功能都可以集成到一个或多个模块中。

改变发动机参数的每个系统都可以称为接收致动器值的致动器。例如，节气门致动器模块116可以称为致动器，而节气门打开面积可以称为致动器值。在图2的示例中，节气门致动器模块116通过调节节气门阀112的叶片角度来实现节气门打开面积。

相似地，火花致动器模块126可以称为致动器，而对应的致动器值可以是相对于汽缸TDC的火花提前量。其他的致动器可以包括汽缸致动器模块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，致动器值可以分别对应于被启用的汽缸的数目、燃料供给速率、进气凸轮相位器角度和排气凸轮相位器角度、增压压力和EGR阀打开面积。ECM 114可以控制致动器值，以便使发动机102产生期望的发动机输出扭矩。

现在参照图3，其显示了示例性发动机控制系统的功能框图。ECM 114的示例性实施方式包括驾驶员扭矩模块200、动力系扰动控制（PDC）模块202和车轴扭矩仲裁模块204。

驾驶员扭矩模块200基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入确定驾驶员扭矩请求。驾驶员输入可以基于加速器踏板的位置。驾驶员输入也可以基于巡航控制，该巡航控制可以是自适应巡航控制系统，该自适应巡航控制系统变化车辆的速度以保持预定的尾随距离。驾驶员扭矩模块200可以存储加速器踏板位置至期望扭矩的一个或多个映射，并且可以基于所选择的映射之一来确定驾驶员扭矩请求。

PDC模块202通过实施对发动机输出扭矩的闭环控制在动力系12的负空隙事件期间选择性地控制发动机速度。更为具体地，PDC模块202在负空隙事件期间基于输入到动力系12的旋转能量来选择性地控制发动机速度。

PDC模块202在每个负空隙事件的第一时段期间监测发动机输出扭矩和旋转能量，所述第一时段在发动机输出扭矩超过零时开始。当该负空隙事件期间的旋转能量超过预定的能量时，PDC模块202在该负空隙事件中跟随第一时段的第二时段期间将发动机速度的增加限制到第一预定变化率。所述预定能量可以基于发动机速度。在当前的示例中，预定能量可以是发动机速度中的预定加速度变化率（例如，转数/秒-秒-秒）。第二时段在负空隙事件结束时结束。PDC模块202在第二时段期间限制发动机速度的增加，是为了在动力系12从负空隙状态转变到零空隙状态时控制输入到动力系12中的旋转能量的量。

在第二时段期间限制发动机速度之后，PDC模块202在跟随负空隙事件的第三时段期间将发动机速度的增加限制到第二预定变化率。第三时段在动力系12从负空隙事件的负空隙状态进入到零空隙状态时开始。第二预定变化率可以大于第一预定变化率。PDC模块202在第三时段中限制发动机速度的增加，是为了避免在将发动机速度限制到第一预定变化率的第二时段之后发动机速度会迅速增大。

在当前的示例中，PDC模块202在第二和第三时段期间通过输出以期望方式限制发动机速度增加的传动系扭矩请求来控制发动机速度。PDC模块202输出传动系扭矩请求以抑制动力系扰动，否则所述动力系扰动将在动力系12从负空隙状态转变到零空隙状态时产生。

车轴扭矩仲裁模块204在来自驾驶员扭矩模块200的驾驶员扭矩请求、来自PDC模块202的传动系扭矩请求和其他的车轴扭矩请求之间进行仲裁。车轴扭矩（车轮14处的扭矩）可以由包括发动机和/或者电动机的各种源来产生。扭矩请求可以包括绝对扭矩请求、以及相对扭矩请求和斜坡渐变请求（ramp request）。只是为了示例，斜坡渐变请求可以包括将扭矩向下斜坡渐变到最小的发动机关闭扭矩的请求，或者使扭矩从最小的发动机关闭扭矩向上斜坡渐变的请求。相对扭矩请求可以包括临时的或者永久的扭矩减小或者增加。

车轴扭矩请求可以包括在检测到正车轮滑移时由牵引控制系统所请求的扭矩减小。正车轮滑移发生在车轴扭矩克服了车轮14和路表面之间的摩擦并且车轮14开始相对于路表面滑移之时。车轴扭矩请求也可以包括抵消负车轮滑移的扭矩增加请求，在负车轮滑移时，车辆10的一个或多个车轮14因为车轴扭矩是负值而沿着其他方向相对于路表面滑移。

车轴扭矩请求也可以包括刹车管理请求和车辆过速扭矩请求。刹车管理请求可以减小车轴扭矩，以保证车轴扭矩没有超过刹车在车辆停止时保持所述车辆的能力。车辆过速扭矩请求则可以减小车轴扭矩以防止车辆超过预定的速度。车轴扭矩请求也可以通过车辆稳定性控制系统来产生。

车轴扭矩仲裁模块204基于在所接收的扭矩请求之间的仲裁结果来输出预测扭矩请求和即时扭矩请求。如下所述，在被用于控制发动机系统100的致动器之前，来自车轴扭矩仲裁模块204的预测扭矩请求和即时扭矩请求可以通过ECM 114的其他模块来选择性地调节。

一般而言，即时扭矩请求是当前期望的车轴扭矩量，而预测扭矩请求则是在较短时间后可能所需的车轴扭矩量。因此，ECM 114控制发动机系统100以产生等于即时扭矩请求的车轴扭矩。但是，致动器值的不同组合可以导致相同的车轴扭矩。因此，ECM 114可以调节致动器值以允许到预测扭矩请求的更快速转变，同时仍然将车轴扭矩保持在即时扭矩请求。

在各种实施方式中，预测扭矩请求可以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，当驾驶员扭矩请求导致车轮在冰面上滑移时。在这样的情况下，牵引控制系统（未示出）可以通过即时扭矩请求来请求减小，ECM 114将发动机系统100所产生的扭矩减小到即时扭矩请求。但是，ECM 114控制发动机系统100，使得一旦车轮滑移停止，则发动机系统100可以快速地恢复产生预测扭矩请求。

一般而言，即时扭矩请求和更高的预测扭矩请求之间的差可以称为扭矩储备。扭矩储备可以表示发动机系统100能够以最小延迟开始产生的额外扭矩量。快速发动机致动器被用于增加或者减小当前的车轴扭矩。如下面更为详细地描述，快速发动机致动器是相对于慢速发动机致动器而限定的。

在各种实施方式中，快速发动机致动器能够在一定范围之内变化车轴扭矩，其中所述范围通过慢速发动机致动器来建立。在这样的实施方式中，所述范围的上限是预测扭矩请求，而所述范围的下限则由快速致动器的扭矩容量来限制。只是为了示例，快速致动器只能够将车轴扭矩减小第一量，而所述第一量是对快速致动器的扭矩容量的测量结果。所述第一量可以基于慢速发动机致动器所设定的发动机操作条件而变化。当即时扭矩请求处于所述范围之内时，快速发动机致动器可以被设定成使车轴扭矩等于即时扭矩请求。当ECM 114请求预测扭矩请求被输出时，快速发动机致动器可以被控制，以便将车轴扭矩变化到所述范围的顶部，所述范围的顶部是预测扭矩请求。

一般而言，当与慢速发动机致动器相比时，快速发动机致动器可以更快速地改变车轴扭矩。慢速致动器可以比快速致动器更缓慢地响应其相应致动器值中的变化。例如，慢速致动器可以包括响应于致动器值中的改变而需要时间来从一个位置移动到另一个位置的机械部件。慢速致动器的特征也可以在于：一旦慢速致动器开始实施所改变的致动器值时，使所述车轴扭矩开始变化所需要的时间量。通常地，该时间量对慢速致动器比对快速致动器更长。此外，即使在开始改变之后，所述车轴扭矩可能需要更长的时间来完全响应慢速致动器中的改变。

只是为了示例，ECM 114可以将用于慢速致动器的致动器值设定成这样的值，所述值使得如果快速致动器设定到合适的值则能够使发动机系统100产生预测扭矩请求。同时，ECM 114可以将用于快速致动器的致动器值设定到这样的值：在给定慢速致动器值时，所述值导致发动机系统100产生即时扭矩请求而不是预测扭矩请求。

因此，快速致动器值导致发动机系统100产生即时扭矩请求。当ECM 114决定将车轴扭矩从即时扭矩请求转变到预测扭矩请求时，ECM 114将用于一个或多个快速致动器的致动器值改变到对应于预测扭矩请求的值。因为慢速致动器的值已经基于预测扭矩请求而设定，所以发动机系统100能够仅在快速致动器所施加的延迟之后产生预测扭矩请求。换言之，避免了使用慢速致动器改变车轴扭矩将另外导致的更长的延迟。

只是为了示例，当预测扭矩请求等于驾驶员扭矩请求时，扭矩储备可以在即时扭矩请求由于临时扭矩减小请求的缘故而小于驾驶员扭矩请求时产生。可选地，通过将预测扭矩请求增加到高于驾驶员扭矩请求同时将即时扭矩请求保持为驾驶员扭矩请求，也可以产生扭矩储备。所获得的扭矩储备可以吸收所请求的车轴扭矩中的突然增加。只是为了示例，来自空调或者动力转向泵的突然加载可以通过增加即时扭矩请求来平衡。如果即时扭矩请求的增加小于所述扭矩储备，则该增加可以通过使用快速致动器来快速地产生。然后，还可以增加预测扭矩请求以重新建立前面的扭矩储备。

使用扭矩储备的另一示例在于减小慢速致动器值中的波动。由于其相对低的速度，所以变化慢速致动器值可能产生控制的不稳定性。此外，慢速致动器可以包括机械零部件，所述机械零部件在频繁移动时可能吸收更多的功率和/或更快速地磨损。产生足够的扭矩储备允许期望的扭矩变化经由即时扭矩请求通过变化快速致动器来实现，同时保持慢速致动器的值。例如，为了保持给定的空转速度，即时扭矩请求可以在一定范围之内变化。如果预测扭矩请求设定成高于该范围的水平，则保持空转速度的即时扭矩请求中的变化可以使用快速致动器来实现，而不需要调节慢速致动器。

只是为了示例，在火花点火式发动机中，火花正时可以是快速致动器值，节气门打开面积可以是慢速致动器值。火花点火式发动机可以通过施加火花来燃烧包括例如汽油和乙醇之类的燃料。作为比较，在压缩点火式发动机中，燃料流量可以是快速致动器值，而节气门打开面积可以用作用于除了扭矩之外的发动机特征的致动器值。压缩点火式发动机可以通过压缩燃料（包括，例如柴油）来使燃料燃烧。

当发动机102是火花点火式发动机时，火花致动器模块126可以是快速致动器，而节气门致动器模块116可以是慢速致动器。在接收到新的致动器值时，火花致动器模块126可以能够改变用于随后的着火事件的火花正时。当用于着火事件的火花正时（也称为活化提前）设定成校准值时，在紧随该着火事件之后的燃烧冲程中产生最大扭矩。但是，偏离校准值的火花提前则可以减小在燃烧冲程中所产生的扭矩量。因此，火花致动器模块126能够通过改变火花提前从而在发生下一个着火事件时就立即改变发动机输出扭矩。只是为了示例，在车辆设计的校准阶段期间可以确定对应于不同发动机操作状况的火花提前的表，并且校准值基于当前的发动机操作状况从所述表中加以选择。

相反，节气门打开面积的改变则需要更长时间来影响发动机输出扭矩。节气门致动器模块116通过调整节气门阀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，则在节气门阀112基于新的致动器值从其先前位置移动到新的位置时存在着机械延迟。此外，基于节气门阀打开度的空气流量的改变在进气歧管110中还经历空气传输延迟。进一步地，进气歧管110中增加的空气流量不会实现为发动机输出扭矩中的增加，直到汽缸118在下一进气冲程中接收额外的空气、压缩该额外的空气、以及开始燃烧冲程时。

使用这些致动器作为示例，扭矩储备可以通过将节气门打开面积设定到允许发动机102产生预测扭矩请求的值而产生。同时，火花正时则可以基于小于预测扭矩请求的即时扭矩请求来设定。尽管节气门打开面积产生足够的空气流量用于发动机102来产生预测扭矩请求，但是火花正时基于即时扭矩请求被延迟（其减小扭矩）。因此，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求。

当需要额外扭矩时，例如当启动空调压缩机或者当牵引控制确定车轮滑移已经结束时，火花正时可以基于预测扭矩请求来设定。通过随后的着火事件，火花致动器模块126可以使火花提前返回到校准值，这允许发动机102产生利用已经存在的空气流量可实现的完全发动机输出扭矩。因此，发动机输出扭矩可以快速地增加到预测扭矩请求，而没有经历改变节气门打开面积所导致的延迟。

当发动机102是压缩点火式发动机时，燃料致动器模块124可以是快速致动器，而节气门致动器模块116和增压致动器模块164可以是排放致动器（emissions actuators）。以这种方式，燃料质量可以基于即时扭矩请求来设定，而节气门打开面积和增压则可以基于预测扭矩请求来设定。节气门打开面积可以产生比满足预测扭矩请求所必须的空气流量更多的空气流量。所产生的空气流量转而又可以多于所喷射燃料的完全燃烧所需的空气流量，使得空气/燃料比通常为贫，且空气流量的改变不会影响发动机扭矩输出。因此，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求，并且可以通过调节燃料流量来增加或者减小。

节气门致动器模块116、增压致动器模块164和EGR 170可以基于预测扭矩请求来控制，以控制排放物并最小化涡轮迟滞。节气门致动器模块116可以产生真空，以通过EGR 170抽吸废气并使其进入到进气歧管110中。

车轴扭矩仲裁模块204可以将预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩仲裁模块206。在各种实施方式中，车轴扭矩仲裁模块204可以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。混合动力优化模块208确定多少扭矩应当由发动机102产生以及多少扭矩应当由电动机198来产生。然后，混合动力优化模块208输出修改的预测扭矩请求和即时扭矩请求至推进扭矩仲裁模块206。在各种实施方式中，混合动力优化模块208可以实施在混合动力控制模块196中。

通过推进扭矩仲裁模块206接收的预测扭矩请求和即时扭矩请求被从车轴扭矩域（车轮14处的扭矩）转换到推进扭矩域（曲轴处的扭矩）。该转换可以发生在混合动力优化模块208之前、之后，或者作为其一部分而发生，或者替代混合动力优化模块208而发生。

推进扭矩仲裁模块206在包括了被转换的预测和即时扭矩请求的推进扭矩请求之间进行仲裁。推进扭矩仲裁模块206产生经仲裁的预测扭矩请求和经仲裁的即时扭矩请求。经仲裁的扭矩可以通过从接收的请求中选择胜出的请求来生成。可选地或者另外地，经仲裁的扭矩可以通过基于所接收请求中的另一个或另外多个请求来修改所接收请求中的一个请求而产生。

其他推进扭矩请求可以包括用于发动机过速保护的扭矩减小、用于防止熄火的扭矩增加、以及变速器控制模块194所请求的适应换挡的扭矩减小。推进扭矩请求也可以从离合器燃料切断来获得，这在手动变速器车辆中当驾驶员压下离合器踏板时减小发动机输出扭矩，以防止发动机速度中的突变（flare）（迅速上升）。

推进扭矩请求也可以包括发动机关闭请求，其可以在检测到关键故障时被引发。只是出于示例，关键故障可以包括检测到车辆被盗、起动器电动机卡住、电子节气门控制问题、以及未预期的扭矩增加。在各种实施方式中，当存在发动机关闭请求时，仲裁将选择发动机关闭请求作为胜出请求。当存在发动机关闭请求时，推进扭矩仲裁模块206可以输出零作为经仲裁的扭矩。

在各种实施方式中，发动机关闭请求可以与仲裁过程分开，而仅是简单地关闭发动机102。推进扭矩仲裁模块206仍然可以接收发动机关闭请求，使得例如合适的数据可以反馈到其他扭矩请求器。例如，所有其他扭矩请求器可以被通知它们已经在仲裁中输掉。

RPM控制模块210也可以将预测扭矩请求和即时扭矩请求输出到推进扭矩仲裁模块206。当ECM 114处于RPM模式中时，来自RPM控制模块210的扭矩请求可以在仲裁中胜出。当驾驶员将其脚从加速器踏板移开时，例如当车辆空转或者从更高的速度滑行减慢时，RPM模式可以被选择。可选地或者另外地，当来自车轴扭矩仲裁模块204的预测扭矩请求小于预定扭矩值时，RPM模式可以被选择。

RPM控制模块210接收来自RPM轨迹模块212的期望RPM，并控制预测扭矩请求和即时扭矩请求以减小期望RPM和当前RPM之间的差。只是为了示例，RPM轨迹模块212可以输出用于车辆滑行减慢的线性减小的期望RPM，直到达到空转RPM时。然后，RPM轨迹模块212可以继续输出空转RPM作为期望的RPM。

储备/载荷模块220从推进扭矩仲裁模块206接收经仲裁的预测扭矩请求和经仲裁的即时扭矩请求。储备/载荷模块220可以调节经仲裁的预测扭矩请求和即时扭矩请求以产生扭矩储备和/或补偿一个或多个载荷。然后，储备/载荷模块220将被调节的预测扭矩请求和即时扭矩请求输出至致动模块224。

只是为了示例，催化剂起燃过程或者冷起动减排过程都可能需要推迟的火花提前。因此，储备/载荷模块220可能将被调节的预测扭矩请求增加到高于被调节的即时扭矩请求，以产生用于冷起动减排过程的延迟的火花。在另一示例中，发动机的空气/燃料比和/或质量空气流量可以直接改变，例如通过诊断性侵入式当量比测试（diagnostic intrusive equivalence ratio testing）和/或者新的发动机清扫。在开始这些过程之前，可以产生或者增加扭矩储备以快速地抵消发动机输出扭矩中的减小，所述发动机输出扭矩的减小是由于在这些过程期间空气/燃料混合物的贫化造成的。

在预料到未来的载荷（例如，动力转向泵的操作或者空调（A/C）压缩机离合器的接合）的情况下，储备/载荷模块220也可以产生或者增加扭矩储备。用于A/C压缩机离合器的接合的储备可以在驾驶员初次请求空调时产生。储备/载荷模块220可以增加被调节的预测扭矩请求，同时保留被调节的即时扭矩请求未改变以产生扭矩储备。然后，当A/C压缩机离合器接合时，储备/载荷模块220可以通过A/C压缩机离合器的估计载荷来增加即时扭矩请求。

致动模块224从储备/载荷模块220接收被调节的预测扭矩请求和调节的即时扭矩请求。致动模块224确定被调节的预测扭矩请求和即时扭矩请求如何被实现。致动模块224可以是发动机类型特定的。例如，对于火花点火式发动机相对于压缩点火式发动机，致动模块224可以被不同地实施，或者使用不同的控制方案。

在各种实施方式中，致动模块224可以限定位于对所有的发动机类型通用的模块与发动机类型特定的模块之间的界限。例如，发动机类型可以包括地火花点火式和压缩点火式。在致动模块224之前的模块，例如推进扭矩仲裁模块206，可以是对所有发动机类型通用的，而致动模块224和随后的模块可以是发动机类型特定的。

例如，在火花点火式发动机中，致动模块224可以作为慢速致动器来变化节气门阀112的打开度，所述慢速致动器允许更宽范围的扭矩控制。致动模块224可以使用汽缸致动器模块120来禁用汽缸，其可以提供宽范围的扭矩控制，但是也可能是缓慢的，并且可能涉及驾驶性和排放问题。致动模块224可以使用火花正时作为快速致动器。但是，火花正时可能不能提供相同的扭矩控制范围。此外，利用火花正时的改变所可能获得的扭矩控制量（称为火花储备容量）可能随着空气流量的改变而变化。

在各种实施方式中，致动模块224可以基于被调节的预测扭矩请求来产生空气扭矩请求。空气扭矩请求可以等于被调节的预测扭矩请求，从而设定空气流量，使得被调节的预测扭矩请求可以通过对其他致动器的改变来实现。

空气控制模块228可以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可以控制期望的歧管绝对压力（MAP）、期望的节流面积、和/或者期望的每缸空气量（APC）。期望的MAP可以用于确定期望的增压，期望的APC可以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也可以确定EGR阀170的打开量。

致动模块224也可以产生火花扭矩请求、汽缸关闭扭矩请求和燃料扭矩请求。火花扭矩请求可以被火花控制模块232用来确定需要将火花正时从校准的火花提前延迟多少（这减小发动机输出扭矩）。

汽缸关闭扭矩请求可以被汽缸控制模块236用来确定多少汽缸将被停用。汽缸控制模块236可以指令汽缸致动器模块120停用发动机102的一个或多个汽缸。在各种实施方式中，预先限定组的汽缸可以被一起停用。

汽缸控制模块236也可以指令燃料控制模块240停止将燃料提供给被停用的汽缸，并且可以指令火花控制模块232停止对停用的汽缸提供火花。在各种实施方式中，火花控制模块232仅仅在一旦已存在于汽缸内的燃料/空气混合物已经燃烧后才停止给该汽缸提供火花。

在各种实施方式中，汽缸致动器模块120可以包括液压系统，所述液压系统选择性地使进气阀和/或排气阀与用于一个或多个汽缸的对应凸轮轴分离，以停用这些汽缸。只是为了示例，用于汽缸中半数汽缸的阀作为一组被汽缸致动器模块120液压耦接或者分离。在各种实施方式中，汽缸可以简单地通过中止将燃料提供给这些汽缸而停用，而不必停止进气阀和排气阀的打开和关闭。在这样的实施方式中，可以省略汽缸致动器模块120。

燃料控制模块240可以基于来自致动模块224的燃料扭矩请求来改变提供给每个汽缸的燃料量。在火花点火式发动机的正常操作期间，燃料控制模块240能够以空气主导模式操作，在所述空气主导模式中，燃料控制模块240试图通过基于空气流量来控制燃料流量从而保持化学计量比的空气/燃料比。燃料控制模块240可以确定在与当前每缸空气量组合时将产生化学计量比燃烧的燃料质量。燃料控制模块240可以通过燃料供给速率来指令燃料致动器模块124，以便对每个启用的汽缸喷射该燃料质量。

在压缩点火式系统中，燃料控制模块240可以操作在燃料主导模式中，在所述燃料主导模式中，燃料控制模块240为每个汽缸确定满足燃料扭矩请求且同时最小化排放物、噪音和燃料消耗的燃料质量。在燃料主导模式中，基于燃料流量来控制空气流量，并且所述空气流量可以被控制成产生贫的空气/燃料比。此外，空气/燃料比可以保持在预定水平之上，这可以防止在动态发动机操作状况中产生黑烟。

模式设定可以确定致动模块224如何处理被调节的即时扭矩请求。模式设定可以提供至致动模块224，例如通过推进扭矩仲裁模块206，并且可以选择模式，所述模式包括：非活动模式、合理模式（pleasible mode）、最大范围模式和自动致动模式。

在非活动模式中，致动模块224可以忽视被调节的即时扭矩请求，并且基于被调节的预测扭矩请求设定发动机输出扭矩。因此，致动模块224可以将火花扭矩请求、汽缸关闭扭矩请求和燃料扭矩请求设定到被调节的预测扭矩请求，这最大化了用于当前发动机空气流量状况的发动机输出扭矩。可选地，致动模块224可以将这些请求设定到预定（例如，超出范围的高）值，以便禁止通过延迟火花、停用汽缸、或者减小燃料/空气比来减小扭矩。

在合理模式中，致动模块224将被调节预测扭矩请求输出为空气扭矩请求，并试图通过仅调节火花提前来实现被调节的即时扭矩请求。因此，致动模块224将被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将尽可能多地延迟所述火花，以试图实现所述火花扭矩请求。如果期望的扭矩减小大于火花储备容量（通过火花延迟可实现的扭矩减少量），则可能不能实现所述扭矩减小。然后，发动机输出扭矩将大于被调节的即时扭矩请求。

在最大范围模式中，致动模块224可以将被调节的预测扭矩请求输出为空气扭矩请求，并将被调节即时扭矩请求输出为火花扭矩请求。此外，当仅减小点火提前不能实现所调节的即时扭矩请求时，致动模块224可以减小汽缸关闭扭矩请求（由此停用汽缸）。

在自动致动模式中，致动模块224可以基于被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，只是在必要时才减小空气扭矩请求，以允许火花控制模块232通过调节火花提前来实现所调节的即时扭矩请求。因此，在自动致动模式中，实现所调节的即时扭矩请求，同时尽可能小地调节空气扭矩请求。换言之，通过尽可能多地减小快速响应的火花提前，从而使得对相对较慢响应的节气门阀打开度的使用最少。这允许发动机102尽可能快地恢复产生所调节的预测扭矩请求。

扭矩估计模块244估计发动机102的输出扭矩。该估计的扭矩可以被空气控制模块228使用以执行对发动机空气流量参数（例如，节流面积、MAP和相位器位置）的闭环控制。例如，可以限定诸如这样的扭矩关系：

T=f（APC, S, I, E, AF, OT, #）           （1）

其中扭矩（T）是每缸空气量（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）和被启用的汽缸数（#）的函数。也可以考虑额外的变量，例如废气再循环（EGR）阀的打开程度。

该关系可以通过公式来建模和/或者可以存储作为查找表。扭矩估计模块244可以基于被测量的MAF和当前RPM确定APC，从而允许基于实际空气流量的闭环空气控制。在相位器可以朝向期望位置行进时，所使用的进气和排气凸轮相位器的位置可以基于实际的位置。

实际的火花提前可以被用于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，被估计的扭矩可以被称为估计的空气扭矩，或者简单称为空气扭矩。该空气扭矩是在火花延迟被去除（即火花正时被设定为校准的火花提前值）且所有汽缸都被供给燃料的情况下，发动机在当前空气流量条件下可以产生多少扭矩的估计。

空气控制模块228可以将期望的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调整节气门阀112，以产生期望的节流面积。空气控制模块228可以基于反演的扭矩模型和空气扭矩请求来产生期望的面积信号。空气控制模块228可以使用被估计的空气扭矩和/或MAF信号以执行闭环控制。例如，期望的面积信号可以被控制，以最小化被估计的空气扭矩和空气扭矩请求之间的差。

空气控制模块228可以将期望的歧管绝对压力（MAP）输出到增压调度模块248。增压调度模块248使用期望的MAP信号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/或者增压器。

空气控制模块228也可以将期望的每缸空气量（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可以使用相位器致动器模块158来控制进气和/或排气凸轮相位器148、150的位置。

再返回参考火花控制模块232，校准的火花提前可以基于各种发动机操作状况来变化。只是为了示例，扭矩关系可以被反演，以便求解期望的点火提前。对于给定的扭矩请求（T_des），期望的点火提前（S_des）可以基于如下来确定：

S _des =T ^-1（T _des ,APC, I, E, AF, OT, #）           （2）

该关系可以作为公式和/或作为查找表来实施。空气/燃料比（AF）可以是实际的空气/燃料比，如由燃料控制模块240所报告的。

当火花提前设定成校准火花提前时，所获得的扭矩可以尽可能地接近平均最佳扭矩（MBT）。MBT指的是，在使用具有大于预定阈值的辛烷值的燃料和使用化学计量比的燃料供给的情况下，在火花提前增加时，对于给定的空气流量所产生的最大发动机输出扭矩。该最大扭矩所发生时的火花提前称为MBT火花。校准火花提前可以与MBT火花稍微不同，这是因为例如燃料品质（例如，当使用了更低辛烷值的燃料时）和环境因素。因此，校准火花提前处的扭矩可以小于MBT。

现在参照图4，其给出了显示PDC模块202的示例性实施方式的功能框图。如上所讨论，PDC模块202在负空隙事件的第二时段和紧随负空隙事件的第三时段期间选择性地控制发动机速度，所述第三时段开始于动力系12从负空隙事件的负空隙状态进入零空隙状态之时。PDC模块202包括动力系扰动控制（PDC）使能模块300、能量输入确定模块302、空隙状态确定模块304、TCC滑移率确定模块306、和速度控制模块308。

PDC使能模块300基于所接收的各种动力系信号来确定是否符合用于使能PDC控制的总的使能标准。通常，可以满足总的PDC控制使能标准，除非存在不能进行PDC控制的超越原因。当存在某些车轴扭矩请求和/或者推进扭矩请求时，可能存在超越原因。作为一个示例，由牵引控制系统请求的用于减小发动机输出扭矩的车轴扭矩请求可以提供不使能PDC控制的超越原因。其他示例包括：提供用于发动机过速保护的扭矩减小的推进扭矩请求、用于防止熄火的扭矩增加、以及适应换挡的扭矩减小。PDC使能模块300输出表示了当前是否使能了PDC控制的信号（PDC使能）。

能量输入确定模块302在动力系12操作在负空隙状态中的时段期间周期地确定输入到动力系12的旋转能量。特别地，能量输入确定模块302在每个负空隙事件的第一时段期间周期地确定旋转能量。能量输入确定模块302输出表示了所确定的当前旋转能量的信号（旋转能量）。旋转能量被通信至速度控制模块308。

旋转能量是对输入到作为系统的动力系12的旋转能量的测量结果，并因此可以作为对系统能量的测量结果。在各种实施方式中，旋转能量可以通过各种驱动扭矩源（包括发动机102）输入到动力系12。在本示例中，旋转能量是对使发动机102从第一旋转速度加速到大于第一旋转速度的第二旋转速度所需的功的测量。因此，能量输入确定模块302通过确定发动机速度的加速度变化率（例如，转数/秒-秒-秒）来确定旋转能量。能量输入确定模块302通过RPM传感器180接收发动机速度，从空隙状态确定模块304接收空隙状态，并基于所接收的信号周期地确定旋转能量。

空隙状态确定模块304监测动力系12的一个或多个操作状况，并基于所监测的操作状况来确定动力系12的当前空隙状态。空隙状态确定模块304输出表示了所确定的当前空隙状态的信号（空隙状态）。空隙状态被通信至能量输入确定模块302和速度控制模块308。

空隙状态通过确定动力系12何时在负空隙状态和零空隙状态之间转变来确定。通过检测所述转变，还可以检测负空隙事件的发生。所述转变可以基于，例如但不限于，发动机输出扭矩和TCC滑移率之类的操作状况来确定。通常，要理解的是，从零空隙状态到负空隙状态的转变可能在发动机输出扭矩和/或者TCC滑移率为负时发生。也可以理解的是，随后从负空隙状态到零空隙状态的转变可能在发动机输出扭矩和/或者TCC滑移率再次变正之后发生。

在本示例中，空隙状态确定模块304基于由扭矩估计模块244输出的估计发动机输出扭矩和由TCC滑移率确定模块306输出的TCC滑移率来确定所述转变。更为具体地，空隙状态确定模块基于实际的发动机输出扭矩来确定所述转变。从零空隙状态至负空隙状态的第一转变可以通过确定何时实际的发动机输出扭矩为负且小于第一预定扭矩，和/或何时TCC滑移率为负且小于第一预定滑移率来确定。

随后从负空隙状态回到零空隙状态的第二转变通过确定何时实际的发动机输出扭矩大于第二预定扭矩和/或何时TCC滑移率大于第二预定滑移率来确定。可选地或者另外地，空隙状态确定模块可以在实际发动机输出扭矩保持大于零的预定时段之后确定已经发生随后的转变。应该理解，从负空隙状态返回到零空隙状态的随后转变可能在发动机输出扭矩增加到高于零之后的一致时段之内发生。因此，在本示例中，空隙状态确定模块304输出基于实际发动机输出扭矩、实际发动机输出扭矩保持大于零的时段、和TCC滑移率中的至少一个所确定的、表示了当前空隙状态的信号。

TCC滑移率确定模块306监测动力系12的一个或多个操作状况并周期地确定TC 26的TCC滑移率。TCC滑移率确定模块306输出所确定的、表示了当前TCC滑移率的信号（TCC滑移率）。TCC滑移率被通信至空隙状态确定模块304和速度控制模块308。

TCC滑移率是对耦接到发动机102的曲轴的TC 26的泵（未示出）的第一旋转速度和耦接到变速器22的输入轴（未示出）的涡轮（未示出）的第二旋转速度之间的差的测量。当泵速度小于涡轮速度时发生负滑移率。在本示例中，TCC滑移率可以基于曲轴的旋转速度和变速器22的旋转速度之间的差来确定。因此，TCC滑移率确定模块306通过确定由RPM传感器180输出的曲轴速度和变速器22的旋转速度（变速器RPM）之间的差来确定TCC滑移率。变速器22的旋转速度可以从测量变速器22的输入轴的旋转速度的传感器（未示出）来获得。TCC滑移率确定模块306基于当前的曲轴速度和当前的变速器RPM之间的差来产生“TCC滑移率”信号。

在每个负空隙事件期间和之后，速度控制模块308监测动力系12的各种操作状况，并选择性地输出用于以期望方式控制发动机速度的传动系扭矩请求。传动系扭矩请求包括预测扭矩请求（预测扭矩_PDC请求）和即时扭矩请求（即时扭矩_PDC请求）。

在本示例中，速度控制模块308监测空隙状态、旋转能量、TCC滑移率、实际的发动机输出扭矩、发动机速度、和通过速度控制模块308所接收的其他动力系信号。其他动力系信号可以包括但是不限于：由储备/载荷模块220输出的被调节的预测和即时扭矩请求。速度控制模块308基于所接收的各种信号输出预测扭矩_PDC请求和即时扭矩_PDC请求。

预测扭矩_PDC请求和即时扭矩_PDC请求可以产生扭矩储备，所述扭矩储备可以由储备/载荷请求提供，但并不局限于储备/载荷请求。一般而言，即时扭矩_PDC请求是将发动机速度中的增加限制到预定变化率的当前期望的车轴扭矩量。预测扭矩_PDC请求则是在负空隙事件之后为了满足驾驶员扭矩请求和/或所述储备/载荷请求可能需要的车轴扭矩量。

在本示例中，速度控制模块308可以输出预测扭矩_PDC请求和即时扭矩_PDC请求，同时“PDC使能”信号指示了PDC控制被使能，且“空隙状态”信号指示了动力系12在负空隙状态中操作。预测扭矩_PDC请求和即时扭矩_PDC请求可以在实际的发动机输出扭矩大于零、旋转能量大于预定能量、且TCC滑移率在预定的范围之内时的时段（第二时段）期间输出。例如，只有预定范围可以在大约二十RPM和六十RPM之间。预定范围可以基于旋转能量。

第二时段结束于负空隙事件已经结束时。预测扭矩_PDC请求和即时扭矩_PDC请求可以在紧随第二时段的时段（第三时段）期间继续输出，从而以第二预定变化率来增加发动机速度。速度控制模块308可以在第三时段结束时中断输出预测扭矩_PDC请求和即时扭矩_PDC请求。

现在参照图5-6，其给出了根据本发明的、用于控制动力系（例如动力系12）的发动机的示例性方法400。所述方法400是用于减小由于在负空隙状态和零空隙状态之间的动力系转变所导致的动力系扰动的发生和/或者严重性的方法。所述方法400可以通过由发动机系统的一个或多个模块执行的计算机程序来实施，例如，如上所讨论的发动机系统100。因此，为了简洁，所述方法400将参照发动机系统100来描述。这样，发动机系统100的各个模块的操作、特别是PDC模块202，也可以被更充分地描述。

根据方法400的控制以402开始，在402，PDC使能控制模块300确定是否满足用于使能PDC控制的总的使能标准。如果是，那么控制可以在404继续，否则控制将如图所示那样循环返回。

在404，速度控制模块308开始监测发动机输出扭矩。特别地，速度控制模块308开始监测由扭矩估计模块244所通信的实际发动机输出扭矩。

在406，速度控制模块308开始监测由TCC滑移率确定模块306所通信的TCC滑移率。

在408，空隙状态确定模块304开始周期地确定动力系12的空隙状态。

在410，速度控制模块308基于由空隙状态确定模块304所通信的空隙状态来确定动力系12是否操作在负空隙状态中。如果动力系12在负空隙状态中操作，那么所述控制可以在412处继续，否则控制可以如图所示那样循环返回。

在412，速度控制模块308确定发动机输出扭矩（更为具体地，实际发动机输出扭矩）是否大于零。如果是，那么所述控制可以在414处继续，否则控制可以如图所示那样循环返回。通过评估发动机输出扭矩是否大于零，速度控制模块308可以确定是否即将发生从负空隙状态到零空隙状态的转变。

在414处，速度控制模块308开始监测发动机输出扭矩保持大于零的时段的持续时间。在416处，能量输入确定模块302开始周期地确定输入到动力系12的旋转能量。旋转能量可以基于发动机速度的加速度变化率来确定。在418处，速度控制模块308开始监测由能量输入确定模块302所通信的旋转能量。

在420处，速度控制模块308确定当前的旋转能量是否大于预定的能量。如果是，那么控制可以在422处进行，否则控制可以在430处进行。

在422处，速度控制模块308确定由TCC滑移率确定模块306通信的当前TCC滑移率是否在预定的范围之内。如果是，那么控制可以在424处进行，否则控制可以如图所示那样循环返回。

在424处，速度控制模块308开始将发动机速度的增加限制到第一预定变化率。速度控制模块308通过对发动机输出扭矩的闭环控制来限制发动机速度的增加。特别地，速度控制模块308通过输出传动系扭矩请求、预测扭矩_PDC请求和即时扭矩_PDC请求来限制发动机速度中的增加。传动系扭矩请求可以基于当前的发动机速度、实际的发动机输出扭矩、被调节的预测和即使扭矩请求、以及储备/载荷请求。

在426处，速度控制模块308基于由空隙状态确定模块304所通信的空隙状态来确定负空隙事件是否结束。如果是，那么控制可以在428处进行，否则控制可以如图所示那样循环返回。当“空隙状态”信号从指示动力系12在负空隙状态中操作切换到指示动力系12在零空隙状态中操作时，速度控制模块308确定负空隙事件结束。如上所述，通过“空隙状态”信号所指示的操作状态是基于实际的发动机输出扭矩、实际发动机输出扭矩保持大于零的时段、和TCC滑移率中的至少一个。

在428处，速度控制模块308将发动机速度的增加限制到第二预定变化率并持续以第三时段，所述第三时段开始于在426处速度控制模块308确定负空隙事件结束之时。这样，第三时段在根据424对发动机速度进行限制的第二时段结束时开始。速度控制模块308可以在第三时段中限制发动机速度的增加，以避免在将发动机速度限制到第一预定变化率的第二时段之后发动机速度迅速增加。从428，控制可以如图所示那样返回到开始（图5），以开始根据方法400的另一控制循环。

在430处，以与上述在426处的描述相似的方式，速度控制模块308基于由空隙状态确定模块304所通信的空隙状态来确定负空隙事件是否结束。如果是，则控制可以如图所示那样返回到开始（图5），以开始根据方法400的另一控制循环，否则控制可以返回到414并如上所述那样继续进行。

该公开的宽泛教导可以多种形式来实施。因此，尽管该公开包括特定的例子，但是该公开的真实范围不能被如此限制，因为在研习了附图、说明书和所附权利要求后，其他的修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

Claims (10)

1.一种用于包括发动机的动力系的控制系统，所述控制系统包括：

能量确定模块，所述能量确定模块在所述动力系的负空隙事件的第一时段期间确定输入到所述动力系的旋转能量；以及

速度控制模块，所述速度控制模块在跟随所述第一时段的所述负空隙事件的第二时段期间，基于所述旋转能量来选择性地将所述发动机的旋转速度中的增加限制到第一预定变化率。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述第二时段在所述发动机的输出扭矩大于预定扭矩时结束。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述速度控制模块通过控制所述发动机的扭矩输出来限制所述增加。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述速度控制模块在开始于所述第二时段结束时的第三时段期间选择性地以第二预定变化率来增加所述旋转速度。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，在所述旋转能量大于预定能量时，所述速度控制模块在所述第二时段期间限制所述增加。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其中，所述预定能量基于所述旋转速度。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述旋转能量基于所述旋转速度的加速度变化率，且其中所述速度控制模块在所述加速度变化率大于预定的加速度变化率时限制所述增加。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其中，当所述动力系的变速器的扭矩转换器滑移率处于预定的范围之内时，所述速度控制模块在所述第二时段期间限制所述增加。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述预定范围基于所述旋转能量。

10.一种用于控制包括发动机的动力系的方法，所述方法包括：

在所述动力系的负空隙事件的第一时段期间确定输入到所述动力系的旋转能量；以及

在跟随所述第一时段的所述负空隙事件的第二时段期间，基于所述旋转能量选择性地将所述发动机的旋转速度中的增加限制到第一预定变化率。

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