CN102383959A - 提高的燃料经济性模式控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提高的燃料经济性模式控制系统和方法。具体地，提供了一种发动机控制系统，其包括期望歧管绝对压力（MAP）模块、MAP-扭矩模块、阈值确定模块、和燃料经济性（FE）模式模块。期望MAP模块基于期望真空度与节气门上游的空气压力之间的差值来确定发动机在停缸模式和低升程模式中的一种模式下操作所用的期望MAP。MAP-扭矩模块基于期望MAP来确定在停缸模式和低升程模式中的一种模式下进行操作的发动机的期望扭矩输出。阈值确定模块基于期望扭矩输出来确定进入扭矩。FE模式模块基于进入扭矩与扭矩请求的比较，选择性地触发在停缸模式和低升程模式中的一种模式下的操作。

Description

提高的燃料经济性模式控制系统和方法
技术领域
本公开涉及内燃发动机，更具体地，涉及提高的燃料效率模式控制系统和方法。
背景技术
本文提供的背景技术描述是为了一般性地介绍本公开的背景。当前提及的发明人的工作――以在此背景技术部分中所描述的为限――以及在提交时否则可能不构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技术。
内燃发动机通过燃烧气缸内的空气/燃料混合物来驱动活塞，从而产生驱动扭矩。利用节气门调节进入发动机的空气流量。更具体地，节气门调整节气门面积，从而增加或减少进入发动机的空气流量。当节气门面积增大时，进入发动机的空气流量增加。燃料控制系统调节喷射燃料的速率，从而给气缸提供期望的空气/燃料混合物和/或获得期望的扭矩输出。增加提供给气缸的空气和燃料的量会增加发动机的扭矩输出。
在火花点火式发动机中，火花引发被提供给气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压燃式发动机中，气缸中的压缩使提供给气缸的空气/燃料混合物发生燃烧。火花正时和空气流量可以是调节火花点火式发动机扭矩输出的主要机制，而燃料流量则可以是调节压燃式发动机扭矩输出的主要机制。
现已开发出了发动机控制系统，用以控制发动机输出扭矩从而获得期望的扭矩。然而，传统的发动机控制系统并不如期望的那样精确地控制发动机输出扭矩。而且，传统的发动机控制系统并不提供对控制信号的快速响应，或者并不在影响发动机输出扭矩的各种装置之间协调发动机扭矩控制。
发明内容
一种发动机控制系统，包括：期望歧管绝对压力（MAP）模块、MAP-扭矩模块、阈值确定模块、和燃料经济性（FE）模式模块。期望MAP模块基于期望的真空度与节气门上游的空气压力之间的差值来确定发动机在停缸模式和低升程模式中的一个模式下操作的期望MAP。MAP-扭矩模块基于期望MAP来确定用于在停缸模式和低升程模式中的一种模式下操作的发动机的期望扭矩输出。阈值确定模块基于期望扭矩输出来确定进入扭矩。FE模式模块基于进入扭矩与扭矩请求的比较来选择性地触发在停缸模式和低升程模式中的一种模式下的操作。
 一种发动机控制方法，包括：基于期望真空度与节气门上游的空气压力之间的差值来确定发动机在停缸模式和低升程模式中的一种模式下操作的期望歧管绝对压力（MAP）；基于期望MAP来确定用于在停缸模式和低升程模式中的一种模式下操作的发动机的期望扭矩输出；基于期望扭矩输出来确定进入扭矩；以及，基于进入扭矩与扭矩请求的比较来选择性地触发在停缸模式和低升程模式中的一种模式下的操作。
本发明还涉及以下技术方案。
方案1. 一种发动机控制系统，包括：
期望歧管绝对压力（MAP）模块，其基于期望的真空度与节气门上游的空气压力之间的差值来确定发动机在停缸模式和低升程模式中的一种模式下操作所用的期望MAP；
MAP-扭矩模块，其基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行操作的发动机的期望扭矩输出；
阈值确定模块，其基于所述期望扭矩输出来确定进入扭矩；以及
燃料经济性（FE）模式模块，其基于所述进入扭矩与扭矩请求之间的比较，选择性地触发在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作。
方案2. 如方案1所述的发动机控制系统，还包括：
噪声、振动和声振粗糙度（NVH）扭矩确定模块，其确定NVH扭矩，
其中，在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作期间，当所述发动机的实际扭矩输出大于所述NVH扭矩时，NVH值大于预定值；以及
最大扭矩模块，其将在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下操作的最大扭矩输出设定为等于所述NVH扭矩和所述期望扭矩输出中的一个；
其中，所述阈值确定模块基于所述最大扭矩输出来确定所述进入扭矩。
方案3. 如方案2所述的发动机控制系统，其中，所述最大扭矩模块将所述最大扭矩输出设定为等于所述NVH扭矩和所述期望扭矩输出中较小的一个。
方案4. 如方案2所述的发动机控制系统，其中，所述阈值确定模块还基于传动比来设定所述进入扭矩。
方案5. 如方案2所述的发动机控制系统，其中，所述NVH扭矩确定模块基于传动比、发动机转速和环境空气温度来确定所述NVH扭矩。
方案6. 如方案2所述的发动机控制系统，还包括：
致动模块，其基于所述扭矩请求来确定空气扭矩请求；以及
空气控制模块，其在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行的操作期间将所述空气扭矩请求限制在所述最大扭矩输出，以确定受限的空气扭矩请求，并且基于所述受限的空气扭矩请求来确定期望MAP、期望每气缸空气量（APC）、和期望节气门面积。
方案7. 如方案2所述的发动机控制系统，其中，所述阈值确定模块还基于所述最大扭矩输出来确定退出扭矩，并且
其中，所述FE模式模块基于所述扭矩请求与所述退出扭矩之间的第二比较，选择性地禁止在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作。
方案8. 如方案1所述的发动机控制系统，还包括：
校正模块，其基于第一扭矩与第二扭矩之间的第一差值来确定MAP-扭矩校正，利用实际APC与所述第一扭矩之间的第一关系来确定所述第一扭矩，并且利用测量的MAP与所述第二扭矩之间的第二关系来确定所述第二扭矩；
其中，所述MAP-扭矩模块基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行操作的所述发动机的未校正的期望扭矩输出，并且基于所述MAP-扭矩校正和所述未校正的期望扭矩来确定所述期望扭矩输出。
方案9. 如方案8所述的发动机控制系统，其中，所述MAP-扭矩模块将所述期望扭矩输出设定为所述MAP-扭矩校正和所述未校正的期望扭矩的和。
方案10. 如方案8所述的发动机控制系统，还包括：
MAP-APC模块，其基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作期间用于所述发动机的期望APC；
MAP校正模块，其基于所述期望APC以及MAP-APC校正来确定校正的APC；以及
最佳火花正时模块，其基于所述校正的APC来确定最佳火花正时；
其中，所述校正模块还基于估计的APC与所述实际APC之间的第二差值来确定所述MAP-APC校正；并且
其中，所述MAP-扭矩模块还基于所述最佳火花正时来确定所述期望扭矩输出。
方案11. 一种发动机控制方法，包括：
基于期望的真空度与节气门上游的空气压力之间的差值，确定发动机在停缸模式和低升程模式中的一种模式下操作所用的期望歧管绝对压力（MAP）；
基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行操作的发动机的期望扭矩输出；
基于所述期望扭矩输出来确定进入扭矩；以及
基于所述进入扭矩与扭矩请求之间的比较来选择性地触发在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作。
方案12. 如方案11所述的发动机控制方法，还包括：
确定噪声、振动和声振粗糙度（NVH）扭矩，
其中，在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作期间，当所述发动机的实际扭矩输出大于所述NVH扭矩时，NVH值大于预定值；
将在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下操作的最大扭矩输出设定为等于所述NVH扭矩和所述期望扭矩输出中的一个；以及
基于所述最大扭矩输出来确定所述进入扭矩。
方案13. 如方案12所述的发动机控制方法，还包括：将所述最大扭矩输出设定为等于所述NVH扭矩和所述期望扭矩输出中较小的一个。
方案14. 如方案12所述的发动机控制方法，还包括：还基于传动比来设定所述进入扭矩。
方案15. 如方案12所述的发动机控制方法，还包括：基于传动比、发动机转速和环境空气温度来确定所述NVH扭矩。
方案16. 如方案12所述的发动机控制方法，还包括：
基于所述扭矩请求来确定空气扭矩请求；
在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行的操作期间，将所述空气扭矩请求限制在所述最大扭矩输出，以确定受限的空气扭矩请求；以及
基于所述受限的空气扭矩请求来确定期望MAP、期望每气缸空气量（APC）、和期望节气门面积。
方案17. 如方案12所述的发动机控制方法，还包括：
基于所述最大扭矩输出来确定退出扭矩；并且
基于所述扭矩请求与所述退出扭矩之间的第二比较，选择性地禁止在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作。
方案18. 如方案11所述的发动机控制方法，还包括：
基于第一扭矩与第二扭矩之间的第一差值来确定MAP-扭矩校正；
利用实际APC与所述第一扭矩之间的第一关系来确定所述第一扭矩；
利用测量的MAP与所述第二扭矩之间的第二关系来确定所述第二扭矩；
基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行操作的所述发动机的未校正的期望扭矩输出；以及
基于所述MAP-扭矩校正及所述未校正的期望扭矩来确定所述期望扭矩输出。
方案19. 如方案18所述的发动机控制方法，还包括：将所述期望扭矩输出设定为所述MAP-扭矩校正与所述未校正的期望扭矩的和。
方案20. 如方案18所述的发动机控制方法，还包括：
基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作期间用于所述发动机的期望APC；
基于所述期望APC以及MAP-APC校正来确定校正的APC；
基于所述校正的APC来确定最佳火花正时；
基于估计的APC与所述实际APC之间的第二差值，来确定所述MAP-APC校正；以及
还基于所述最佳火花正时来确定所述期望扭矩输出。
根据下文提供的详细描述，本公开的其它应用领域将显而易见。应理解的是，详细描述和具体实例仅意图用于说明的目的，而不是意图限制本公开的范围。
附图说明
根据详细描述和附图可以更充分地理解本公开。
图1是根据本公开原理的示例性发动机系统的功能框图。
图2是根据本公开原理的示例性发动机控制系统的功能框图。
图3是根据本公开原理的最大扭矩确定模块的示例性实施例的功能框图。
图4是根据本公开原理的示例性燃料经济性（FE）模式控制模块的功能框图。
图5是根据本公开原理的示例性空气控制模块的功能框图。
图6是根据本公开原理的示例性校正模块的功能框图。
图7是根据本公开原理的扭矩与时间的示例性关系图。
图8是描述根据公开原理的、确定用于在FE模式下操作的最大发动机输出扭矩的示例性方法的流程图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，而绝非意图限制本公开、其应用或用途。为了清楚起见，附图中将使用相同的附图标记来指示相似的元件。此文中所用的短语“A、B、和C 中的至少一个”应当被理解成使用了非排他性逻辑“或”来表示的逻辑（A或B或C）。应理解的是，在不改变本公开原理的前提下，方法中的各步骤可按不同顺序来执行。
此文中所用的术语“模块”可指代以下项目，是以下项目的一部分或者包括以下项目：专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享的、专用的、或成组的）；提供所述功能的其它合适元件；或者上述项目中的一部分或全部的组合，例如，在片上系统中。术语“模块”可包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享的、专用的、或成组的）。
如上所用的术语“代码”可包括软件、固件和/或微码，并且可以是指程序、例程、函数、类和/或对象。如上所用的术语“共享的”表示可使用单个（共享的）处理器执行来自多个模块的部分或所有的代码。此外，可以通过单个（共享的）存储器来存储来自多个模块的部分或所有的代码。如上所用的术语“成组的”表示可使用一组处理器来执行来自单个模块的部分或所有的代码。此外，可使用一组存储器来存储来自单个模块的部分或所有的代码。
可通过由一个或多个处理器所执行的一个或多个计算机程序来实施此文中所述的设备和方法。计算机程序包含存储于非暂时性的、有形的计算机可读介质中的处理器可执行指令。计算机程序还可以包含存储的数据。非暂时性的、有形的计算机可读介质的非限制性实例是非易失性存储器、磁存储装置、和光存储装置。
发动机控制模块（ECM）可选择性地使发动机在一种或多种提高的燃料经济性（FE）模式下操作。仅仅是举例，ECM可使发动机在停缸模式和/或低升程模式下操作。在停缸模式下操作期间，ECM可停用一个或多个气缸。在低升程模式下操作期间，凸轮轴可将气缸的相关阀打开到与在另一种升程模式（例如，高升程模式）下操作期间相比较小的程度和/或打开较短的时段。通常，在FE模式下操作期间发动机可以产生的最大扭矩是有限的，但是FE得到了提高。
本公开的ECM基于在提高的FE模式下操作期间所能够获得的最大发动机输出扭矩，来决定是否在提高的FE模式下操作。更具体地，ECM基于最大发动机输出扭矩来分别确定用于进入和退出在提高的FE模式下的操作的进入阈值和退出阈值。当扭矩请求分别小于进入阈值和大于退出阈值时，ECM选择性地触发进入和退出在提高的FE模式下的操作。
现在参照图1，图中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，发动机102基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来使空气/燃料混合物燃烧以产生车辆所用的驱动扭矩。空气经节气门112被吸入进气歧管110。仅仅是举例，节气门112可包括具有可旋转叶片的蝶阀。发动机控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，节气门致动器模块116通过调整节气门112的开度来控制吸入进气歧管110中的空气量。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸中。虽然发动机102可包含多个气缸，但为了例示的目的，图中仅示出了单个代表性的气缸118。仅仅是举例，发动机102可包含2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114可向气缸致动器模块120发出指令以选择性地停用部分气缸，从而在某些发动机工况下可提高燃料经济性。
发动机102可利用四冲程循环而工作。将以下描述的四个冲程命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程、和排气冲程。在曲轴（未图示）的每次旋转期间，气缸118中发生四个冲程中的两个冲程。因此，如果气缸118经历所有四个冲程，则曲轴必须旋转两次。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气经进气门122被吸入气缸118。ECM 114控制燃料致动器模块124，燃料致动器模块124调整燃料喷射以获得期望的空气/燃料比。燃料可在中心位置或多个位置（如靠近各气缸的进气门122）处被喷射到进气歧管110中。在各种实施例（未图示）中，可将燃料直接喷射入气缸中、或者喷射入与气缸关联的混合室中。燃料致动器模块124可中止将燃料喷射入被停用的气缸。
在气缸118内，喷射入的燃料与空气混合而形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞（未图示）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压燃式发动机，在此情况下气缸118中的压缩会点燃空气/燃料混合物。可替代地，发动机102可以是火花点火式发动机，在此情况下火花致动器模块126基于来自ECM114的信号给气缸118中的火花塞128通电，以点燃空气/燃料混合物。可以相对于活塞处在其最高位置（称为上止点（TDC））的时刻来规定火花正时。
可通过规定了在TDC之前或之后多远处产生火花的正时信号来控制火花致动器模块126。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的操作可与曲轴角度同步。在各种实施例中，火花致动器模块126可中止向停用的气缸提供火花。
产生火花可称为“点火事件”。火花致动器模块126具有改变用于各点火事件的火花正时的能力。当火花正时是在上一次点火事件与下一次点火事件之间被改变时，火花致动器模块126甚至能够改变下一次点火事件的火花正时。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下运动，由此驱动曲轴。燃烧冲程可被定义为活塞到达TDC与活塞返回至下止点（BDC）时之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上运动并经排气门130将燃烧副产物排出。燃烧副产物经由排气系统134从车辆中排出。
进气门122可由进气门凸轮轴140控制，而排气门130可由排气门凸轮轴142控制。在各种实施例中，多个进气门凸轮轴（包括进气门凸轮轴140）可以控制气缸118所用的多个进气门（包括进气门122）和/或可以控制多个气缸排（包括气缸118）的进气门（包括进气门122）。类似地，多个排气门凸轮轴（包括排气门凸轮轴142）可以控制气缸118所用的多个排气门和/或可以控制多个气缸排（包括气缸118）所用的排气门（包括排气门130）。
气缸致动器模块120可通过禁止进气门122和/或排气门130的打开来停用气缸118。在各种其它实施例中，进气门122和/或排气门130可由除凸轮轴以外的装置（如电磁致动器）来控制。
进气凸轮相位器148可相对于活塞TDC来改变打开进气门122的时刻。排气凸轮相位器150可相对于活塞TDC来改变打开排气门130的时刻。相位器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当被实施时，可变气门升程（未图示）也可由相位器致动器模块158控制。
发动机系统100可包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1示出了包括热涡轮160-1的涡轮增压器，热涡轮160-1由流经排气系统134的热排气提供动力。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩器160-2，冷空气压缩器160-2对导入节气门112的空气进行压缩。在各种实施例中，由曲轴驱动的机械增压器（未图示）可以压缩来自节气门112的空气并将压缩空气输送到进气歧管110。
废气门162可以允许排气绕过涡轮160-1，由此减小涡轮增压器的增压（进气压缩量）。ECM 114可经由增压致动器模块164来控制涡轮增压器。增压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。在各种实施例中，多个涡轮增压器可由增压致动器模块164控制。涡轮增压器可具有可以由增压致动器模块164控制的可变几何构造。
中冷器（未图示）可耗散掉压缩空气充量中所包含的一部分热，所述热是在空气被压缩时所产生的。压缩空气充量也可能已吸收了来自排气系统134的各部件的热量。尽管以说明为目的将涡轮160-1和压缩器160-2图示为分离状态，但它们可以相互附接，从而将进气置于非常靠近热的排气。
发动机系统100可以包含废气再循环（EGR）阀170，该阀选择性地将排气重新引导返回进气歧管110。EGR阀170可以位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可以由EGR致动器模块172控制。
发动机系统100可利用RPM传感器180来以每分钟转数（RPM）测量曲轴的转速。可利用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可位于发动机102内或者位于冷却剂循环到的其它位置（如散热器（未图示））。
可利用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各种实施例中，可以测量发动机真空度（环境空气压力与进气歧管110内压力之间的差值）。可利用质量空气流量（MAF）传感器186来测量流入进气歧管110的空气的质量流量。在各种实施例中，MAF传感器186可位于也包括节气门112的壳体内。
节气门致动器模块116可利用一个或多个节气门位置传感器（TPS）190来监测节气门112的位置。可以利用进气温度（IAT）传感器192来测量吸入发动机102中的空气的环境温度。ECM 114可利用由各传感器发出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（未图示）中的换档。例如，在换档期间ECM 114可减小发动机扭矩。ECM 114可以与混合动力控制模块196进行通信，以协调发动机102与电机198的操作。
电机198也可起发电机的作用，并且可用于产生供车辆电气系统使用和/或存储于电池中的电能。在各种实施例中，可将ECM 114、变速器控制模块194、和混合动力控制模块196的各种功能集成到一个或多个模块中。
可以将改变发动机参数的各系统称为致动器，所述致动器接收致动器值。例如，可以将节气门致动器模块116称为致动器，而将节气门打开面积称为致动器值。在图1的实例中，节气门致动器模块116通过调整节气门112的叶片角度来获得节气门打开面积。
类似地，可以将火花致动器模块126称为致动器，而相应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其它致动器可以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。对于这些致动器来说，致动器值可分别对应于启用气缸的数量、燃料加注速率、进气凸轮相位器角和排气凸轮相位器角、增压压力、和EGR阀打开面积。ECM 114可以通过控制致动器值从而使发动机102产生期望的发动机输出扭矩。
现在参照图2，图中给出了示例性发动机控制系统的功能框图。ECM 114的示例性实施例包括：驾驶员扭矩模块202、车轴扭矩仲裁模块204、和推进扭矩仲裁模块206。ECM 114可包含混合动力优化模块208。ECM 114的示例性实施例还包括：储备/负荷模块220、致动模块224、空气控制模块228、火花控制模块232、气缸控制模块236、和燃料控制模块240。ECM 114的示例性实施例还包括：扭矩估计模块244、增压调度模块248、和相位器调度模块252。
驾驶员扭矩模块202可以基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入255来确定驾驶员扭矩请求254。驾驶员输入255可基于例如加速器踏板的位置和制动踏板的位置。驾驶员输入255也可基于巡航控制，巡航控制可以是自适应巡航控制系统，所述自适应巡航控制系统通过改变车速来保持预定的跟随距离。驾驶员扭矩模块202可以存储加速器踏板位置到期望扭矩的一个或多个映射，并且可以基于这些映射中被选择的一个来确定驾驶员扭矩请求254。
车轴扭矩仲裁模块204在驾驶员扭矩请求254和其它车轴扭矩请求256之间进行仲裁。车轴扭矩（车轮处的扭矩）可由包括发动机和/或电机的各种动力源产生。通常，扭矩请求可包括绝对扭矩请求以及相对扭矩请求和斜变（ramp）请求。仅仅是举例，斜变请求可包括使扭矩向下斜变至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开始向上斜变的请求。相对扭矩请求可包括暂时的或持续的扭矩减小或增大。
车轴扭矩请求256可以包括当检测到正向车轮滑动时由牵引力控制系统请求的扭矩减小。当车轴扭矩克服了车轮与道路表面之间的摩擦，并且车轮开始相对于道路表面滑动时，发生正向车轮滑动。车轴扭矩请求256还可以包括对抗负向车轮滑动的扭矩增大请求，在负向车轮滑动中，因为车轴扭矩是负的，所以车辆轮胎相对于道路表面沿另一方向滑动。
车轴扭矩请求256也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车轴扭矩，以确保车轴扭矩不超过车辆停止时制动器保持住车辆的能力。车辆超速扭矩请求可减小车轴扭矩，以防止车辆超过预定车速。车辆稳定性控制系统也可生成车轴扭矩请求256。
车轴扭矩仲裁模块204基于在接收到的扭矩请求254和扭矩请求256之间的仲裁结果而输出预测扭矩请求257和即时扭矩请求258。如下所述，在将来自车轴扭矩仲裁模块204的预测扭矩请求257和即时扭矩请求258应用于控制发动机系统100的致动器之前，ECM 114的其它模块可选择性地对所述预测扭矩请求257和即时扭矩请求258进行调整。
一般来说，即时扭矩请求258是当前期望的车轴扭矩的量，而预测扭矩请求257是在短时间内可能需要的车轴扭矩的量。ECM 114控制发动机系统100产生等于即时扭矩请求258的车轴扭矩。然而，致动器值的不同组合可导致相同的车轴扭矩。因此，ECM 114可调整致动器值，从而允许更快地转变到预测扭矩请求257，而仍然将车轴扭矩维持在即时扭矩请求258。
在各种实施例中，预测扭矩请求257可基于驾驶员扭矩请求254。即时扭矩请求258可小于预测扭矩请求257，例如当驾驶员扭矩请求254引起车轮在冰面上滑动时。在这种情况下，牵引力控制系统（未图示）可通过即时扭矩请求258来请求减小，ECM 114将由发动机系统100产生的扭矩减小到即时扭矩请求258。然而，ECM 114控制发动机系统100，使得一旦车轮滑动停止，则发动机系统100可以迅速地恢复产生预测扭矩请求257。
一般来说，可以将即时扭矩请求258与（通常较高的）预测扭矩请求257之间的差值称为扭矩储备。扭矩储备可代表发动机系统100可以用最小延迟开始产生的额外扭矩的量（超过即时扭矩请求258）。快发动机致动器用于增加或减小当前的车轴扭矩。如下面更详细的描述，快发动机致动器是相对于慢发动机致动器来定义的。
在各种实施例中，快发动机致动器能够在一定范围内改变车轴扭矩，其中该范围是由慢发动机致动器建立的。在这种实施例中，该范围的上限是预测扭矩请求257，而该范围的下限由快致动器的扭矩容量来限制。仅仅是举例，快致动器可以仅能够将车轴扭矩减小第一量，其中所述第一量是快致动器的扭矩容量的度量。第一量可基于由慢发动机致动器所设定的发动机工况而变化。当即时扭矩请求258在此范围内时，可以设定快发动机致动器，以便使车轴扭矩等于即时扭矩请求258。当ECM 114请求输出预测扭矩请求257时，可以通过控制快发动机致动器而使车轴扭矩变化至该范围的上端（预测扭矩请求257）。
一般来说，与慢发动机致动器相比，快发动机致动器可以较快地改变车轴扭矩。与快致动器相比，慢致动器可较慢地响应于其各自的致动器值变化。例如，慢致动器可以包括需要一定时间来响应于致动器值的变化而从一个位置移动到另一个位置的机械部件。慢致动器的另一个特征可以是：一旦慢致动器开始执行变化后的致动器值，车轴扭矩开始变化所需的时间量。通常，此时间量对于慢致动器来说长于快致动器。此外，即使在开始变化后，车轴扭矩也可能需要用更长的时间来对慢致动器的变化作出完全响应。
仅仅是举例，如果将快致动器设定为了适当的值，则ECM 114可将慢致动器的致动器值设定为将会使发动机系统100能够产生预测扭矩请求257的值。同时，ECM 114可将快致动器的致动器值设定为这样的值，该值在给定的慢致动器值下，导致发动机系统100产生即时扭矩请求258而不是预测扭矩请求257。
因此，快致动器值导致发动机系统100产生即时扭矩请求258。当ECM 114决定将车轴扭矩从即时扭矩请求258转变为预测扭矩请求257时，ECM 114将一个或多个快致动器的致动器值变为与预测扭矩请求257相对应的值。因为已基于预测扭矩请求257设定了慢致动器值，所以发动机系统100能够仅在由快致动器施加的延迟后产生预测扭矩请求257。换句话说，避免了由于利用慢致动器改变车轴扭矩否则导致的较长延迟。
仅仅是举例，如果预测扭矩请求257等于驾驶员扭矩请求254，则当由于暂时扭矩减小请求而使即时扭矩请求258小于驾驶员扭矩请求254时可产生扭矩储备。可替代地，通过将预测扭矩请求257增加至超过驾驶员扭矩请求254同时将即时扭矩请求258保持在驾驶员扭矩请求254，可以产生扭矩储备。所产生的扭矩储备可以吸收所需车轴扭矩的突然增大。仅仅是举例，通过增大即时扭矩请求258可以抵消由空调或动力转向泵所施加的突然负荷。如果即时扭矩请求258的增加小于扭矩储备，则利用快致动器可迅速地产生该增加。也可以通过增大预测扭矩请求257来重新建立先前的扭矩储备。
扭矩储备的另一个示例性用途是减小慢致动器值的波动。由于其相对较慢的速度，所以改变慢致动器值会产生控制的不稳定性。此外，慢致动器可包括当使其频繁运动时可汲取更多的动力和/或更快地磨损的机械零件。产生充分的扭矩储备允许通过利用即时扭矩请求258改变快致动器来改变期望扭矩，同时保持慢致动器的值。例如，为了保持给定的怠速转速，即时扭矩请求258可在某一范围内变化。如果将预测扭矩请求257设定成超过此范围的水平，则可以在无需调整慢致动器的情况下，利用快致动器来实现保持怠速转速的即时扭矩请求258的变化。
仅仅是举例，在火花点火式发动机中，火花正时可以是快致动器值，而节气门打开面积可以是慢致动器值。火花点火式发动机可通过应用火花来使燃料（包括例如汽油和乙醇）燃烧。相比之下，在压燃式发动机中，燃料流量可以是快致动器值，而可以把节气门打开面积用作除扭矩之外的发动机特性所用的致动器值。压燃式发动机可以通过压缩燃料使燃料（包括例如柴油）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可以是快致动器，节气门致动器模块116可以是慢致动器。在接收到新的致动器值后，火花致动器模块126能够改变用于随后点火事件的火花正时。当把点火事件的火花正时（也称为火花提前）设定为最佳值时，在紧随该点火事件的燃烧冲程中可产生最大量的扭矩。然而，偏离最佳值的火花提前可减小在燃烧冲程中所产生扭矩的量。因此，火花致动器模块126能够通过改变火花提前从而在下一个点火事件一发生时就改变发动机输出扭矩。仅仅是举例，可以在车辆设计的校准阶段期间确定与不同发动机工况相对应的火花提前的表格，并且基于当前发动机工况从该表格中选出最佳值。
相比之下，节气门打开面积的变化需用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112的叶片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，则由于节气门112基于新致动器值从其以前位置移动到新位置而存在机械延迟。此外，基于节气门打开面积的空气流量变化经历进气歧管110中的空气输送延迟。而且，进气歧管110中增加的空气流量未实现为发动机输出扭矩的增加，直到气缸118在下一个进气冲程中接收到额外空气，然后压缩额外空气并开始燃烧冲程时。
以这些致动器为例，通过将节气门打开面积设定为允许发动机102产生预测扭矩请求257的值，可以产生扭矩储备。同时，可以基于即时扭矩请求258来设定火花正时，即时扭矩请求258小于预测扭矩请求257。尽管节气门打开面积产生足以使发动机102产生预测扭矩请求257的空气流量，但是基于即时扭矩请求258延迟了火花正时（从而减小扭矩）。因此，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求258。
当需要额外的扭矩时，可基于预测扭矩请求257、或者预测扭矩请求257与即时扭矩请求258之间的扭矩来设定火花正时。通过随后的点火事件，火花致动器模块126可使火花提前返回到最佳值，从而允许发动机102产生利用已存在的空气流量可获得的全部发动机输出扭矩。因此，可以在不经历由于改变节气门打开面积所造成延迟的情况下，将发动机输出扭矩迅速增大至预测扭矩请求257 。
当发动机102是压燃式发动机时，燃料致动器模块124可以是快致动器，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。可基于即时扭矩请求258来设定燃料质量，而可以基于预测扭矩请求257来设定节气门打开面积、增压和EGR开度。节气门打开面积可产生大于满足预测扭矩请求257所必需的空气流量。所产生的空气流量转而又可大于所喷射燃料完全燃烧所需的空气流量，使得空气/燃料比通常是稀的并且空气流量的变化不影响发动机输出扭矩。因此，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求258，并且可以通过调整燃料流量来增大或减小发动机输出扭矩。
可基于预测扭矩请求257来控制节气门致动器模块116、增压致动器模块164、和EGR阀170，从而控制排放并且使涡轮迟滞最小化。节气门致动器模块116可在进气歧管110内形成真空，用以将排气经EGR阀170吸入进气歧管110。
车轴扭矩仲裁模块204可将预测扭矩请求257和即时扭矩请求258输出至推进扭矩仲裁模块206。在各种实施例中，车轴扭矩仲裁模块204可将预测扭矩请求257和即时扭矩请求258输出至混合动力优化模块208。
混合动力优化模块208可确定多少扭矩应由发动机102产生以及多少扭矩应由电机198产生。然后，混合动力优化模块208分别将修改的预测扭矩请求259和修改的即时扭矩请求260输出至推进扭矩仲裁模块206。在各种实施例中，可在混合动力控制模块196中实施混合动力优化模块208。
可将由推进扭矩仲裁模块206接收到的预测扭矩请求和即时扭矩请求从车轴扭矩域（车轮处的扭矩）转换到推进扭矩域（曲轴处的扭矩）。此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。
推进扭矩仲裁模块206在推进扭矩请求279（包括经转换的预测扭矩请求和即时扭矩请求）之间进行仲裁。推进扭矩仲裁模块206生成经仲裁的预测扭矩请求261和经仲裁的即时扭矩请求262。可以通过在从接收到的扭矩请求中选择获胜请求来生成经仲裁的扭矩请求261和262。可替代地或另外地，可以通过基于接收到的扭矩请求中的另外的一个或多个扭矩请求来修改接收到的请求中的一个扭矩请求，而生成经仲裁的扭矩请求。
推进扭矩请求279可包括：用于发动机超速保护的扭矩减小、用于防止熄火的扭矩增大、和由变速器控制模块194请求的用以适应换档的扭矩减小。推进扭矩请求279也可以由离合器燃料切断而产生，离合器燃料切断是当驾驶员踩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，以防止发动机转速的突增（快速增加）。
推进扭矩请求279也可包括当检测到危险故障可启动的发动机关闭请求。仅仅是举例，危险故障可包括检测到：车辆被盗、起动电动机被卡、电子节气门控制问题、和意外的扭矩增加。在各种实施例中，当发动机关闭请求出现时，仲裁将发动机关闭请求选为获胜请求。当发动机关闭请求出现时，推进扭矩仲裁模块206可输出零作为经仲裁的预测扭矩请求261和经仲裁的即时扭矩请求262。
在各种实施例中，发动机关闭请求可独立于仲裁过程而简单地关闭发动机102。推进扭矩仲裁模块206仍然可以接收发动机关闭请求，以便例如可以将适当的数据反馈给其它扭矩请求者。例如，可告知所有其它扭矩请求者它们已在仲裁中失败。
储备/负荷模块220接收经仲裁的预测扭矩请求261和经仲裁的即时扭矩请求262。储备/负荷模块220可调整经仲裁的预测扭矩请求261和经仲裁的即时扭矩请求262，以产生扭矩储备和/或补偿一个或多个负荷。然后，储备/负荷模块220将经调整的预测扭矩请求263和经调整的即时扭矩请求264输出至致动模块224。
仅仅是举例，催化剂起燃过程或冷起动排放减小过程可能需要延迟的火花提前。因此，储备/负荷模块220可以将经调整的预测扭矩请求263增大到超过经调整的即时扭矩请求264，从而产生用于冷起动排放减小过程的延迟火花。在另一个实例中，可以例如利用诊断侵入性当量比测试和/或新的发动机吹洗来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，可产生或增加扭矩储备来迅速地抵消在这些过程中由于使空气/燃料混合物变稀所导致的发动机输出扭矩减小。
储备/负荷模块220也可在预计到未来负荷（如动力转向泵操作或者空调（A/C）压缩器离合器的接合）的情况下形成或增大扭矩储备。当驾驶员第一次请求空气调节时，可形成用于A/C压缩器离合器接合的储备。储备/负荷模块220可增大经调整的预测扭矩请求263同时使经调整的即时扭矩请求264不变，从而产生扭矩储备。然后，当A/C压缩器离合器接合时，储备/负荷模块220可将经调整的即时扭矩请求264增大，增大量为A/C压缩器离合器的估计负荷。
致动模块224接收经调整的预测扭矩请求263和经调整的即时扭矩请求264。致动模块224确定将如何实现经调整的预测扭矩请求263和经调整的即时扭矩请求264。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和压燃式发动机来说，可以用不同方式实施致动模块224或者可以采用不同的控制方案。
在各种实施例中，致动模块224可在对于所有发动机类型是通用的模块和发动机类型特定的模块之间限定界限。例如，发动机类型可包括火花点火式发动机和压燃式发动机。在致动模块224前的模块（如推进扭矩仲裁模块206）在各发动机类型中可以是通用的，而致动模块224以及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可改变作为允许进行大范围扭矩控制的慢致动器的节气门112的开度。致动模块224可利用气缸致动器模块120来停用气缸，气缸致动器模块120也提供了大范围的扭矩控制，但其也可能是缓慢的，并且可能涉及驾驶性能和排放问题。致动模块224可以将火花正时用作快致动器。然而，火花正时可能提供不了同样范围的扭矩控制。此外，可利用火花正时的改变来实现的扭矩控制量（称作火花储备能力）可随着空气流量的变化而改变。
在各种实施例中，致动模块224可基于经调整的预测扭矩请求263来生成空气扭矩请求265。空气扭矩请求265可以等于经调整的预测扭矩请求263，将空气流量设定成可以通过对其它致动器进行改变来获得经调整的预测扭矩请求263。
空气控制模块228可基于空气扭矩请求265来确定期望的致动器值。仅仅是举例，空气控制模块228可基于空气扭矩请求265来确定期望歧管绝对压力（MAP）266、期望节气门面积267、和/或期望的每气缸空气量（APC）268。期望的MAP 266可用于确定期望的增压，期望的APC 268可用于确定期望的凸轮相位器位置和期望的节气门面积267。在各种实施例中，空气控制模块228也可基于空气扭矩请求265来确定EGR阀170的开度。
致动模块224也可生成火花扭矩请求269、气缸关闭扭矩请求270、和燃料扭矩请求271。火花控制模块232可利用火花扭矩请求269来确定将火花正时从最佳火花正时延迟多少（从而减小发动机输出扭矩）。
当请求以燃料经济性（FE）模式操作时，气缸控制模块236可利用气缸关闭扭矩请求270来确定停用多少气缸。FE模式可包括，仅仅是举例，主动燃料管理（AFM）模式或按需排量（DOD）。
当AFM模式被命令时，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。气缸致动器模块120可包括液压系统，该液压系统选择性地针对一个或多个气缸使进气门和/或排气门与对应的凸轮轴分离，以停用这些气缸。仅仅是举例，当AFM模式被命令时，气缸致动器模块120可共同地停用预定的一组气缸（例如，半数）。当AFM模式被命令时，气缸控制模块236也可命令燃料控制模块240停止给停用的气缸提供燃料，并且可命令火花控制模块232停止给停用的气缸提供火花。一旦已存在于气缸中的燃料/空气混合物已燃烧，则火花控制模块232可停止给该气缸提供火花。
另外地或可替代地，一些车辆能够使发动机102在燃料切断（FCO）模式下操作。仅仅是举例，在车辆减速期间，可命令在FCO模式下的操作。依据车辆减速而被命令的在FCO模式下的操作可以称为减速燃料切断（DFCO）。与AFM模式相对比，当FCO模式被命令时，可在不停止进气门和排气门的打开和关闭的情况下，通过中止给一个或多个气缸提供燃料来停用这些气缸。
燃料控制模块240可基于燃料扭矩请求271来改变提供给各气缸的燃料量。在火花点火式发动机正常操作期间，燃料控制模块240可在空气优先模式下操作，其中燃料控制模块240试图通过基于空气流量来控制燃料加注，从而保持化学计量的空气/燃料比。燃料控制模块240可以确定在与当前每气缸空气量混合时将产生化学计量燃烧的燃料质量。燃料控制模块240可经由燃料加注速率来命令燃料致动器模块124为各启用气缸喷射该燃料质量。
在压燃式系统中，燃料控制模块240可在燃料优先模式下操作，其中燃料控制模块240确定用于每个气缸的、满足燃料扭矩请求271的同时使排放、噪声和燃料消耗最小化的燃料质量。在燃料优先模式下，基于燃料流量来控制空气流量，并且可以通过控制空气流量来产生稀的空气/燃料比。此外，空气/燃料比可保持超过预定水平，从而可防止在动态发动机工况下产生黑烟。
扭矩估计模块244可确定所获得的发动机102的扭矩输出。在当前工况下所获得的发动机102的扭矩输出可以称为获得的空气扭矩272。空气控制模块228可利用获得的空气扭矩272来对一个或多个发动机空气流参数（如节气门面积、MAP和相位器位置）执行闭环控制。例如，可以将APC与扭矩的关系273限定为如下式所述：
（1）                                                
Figure 214535DEST_PATH_IMAGE001
其中扭矩（T）是获得的空气扭矩272，并且扭矩（T）是每气缸空气量（APC）、火花正时（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）、和启用的气缸数量（#）的函数。也可以考虑其它变量，例如废气再循环（EGR）阀的打开程度。可利用方程式对APC与扭矩的关系273进行建模，和/或可将APC与扭矩的关系273存储在查找表中。所使用的进气凸轮相位器和排气凸轮相位器的位置可基于实际位置，因为相位器可朝向期望的位置移动。可利用实际的火花提前来确定获得的空气扭矩272。
空气控制模块228可将期望的节气门面积267输出至节气门致动器模块116。然后，节气门致动器模块116调整节气门112以产生期望的节气门面积267。空气控制模块228可基于空气扭矩请求265来确定期望的节气门面积267，如以下进一步的描述（例如，参见图5）。
空气控制模块228可将期望的MAP 266输出至增压调度模块248。增压调度模块248利用期望的MAP 266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和压缩器160-2的涡轮增压器）和/或机械增压器。
空气控制模块228将期望的APC 268输出至相位器调度模块252。基于期望的APC 268和RPM信号，相位器调度模块252可利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。
返回来参照火花控制模块232，最佳火花正时可基于各种发动机工况而变化。仅仅是举例，可以通过使扭矩关系反演来求解期望的火花提前。对于给定的扭矩请求（Tdes），可基于以下方程式（2）来确定期望的火花提前（Sdes）
（2） 
此关系可具体化为方程式和/或查找表。空气/燃料比（AF）可以是实际空气/燃料比，如由燃料控制模块240所报告的那样。
当把火花提前设定为最佳火花正时时，所产生的扭矩可以尽可能接近最大的最佳扭矩（MBT）。MBT是指在使用具有大于预定辛烷值的辛烷值的燃料且使用化学计量的燃料加注的同时，对于给定的空气流量，随着火花提前的增加所产生的最大发动机输出扭矩。产生该最大扭矩时的火花提前称为MBT火花正时。由于例如燃料品质（如当使用较低辛烷值的燃料时）和环境因素，所以最佳火花正时可能略微不同于MBT火花正时。因此，在最佳火花正时下的发动机输出扭矩可能小于MBT。
ECM 114的示例性实施例还包括：最大扭矩确定模块280（也参见图3）、校正模块282（也参见图6）、和燃料经济性（FE）模式控制模块284（也参见图4）。
最大扭矩确定模块280确定在FE模式下操作所用的最大制动扭矩（最大FE制动扭矩）286。最大FE制动扭矩286对应于在FE模式下操作所用的最大发动机输出（飞轮）扭矩。当在FE模式下操作时，限制了发动机102的扭矩产生能力，但却增加了车辆的FE。
仅仅是举例，FE模式可以是车辆中的主动燃料管理（AFM）模式，该模式能够执行选择性停缸；或者是车辆中的低升程模式，该低升程模式能够执行可变气门升程（VVL）。在AFM模式下的操作可包括停用发动机102的预定数量（例如，半数）的气缸。在低升程模式下的操作可包括将进气门122和排气门130中的至少一个打开较短的时段（称为持续时间）和/或较低程度（称为升程）。
最大扭矩确定模块280利用MAP与扭矩之间的关系287来确定最大FE制动扭矩286。MAP与扭矩的关系287可利用方程式来建模和/或可存储为查找表。例如，MAP与扭矩的关系287可以是：
（3） ，
其中，扭矩（T）是最大FE制动扭矩286并且是歧管绝对压力（MAP）、火花正时（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）、启用的气缸的数量（#）、和发动机转速（RPM）的函数。也可以考虑其它变量，例如废气再循环（EGR）阀的打开程度。
最大扭矩确定模块280确定在FE模式下操作所用的期望的最大MAP（期望的最大FE MAP）。MAP与扭矩的关系287中采用的MAP可以是期望的最大FE MAP。然而，在某些情况下，分别利用APC与扭矩的关系273和MAP与扭矩的关系287所确定的扭矩可能是不同的。最大扭矩确定模块280基于可由校正模块282提供的MAP-扭矩校正288来选择性地调整最大FE制动扭矩286。最大扭矩确定模块280可基于MAP-扭矩校正288来校正MAP与扭矩的关系287，使得基于MAP所确定的制动扭矩将与利用APC与扭矩的关系273基于APC所确定的制动扭矩相同。
期望的最大FE MAP是和在FE模式下操作所用的期望最小真空度（期望的最小FE真空度）相对应的MAP。最大扭矩确定模块280利用MAP与APC的关系289将期望的最大FE MAP转换为用于在FE模式下操作的期望的最大APC（期望的最大FE APC）。
然而，通过利用MAP与APC的关系289将MAP转换为APC而确定的APC可能不同于在期望的最大FE MAP下操作时的实际APC。因此，最大扭矩确定模块280基于可由校正模块282所提供的MAP-APC校正290来选择性地调整期望的最大FE APC。
FE模式控制模块284确定在FE模式下操作所用的最大噪声、振动、和声振粗糙度（NVH）扭矩（最大NVH扭矩）。最大NVH扭矩对应于在FE模式下操作期间的这样的最大发动机输出扭矩，即：如果超过该最大发动机输出扭矩则在车辆客舱内会感受到超过预定水平的NVH。
FE模式控制模块284将FE模式所用的最大扭矩（最大FE扭矩）291设定为等于最大FE制动扭矩286和最大NVH扭矩中的较小的一个。FE模式控制模块284基于最大FE扭矩291来选择性地触发进入FE模式（当不在FE模式下操作时）和选择性地触发退出FE模式（当在FE模式下操作时）。FE模式控制模块284生成表示是否使发动机102在FE模式下操作的FE模式信号292。
FE模式控制模块284向空气控制模块228提供最大FE扭矩291和FE模式信号292。当FE模式信号292指示应把发动机102控制在FE模式中时，空气控制模块228将空气扭矩请求265限制到最大FE扭矩291。空气控制模块228基于空气扭矩请求265来确定期望的MAP 266、期望的节气门面积267、和期望的APC 268。
现在参照图3，图中给出了最大扭矩确定模块280的示例性实施例的功能框图。最大扭矩确定模块280的示例性实施例包括：期望的最大FE MAP 模块302、MAP-APC模块310、和MAP校正模块312。最大扭矩确定模块280的示例性实施例还包括：最佳火花确定模块314、MAP-扭矩模块318、和制动扭矩模块322。
期望的最大FE MAP模块302基于期望的最小FE真空度342和节气门前压力344来确定用于在FE模式下操作的期望的最大MAP （期望的最大FE MAP ）340。更具体地，期望的最大FE MAP 模块302将期望的最大FE MAP 340设定为等于节气门前压力344减去期望的最小FE真空度342。
可基于一个或多个其它压力（例如在发动机起动前由MAP传感器184测量的MAP）来确定节气门前压力344，或者利用节气门前压力传感器（未图示）来测量节气门前压力344。期望的最小FE真空度342对应于在FE模式下操作期间，进气歧管110内的最小真空度。在各种实施例中，可基于由RPM传感器180测量的RPM 346来确定期望的最小FE真空度342。
另外地或可替代地，期望的最小FE真空度342可以是对一个或多个特性进行优化的校准值。所述特性可包括例如，使逆流最小化、防止由MAP传感器184测量的MAP达到环境空气压力、保持节气门112关闭到某一程度、和维持对节气门112的稳定控制。
逆流（reversion）是指当空气流出进气歧管110并流向MAF传感器186的情况。空气的流出可导致MAF传感器186对进入发动机102的MAF的不正确测量。当MAP处在环境压力的预定量内（例如，4千帕）时，由MAP传感器184测量的MAP在某种程度上是不准确的。防止MAP进入环境压力的预定量内，可以确保MAP保持准确。当节气门112完全打开时，进气噪声（例如，由气门打开和关闭所产生）可能是最响的。将节气门112保持关闭到一定程度可减小进气噪声的量。当接近完全关闭的节气门开度和完全打开的节气门开度时，对节气门112的控制是粗糙的。防止节气门112完全关闭和完全打开，可增加对节气门112的控制稳定性。
MAP-APC模块310利用MAP与APC的关系289将期望的最大FE MAP 340转变为期望的最大FE APC 350。期望的最大FE APC 350对应于FE模式下操作所用的最大APC。
MAP校正模块312基于期望的最大FE APC 350和MAP-APC校正290来确定经校正的最大FE APC（经校正的最大FE APC）351。更具体地，MAP校正模块312基于MAP-APC校正290来校正期望的最大FE APC 350，以便对实际APC与通过利用MAP与APC的关系289将MAP转换为APC所确定的APC之间的差异加以考虑。MAP校正模块312可将经校正的最大FE APC 351设定为等于期望的最大FE APC 350和MAP-APC校正290的和。
最佳火花确定模块314基于经校正的最大FE APC 351来确定最佳火花正时（最佳火花）352。仅仅是举例，最佳火花确定模块314可基于经校正的最大FE APC 351和由APC和RPM 346所索引的最佳火花正时表来确定最佳火花正时352。
MAP-扭矩模块318基于期望的最大FE MAP 340和最佳火花正时352来确定在FE模式下操作所用的扭矩的最大基础量（最大FE基础扭矩）354。MAP-扭矩模块318进一步基于RPM 346和MAP-扭矩校正288来确定最大FE基础扭矩354。
仅仅是举例，MAP-扭矩模块318可基于期望的最大FE MAP 340来确定未校正的最大FE基础扭矩（未图示）。更具体地，MAP-扭矩模块318可基于MAP与扭矩的关系287、RPM 346、最佳火花正时352、和产生最大发动机输出扭矩时的进气和排气凸轮轴相位器的位置，将期望的最大FE MAP 340转换为未校正的最大FE基础扭矩。仅仅是举例，MAP-扭矩模块318可利用上述关系（3）将期望的最大FE MAP 340转换为未校正的最大FE基础扭矩。
然后，MAP-扭矩模块318可基于MAP-扭矩校正288来校正未校正的最大FE基础扭矩，以便对利用MAP与扭矩的关系287所确定的第一扭矩与利用APC与扭矩的关系273所确定的第二扭矩之间的差值加以考虑。仅仅是举例，MAP-扭矩模块318可将最大FE 基础扭矩354设定为等于未校正的最大FE 基础扭矩和MAP-扭矩校正288的和。
基础扭矩是指：当发动机102在测试装置（例如，测功器）上操作并且发动机102是暖的且没有附属负荷（如发电机和空气调节）时所产生的发动机输出扭矩。制动扭矩模块322将最大FE基础扭矩354转换为最大FE制动扭矩286。制动扭矩是指：减去发动机102的摩擦损失的基础扭矩。换句话说，从基础扭矩中减去摩擦损失则可确定与该基础扭矩相对应的制动扭矩。在各种实施例中，MAP-扭矩模块318可将期望的最大FE MAP 340直接转换为最大FE制动扭矩286，同时对MAP-扭矩校正288加以考虑。在各种实施例中，MAP-扭矩模块318可将期望的最大FE MAP 340转换为所指示的扭矩（由燃烧事件产生的扭矩），并且针对MAP-扭矩校正288来校正所指示的扭矩，并且从校正的所指示扭矩转换为最大FE制动扭矩286。
现在参照图4，图中给出了FE模式控制模块284的示例性实施例的功能框图。FE模式控制模块284的示例性实施例包括：NVH扭矩确定模块402、FE模式最大扭矩模块406、阈值确定模块410、FE模式启用/禁用模块414、和滤波模块418。
NVH扭矩确定模块402基于利用RPM传感器180所测量的RPM 346、传动比432、和环境空气温度434，来确定最大NVH扭矩（Max NVH扭矩）430。最大NVH扭矩430与在FE模式下的操作期间这样的发动机输出扭矩相对应，即：超过此发动机输出扭矩则会在车辆客舱内感受到大于预定NVH水平的NVH。
NVH扭矩确定模块402可基于RPM 346来确定最大NVH扭矩430，因为点火时段（即，点火顺序中连续点火事件之间的时间段）会影响在客舱内感受到的NVH水平。NVH扭矩确定模块402可基于传动比432来确定最大NVH 扭矩430，因为曲轴转速与车轴转速（例如，车轮转速）的比率会影响在客舱内所感受到的NVH水平。NVH扭矩确定模块402可基于环境空气温度434来确定最大NVH扭矩430，因为环境空气温度434会影响发动机减振器（未图示）的减振能力。仅仅是举例，当环境空气温度434下降时发动机减振器会变硬，从而使得由于发动机减振器变硬，在客舱内感受到的NVH水平会增加。
FE模式最大扭矩模块406基于最大NVH 扭矩430和最大FE制动扭矩286来确定最大FE扭矩291。更具体地，FE模式最大扭矩模块406将最大FE扭矩291设定为等于最大FE制动扭矩286和最大NVH扭矩430中的较小的一个。FE模式最大扭矩模块406将最大FE扭矩291输出至空气控制模块228。在FE模式下操作期间，空气控制模块228将空气扭矩请求265限制在最大FE扭矩291。
FE模式最大扭矩模块406也将最大FE扭矩291提供给阈值确定模块410。阈值确定模块410基于最大FE扭矩291来确定一个或多个阈值436。
仅仅是举例，阈值确定模块410可确定用于退出（即，禁止）在FE模式下操作的两个阈值436。所述两个阈值436可称为快退出阈值和慢退出阈值。阈值确定模块410可把快退出阈值设定为等于最大FE扭矩291与第一偏置量的和。可以基于传动比432和RPM 346对第一偏置量进行校准。
阈值确定模块410可将慢退出阈值设定为等于最大FE扭矩291和第二偏置量的第二和。第二偏置量可以是可校准的，并且也可基于传动比432和RPM 346来确定第二偏置量。第二偏置量小于第一偏置量。仅仅是举例，在给定的一组工况下，第一偏置量可以大约为100牛顿米（Nm），而第二偏置量可以大约为20 Nm。第一偏置量和第二偏置量对应于在FE模式下操作期间为了提高FE而可接受的发动机输出扭矩的最大损失。
阈值确定模块410可确定用于进入FE模式并在FE模式下操作的另一个阈值436。此阈值可以称为进入阈值。仅仅是举例，阈值确定模块410可以将进入阈值设定为等于最大FE扭矩291和第三偏置量的第三和。可对第三偏置量进行校准，且第三偏置量小于第二偏置量。可通过对第三偏置量小于第二偏置量的量进行校准来提供滞后。仅仅是举例，如果第二偏置量为0 Nm，则可将第三偏置量设定为大约-40 Nm。
现在参照图7，图中给出了扭矩456相对于时间458的示例关系图。继续参照图4，示例性迹线460跟踪在稳态工况下的最大FE扭矩291。示例性迹线464跟踪例如基于稳态工况下的最大FE扭矩291所确定的慢退出阈值或快退出阈值。示例性迹线468可跟踪例如驾驶员扭矩请求254。
再次参照图4，FE模式启用/禁用模块414生成FE模式信号292，以启用和禁用在FE模式下的操作。仅仅是举例，FE模式启用/禁用模块414可把FE模式信号292设定为激活状态（例如，5伏），以触发在FE模式下的操作。FE模式启用/禁用模块414可以将FE模式信号292设定为未激活状态（例如，0伏），以触发在除FE模式外的模式下的操作。
FE模式启用/禁用模块414基于FE模式信号292的状态及一个或多个阈值436来生成FE模式信号292。当FE模式信号292处于未激活状态（即，当禁用FE模式时）时，FE模式启用/禁用模块414基于经调整的预测扭矩请求263和进入阈值的比较来选择性地将FE模式信号292转变为激活状态。仅仅是举例，当经调整的预测扭矩请求263小于进入阈值时，FE模式启用/禁用模块414将FE模式信号292转变为激活状态。另外，在将FE模式信号292转变为激活状态前，FE模式启用/禁用模块414可要求经调整的预测扭矩请求263在预定的时段内一直都小于进入阈值。
当FE模式信号292处于激活状态（即，在FE模式下操作期间）时，FE模式启用/禁用模块414基于快退出阈值和慢退出阈值，选择性地将FE模式信号292转变为未激活状态。仅仅是举例，当经调整的预测扭矩请求263大于快退出阈值时，FE模式启用/禁用模块414可将FE模式信号292转变为未激活状态。当经调整的预测扭矩请求263的滤波形式大于慢退出阈值时，FE模式启用/禁用模块414也可将FE模式信号292转变为未激活状态。经调整的预测扭矩请求263的滤波形式可以称为经滤波的调整的预测扭矩请求438。在图7的实例中，FE模式启用/禁用模块414大致在时间点472将FE模式信号292转变为未激活状态。
滤波模块418对经调整的预测扭矩请求263进行滤波并产生经滤波的调整的预测扭矩请求438。滤波模块418可对经调整的预测扭矩请求263进行滤波，例如利用一阶滞后滤波器。经调整的预测扭矩请求263的滤波中所使用的滤波系数可以是可变的。
滤波模块418可根据经调整的预测扭矩请求263是在增加还是减小来调整滤波系数。更具体地，滤波模块418可当经调整的预测扭矩请求263在增加时减小滤波系数，而当经调整的预测扭矩请求263在减小时增加滤波系数。分别在经调整的预测扭矩请求263减小和增加时发生的滤波系数增加和减小，可在禁止FE模式下操作前使FE模式启用/禁用模块414朝向在FE模式下操作偏置得尽可能远。
现在参照图5，图中给出了空气控制模块228的示例性实施例的功能框图。空气控制模块228的示例性实施例包括：限制模块502、闭环模块510、校正模块514、和基础扭矩模块516。空气控制模块228的示例性实施例还包括：期望MAP模块518、期望APC模块522、期望空气流量模块530、和期望面积模块534。
限制模块502接收空气扭矩请求265和最大FE扭矩291。当FE模式信号292处于激活状态时，限制模块502将空气扭矩请求265限制在最大FE扭矩291。限制模块502输出空气扭矩请求265的选择性受限形式（称为初始空气扭矩请求540）。
闭环模块510接收初始空气扭矩请求540和获得的空气扭矩272。闭环模块510基于初始空气扭矩请求540和获得的空气扭矩272之间的差值来确定闭环扭矩校正544。
校正模块514基于初始空气扭矩请求540和闭环扭矩校正544来确定校正的空气扭矩请求546。更具体地，校正模块514可将校正的空气扭矩请求546设定为等于初始空气扭矩请求540和闭环扭矩校正544的和。
基础扭矩模块516将校正的空气扭矩请求546转换为基础空气扭矩请求547。基础扭矩模块516例如可通过将发动机102的摩擦损失加到校正的空气扭矩请求546上，而将校正的空气扭矩请求546转变为基础空气扭矩请求547。
期望MAP模块518基于基础空气扭矩请求547和MAP与扭矩的关系287的反演来确定期望MAP 266。期望MAP模块518还基于最佳火花正时352和RPM 346来确定期望MAP 266。仅仅是举例，期望MAP模块518可利用以下关系确定期望MAP 266：
（4） 
Figure 244305DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，MAPdes是期望MAP 266， T-1表示采用了MAP与扭矩的关系287的反演，Tdes是基础空气扭矩请求547，S是最佳火花正时352，RPM是RPM 346，I和E分别是进气凸轮相位器位置和排气凸轮相位器位置，AF是指空气/燃料比，OT是指油温，#是启用气缸的数量。还可以考虑其它变量，例如废气再循环（EGR）阀的打开程度。此关系可具体化为方程式和/或查找表。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所报告的那样。
期望APC模块522基于基础空气扭矩请求547和APC与扭矩的关系273的反演来确定期望APC 268。期望APC模块522还基于最佳火花正时352和RPM 346来确定期望APC 268。仅仅是举例，期望APC模块522可利用以下关系来确定期望APC 268：
（5） 
Figure 871726DEST_PATH_IMAGE005
，
其中APCdes是期望的APC 268，T-1表示采用了APC与扭矩的关系273的反演，Tdes是基础空气扭矩请求547，S是最佳火花正时352，RPM是RPM 346，I和E分别是进气凸轮相位器位置和排气凸轮相位器位置，AF是空气/燃料比，OT是油温，#是启用气缸的数量。也可以考虑其它变量，如废气再循环（EGR）阀的打开程度。此关系可以具体化为方程式和/或查找表。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所报告的那样。
期望空气流量模块530基于期望APC 268和RPM 346来确定期望空气流量550。更具体地，期望空气流量模块530基于期望APC 268和点火时段来确定期望空气流量550。仅仅是举例，期望空气流量模块530可将期望空气流量550设定为等于期望APC 268除以点火时段所得的商。期望面积模块534基于期望空气流量和期望MAP 266来确定期望节气门面积267。
现在参照图6，图中给出了校正模块282的示例性实施例的功能框图。校正模块282的示例性实施例包括：APC估计模块602、实际APC模块606、和APC校正确定模块610。校正模块282的示例性实施例还包括：APC扭矩确定模块614、MAP扭矩确定模块618、和MAP校正确定模块622。
APC估计模块602基于由MAP传感器184所测量的MAP 632来确定估计的APC 630。APC估计模块基于MAP 632并利用MAP与APC的关系289来确定估计的APC 630。
实际APC模块606基于利用RPM传感器180所测量的RPM 346和利用MAF传感器186所测量的MAF 636来确定实际APC 634。仅仅是举例，实际APC模块606可基于RPM 346和MAF 636并利用一个或多个将RPM 346和MAF 636与实际APC 634相联系的函数和/或映射来确定实际APC 634。
APC校正确定模块610接收估计的APC 630和实际APC 634。APC校正确定模块610基于估计的APC 630与实际APC 634之间的差值来确定MAP-APC校正。APC校正确定模块610可以将MAP-APC校正存储于由MAP索引的MAP-APC校正的映射中。APC校正确定模块610可基于期望的最大FE MAP 340来检索出所存储的MAP-APC校正中的一个，并且将MAP-APC校正290设定为等于MAP-APC校正中检索出的那个。
APC扭矩确定模块614基于APC 642（如实际APC 634）来确定APC扭矩640。仅仅是举例，APC扭矩确定模块614可基于APC 642并利用APC与扭矩的关系273和当前的操作参数来确定APC扭矩 640。
MAP扭矩确定模块618基于MAP 646（如由MAP传感器186所测量的MAP 632）来确定MAP扭矩644。仅仅是举例，MAP扭矩确定模块618可基于MAP 646并利用MAP与扭矩的关系287和当前的操作参数来确定MAP扭矩644。
MAP校正确定模块622接收APC扭矩640和MAP扭矩644。MAP校正确定模块622基于APC扭矩640与MAP扭矩644之间的差值来确定MAP-扭矩校正。MAP校正确定模块622将MAP-扭矩校正存储于由MAP索引的MAP-扭矩校正的映射中。MAP校正确定模块622可基于期望的最大FE MAP 340来检索出所存储的MAP-扭矩校正中的相应的一个，并且将MAP-扭矩校正288设定为等于MAP-扭矩校正中检索出的那个。
现在参照图8，图中给出了描述确定最大FE扭矩291的示例性方法800的流程图。控制开始于步骤804，在此步骤中控制确定期望的最小FE真空度342。例如，控制可基于RPM 346来确定期望的最小FE真空度342。
在步骤808，控制确定最大FE制动扭矩286。在步骤812，控制确定最大NVH扭矩430。控制可基于RPM 346、传动比432、和环境空气温度434来确定最大NVH 扭矩430。在步骤816，控制判断最大FE制动扭矩286是否大于最大NVH扭矩430。如果是“真”，则在步骤820控制将最大FE扭矩291设定为等于最大FE制动扭矩286并进入步骤828；如果是“假”，则在步骤824控制将最大FE扭矩291设定为等于最大NVH扭矩430并进入步骤828。
在步骤828，控制确定阈值。更具体地，在步骤828控制确定快退出阈值、慢退出阈值、和进入阈值。在步骤832，控制确定是否要在FE模式下操作。如果是“真”，则控制进入步骤836；如果是“假”，则控制进入步骤840，这将在下面作进一步描述。
在步骤836，控制将空气扭矩请求265限制在最大FE扭矩291，并且控制进入步骤840。在步骤840，控制确定校正的空气扭矩请求546。控制基于初始空气扭矩请求540和闭环扭矩校正544的和来确定校正的空气扭矩请求546。在步骤844，通过将校正的空气扭矩请求546转变为基础扭矩，控制确定基础空气扭矩请求547。
在步骤848，控制确定期望MAP 266、期望APC 268、和期望节气门面积267，并且控制结束。虽然显示并描述为控制结束，但方法800是对一个控制环路的例示，并且控制可替代地返回至步骤804。
可用多种形式来实施本公开的广泛教示。因此，虽然本公开包含具体实例，但本公开的真实范围不应受如此限制，因为本领域技术人员在研究了附图、说明书和所附权利要求之后，其它修改对于他们将变得显而易见。

Claims (10)

1.一种发动机控制系统，包括：
期望歧管绝对压力（MAP）模块，其基于期望的真空度与节气门上游的空气压力之间的差值来确定发动机在停缸模式和低升程模式中的一种模式下操作所用的期望MAP；
MAP-扭矩模块，其基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行操作的发动机的期望扭矩输出；
阈值确定模块，其基于所述期望扭矩输出来确定进入扭矩；以及
燃料经济性（FE）模式模块，其基于所述进入扭矩与扭矩请求之间的比较，选择性地触发在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作。
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，还包括：
噪声、振动和声振粗糙度（NVH）扭矩确定模块，其确定NVH扭矩，
其中，在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作期间，当所述发动机的实际扭矩输出大于所述NVH扭矩时，NVH值大于预定值；以及
最大扭矩模块，其将在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下操作的最大扭矩输出设定为等于所述NVH扭矩和所述期望扭矩输出中的一个；
其中，所述阈值确定模块基于所述最大扭矩输出来确定所述进入扭矩。
3.如权利要求2所述的发动机控制系统，其中，所述最大扭矩模块将所述最大扭矩输出设定为等于所述NVH扭矩和所述期望扭矩输出中较小的一个。
4.如权利要求2所述的发动机控制系统，其中，所述阈值确定模块还基于传动比来设定所述进入扭矩。
5.如权利要求2所述的发动机控制系统，其中，所述NVH扭矩确定模块基于传动比、发动机转速和环境空气温度来确定所述NVH扭矩。
6.如权利要求2所述的发动机控制系统，还包括：
致动模块，其基于所述扭矩请求来确定空气扭矩请求；以及
空气控制模块，其在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行的操作期间将所述空气扭矩请求限制在所述最大扭矩输出，以确定受限的空气扭矩请求，并且基于所述受限的空气扭矩请求来确定期望MAP、期望每气缸空气量（APC）、和期望节气门面积。
7.如权利要求2所述的发动机控制系统，其中，所述阈值确定模块还基于所述最大扭矩输出来确定退出扭矩，并且
其中，所述FE模式模块基于所述扭矩请求与所述退出扭矩之间的第二比较，选择性地禁止在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作。
8.如权利要求1所述的发动机控制系统，还包括：
校正模块，其基于第一扭矩与第二扭矩之间的第一差值来确定MAP-扭矩校正，利用实际APC与所述第一扭矩之间的第一关系来确定所述第一扭矩，并且利用测量的MAP与所述第二扭矩之间的第二关系来确定所述第二扭矩；
其中，所述MAP-扭矩模块基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行操作的所述发动机的未校正的期望扭矩输出，并且基于所述MAP-扭矩校正和所述未校正的期望扭矩来确定所述期望扭矩输出。
9.如权利要求8所述的发动机控制系统，其中，所述MAP-扭矩模块将所述期望扭矩输出设定为所述MAP-扭矩校正和所述未校正的期望扭矩的和。
10.一种发动机控制方法，包括：
基于期望的真空度与节气门上游的空气压力之间的差值，确定发动机在停缸模式和低升程模式中的一种模式下操作所用的期望歧管绝对压力（MAP）；
基于所述期望MAP来确定在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下进行操作的发动机的期望扭矩输出；
基于所述期望扭矩输出来确定进入扭矩；以及
基于所述进入扭矩与扭矩请求之间的比较来选择性地触发在所述停缸模式和所述低升程模式中的一种模式下的操作。
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