CN103089471A - 用于发动机控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机扭矩控制的方法和系统。当在燃烧稳定性极限附近运转时使用相互排斥的气流调节和火花调节提供精确的发动机扭矩控制。响应于踩加速器踏板/松加速器踏板事件而调节扭矩偏置值和比例-积分控制项以改善扭矩控制响应时间。

Description

用于发动机控制的方法和系统

【技术领域】

本发明涉及用于控制车辆动力传动系统以提供更精确的扭矩控制的系统和方法。

【背景技术】

车辆制造商一直在努力改善燃料经济性和减少排放同时满足消费者对性能和驾驶性的期望。越来越多的更加强大的动力传动系统控制计算机的可用性已经实现了车辆动力传动系统的更精确的控制以及可用能量的更有效的使用以驱动车辆及相关附件。

对于包括内燃发动机（单独的或者与其它动力源组合（比如在混合动力车辆中））的车辆动力传动系统，希望有对于燃烧程序的精确控制以实现排放和燃料经济性的目标。这样，为了在变化的工况下维持稳定的燃烧，需要对发动机空气和燃料供给的精确控制。例如，可在低负荷运转的车辆中通过闭环发动机转速控制执行空气和火花调节以维持稳定燃烧。这样，可根据气流或对应的扭矩极限定义燃烧稳定性极限。从而，可设置最小的发动机扭矩以确保稳定燃烧。尽管会存在由于节气门位置、发动机摩擦损失、燃料改变、发动机部件的寿命和磨损、环境工况等的变化性，这些极限帮助确保车辆不会运转在不稳定的燃烧区间。

多种基于闭环或反馈控制的方法可用于降低车辆尾气排放并改善燃料经济性。美国专利7275518显示了一种使用闭环扭矩的示例方法。其中，使用基于发动机转速的扭矩偏差计算来调节扭矩差异，同时还通过最大可用发动机扭矩参数和最小可用发动机扭矩参数来限制扭矩差异。因此，在变化的工况下可以更接近于最小扭矩运转发动机。

【发明内容】

然而，发明人在此已经意识到这类方法的潜在问题。在一个示例中，当请求的发动机扭矩低于燃烧稳定性需要的最小扭矩时可能不会提供扭矩的反馈控制。具体地，由于将扭矩稳定（clip）在最小扭矩，在一些状况下可能提供了比需要的更多或更少的扭矩。所以，可能在那些状况期间浪费了燃料。此外，该最小扭矩包括显著的火花延迟，因此降低了燃料经济性。

通过一种控制车辆扭矩的方法可至少部分地解决上述问题，该方法包括在非怠速发动机燃烧运转期间，当为了燃烧稳定性以最小空气充气运转时将空气调节转变为火花调节以将实际的发动机扭矩保持在期望的发动机扭矩。这样，即使当车辆处于或低于最小负载运转时可精确提供期望的扭矩。

在一个示例中，在松加速器踏板事件(tip-out)期间，可根据期望的扭矩减小模型（profile）减小扭矩。其中，当扭矩高于最小扭矩时（即确保稳定燃烧需要的最小发动机扭矩），至少使用气流控制可实现扭矩控制。例如，可以减少气流同时保持一定量的火花延迟。那么，当扭矩低于最小扭矩时，使用火花控制实现进一步的扭矩控制。例如，可从最大扭矩最小点火提前角（MBT）延迟火花同时维持气流处于最小空气充气水平。

单独或结合附图阅读下面的具体实施方式，本发明的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。

应理解，提供上述概要用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由权利要求书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的缺点的实施方式。

【附图说明】

图1显示了混合动力电动车辆（HEV）系统中的示例动力传动系统；

图2显示了说明控制图1中的车辆动力传动系统的系统和方法的运转的控制器框图；

图3-4显示了用于在气流调节和火花调节之间转变的示例流程图以在处于或低于燃烧稳定性需要的最小空气充气运转时提供扭矩控制；

图5显示了当低于用于燃烧稳定性的最小空气充气运转时从基于气流的扭矩控制到基于火花的扭矩控制的示例转变。

【具体实施方式】

本发明提供一种调节车辆动力传动系统（比如图1中的动力传动系统）的方法和系统以实现如图2所示的发动机扭矩的闭环控制。特别地，在非怠速发动机燃烧状况期间并且响应于松开加速器踏板，当处于或低于用于燃烧稳定性的最小空气充气运转时，控制器可从闭环空气调节转变为闭环火花调节以将实际的扭矩保持在期望的发动机扭矩。控制器可配置用于执行程序（比如图3-4中的示例程序）以转变调节并保持期望的扭矩。参考图5说明了当处于或低于最小扭矩负载运转时用于减小扭矩误差的示例调节。

图1包括代表车辆系统100的示意框图以说明根据本发明控制车辆动力传动系统的系统或方法的一个实施例。车辆系统100大体上代表了包括具有内燃发动机（ICE）12的传统的或混合动力电动传动系统的任何车辆。在描述的实施例中，车辆系统100是混合动力电动车辆（HEV）系统，其中动力传动系统11包括内燃发动机、电池46和电机（例如马达和/或发电机）。然而，应理解在替代的实施例中，本发明讨论的扭矩控制方法可应用到其它的混合动力车辆配置以及具有内燃发动机的传统车辆上。

车辆动力传动系统11包括发动机12和通过齿轮组连接至发动机的电机（此处描述为发电机14）。这样，由于发电机可作为马达或者作为发电机运转，所以发电机14也可称为电机。发动机12和发电机14通过动力传输单元或传动装置连接，在该实施例中是通过行星齿轮组16实施的。同样，其它类型的动力传输单元（包括其它的齿轮组和传动装置）可用于连接发动机12至发电机14。行星齿轮组16包括环形齿轮18、行星齿轮架20、行星齿轮22和中心齿轮24。

发电机14可用于提供电流以向电池46充电或运转马达40。可替代地，发电机14可作为马达运转以向连接至中心齿轮24的轴26提供输出扭矩。类似地，发动机12的运转供应扭矩至轴28，该轴28连接至行星齿轮架20。提供制动器30用于选择性地停止轴26的转动，从而锁定中心齿轮24的位置。由于该配置允许扭矩从发电机14传输至发动机12，所以提供单向离合器32使得轴28只朝一个方向旋转。此外，如果当需要时发电机14可用于通过行星齿轮组16和轴28控制发动机12的转速。

环形齿轮18连接至轴34，该轴通过第二齿轮组38连接至车辆驱动轮36。车辆系统100进一步包括马达40，该马达40可用于输出扭矩至轴42。由于可作为马达或发电机运转，马达40也可指电机。特别地，电池46可配置用于驱动该电机并使它作为马达运转。本发明范围内的其它车辆可具有不同的电机设置，比如多于或少于本说明书描述的两个电机（发电机14和马达40）。在图1显示的实施例中，电机14、40两者都可使用来自电池46或其它电流源的电流而作为马达运转以提供期望的输出扭矩。可替代地，电机14、40都可作为发电机运转以向高压总线44和/或向高压电池46代表的能量储存设备供应电能。可使用的其它类型的能量存储设备和/或输出设备包括例如电容器组、燃料电池、飞轮等。

如图1所示，可大体上将马达40、发电机14、行星齿轮组16以及一部分第二齿轮组38称之为驱动桥48。提供在硬件和/或软件中实施的一个或多个控制器50用于控制发动机12和驱动桥48的部件。在图1的实施例中，控制器50是车辆系统控制器（VSC）。虽然VSC50显示为单个控制器，但是它可包括多个硬件和/或软件控制器。例如，VSC50可包括独立的动力传动系统控制模块（PCM），该模块可以是嵌入VSC50中的软件，或者可通过独立的硬件设备和对应的软件实施PCM。本技术领域内的普通技术人员应理解，可通过包括程控逻辑的专用硬件设备和/或嵌入的执行计算机可读指令的微处理器实施控制器以控制车辆和动力传动系统。控制器局域网（CAN）52可用于在VSC50、驱动桥48以及一个或多个其它控制器（比如电池控制模块（BCM）54）之间通信控制数据和/或指令。例如，BCM54可通信例如电池温度、荷电状态（SOC）、放电功率极限和/或电池46的其它工况或参数之类的数据。除电池46之外的设备也可具有与VSC50通信的专用的控制器或控制模块以执行车辆和动力传动系统的控制。例如，发动机控制单元（ECU）可与VSC50通信以控制发动机12的运转。此外，驱动桥48可包括一个或多个控制器（比如驱动桥控制模块（TCM））配置用于控制48内的具体部件，比如发电机14和/或马达40。

多个控制器或控制模块中的任意个或所有（比如VSC50和BCM54）可包括与管理多个计算机可读的储存媒介74的存储器管理单元（MMU）2通信的基于微处理器的中央处理器（CPU）。优选地，计算机可读的存储媒介包括多种类型的易失存储器和非易失存储器，比如只读存储器（ROM）16、随机存储存储器（RAM）8和不失效存储器（KAM）7。可使用任何数量的已知的暂时存储器和/或永久存储器设备（比如能存储CPU10使用的控制发动机、车辆或多个子系统的数据、代码、指令、校准信息、运转变量等的可编程序只读存储器（PROM）、电可编程序只读存储器（EPROM）、电可擦只读存储器（EEPROM）、闪存或者任何其它的电、磁、光或其组合的存储器）实施计算机可读的存储媒介。对于不包括MMU2的控制器构架，CPU10可直接与一个或多个存储媒介74通信。CPU10通过输入/输出（I/O）接口82与发动机、车辆等的多个传感器和执行器通信。

车辆系统100还可包括一个或多个排放控制设备56。例如，这些设备可包括例如用于收集燃料蒸汽的碳滤罐以减少排放。偶尔，可清除碳罐，使得收集的蒸汽进入发动机进气系统并燃烧。排放控制设备56还可包括以多种方式配置的一个或多个催化剂或催化剂反应器以处理发动机12的排气。除了排放控制或设备56，车辆系统100还可包括一个或多个发动机或马达驱动（交流/直流）（AC/DC）附件58。由于附件58使用发动机12产生的扭矩和/或来自电池46和/或电机14、40的电能，可通过VSC50选择性地控制一个或多个附件58以更精确地控制发动机12在燃烧稳定性极限附近运转时产生的扭矩。例如，空调系统可包括压缩机59，在选择的运转模式期间由控制器调节压缩机的运转以更精确地控制发动机12的运转。

现在转向图2，图谱200显示了说明用于控制图1中车辆动力传动系统的系统或方法的实施例的框图。本领域的普通技术人员应理解，可通过软件和/或硬件执行由框图表示的功能或步骤。取决于特定的处理策略，比如事件驱动、中断驱动等，可以不同于附图中说明的顺序或序列执行多个功能。类似地，即使未明确说明，也可重复执行一个或多个步骤或功能。在一个实施例中，可主要通过计算机可读的存储媒介中的软件、指令或代码实施并通过计算机或控制模块执行说明的功能以控制车辆的运转。附图中对应的框大体上代表各种常规的传感器或执行器。

如图2中框201表示的，车辆系统控制器(VSC)确定期望的发动机扭矩。确定期望的发动机扭矩将取决于可为应用和实施细节的多个考虑。对于图1中显示的HEV的代表性实施例，期望的发动机扭矩代表考虑了可包括车速、发动机转速、电池荷电状态（SOC）、加速器踏板位置、发动机冷却剂温度、马达电流、巡航控制状态、排放控制设备的状态、发动机怠速模式等的多个环境的和车辆的工况和/或模式的将由发动机12传输的扭矩量。如框104表示的，过滤或延迟通过框201所代表的期望的发动机扭矩以考虑歧管填充时间常数202表示的发动机进气歧管的物理属性。在104处过滤或延迟可采用多个估算的或测量的运转参数（比如大气压力、空气质量流量、环境温度等）以估算进气歧管的动力学。

过滤的或延迟的期望的扭矩值与从传动装置38和/或马达40确定的当前发动机扭矩反馈信号或值108相比较以在框106处产生扭矩差异信号。具体地，基于将实际扭矩和期望的扭矩比较而确定扭矩误差。如框110表示的，然后将扭矩差异值固定或限制在可校准范围内。在一个示例中，这可包括将“误差”项固定在最大的正校准极限和最大的负校准极限之间。调节的扭矩可以是在期望的发动机扭矩和实际的发动机扭矩之间比例积分控制的差异，其中用存储的比例项和存储的积分项调节该差异。即，因此产生的扭矩值然后通过包括比例项120、积分项122和应用于积分项122的扭矩偏置值(offset value)124的比例-积分（PI）控制器112调节。PI控制器112可包括限制积分值以改善瞬变性能和运转模式之间转变的抗饱和（anti-windup）（和/或逐渐减少（wind-down））积分器控制逻辑150。例如，积分器抗饱和逻辑可用于阻止源于请求的扭矩超过最大的可用发动机扭矩极限或者源于节气门极限（即，当节流阀达到打开或关闭停止位置时）导致的不希望的积分值。

扭矩偏置124包括用于当发动机当前在最小发动机扭矩线的预定区域或范围内以稳态运转时基于发动机转速范围持续地更新对应的偏置值的逻辑152。响应于实际的发动机转速和发动机负载确定扭矩偏置值。在一个实施例中，如框152指示的，扭矩偏置存储在永久存储器（比如KAM7）中的表格中，其中根据多个发动机转速和负载范围映射并存储扭矩偏置124并相应地插值（interpolated）。具体地，KAM可使用基于发动机转速和负载的3D线性插值映射以确定用于当前工况（例如当前的发动机转速和负载状况）下的扭矩偏置。扭矩偏置值基于之前存储的值的移动平均值（rolling average）和对应于积分项122的稳定状态差异的新值。当更新该值时，重置积分项122。在随后的最小扭矩线附近的区域中的运转期间，从存储器检索对应于当前发动机转速运转范围的扭矩偏置并添加至积分项122。如框152表示的，在将扭矩偏置值和积分项合并之前可使用基于期望的扭矩和最小扭矩之间的距离的调节或斜坡来调节或斜坡该扭矩偏置值。如框130表示的，通过最大正极限和最大负极限固定或限制PI控制器112的输出。这样，使用存储的对应于实际发动机转速和负载的扭矩偏置值调节扭矩误差。

额外地，响应于踩加速器踏板(tip-in)或松加速器踏板状况，其中扭矩的改变速率高于阈值，可清除比例项120和积分项122中的每者并重设为零。在一个实例中，如框170所示，可通过VSC过滤期望的发动机扭矩（201）并将过滤的扭矩和瞬时的发动机扭矩比较而探测踩加速器踏板和/或松开加速器踏板状况。响应于当前期望的扭矩的改变速率的绝对值高于阈值，可确定踩加速器踏板或松加速器踏板状况。可替代地，可基于驾驶员需求（例如基于踏板位置的改变速率）推断踩加速器踏板或松加速器踏板状况。通过响应于踩加速器踏板或松加速器踏板状况而清除PI控制器112的比例项和积分项，发动机扭矩瞬变的控制响应可更快，比如当离开从最小气流处或附近的运转转变或朝向该运转转变时。额外地，可阻止积分从较长瞬间内的饱和或逐渐减小，进一步阻止过冲（overshoot）或下冲(undershoot)。

框130的输出随后在框132处与期望的发动机扭矩前馈（FF）项134合并。再次将框132的输出与上限和下限比较，并且相应地如框140所示固定或限制用于产生期望的发动机扭矩的总的期望的空气质量。下限表示最小负载处的发动机扭矩（此外也指用于保持燃烧稳定性需要的最小扭矩）。根据发动机冷却剂温度和发动机转速的函数可确定最小扭矩。在一个示例中，最小的扭矩可以是负扭矩值（例如小于零扭矩）但是所有汽缸中执行的燃烧处于化学计量。在图2说明的实施例中，最小扭矩存储在通过发动机冷却剂温度和发动机转速访问或索引的查值表中，该查值表中的最小扭矩对于较低的温度有较高的值以解决发动机增加的摩擦损失和降低的燃烧效率。本发明的这个特征有助于减小或消除冷机状况下的易失火性，其会影响排放控制系统。类似地，最小扭矩对于较高的发动机转速可具有更大的负值以提供改善的减速控制而不担心发动机熄火。

框140确定的调节的和限制的发动机扭矩随后用于控制发动机的运转以产生期望的扭矩。特别地，可包括在一些状况期间使用空气控制，比如当期望的扭矩高于阈值扭矩（或高于阈值气流可用的扭矩）时，而在其它状况期间使用火花控制，比如当期望的扭矩低于阈值扭矩时（或低于阈值气流可用的扭矩）。

在图2说明的实施例中，如框160所示，通过电子节气门控制（ETC）使用节流阀位置执行气流控制，响应于对应于期望的扭矩确定的气流而确定该节流阀位置。如框162所示，然后ETC使用反馈控制精确地设置节流阀以实现期望的气流。如图3-5中的详细描述，空气调节可包括在达到最小气流前基于调节的扭矩误差减小节气门开度同时使火花保持在MBT处，并且仅当达到最小气流时，通过调节火花进一步保持扭矩。取决于特定的应用和实施，可使用其它的发动机执行器实现气流控制。例如，无节气门拉线（throttle-less）发动机和/或具有电动气门驱动（EVA）的发动机可使用进气门和/或排气门正时控制发动机气流。类似地，发动机可包括机械增压器或涡轮增压器通过控制增压来修正进气气流。这样，本发明不依赖于特定发动机技术来影响闭环扭矩控制战略。

可在特定的状况期间（比如当期望的发动机扭矩小于阈值扭矩或当空气处于最小气流处的扭矩时）执行火花控制。在这些状况期间，如框160所示，响应于反馈控制（非开环）中的扭矩误差可（例如通过保持节气门位置）保持气流同时调整火花（例如从MBT延迟）。这样，当以低于最小负载的扭矩运转时VSC在闭环中使用火花控制发动机扭矩。如图3-5中的详细描述，火花调节可包括基于调节的扭矩误差从MBT延迟火花点火正时同时保持节气门处于最小气流位置。参考图3-5更详细地说明并描述了气流控制和火花控制的运转和协调。

如图2中说明的，如框170所示，本发明包括探测通过VSC请求的期望的发动机扭矩的改变速率。通过将当前期望的发动机扭矩和一个或多个之前的值比较并且如果需要的话过滤或平均而确定改变速率。如框172所示，监测期望的扭矩的改变速率可用于探测加速器踏板的迅速释放（此处也指松开加速器踏板）以及探测加速器踏板的迅速应用（此处也指踩加速器踏板），使得火花或点火正时可用于迅速地调节发动机扭矩输出。此外，如上文对框171的详细描述，响应于探测到踩加速器踏板或松加速器踏板状况，可清除PI控制器的积分项和比例项。这样，其允许减少控制器对发动机扭矩瞬变的响应时间。这样，提供了更快且更精确的扭矩控制。

虽然用混合动力车辆的传动装置和/或马达供应的扭矩反馈信号描述了本发明，但是本发明还可应用于具有估算的或测量的扭矩反馈信号的传统的动力传动系统的实施。即使当前可用的扭矩传感器对于机动车辆应用不是商业上可行的，已经基于本技术领域内的技术人员已知的其它传感器与环境和发动机的工况和参数一起结合开发了多个方法用于精确地估算“实际的”扭矩。

这样，图1-2的系统实现了一种控制车辆扭矩的方法，其中在非怠速发动机燃烧运转期间，当以用于燃烧稳定性的最小空气充气或接近该最小空气充气运转时车辆控制器从空气调节转变为火花调节以保持实际的发动机扭矩处于期望的发动机扭矩。

图3-4说明了用于控制车辆运转传动系统的方法以提供期望的扭矩且减少扭矩误差。类似于上文描述的附图，图3-4中的流程图大体上代表了通过硬件和/或软件执行的功能。虽然没有明确说明，但取决于特定的应用和实施，可重复或连续地执行一个或多个框、步骤或功能。类似地，可按不同于说明的顺序、并列地和/或有所省略地执行多个步骤和功能同时仍然提供本发明的闭环控制特点。

在302处，可估算和/或推断车辆工况。例如，这些工况可包括期望的扭矩、发动机转速、加速器踏板位置、大气压力、发动机温度、电池的荷电状态等。在304处，可确定期望的发动机扭矩。可使用多个车辆和驾驶员传感器和/或执行器并考虑多个发动机的、车辆的及环境的工况（比如在302处估算的工况）而确定期望的发动机扭矩。可将期望的扭矩与代表发动机当前产生的扭矩的反馈信号或值比较以生成差异信号或值。在306处，可将扭矩差异（或“误差”）固定或限制在通过确定上限或下限的对应校准值确定的可接受的范围内。然后将极限值供应至控制器，比如PI控制器。虽然选择说明本发明的实施例使用了PI控制器，但是应理解可替代地可使用多个其它控制策略。例如，可使用比例-积分-差异（PID，proportional-integral-differential）控制器。

在308处，当发动机当前在预定的转速和负载范围内运转时，检索存储的扭矩偏置值。可从控制器的KAM检索扭矩偏置值，其中扭矩偏置存储为通过发动机转速和负载引用的插值图谱（如框152中第3项所示）。在一个实施例中，在通过发动机转速范围（跨度为1000rpm增量），以及发动机负荷范围（跨度为0.2负荷增量）索引的三维表格或阵列中六个发动机转速范围和六个发动机负载范围与存储在持久或非易失存储器中的扭矩偏置结合使用。取决于特定的应用和实施，例如可存储更多或更少量的扭矩偏置和/或可通过运转参数和/或多个发动机或车辆运转参数索引。

在310处，可确定是否存在加速器踏板踩紧或松开状态。在一个示例中，可基于过滤的期望的扭矩的改变速率的绝对值当前高于阈值速率而确定踩加速器踏板或松开加速器踏板状况。如果确定踩加速器踏板或松加速器踏板状况，那么在311处，可清除存储在比例积分（PI）控制器中的比例项和积分项并重设为零。这样，通过清除该项，可改善瞬间发动机扭矩改变的响应时间并减少过冲或下冲。如果不存在踩加速器踏板或松加速器踏板，方法可直接前进至312。

在312处，确定的偏置扭矩应用到确定的积分项中。在314处，对PI控制器因此产生的输出扭矩值进行修剪（clip）或限制并与前馈期望的发动机扭矩项合并。在316处，基于温度（比如发动机冷却剂温度）和发动机转速再次将因此产生的总的期望的发动机扭矩项修剪或限制在下限。该修剪的或限制的值然后用于控制（如图2中的气流控制路径指示的）气流和（如图2中的火花控制路径指示的）火花正时以便于在318处发动机产生总的期望扭矩。如关于图4的进一步详细描述，该闭环扭矩控制可包括高于最小负载状况的气流闭环控制和处于或低于最小负载状况的火花正时的闭环控制。即，处于或低于最小负载状况时，空气调节可以是闭环扭矩并且火花调节可以是闭环扭矩，但是空气调节和火花调节可能是相互排斥的。

现在转向图4，方法400包括在402处确认是否存在非怠速发动机燃烧状况。这可包括例如在踩加速器踏板事件或松加速器踏板事件期间当前车速高于阈值速度以及发动机速度当前没有被反馈控制为期望的发动机转速。这样，怠速发动机燃烧时，可根据发动机转速或负载确定期望的发动机扭矩。在404处可确定非怠速状况是否是松加速器踏板状况。如果是，那么在406处，闭环火花控制可以用于实现期望的扭矩同时保持气流。此外，可调节燃料以保持期望的空燃比。在一个示例中，这包括从MBT延迟火花正时同时保持气流处于最小气流。即，在闭环火花调节期间，节气门保持在最小空气充气的位置处。如果没有确认松加速器踏板，那么在408处，闭环空气控制可用于实现期望的扭矩同时保持火花。在一个示例中，这包括（例如通过减小节气门的开度）减少气流同时保持火花延迟量。此处，火花延迟可对应为零使得MBT正时用于将效率和燃料经济性最大化。例如，在闭环空气调节期间，火花点火正时可以保持在MBT处直到达到最小气流。然后，仅仅在达到最小气流之后，可调节火花正时以保持实际的扭矩处于期望的发动机扭矩。

这样，在非怠速发动机燃烧运转和响应于松加速器踏板期间，当以用于燃烧稳定性的最小空气充气运转时车辆控制器可从闭环空气调节转变为闭环火花调节以便于将实际的扭矩保持在期望的发动机扭矩。

使用图5中的示例调节进一步阐述图3-4中的调节。图5中的图谱500描述了曲线502处期望的扭矩、曲线504处发动机空气充气（或气流）、曲线506处（相对于MBT的）发动机火花点火正时以及508处确定的扭矩误差。

发动机运转期间（沿x轴）的任何时间处，发动机控制器可基于比较期望的发动机扭矩（曲线502）和实际的发动机扭矩而确定扭矩误差（曲线508）。然后控制器可使用存储的对应于实际发动机转速和负载的扭矩偏置调节扭矩误差。例如，控制器可通过应用发动机扭矩控制期间控制器检索的存储的比例项和存储的积分项确定比例-积分控制的扭矩误差。

在时间t1之前，控制器可使用空气调节以提供闭环扭矩控制。特别地，控制器可配置用于基于调节的扭矩误差闭环调节节气门位置而不是火花点火正时以提供期望的扭矩直到达到阈值气流。

在t1处，可基于期望的发动机扭矩的改变速率（例如基于当前速率高于阈值速率）确定松加速器踏板事件。响应于松加速器踏板，控制器继续提供闭环空气调节用于扭矩控制。此外，控制器可清除存储的比例项和存储的积分项以便于减少响应时间以及由于突然的扭矩瞬变的饱和导致的过冲。如描述的，（从t1前一直到t2）控制器可保持火花正时处于MBT同时基于扭矩误差（曲线508）调节（由曲线504处空气充气对应的改变反映的）节气门开度以提供期望的扭矩（曲线502）。这样，其可继续直到在t2处达到阈值气流。在描述的示例中，阈值气流是低于其则发动机燃烧稳定性受到限制的最小气流（“最小负载”通过虚线表示）。

在t2处，达到最小气流后，发动机扭矩控制可转变为基于扭矩误差对火花点火正时而不是节气门位置的闭环调节以在低于阈值气流时提供期望的扭矩。

在时间t3处，可确定踩加速器踏板。响应于踩加速器踏板，控制器可将存储的比例项和存储的积分项重设为零。控制器随后继续闭环调节火花点火正时直到并且包括在t4处最小气流处（即“最小负载”）的扭矩处。然后，当在t4处达到阈值气流时，(在t4后)控制器可转变回通过闭环空气控制执行进一步的扭矩调节。

这样，如果不执行相互排斥的用于实现扭矩控制的闭环气流调节和用于实现扭矩控制的闭环火花调节之间的转变（虚线507和509），扭矩可能固定在最小扭矩处。所以，可能提供了比需要的更多或更少的扭矩导致基本上较大的扭矩误差（见虚线507）和显著的高于需要的火花延迟（见虚线509）以保持在燃烧稳定极限内。所以，在那些状况期间浪费了燃料并且降低了燃料经济性。

这样，即使当前发动机以处于或低于燃烧稳定性极限的发动机负载运转时，提供稳健的基于闭环扭矩的动力传动系统控制也能精确地控制发动机扭矩。通过基于发动机转速和负载范围而调节并获取适应的扭矩偏置值，并且当在燃烧稳定性极限附近运转时使用该偏置值用于控制发动机扭矩，由于在最小气流处使用了反馈扭矩控制所以需要更少的火花延迟。使用火花控制迅速地响应松加速器踏板，可改善发动机扭矩瞬变的响应时间。此外，因为将扭矩更好地控制在较低的期望的扭矩值，所以可减少HEV应用中系统电池的过充。通过基于温度和发动机转速选择最小运转扭矩参数，该方法能更好地解决冷机温度时更无力的燃烧，从而改善发动机燃烧稳定性。

注意本说明书包括的示例控制和估算程序可用于多种发动机和/或车辆系统配置。本发明描述的具体程序代表任意数量处理策略中的一个或多个，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所描述的各个动作、操作和功能可以描述的顺序、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，由于便于说明和描述，处理顺序并非达到本文描述的示例实施例的功能和优点所必需的，而提供用于说明和描述的方便。根据使用的特定策略可反复执行一个或多个描述的动作或功能。此外，描述的动作可通过图表代表发动机控制系统中计算机可读的存储媒介中编入的程序的代码。

应理解，本说明书公开的配置和程序实际是示例性的，并且那些具体的实施例不应当认为是限制，因为可能有多个变型。例如，上述技术可应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它类型的发动机。本公开的主题包括所有在此公开的多种系统和配置以及其它特征、功能和/或属性的新颖的和非显而易见的组合。

权利要求特别指出了某些认为是新颖的非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可提及“一个”要素或第一要素或其等效。这样的权利要求应该理解为包括一个或多个这样的要素的合并，既不需要也不排除两个或更多这样的要素。公开的特征、功能、要素和/或属性的其它组合和子组合可通过修改当前的权利要求或在这个或相关申请里通过正式提交的新权利要求来要求保护。这样的权利要求，不管在保护范围上和原始权利要求相比是宽、窄、同样的或不同的，也认为包括在本发明所公开的主题中。

Claims (20)

1.一种用于控制车辆扭矩的方法，包括：

在非怠速发动机燃烧运转期间，当处于或接近用于燃烧稳定性的最小空气充气运转时从空气调节转变为火花调节以将发动机扭矩保持在期望的发动机扭矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆是混合动力电动车辆。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非怠速发动机燃烧运转包括松加速器踏板事件和踩加速器踏板事件中的一者。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空气调节包括在达到最小气流前基于调节的扭矩误差减少节气门开度同时将火花保持在MBT处，并且仅在达到所述最小气流时，通过调节火花进一步保持扭矩。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述火花调节包括基于所述调节的扭矩误差从MBT延迟火花点火正时同时将所述节气门保持在最小气流位置处。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调节的扭矩误差基于所述期望的发动机扭矩和所述实际的发动机扭矩之间的差异，并且进一步基于存储的扭矩偏置，所述偏置对应于实际的发动机转速和负载。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调节的扭矩误差基于所述差异包括所述调节的扭矩误差基于比例-积分控制的差异，其中用存储的比例项和存储的积分项调节所述差异。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，响应于踩加速器踏板或松加速器踏板事件，所述比例项和所述积分项中的每者重设为零。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空气调节是闭环扭矩，并且其中所述火花调节是闭环扭矩。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述空气调节和所述火花调节是相互排斥的。

11.一种控制车辆扭矩的方法，包括：

在非怠速发动机燃烧运转期间且响应于松加速器踏板，当处于用于燃料稳定性的最小空气充气运转时从闭环空气调节转变为闭环火花调节以将实际的扭矩保持在期望的发动机扭矩。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述闭环空气调节期间，火花点火正时保持在MBT处直到达到最小气流。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括，达到所述最小气流之后，调节火花正时以将所述实际扭矩保持在所述期望的发动机扭矩。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述闭环火花调节期间，节气门保持在最小空气充气位置处。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述车辆是混合动力电动车辆。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述闭环空气调节和闭环火花调节中的每者基于扭矩偏置值，响应于实际的发动机转速和实际的发动机负载确定所述扭矩偏置值。

17.一种用于控制车辆动力传动系统的系统，包括：

发动机；

传动装置；

通过齿轮组连接至所述发动机的电机；

配置用于驱动所述电机的电池；

控制器，其具有计算机可读指令用于：

基于期望的发动机扭矩与实际的发动机扭矩相比较而确定扭矩误差；

使用存储的对应于实际的发动机转速和负载的扭矩偏置调节所述扭矩误差；

基于所述调节的扭矩误差闭环调节节气门位置而不是火花点火正时以提供所述期望的扭矩直到达到阈值气流；以及

基于所述调节的扭矩误差闭环调节火花点火正时而不是节气门位置以在低于所述阈值气流时提供所述期望的扭矩。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，执行火花点火正时的所述闭环调节直至并包括最小气流处的扭矩处。

19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述阈值气流是低于其则发动机燃烧稳定性受限的最小气流。

20.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述确定扭矩误差包括通过存储的比例项和存储的积分项的应用而确定比例-积分控制的扭矩误差，并且其中所述控制器包括指令用于响应于踩加速器踏板和松加速器踏板事件中的一者而清除所述存储的比例项和所述存储的积分项。

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