CN103382897A - 控制发动机扭矩以防在减档期间节气门阀关闭时传动系碰撞的系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明原理的系统包括减档确定模块和速度控制模块。所述减档确定模块确定何时发生关闭节气门减档。所述关闭节气门减档是在发动机节气门阀关闭时变速器的减档。所述速度控制模块在所述关闭节气门减档期间基于涡轮速度控制发动机速度。所述涡轮速度是将发动机联接到变速器的变矩器中的涡轮的速度。

Description

控制发动机扭矩以防在减档期间节气门阀关闭时传动系碰撞的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年5月1日提交的美国临时申请No. 61/640,973的权益。上述申请的公开内容在此作为参考全文引入。

技术领域

本发明涉及控制发动机扭矩以防在减档期间节气门阀关闭时传动系碰撞的系统和方法。

背景技术

在此提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。当前所署名发明人的工作（在背景技术部分描述的程度上）和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既不明显地也非隐含地被承认为与本发明相抵触的现有技术。

内燃机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，从而产生驱动扭矩。进入发动机的空气流量经由节气门调节。更具体地，节气门调节节气门面积，其增加或减少进入发动机的空气流量。当节气门面积增加时，进入发动机的空气流量增加。燃料控制系统调节燃料喷射的速率，以给气缸提供期望空气/燃料混合物和/或实现期望扭矩输出。增加提供给气缸的空气和燃料量增加发动机的扭矩输出。

在火花点火发动机中，火花启动提供给气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，气缸中的压缩燃烧提供给气缸的空气/燃料混合物。火花定时和空气流量可以是调节火花点火发动机的扭矩输出的主要机制，而燃料流量可以是调节压缩点火发动机的扭矩输出的主要机制。

已经开放了发动机控制系统来控制发动机输出扭矩以实现期望扭矩。然而，常规发动机控制系统并不像期望那样准确地控制发动机输出扭矩。此外，常规发动机控制系统并不提供对控制信号的快速响应或者在影响发动机输出扭矩的各个装置中协调发动机扭矩控制。

发明内容

根据本公开原理的系统包括减档确定模块和速度控制模块。所述减档确定模块确定何时发生关闭节气门减档。所述关闭节气门减档是在发动机节气门阀关闭时变速器的减档。所述速度控制模块在所述关闭节气门减档期间基于涡轮速度控制发动机速度。所述涡轮速度是将发动机联接到变速器的变矩器中的涡轮的速度。

方案1. 一种系统，包括：

减档确定模块，所述减档确定模块确定何时发生关闭节气门减档，其中，所述关闭节气门减档是在发动机节气门阀关闭时变速器的减档；和

速度控制模块，所述速度控制模块在所述关闭节气门减档期间基于涡轮速度控制发动机速度，其中，所述涡轮速度是将发动机联接到变速器的变矩器中的涡轮的速度。

方案2. 根据方案1所述的系统，其中，所述速度控制模块：

（i）当在关闭节气门减档开始时发动机速度小于涡轮速度时，在关闭节气门减档期间将发动机速度保持小于涡轮速度；以及

（ii）当在关闭节气门减档开始时发动机速度大于涡轮速度时，在关闭节气门减档期间将发动机速度保持大于涡轮速度。

方案3. 根据方案2所述的系统，还包括期望速度确定模块，所述期望速度确定模块基于第一速度和第二速度的最大值确定车辆滑行减速期间发动机的期望速度，其中，第一速度是怠速速度，第二速度等于涡轮速度和第一偏差的总和。

方案4. 根据方案3所述的系统，其中，所述速度控制模块在车辆滑行减速期间将发动机速度保持大于第三速度，其中，第三速度等于期望速度和第二偏差之间的差。

方案5. 根据方案3所述的系统，还包括：

扭矩确定模块，所述扭矩确定模块基于期望速度确定扭矩请求，其中，所述扭矩确定模块基于车辆减速率限制关闭节气门减档期间扭矩请求的变化；以及

扭矩控制模块，所述扭矩控制模块在车辆滑行减速期间基于所述扭矩请求来控制发动机扭矩。

方案6. 根据方案5所述的系统，其中，在以下情况下，所述扭矩控制模块在车辆滑行减速期间独立于所述扭矩请求来控制发动机扭矩：

当变矩器被锁定且变矩器的滑移小于第一阈值时；

当滑移被控制且滑移小于第二阈值时；和

当发动机的至少一个气缸的燃料输送停止时。

方案7. 根据方案5所述的系统，其中，所述扭矩确定模块基于开环扭矩、积分增益和比例增益的总和来确定扭矩请求，其中，所述开环扭矩基于以下的最大值：

（i）防止发动机失速的最小扭矩；和

（ii）滑行扭矩和变速器负载的总和。

方案8. 根据方案7所述的系统，其中，当所述扭矩控制模块开始基于所述扭矩请求来控制发动机扭矩时，所述扭矩确定模块将积分增益设定为等于先前扭矩请求和开环扭矩之间的差。

方案9. 根据方案7所述的系统，其中，所述扭矩请求包括预测扭矩请求和即时扭矩请求，所述扭矩确定模块基于最小扭矩和最大扭矩来限制预测扭矩请求，而不限制即时扭矩请求。

方案10. 根据方案7所述的系统，其中，所述扭矩确定模块还基于扭矩储备来确定扭矩请求，且基于车辆减速率来确定扭矩储备和变速器负载。

方案11. 一种方法，包括：

确定何时发生关闭节气门减档，其中，所述关闭节气门减档是在发动机节气门阀关闭时变速器的减档；和

在所述关闭节气门减档期间基于涡轮速度控制发动机速度，其中，所述涡轮速度是将发动机联接到变速器的变矩器中的涡轮的速度。

方案12. 根据方案11所述的方法，还包括：

当在关闭节气门减档开始时发动机速度小于涡轮速度时，在关闭节气门减档期间将发动机速度保持小于涡轮速度；以及

当在关闭节气门减档开始时发动机速度大于涡轮速度时，在关闭节气门减档期间将发动机速度保持大于涡轮速度。

方案13. 根据方案12所述的方法，还包括：基于第一速度和第二速度的最大值确定车辆滑行减速期间发动机的期望速度，其中，第一速度是怠速速度，第二速度等于涡轮速度和第一偏差的总和。

方案14. 根据方案13所述的方法，还包括：在车辆滑行减速期间将发动机速度保持大于第三速度，其中，第三速度等于期望速度和第二偏差之间的差。

方案15. 根据方案13所述的方法，还包括：

基于期望速度确定扭矩请求；

基于车辆减速率限制关闭节气门减档期间扭矩请求的变化；以及

在车辆滑行减速期间基于所述扭矩请求来控制发动机扭矩。

方案16. 根据方案15所述的方法，还包括：在以下情况下，在车辆滑行减速期间独立于所述扭矩请求来控制发动机扭矩：

当变矩器被锁定且变矩器的滑移小于第一阈值时；

当滑移被控制且滑移小于第二阈值时；和

当发动机的至少一个气缸的燃料输送停止时。

方案17. 根据方案15所述的方法，还包括：基于开环扭矩、积分增益和比例增益的总和来确定扭矩请求，其中，所述开环扭矩基于以下的最大值：

（i）防止发动机失速的最小扭矩；和

（ii）滑行扭矩和变速器负载的总和。

方案18. 根据方案17所述的方法，还包括：当开始基于所述扭矩请求来控制发动机扭矩时，将积分增益设定为等于先前扭矩请求和开环扭矩之间的差。

方案19. 根据方案17所述的方法，其中，所述扭矩请求包括预测扭矩请求和即时扭矩请求，所述方法还包括：基于最小扭矩和最大扭矩来限制预测扭矩请求，而不限制即时扭矩请求。

方案20. 根据方案17所述的方法，还包括：还基于扭矩储备来确定扭矩请求，且基于车辆减速率来确定扭矩储备和变速器负载。

本发明的进一步应用领域从下文提供的详细说明显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

从详细说明和附图将更充分地理解本发明，在附图中：

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是根据本发明原理的第一示例性控制模块的功能框图；

图4是根据本发明原理的第二示例性控制模块的功能框图；

图5是根据本发明原理的第三示例性控制模块的功能框图；

图6是图示根据本发明原理的第二示例性控制方法的流程图；和

图7是图示根据本发明原理的在减档期间节气门阀关闭时的示例性减速率的曲线图。

具体实施方式

变矩器是将驱动扭矩从内燃发动机传输给自动变速器的液力流体耦合装置。变矩器包括叶轮和涡轮。叶轮机械地联接到发动机。涡轮液压地联接到叶轮且驱动变速器。变矩器还包括锁定离合器，其将涡轮与叶轮锁定，从而将叶轮和涡轮机械地联接。

在换档开始时，由于叶轮和涡轮之间的液压耦合的溢出（slop），发动机速度可能不同于涡轮速度。在减档期间节气门阀关闭时（称为关闭节气门减档），发动机速度可能横穿涡轮速度，称为间隙横穿（lash crossing）的现象。当发动机速度从小于涡轮速度增加到大于涡轮速率或者当发动机速度从大于涡轮速度减小到小于涡轮速度时，发生间隙横穿。间隙横穿可导致驾驶员的不希望感觉，称为传动系碰撞。

根据本发明原理的发动机控制系统和方法在关闭节气门减档期间防止间隙横穿以防止传动系碰撞。如果在关闭节气门减档开始时发动机速度小于涡轮速度，那么在关闭节气门减档期间发动机速度保持小于涡轮速度。如果在关闭节气门减档开始时发动机速度大于涡轮速度，那么在关闭节气门减档期间发动机速度保持大于涡轮速度。

现在参考图1，示出示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，发动机102基于来自于驾驶员输入模块104的驾驶员输入燃烧空气/燃料混合物为车辆产生驱动扭矩。空气通过进气系统108被吸入发动机102。仅作为示例，进气系统108可包括进气歧管110和节气门阀112。仅作为示例，节气门阀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，节气门致动器模块116调整节气门阀112的开度来控制抽吸到进气歧管110中的空气量。

空气从进气歧管110被抽吸到发动机102的气缸中。虽然发动机102可能包括多个气缸，但为了说明目的，示出了单个的具有代表性的气缸118。仅作为示例，发动机102 可能包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114可指导气缸致动器模块120以选择性地停用某些气缸，这在某些发动机操作条件下可改善燃料经济性。

发动机102可使用四冲程循环操作。下文所述的四个冲程即进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）每一转期间，在气缸118内发生四个冲程中的两个。因而，气缸118需要两个曲轴转来经历所有四个冲程。

在进气冲程期间，空气从进气歧管110通过进气阀122抽吸到气缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，燃料致动器模块124调节燃料喷射，以实现期望的空气/燃料比。燃料可以在中央位置喷射燃料进入进气歧管110或在多个位置喷射燃料进入进气歧管110，例如，在每个气缸进气阀122附近附连。在各个实施方式（未示出）中，燃料可以直接喷射到气缸中或者喷射到与气缸有关的混合腔中。燃料致动器模块124可以中止向要停用的气缸喷射燃料。

喷射的燃料与空气混合且在气缸118中形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118中的活塞（未显示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在该情况下气缸118中的压缩点火空气/燃料混合物。可选地，发动机102可以是火花点火发动机，在该情况下，基于来自ECM 114的信号，火花致动器模块126激励气缸118中的火花塞128，其点火空气/燃料混合物。火花的定时可相对于活塞处于其最上位置时的时间（称为上止点（TDC））来规定。

火花致动器模块126可以由定时信号控制，定时信号指定在TDC之前或之后多远产生火花。由于活塞位置与曲轴旋转直接相关，因而火花致动器模块126的操作可以与曲轴角同步。在各个实施方式中，火花致动器模块126可中止将火花提供给停用的气缸。

产生火花可以称为点火事件。火花致动器模块126可具有针对每个点火事件改变火花定时的能力。火花致动器模块126可甚至能够在火花定时信号在上一次点火事件和下一次点火事件之间变化时改变下一次点火事件的火花定时。

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，从而驱动曲轴。燃烧冲程可限定为活塞到达TDC和活塞返回到下止点（BDC）时之间的时间。

在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧副产物通过排气系统134从车辆中排出。

进气阀122可被进气凸轮轴140所控制，而排气阀130可被排气凸轮轴142所控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制气缸118的多个进气阀（包括进气阀122）和/或可以控制多组气缸（包括气缸118）的进气阀（包括进气阀122）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制气缸118的多个排气阀和/或可以控制多组气缸（包括气缸118）的排气阀（包括排气阀130）。

气缸致动器模块120可以通过禁止打开进气阀122和/或排气阀130以停用气缸118。在各种其它实施方式中，进气阀122和/或排气阀130可以通过凸轮轴之外的装置（例如，电磁致动器）控制。

进气阀122打开的时间可由进气凸轮移相器148相对于活塞TDC变化。排气阀130打开的时间可由排气凸轮移相器150相对于活塞TDC变化。移相器致动器模块158可根据来自ECM 114的信号控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。在实施时，各种阀升程（未示出）还可以由移相器致动器模块158控制。

发动机系统100可以包括为进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1绘制了涡轮增压器，其包括由流经排气系统134的热排气提供动力的热涡轮160-1。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2，其压缩通向节气门阀112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可压缩来自于节气门阀112的空气且将压缩空气提供给进气歧管110。

废气门162可以允许排气旁通涡轮160-1，因此减少涡轮增压器的增压（进气空气压缩量）。ECM 114可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的位置来调整涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可以由增压致动器模块164控制。涡轮增压器可以具有可变几何形状，其可以由增压致动器模块164控制。

中间冷却器（未示出）可以耗散压缩空气充气中包含的一些热量，这些热量在空气被压缩时产生。压缩空气充气还可以从排气系统134的部件吸热。虽然为了图示目的单独示出，但是涡轮160-1和压缩机160-2可以彼此附连，使得进气空气紧邻热排气。

发动机系统100可以包括排气再循环（EGR）阀170，其可以有选择地将排气改向回到进气歧管110。EGR阀170可以设置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可以使用曲轴位置（CKP）传感器180测量曲轴位置。ECM 114可以使用曲轴位置来计算发动机速度，例如每分钟的转数（rpm）。发动机冷却剂的温度可以用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182测量。ECT传感器182可以设置在发动机102中或在冷却剂循环的其他位置，例如散热器（未示出）。

大气压力可以使用大气压力（ATM）传感器183测量。进气歧管110中的压力可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184测量。在各种实施方式中，发动机真空度可以被测量，发动机真空度是环境空气压力和进气歧管110中压力之间的差。流入进气歧管110的空气质量流率可以使用空气质量流量（MAF）传感器186测量。在各种实施方式中，MAF传感器186可以位于还包括节气门阀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监测节气门阀112的位置。被抽吸到发动机102中的空气的环境温度可以使用进气空气温度（IAT）传感器192测量。ECM 114可以利用来自传感器的信号对发动机系统100作出控制决定。

ECM 114可以与变速器控制模块（TCM）194通信以协调变速器（未示出）中的换档。例如，ECM 114可以在换档期间减少发动机扭矩。ECM 114可以与混合动力控制模块（HCM）196通信以协调发动机102和电动马达198的操作。

电动马达198也可以起到发电机的作用，且可以用于产生电能以由车辆电气系统所使用和/或存储于蓄电池中。在各种实施方式中，ECM 114、TCM 194和HCM 196的各个功能可以集成于一个或多个模块。

改变发动机参数的每个系统都可以称作接收致动器值的致动器。例如，节气门致动器模块116可被称作致动器，且节气门开启面积可以被称作致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116可以通过调节节气门阀112的叶片的角度来实现节气门开启面积。

类似地，火花致动器模块126可以被称作致动器，而相应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他致动器可包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、移相器致动器模块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起用的气缸的数量、燃料供应速率、进气和排气凸轮移相器角度、增压压力和EGR阀开启面积。ECM 114可控制致动器值以便使得发动机102产生期望发动机输出扭矩。

现在参照图2，示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可基于来自于驾驶员输入模块104的驾驶员输入确定驾驶员扭矩请求。驾驶员输入可基于加速踏板位置。驾驶员输入还可以基于巡航控制，其可以是改变车辆速度以保持预定跟车距离的适应性巡航控制系统。驾驶员扭矩模块202可以存储加速踏板位置至期望扭矩的一个或多个映射，且可以基于所述映射中的选定一个来确定驾驶员扭矩请求。

车轴扭矩裁定模块204在来自驾驶员扭矩模块202的驾驶员扭矩请求和其他车轴扭矩请求之间进行裁定。车轴扭矩（车轮处的扭矩）可以通过各自源（包括发动机和/或电动马达）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变请求。仅作为示例，斜变请求可包括使扭矩向下斜变至最小发动机关闭扭矩或使扭矩从最小发动机关闭扭矩向上斜变的请求。相对扭矩请求可包括临时或永久性扭矩减少或增加。

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请求的扭矩减少。正车轮滑移在车轴扭矩克服车轮和道路表面之间的摩擦且车轮开始相对于道路表面滑移时发生。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，其中，由于车轴扭矩为负，车辆轮胎相对于道路表面滑移。

车轴扭矩请求也可以包括制动管理请求和车辆过速扭矩请求。制动管理请求可以减少车轴扭矩以确保车轴扭矩在车辆停止时不超出制动器稳住车辆的能力。车辆过速扭矩请求可以减少车轴扭矩以防止车辆超过预定速度。车轴扭矩请求还可以由车辆稳定性控制系统产生。

车轴扭矩裁定模块204基于所接收扭矩请求之间的裁定结果输出预测扭矩请求和即时扭矩请求。如下文所述，来自于车轴扭矩裁定模块204的预测扭矩请求和即时扭矩请求在用于控制发动机系统100的致动器之前可以由ECM 114的其它模块选择性地调节。

一般地说，即时扭矩请求是当前期望车轴扭矩量，而预测扭矩请求是可能临时需要的车轴扭矩量。因而，ECM 114控制发动机系统100以产生与即时扭矩请求相等的车轴扭矩。然而，致动器值的不同组合可导致相同车轴扭矩。因而，ECM 114可调节致动器值以允许更快地过渡至预测扭矩请求，同时仍将车轴扭矩保持在即时扭矩请求。

在各个实施方式中，预测扭矩请求可基于驾驶员扭矩请求。即时扭矩请求可小于预测扭矩请求，例如当驾驶员扭矩请求在结冰表面上引起车轮滑移时。在这种情况下，牵引控制系统（未示出）可经由即时扭矩请求来请求减少，且ECM 114将发动机系统100产生的扭矩减少为即时扭矩请求。然而，一旦车轮滑移停止，ECM 114就控制发动机系统100，使得发动机系统100可以快速地恢复产生预测扭矩请求。

一般地说，即时扭矩请求和较高预测扭矩请求之间的差可以称为扭矩储备。扭矩储备可表示发动机系统100能够以微小延迟开始产生的附加扭矩量。快速发动机致动器用于增加或减少当前车轴扭矩。如下文更详细所述，快速发动机致动器与缓慢发动机致动器对比地限定。

在各种实施方式中，快速发动机致动器能够在一定范围内改变车轴扭矩，其中，所述范围由缓慢发动机致动器建立。在这种实施方式中，范围的上限是预测扭矩请求，而范围的下限受快速致动器扭矩容量限制。仅作为示例，快速致动器可能仅仅能够将车轴扭矩减少第一量，其中，第一量是快速致动器扭矩容量的度量。第一量可基于由缓慢发动机致动器设定的发动机操作条件而变化。当即时扭矩请求在所述范围内时，快速发动机致动器可以设定为使得车轴扭矩等于即时扭矩请求。当ECM 114请求输出预测扭矩请求时，快速发动机致动器可以被控制以将车轴扭矩改变为该范围的上限（预测扭矩请求）。

一般来说，与缓慢发动机致动器相比，快速发动机致动器可更快速地改变车轴扭矩。缓慢致动器对其相应致动器值的变化可能比快速致动器更慢地响应。例如，缓慢致动器可包括需要时间以响应于致动器值的变化从一个位置移动到另一个位置的机械部件。缓慢致动器还可以由一旦缓慢致动器开始实施变化致动器值车轴扭矩开始变化需要花费的时间量表征。通常，该时间量对于缓慢致动器来说比快速致动器更长。此外，甚至在开始变化之后，车轴扭矩可能需要更长时间来完全响应于缓慢致动器中的变化。

仅作为示例，ECM 114可以将缓慢致动器的致动器值设定为在快速致动器设定为合适值时将允许发动机系统100产生预测扭矩请求的值。同时，ECM 114可以将快速致动器的致动器值设定为给定缓慢致动器值使得发动机系统100产生即时扭矩请求而不是预测扭矩请求的值。

因而，快速致动器值使得发动机系统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过渡至预测扭矩请求时，ECM 114将一个或多个快速致动器的致动器值变化为与预测扭矩请求相对应的值。由于缓慢致动器值已经基于预测扭矩请求设定，因而发动机系统100能够在仅仅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，避免了否则使用缓慢致动器来改变车轴扭矩导致的较长延迟。

仅作为示例，当预测扭矩请求等于驾驶员扭矩请求时，在即时扭矩请求由于临时扭矩减少请求而小于驾驶员扭矩请求时可产生扭矩储备。可选地，扭矩储备可以通过将预测扭矩请求增加高于驾驶员扭矩请求同时将即时扭矩请求保持在驾驶员扭矩请求而产生。得到的扭矩储备可以吸收所需车轴扭矩的突然增加。仅作为示例，来自于空气调节器或电动转向泵的突然负载可以通过增加即时扭矩请求而补偿。如果即时扭矩请求的增加小于扭矩储备，所述增加可以通过使用快速致动器快速地产生。预测扭矩请求然后也可以增加以重新建立先前扭矩储备。

扭矩储备的另一个示例性使用是减少缓慢致动器值的波动。由于其相对缓慢的速度，改变缓慢致动器值可产生控制不稳定性。此外，缓慢致动器可包括机械部件，其在频繁地移动时可消耗更多功率和/或更快地磨损。产生足够的扭矩储备允许期望扭矩的变化通过经由即时扭矩请求改变快速致动器而进行，同时保持缓慢致动器的值。例如，为了保持给定怠速速度，即时扭矩请求可在一定范围内变化。如果预测扭矩请求设定为高于该范围的水平，那么保持怠速速度的即时扭矩请求的变化可以使用快速致动器进行，而不需要调节缓慢致动器。

仅作为示例，在火花点火发动机中，火花定时可以是快速致动器值，而节气门开启面积可以是缓慢致动器值。火花点火发动机可以通过应用火花而燃烧燃料，包括例如汽油和乙醇。相比而言，在压缩点火发动机中，燃料流量可以是快速致动器值，而节气门开启面积可以用作除了扭矩之外的发动机特性的致动器值。压缩点火发动机可以通过压缩燃料而燃烧燃料，包括例如柴油。

当发动机102是火花点火发动机时，火花致动器模块126可以是快速致动器，节气门致动器模块116可以是缓慢致动器。在接收新致动器值之后，火花致动器模块126可能能够改变火花定时以用于接下来的点火事件。当点火事件的火花定时（也称为火花提前量）设定为标定值时，在紧接点火事件之后的燃烧冲程中产生最大扭矩。然而，偏离标定值的火花提前量可减少在燃烧冲程中产生的扭矩量。因而，下一个点火事件一通过改变火花提前量发生，火花致动器模块126就可能能够改变发动机输出扭矩。仅作为示例，与不同发动机操作条件相对应的火花提前量表可以在车辆设计的标定阶段期间确定，且标定值基于当前发动机操作条件从该表选择。

相比而言，节气门开启面积的变化需要较长时间来影响发动机输出扭矩。节气门致动器模块116通过调节节气门阀112的叶片角度来改变节气门开启面积。因而，一旦接收新致动器值，在节气门阀112基于新致动器值从其先前位置移动到新位置时存在机械延迟。此外，基于节气门开启面积的空气流量变化经受进气歧管110中的空气传输延迟。另外，进气歧管110中增加的空气流量不实现为发动机输出扭矩的增加，直到气缸118在下一进气冲程中接收附加空气、压缩附加空气且开始压缩冲程为止。

使用这些致动器作为示例，通过将节气门开启面积设定为将允许发动机102产生预测扭矩请求的值，可以产生扭矩储备。同时，火花定时可以基于小于预测扭矩请求的即时扭矩请求设定。虽然节气门开启面积为发动机102产生预测扭矩请求而产生足够的空气流量，但是火花定时基于即时扭矩请求延迟（减少扭矩）。因而，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求。

当需要附加扭矩时，例如在空气调节压缩机启动时或者在牵引控制确定车轮滑移已经结束时，火花定时可以基于预测扭矩请求设定。通过接下来的点火事件，火花致动器模块126可以使得火花提前量返回至标定值，这允许发动机102产生在已经存在的空气流量的情况下可实现的全部发动机输出扭矩。因而，发动机输出扭矩可以快速地增加至预测扭矩请求，而没有经历改变节气门开启面积的延迟。

当发动机102是压缩点火发动机时，燃料致动器模块124可以是快速致动器，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。由此，燃料质量可以基于即时扭矩请求设定，节气门开启面积和增压可基于预测扭矩请求设定。节气门开启面积可以产生比满足预测扭矩请求所需更多的空气流量。继而，所产生的空气流量可以多于所喷射燃料完全燃烧所需，从而空气/燃料比通常稀且空气流量的变化不会影响发动机扭矩输出。因而，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求，且可以通过调节燃料流量增加或减少。

节气门致动器模块116、增压致动器模块164和EGR致动器模块172可以基于预测扭矩请求控制以控制排放且使得涡轮滞后最小化。节气门致动器模块116可以形成真空以将排气抽吸通过EGR阀170且进入进气歧管110。

车轴扭矩裁定模块204可以输出预测扭矩请求和即时扭矩请求给推进扭矩裁定模块206。在各种实施方式中，车轴扭矩裁定模块204可以输出预测扭矩请求和即时扭矩请求给混合动力优化模块208。混合动力优化模块208确定发动机102应当产生多少扭矩和电动马达198应当产生多少扭矩。然后混合动力优化模块208向推进扭矩裁定模块206输出修正预测和即时扭矩请求。在各种实施方式中，混合动力优化模块208可以在HCM 196中实现。

推进扭矩裁定模块206接收到的预测和即时扭矩请求从车轴扭矩域（车轮上的扭矩）转换为推进扭矩域（曲轴上的扭矩）。该转换可以发生在混合动力优化模块208之前、之后、作为其一部分或以之代替混合动力优化模块208。

推进扭矩裁定模块206在推进扭矩请求（包括转换的预测和即时扭矩请求）之间进行裁定。推进扭矩裁定模块206产生裁定预测扭矩请求和裁定即时扭矩请求。裁定扭矩可以通过从所接收请求中选择获胜请求来产生。可选地或附加地，裁定扭矩可以通过基于所接收请求中的另一个或多个修正所接收请求中的一个来产生。

其它推进扭矩请求可以包括为了发动机过速保护的扭矩减少、为了避免失速的扭矩增加，以及由TCM 194请求以适应换档的扭矩减少。推进扭矩请求也可来自离合器燃料切断，其在驾驶员踩下手动变速器车辆的离合器踏板时减少发动机输出扭矩以防止发动机速度的爆发（快速升高）。

推进扭矩请求还可以包括发动机关闭请求，其可以在检测到重大故障时启动。仅作为示例，重大故障可以包括检测到车辆盗窃、卡住的起动器马达、电子节气门控制问题和意外的扭矩增加。在各种实施方式中，当存在发动机关闭请求时，裁定选择发动机关闭请求作为获胜请求。当存在发动机关闭请求时，推进扭矩裁定模块206可输出零作为裁定扭矩。

在各种实施方式中，发动机关闭请求可独立于裁定过程简单地关闭发动机102。推进扭矩裁定模块206可仍然接收发动机关闭请求，从而例如合适的数据可以反馈回到其它扭矩请求器。例如，所有其它扭矩请求器可被通知它们输掉裁定。

速度控制模块210也可以将预测和即时扭矩请求输出给推进扭矩裁定模块206。当ECM 114处于速度模式时，来自于速度控制模块210的扭矩请求可以在裁定中胜出。速度模式可以在驾驶员从加速踏板移开其脚时被启用，例如在发动机102怠速或者车辆从较高速度滑行减速时。可选地或附加地，速度模式可以在来自于车轴扭矩裁定模块204的预测扭矩请求小于预定扭矩值时被启用。

速度控制模块210从速度轨迹模块212接收实际速度和期望速度，且控制预测和即时扭矩请求以减少实际速度和期望速度之间的差。仅作为示例，对于车辆滑行减速，速度轨迹模块212可输出线性减少的期望速度，直到达到怠速速度。然后，速度轨迹模块212可继续输出怠速速度作为期望速度。在先前示例中，线性减少的期望速度可以称为参考速度，且怠速速度可以称为期望速度。速度控制模块210可以从速度轨迹模块212接收参考速度和期望速度两者。

储备/负载模块220从推进扭矩裁定模块206接收裁定预测和即时扭矩请求。储备/负载模块220可以调节裁定预测和即时扭矩请求以产生扭矩储备和/或补偿一个或多个负载。储备/负载模块220然后将调节预测和即时扭矩请求输出给致动模块224。致动模块224可以称为扭矩控制模块。

仅作为示例，催化剂起燃过程或者冷启动排放减少过程可以需要延迟火花提前量。因而，储备/负载模块220可将调节预测扭矩请求增加高于调节即时扭矩请求以产生延迟火花用于冷启动排放减少过程。在另一个示例中，发动机的空气/燃料比和/或空气质量流量可以直接改变，例如通过诊断性的侵入式当量比测试和/或新的发动机清洗。在开始这些过程之前，扭矩储备可产生或增加以快速地抵消在这些过程期间稀化空气/燃料混合物导致的发动机输出扭矩减少。

储备/负载模块220还可以在预期未来负载时产生或增加扭矩储备，例如电动转向泵操作或者空气调节（A/C）压缩机离合器的接合。接合A/C压缩机离合器的储备可以在驾驶员第一次请求空气调节时产生。储备/负载模块220可以增加调节预测扭矩请求，同时使得调节即时扭矩请求不变以产生扭矩储备。然而，当A/C压缩机离合器接合时，储备/负载模块220可以将即时扭矩请求增加A/C压缩机离合器的估计负载。

致动模块224从储备/负载模块220接收调节预测和即时扭矩请求。致动模块224确定将如何实现调节预测和即时扭矩请求。致动模块224可以是依发动机类型而定的。例如，对于火花点火发动机与压缩点火发动机，致动模块224可以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可以限定在所有发动机类型中共同的模块和依发动机类型而定的模块之间的边界。例如，发动机类型可以包括火花点火和压缩点火。致动模块224之前的模块（例如，推进扭矩裁定模块206）可以是发动机类型中共同的，而致动模块224和随后的模块可以是依发动机类型而定的。

例如，在火花点火发动机中，致动模块224可以作为缓慢致动器改变节气门阀112的开度，其允许宽范围的扭矩控制。致动模块224可以使用气缸致动器模块120停用气缸，这也提供宽范围的扭矩控制，但是也可能是缓慢的且可能涉及驾驶性能和排放问题。致动模块224可以使用火花定时作为快速致动器。然而，火花定时可能不能提供一样大范围的扭矩控制。此外，借助于火花定时变化可能的扭矩控制量（称为火花储备容量）可能随着空气流量变化而变化。

在各种实施方式中，致动模块224可以基于调节预测扭矩请求产生空气扭矩请求。空气扭矩请求可以等于调节预测扭矩请求，设定空气流量使得调节预测扭矩请求可以通过其它致动器的变化实现。

空气控制模块228可以基于空气扭矩请求确定期望致动器值。例如，空气控制模块228可以控制期望歧管绝对压力（MAP）、期望节气门面积和/或期望每缸空气量（APC）。期望MAP可以用于确定期望增压，期望APC可以用于确定期望凸轮移相器位置。在各种实施方式中，空气控制模块228还可以确定EGR阀170的开度量。

致动模块224还可以产生火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求和燃料扭矩请求。火花扭矩请求可以由火花控制模块232使用以确定火花定时从标定火花提前量延迟多少（减少发动机输出扭矩）。

气缸关闭扭矩请求可以由气缸控制模块236使用以确定停用多少气缸。气缸控制模块236可以指令气缸致动器模块120停用发动机102的一个或多个气缸。在各种实施方式中，预先限定的气缸组可以一起停用。

气缸控制模块236还可以指令燃料控制模块240停止给停用气缸提供燃料，且可指令火花控制模块232停止给停用气缸提供火花。在各种实施方式中，火花控制模块232仅仅在气缸中已经存在的任何燃料/空气混合物已经燃烧时停止提供火花给该气缸。

在各种实施方式中，气缸致动器模块120可以包括液压系统，其选择性地将进气阀和/或排气阀与一个或多个气缸的相应凸轮轴断开联接以便停用这些气缸。仅作为示例，一半气缸的阀作为一组由气缸致动器模块120液压地联接或断开联接。在各种实施方式中，气缸可以简单地通过中止提供燃料给这些气缸而停用，而不用停止打开和关闭进气阀和排气阀。在这种实施方式中，气缸致动器模块120可以省去。

燃料控制模块240可以基于来自于致动模块224的燃料扭矩请求而改变提供给每个气缸的燃料量。在火花点火发动机的正常操作期间，燃料控制模块240能以空气引导模式操作，其中，燃料控制模块240通过基于空气流量控制燃料流量而试图保持化学计量空气/燃料比。燃料控制模块240可确定在与当前每缸空气量结合时将产生化学计量比燃烧的燃料质量。燃料控制模块240可以经由燃料供应速率指令燃料致动器模块124以将该燃料质量喷射到每个起用气缸。

在压缩点火系统中，燃料控制模块240能以燃料引导模式操作，其中，燃料控制模块240确定每个气缸的燃料质量，其满足燃料扭矩请求同时使得排放、噪音和燃料消耗最小化。在燃料引导模式中，空气流量基于燃料流量控制且可以被控制以产生稀空气/燃料比。此外，空气/燃料比可以保持高于预定水平，这可防止在动态发动机操作条件下产生黑烟。

模式设置可以确定致动模块224如何对待调节即时扭矩请求。模式设置可以提供给致动模块224，例如由推进扭矩裁定模块206，且可以选择包括被动模式、理想（pleasible）模式、最大范围模式，和自动致动模式在内的模式。

在被动模式中，致动模块224可以忽略调节即时扭矩请求且基于调节预测扭矩请求设定发动机输出扭矩。因而，致动模块224可以将火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求和燃料扭矩请求设定为调节预测扭矩请求，这使得对于当前发动机空气流量条件来说发动机输出扭矩最大化。可选地，致动模块224可以将这些请求设定为预定（例如，在范围高之外）值以禁止由于延迟火花、停用气缸或减少燃料/空气比的扭矩减少。

在理想模式中，致动模块224将调节预测扭矩请求输出为空气扭矩请求且试图仅仅通过调节火花提前量来实现调节即时扭矩请求。因而，致动模块224将调节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。如果期望扭矩减少大于火花储备容量（通过火花延迟可实现的扭矩减少量），那么扭矩减少可能不能被实现。于是，发动机输出扭矩将大于调节即时扭矩请求。

在最大范围模式中，致动模块224可以将调节预测扭矩请求输出为空气扭矩请求，且将调节即时扭矩请求输出为火花扭矩请求。此外，当仅仅减少火花提前量不能实现调节即时扭矩请求时，致动模块224可以减少气缸关闭扭矩请求（从而停用气缸）。

在自动致动模式中，致动模块224可以基于调节即时扭矩请求减少空气扭矩请求。在各种实施方式中，空气扭矩请求可以仅仅在允许火花控制模块232通过调节火花提前量实现调节即时扭矩请求所需的范围内减少。因而，在自动致动模式中，实现调节即时扭矩请求，同时尽可能少地调节空气扭矩请求。换句话说，通过尽可能多地减少快速响应的火花提前量，相对缓慢响应的节气门阀开度的使用最小化。这允许发动机102尽可能快速地返回产生调节预测扭矩请求。

扭矩估计模块244可以估计发动机102的扭矩输出。该估计扭矩可以由空气控制模块228使用以执行对发动机空气流参数（例如，节气门面积、MAP和移相器位置）的闭环控制。例如，可以限定如下的扭矩关系：

(1)                                                          

其中，扭矩（T）是每缸空气量（APC）、火花提前量（S）、进气凸轮移相器位置（I）、排气凸轮移相器位置（E）、空气/燃料比（AF）、油温（OT）和起用气缸数（＃）的函数。还可以考虑附加变量，例如排气再循环（EGR）阀的开度。

该关系可以由方程建模和/或可以存储为查询表。扭矩估计模块244可以基于测量MAF和实际发动机速度确定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移相器位置可以基于实际位置，因为移相器可以朝期望位置行进。

实际火花提前量可以用于估计实际发动机输出扭矩。当标定火花提前量值用于估计扭矩时，估计扭矩可以称为估计空气扭矩或者简单地为空气扭矩。空气扭矩是在去除火花延迟（即，火花定时设定为标定火花提前量值）且所有气缸都供应燃料时发动机在当前空气流量下可以产生多少扭矩的估计值。

空气控制模块228可以将期望节气门面积输出给节气门致动器模块116。节气门致动器模块116然后调节节气门阀112以产生期望节气门面积。空气控制模块228可以基于逆扭矩模型和空气扭矩请求来确定期望节气门面积。空气控制模块228可以使用估计空气扭矩和/或MAF信号以便执行闭环控制。例如，期望节气门面积可以被控制以使得估计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可以将期望歧管绝对压力（MAP）信号输出给增压排定模块248。增压排定模块248使用期望MAP信号来控制增压致动器模块164。增压致动器模块164然后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/或增压器。

空气控制模块228还可以将期望每缸空气量（APC）信号输出给移相器排定模块252。基于期望APC信号和实际发动机速度，移相器排定模块252可以使用移相器致动器模块158控制进气和/或排气凸轮移相器148和150的位置。

返回火花控制模块232，标定火花提前量值可以基于各种发动机操作条件变化。仅作为示例，扭矩关系可以求逆以求解期望火花提前量。对于给定扭矩请求（T_des），期望火花提前量（S_des）可以基于以下确定：

(2)           

该关系可以实施为方程和/或查询表。空气/燃料比可以是实际空气/燃料比，如燃料控制模块240所报告的。

当火花提前量设定为标定火花提前量时，得到的扭矩可以尽可能接近平均最佳扭矩（MBT）。MBT指的是当火花提前量增大同时使用大于预定阈值的辛烷额定值的燃料且使用化学计量比燃料供应时在给定的空气流量下产生的最大发动机输出扭矩。发生该最大扭矩的火花提前量可以被称为MBT火花。标定火花提前量可以与MBT火花稍微不同，由于例如燃料品质（例如在使用较低辛烷燃料时）和环境因素。因而，标定火花提前量时的扭矩可能小于MBT。

现在参考图3，速度轨迹模块212的示例性实施方式包括实际速度确定模块302、期望速度确定模块304和参考速度确定模块306。实际速度确定模块302基于从CKP传感器180接收的曲轴位置确定发动机102的实际速度。例如，实际速度确定模块302可基于在曲轴完成一转或多转时经过的时间段来计算实际速度。

期望速度确定模块304确定发动机102的期望速度。期望速度确定模块304可以基于第一速度和第二速度确定期望速度。第一速度可以是怠速速度，其可以基于各个发动机操作状况确定，例如发动机冷却剂温度、大气压力和变速器负载。第二速度可以等于涡轮速度和第一偏差的总和。

第一偏差的符号和幅度可以基于关闭节气门减档是否在进行中和/或在关闭节气门减档开始时实际速度是大于还是小于涡轮速度来调节。当关闭节气门减档不在进行中时或当关闭节气门减档在进行中且减档开始时实际速度小于涡轮速度时，第一偏差可以具有负值（例如，-50 rpm）。当关闭节气门减档在进行中时且在减档开始时实际速度大于涡轮速度时，第一偏差可以具有正值（例如，150至200 rpm）。

在车辆速度大于阈值（例如，7千米每小时（kph））时，期望速度确定模块304可以将期望速度设定为等于第一速度和第二速度的最大值。否则，期望速度确定模块304可以将期望速度设定为等于第一速度。期望速度确定模块304可以分别从ECT传感器182和ATM传感器183接收发动机冷却剂温度和大气压力。期望速度确定模块304可以从TCM 194接收变速器负载、涡轮速度和车辆速度。可选地，车辆速度可以直接从车辆速度传感器接收。

参考速度确定模块306确定参考速度，用于将实际速度过渡为期望速度。当启用速度模式以避免发动机扭矩的突然变化时，参考速度确定模块306可以初始化参考速度。参考速度确定模块306可以通过将参考速度设定为等于实际速度而初始化参考速度。在参考速度初始化之后，参考速度确定模块306可以基于先前参考速度 (N_ref)_prev、期望速度(N_des)和速度常数(K_s)使用以下关系式来确定参考速度：

(3)           N_ref = (N_ref)_prev + K_s * (N_des – (N_ref)_prev)

速度常数可以是0和1之间的值（例如，0.1）。

参考速度确定模块306在车辆滑行减速期间可以保持参考速度大于第三速度。第三速度可以等于期望速度减去第二偏差（例如，50 rpm）。当实际速度等于期望速度时，参考速度可以等于期望速度。实际速度确定模块302、期望速度确定模块304和参考速度确定模块306可以分别输出实际速度、期望速度和参考速度。

期望速度和/或参考速度可以基于关闭节气门减档是否在进行中而调节。减档确定模块308可以输出表示关闭节气门减档是否在进行中的信号。减档确定模块308可以基于从TCM 194接收的输入来确定关闭节气门减档是否在进行中。当TCM 194发送表示减档在进行中的消息且ECM 114处于速度模式（例如，节气门阀112关闭）时，减档确定模块308可以确定关闭节气门减档开始。当实际档位位置变化时或者当车辆滑行减速结束（例如，驾驶员踩下加速踏板或者车辆速度小于阈值，例如7 kph）时，减档确定模块308可以确定关闭节气门减档结束。

期望速度确定模块304可以在关闭节气门减档在进行中时将期望速度减小小于怠速速度。当期望速度等于防止发动机失速的最小速度（例如，600 rpm）时，期望速度确定模块304可停止减小期望速度。因而，期望速度可以等于涡轮速度和第一偏差的总和，直到期望速度等于最小速度。

参考速度确定模块306在关闭节气门减档期间可以基于发动机102的实际速度和关闭节气门减档开始时的涡轮速度之间的关系来调节参考速度。如果实际速度小于关闭节气门减档开始时的涡轮速度，那么参考速度确定模块306在关闭节气门减档期间可以将参考速度保持小于涡轮速度。如果实际速度大于关闭节气门减档开始时的涡轮速度，那么参考速度确定模块306在关闭节气门减档期间可以将参考速度保持大于涡轮速度。

如果实际速度大于关闭节气门减档开始时的涡轮速度，那么参考速度确定模块306可以将参考速度设定为等于第四速度和第五速度的最小值。第四速度可以等于当前涡轮速度和第三偏差（例如，150 rpm）的总和。第五速度可以等于关闭节气门减档开始时的涡轮速度和第四偏差（例如，800 rpm）的总和。

如果第四速度和第五速度的最小值小于先前参考速度，那么关系（3）中的速度常数可以设定为0，以将参考速度保持在恒定值。如果第四速度和第五速度的最小值大于先前参考速度，那么参考速度增加的速率可以基于档位位置和换档方向来限制。例如，参考速度在关闭节气门减档不在进行中时可增加5 rpm且在关闭节气门减档在进行中时可增加3 rpm。

现在参考图4，速度控制模块210的示例性实施方式包括比例增益确定模块402、积分增益确定模块404和开环扭矩确定模块406。比例增益确定模块402和积分增益确定模块404分别确定比例增益和积分增益。开环扭矩确定模块406确定开环扭矩。

即时扭矩确定模块408和预测扭矩确定模块410分别确定由速度控制模块210输出的即时扭矩请求和预测扭矩请求。即时扭矩确定模块408和预测扭矩确定模块410可以基于比例增益、积分增益和开环扭矩来确定即时和预测扭矩请求。比例和积分增益可以基于实际速度和参考速度之间的误差来确定。开环扭矩可以独立于该误差确定。

预测扭矩确定模块410可以基于预测开环扭矩（OL_pr）、预测积分增益（I_pr）、预测比例增益（P_pr）、扭矩储备（T_res）和扭矩调节量（T_adj）使用如下关系式来确定预测扭矩请求（T_pr）：

(4)           T_pr = OL_pr + I_pr + P_pr + T_res + T_adj。

开环扭矩确定模块406可以基于第一扭矩和第二扭矩的最大值来确定预测开环扭矩。第一扭矩可以是防止发动机失速的最小预测扭矩。最小预测扭矩可以基于发动机操作状况调节，例如发动机102的实际速度、大气压力、进气空气温度和凸轮移相器位置。

第二扭矩可以等于期望滑行扭矩和预测变速器负载的总和。期望滑行扭矩是在车辆滑行减速期间获得期望减速率的发动机扭矩量。开环扭矩确定模块406可以基于实际和参考速度以及选择档位使用考虑期望减速率的查询表来确定期望滑行扭矩。查询表可以通过标定产生以获得永久滑行感觉和发动机失速感觉之间的减速感觉。

开环扭矩确定模块406可以基于标准化速度来确定期望滑行扭矩以使得开环扭矩更少依赖于涡轮速度。继而，开环扭矩可以在减档期间更恒定，这可以改进变速器换档的适应性学习。标准化速度可以基于滤波实际速度、调节参考速度和所选择档位来确定。滤波实际速度可以是先前实际速度和当前实际速度的最小值与参考速度的最大值。调节参考速度可以是参考速度和第六速度的最小值，第六速度基于所选择档位使用查询表确定。仅作为示例，第六速度可以是大约600 rpm。

预测变速器负载可以包括稳态负载和瞬变负载。稳态负载可以是由于在变速器啮合（in gear，或处于某档位中）时联接到发动机102的部件的惯性。瞬变负载可以由于在变速器换档时联接到发动机102的部件（例如离合器）的惯性。

积分增益确定模块404可以基于积分常数（K_i）、参考速度（N_ref）、实际速度（N_act）和先前预测积分增益（I_pr）_prev使用如下关系式来确定预测积分增益（I_pr）：

(5)           I_pr = K_i * (N_ref – N_act) + (I_pr)_prev 。

积分增益确定模块404可以初始化先前预测积分增益以避免在启用速度模式时发动机扭矩的突然变化。积分增益确定模块404可以基于先前预测扭矩请求（T_pr）_prev、预测开环扭矩（OL_pr）和扭矩储备（T_res）使用如下关系来初始化先前预测积分增益（I_pr）_prev：

(6)           (I_pr)_prev = (T_pr)_prev – OL_pr - T_res。

在初始化先前预测积分增益之后，积分增益确定模块404可以设定先前预测积分增益等于在先前迭代循环中计算的预测积分增益。

比例增益确定模块402可以基于比例常数（K_p）、参考速度（N_ref）和实际速度（N_act）使用如下关系式来确定预测比例增益（P_pr）：

(7)           P_pr = K_p * (N_ref – N_act)。

在启用速度模式时，预测比例增益可以是0，因为在启用速度模式时参考速度可以设定为实际速度。

预测扭矩确定模块410可以以上文关于储备/负载模块220所述的方式确定扭矩储备。可选地，储备/负载模块220可以将扭矩储备输出给预测扭矩确定模块410。在启用速度模式时，储备/负载模块220可以不调节预测和即时扭矩请求。

预测扭矩确定模块410可以基于预测扭矩请求的最大和最小扭矩极限来确定扭矩调节量。当预测扭矩请求在最大和最小扭矩极限内时，预测扭矩确定模块410可以将扭矩调节量设定为等于0。当预测扭矩请求大于最大扭矩极限（Tmax）时，预测扭矩确定模块410可以使用如下关系式来确定扭矩调节量：

(8)           T_adj = T_max – (OL_pr + I_pr + P_pr + T_res)。

当预测扭矩请求小于最小扭矩极限（Tmin）时，预测扭矩确定模块410可以使用如下关系式来确定扭矩调节量：

(9)           T_adj = T_min – (OL_pr + I_pr + P_pr + T_res)。

虽然扭矩调节量可以用于确定预测扭矩请求，但是扭矩调节量可以不用于确定即时扭矩请求。因而，当预测扭矩请求处于最大或最小扭矩极限之外时（在关闭节气门减档期间可能发生），即时扭矩请求可以不受影响。当一个或多个负载应用于发动机102时，这可以改进发动机系统100的响应时间。

当预测扭矩请求不再处于最大和最小扭矩极限之外时，扭矩调节量可以衰减为0。例如，预测扭矩确定模块410可以基于先前扭矩调节量（T_adj）_prev、积分常数（K_i）、参考速度（N_ref）和实际速度（N_act）使用如下关系式来确定扭矩调节量（T_adj）：

(10)          T_adj = (T_adj)_prev + K_i * (N_ref – N_act)。

当增量K_i * (N_ref – N_act)的符号与先前扭矩调节量（T_adj）_prev的符号相反时，预测扭矩确定模块410可以仅仅使用上述关系式来确定扭矩调节量。这防止预测扭矩确定模块410将预测扭矩请求驱动回到最大或最小扭矩极限。

即时扭矩确定模块408可以基于即时开环扭矩（OL_im）、即时积分增益（I_im）和即时比例增益（P_im）使用如下关系式来确定即时扭矩请求（T_im）：

(11)           T_im = OL_im + I_im + P_im.。

开环扭矩确定模块406可以基于第三扭矩和第四扭矩的最大值来确定即时开环扭矩。第三扭矩可以是预测开环扭矩和扭矩因数的最小值。扭矩因数（T_fct）可以基于期望速度（N_des）和涡轮速度（N_t）使用如下关系式来确定：

(12)           T_fct= N_des / (N_t / N_des)^2。

第四扭矩可以等于期望滑行扭矩和即时变速器负载的总和。如预测变速器负载那样，即时变速器负载可以包括稳态负载和瞬变负载。然而，即时变速器负载可以是当前应用于发动机102的变速器负载，而预测变速器负载可以是将在近来应用于发动机102的变速器负载。

积分增益确定模块404可以基于积分常数（K_i）、参考速度（N_ref）、实际速度（N_act）和先前预测积分增益（I_pr）_prev使用如下关系式来确定即时积分增益（I_im）：

(13)           I_im = K_i * (N_ref – N_act) + (I_pr)_prev。

比例增益确定模块402可以基于比例常数（K_p）、参考速度（N_ref）和实际速度（N_act）使用如下关系式来确定即时比例增益（P_im）：

(14)           P_im = K_p * (N_ref – N_act)。

在启用速度模式时，即时比例增益可以是0，因为在启用速度模式时参考速度可以设定为实际速度。

即时扭矩确定模块408可以在关闭节气门减档期间限制即时扭矩请求的变化以防止空隙横穿。当涡轮速度大于关闭节气门减档开始时发动机102的实际速度时，即时扭矩确定模块408可以将即时扭矩请求限制为第五扭矩和上述关系式（11）得到的即时扭矩请求的最小值。第五扭矩可以等于在关闭节气门减档的初始时段（例如，100毫秒）期间即时扭矩请求的平均值和扭矩偏差的总和。扭矩偏差可以基于车辆减速率调节。例如，扭矩偏差在较低减速率时可以是20牛顿米（Nm）且在较高减速率时可以是80 Nm。

当涡轮速度大于关闭节气门减档开始时发动机102的实际速度时，即时扭矩确定模块408可以将即时扭矩请求限制为第六扭矩和上述关系式（11）得到的即时扭矩请求的最大值。第六扭矩可以等于即时扭矩请求的平均值减去扭矩偏差。

如果在关闭节气门减档完成时即时扭矩请求被限制，那么即时扭矩确定模块408可以将即时扭矩请求斜变为关系式（11）得到的值。例如，即时扭矩请求（T_im）可以基于先前即时扭矩请求（T_im）_prev、乘数（M）和关系式（11）得到的即时扭矩请求（T_im）₁₁使用如下关系式来确定：

(15)           T_im = (T_im)_prev + M * ((T_im)₁₁ – (T_im)_prev)。

乘数可以在0和1之间，且可以随着车辆减速率增加或减小而分别增加或减小。

现在参考图5，推进扭矩裁定模块206的示例性实施方式包括滑移确定模块502和模式启用模块504。滑移确定模块502基于发动机102的实际速度和涡轮速度之间的差来确定变矩器滑移。滑移确定模块502可以从速度轨迹模块212接收实际速度且从TCM 194接收涡轮速度。

模式启用模块504可以在驾驶员将其脚从加速踏板移开时启用速度模式。在变矩器被锁定且变矩器滑移小于第一阈值（例如，10 rpm）时，模式启用模块504可以不启用速度模式。在变矩器滑移被控制且变矩器滑移小于第二阈值（例如，50 rpm）时，模式启用模块504可以不启用速度模式。当启用燃料切断模式时，模式启用模块504可以不启用速度模式。当启用燃料切断模式时，发动机102的一个或多个气缸可以停用，且停用气缸的燃料输送停止。燃料切断模式可以在车辆减速时启用。

预测扭矩确定模块506和即时扭矩确定模块508分别确定由推进扭矩裁定模块206输出的预测扭矩请求和即时扭矩请求。预测扭矩确定模块506和即时扭矩确定模块508可以基于从模式启用模块504接收的表示是否启用速度模式的信号来确定预测和即时扭矩请求。当启用速度模式时，预测扭矩确定模块506和即时扭矩确定模块508可以输出从速度控制模块210接收的预测和即时扭矩请求。

现在参考图6，在关闭节气门减档期间控制发动机的扭矩输出的方法在602开始。在604，所述方法确定是否启用速度模式。所述方法继续606，且在启用速度模式时基于发动机的期望速度控制发动机的扭矩输出。在未启用速度模式时，所述方法可以基于其它因数（例如，驾驶员扭矩请求）控制发动机的扭矩输出。

所述方法可以在驾驶员从加速踏板移开其脚时启用速度模式。在变矩器被锁定且变矩器滑移小于第一阈值（例如，10 rpm）时，所述方法可以不启用速度模式。在变矩器滑移被控制且变矩器滑移小于第二阈值（例如，50 rpm）时，所述方法可以不启用速度模式。当启用燃料切断模式时，所述方法可以不启用速度模式。当启用燃料切断模式时，发动机的一个或多个气缸可以停用，且停用气缸的燃料输送停止。燃料切断模式可以在车辆减速时（例如，在车辆滑行减速期间）启用。

在606，所述方法初始化参考速度和预测积分增益，以防止扭矩扰动。所述方法可以控制发动机的扭矩输出，以实现参考速度，且以及调节参考速度以将发动机的实际速度过渡至期望速度。所述方法可以通过将参考速度设定为等于发动机的实际速度而初始化参考速度。

所述方法可以基于预测积分增益来确定预测扭矩请求以减少发动机的实际速度和参考速度之间的差。所述方法可以基于预测扭矩请求来调节缓慢发动机致动器。所述方法可以使用上述关系式（6）来初始化预测积分增益。

在608，所述方法确定关闭节气门减档是否开始。所述方法可以基于由TCM 发送的信号来确定关闭节气门减档是否在进行中。当TCM 发送表示减档在进行中的消息且速度模式被启用（例如，节气门阀112关闭）时，所述方法可以确定关闭节气门减档开始。当实际档位位置变化时或者当车辆滑行减速结束（例如，驾驶员踩下加速踏板或者车辆速度小于阈值，例如7 kph）时，所述方法可以确定关闭节气门减档结束。当关闭节气门减档开始时，所述方法继续610。

在610，所述方法确定发动机的实际速度是否小于涡轮速度。如果实际速度小于涡轮速度，那么方法继续612且保持参考速度小于涡轮速度。如果实际速度大于或等于涡轮速度，那么方法继续614且保持参考速度大于涡轮速度。在616，所述方法保持参考速度大于期望速度减去速度偏差（例如，50 rpm）。换句话说，所述方法确保参考速度不下降低于期望速度超过速度偏差。

在618，所述方法限制即时扭矩请求的变化以防止空隙横穿。所述方法可以基于即时扭矩请求调节快速发动机致动器。当涡轮速度大于关闭节气门减档开始时发动机的实际速度时，所述方法可以将即时扭矩请求限制为第一扭矩和来自于关系式（11）的即时扭矩请求的最小值。第一扭矩可以等于在关闭节气门减档的初始时段（例如，100毫秒）期间即时扭矩请求的平均值和扭矩偏差的总和。扭矩偏差可以基于车辆减速率调节。例如，扭矩偏差在较低减速率时可以是20牛顿米（Nm）且在较高减速率时可以是80 Nm。当涡轮速度大于关闭节气门减档开始时发动机的实际速度时，所述方法可以将即时扭矩请求限制为第二扭矩和来自于关系式（11）的即时扭矩请求的最大值。第二扭矩可以等于即时扭矩请求的平均值减去扭矩偏差。

在620，所述方法基于车辆减速率来调节扭矩储备和变速器负载，以确保在快减速期间即时扭矩请求可以调节以防止发动机速度降低。随着车辆减速率增加或减小，所述方法可以分别增加或减小扭矩储备。类似地，随着车辆减速率增加或减小，所述方法可以分别增加或减小变速器负载。

在622，所述方法将预测扭矩请求保持在最大和最小扭矩极限内。所述方法可以使用上文关于关系式（4）、（8）和（9）所述扭矩调节量将预测扭矩请求保持在最大和最小扭矩极限内。因而，所述方法可以将预测扭矩请求保持在最大和最小扭矩极限内，而不限制即时扭矩请求。

现在参考图7，曲线图示出了第一减档组702、目标减速率704和第二减档组706。x轴表示在关闭节气门减档开始时的涡轮加速度（单位，rpm/秒）。y轴表示在关闭节气门减档期间涡轮加速度的最小值。第一减档组702和第二减档组706中的每个数据点表示关闭节气门减档。目标减速率704是在关闭节气门减档期间的恒定减速率，其防止传动系碰撞。

第一减档组702图示了在发动机扭矩不使用上述系统和方法控制时在关闭节气门减档期间的涡轮减速率。第二减档组706图示了在发动机扭矩使用上述系统和方法控制时在关闭节气门减档期间的涡轮减速率。因而，使用上述系统和方法控制在关闭节气门减档期间的发动机扭矩获得更接近目标减速率704的涡轮减速率。

前述说明本质上仅为示范性的且绝不旨在限制本发明及其应用或使用。本发明的广泛教示可以以多种形式实施。因此，尽管本发明包括特定的示例，但是由于当研究附图、说明书和所附权利要求书时，其他修改对于技术人员来说是显而易见的，所以本发明的真实范围并不如此限制。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识类似的元件。如在此所使用的，短语“A、B和C中的至少一个“应当理解为意味着使用非排他逻辑“或”的一种逻辑（A或B或C）。应当理解的是，方法内的一个或多个步骤可以以不同顺序（或同时地）执行而不改变本发明的原理。

如本文所使用的，措辞“模块”可以指代以下项、是以下项的一部分、或者包括以下项：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、专用或者群组）；提供所述功能的其它合适硬件部件；或者上述中的一些或全部的组合，例如在系统级芯片中。措辞“模块”可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或者群组）。

如上使用的措辞“代码”可以包括软件、固件和/或微码，可指程序、例程、函数、类和/或对象。如上使用的措辞“共享”表示可使用单个（共享）处理器执行来自多个模块的一些或全部代码。另外，来自多个模块的一些或全部代码可由单个（共享）存储器存储。如上使用的措辞“群组”表示可使用一组处理器执行来自单个模块的一些或全部代码。另外，来自单个模块的一些或全部代码可使用一组存储器来存储。

本文所述的设备和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来实施。计算机程序包括存储在非临时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括存储数据。非临时性有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器、磁性存储器和光存储器。

Claims (10)

1.一种系统，包括：

减档确定模块，所述减档确定模块确定何时发生关闭节气门减档，其中，所述关闭节气门减档是在发动机节气门阀关闭时变速器的减档；和

速度控制模块，所述速度控制模块在所述关闭节气门减档期间基于涡轮速度控制发动机速度，其中，所述涡轮速度是将发动机联接到变速器的变矩器中的涡轮的速度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述速度控制模块：

（i）当在关闭节气门减档开始时发动机速度小于涡轮速度时，在关闭节气门减档期间将发动机速度保持小于涡轮速度；以及

（ii）当在关闭节气门减档开始时发动机速度大于涡轮速度时，在关闭节气门减档期间将发动机速度保持大于涡轮速度。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括期望速度确定模块，所述期望速度确定模块基于第一速度和第二速度的最大值确定车辆滑行减速期间发动机的期望速度，其中，第一速度是怠速速度，第二速度等于涡轮速度和第一偏差的总和。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述速度控制模块在车辆滑行减速期间将发动机速度保持大于第三速度，其中，第三速度等于期望速度和第二偏差之间的差。

5.根据权利要求3所述的系统，还包括：

扭矩确定模块，所述扭矩确定模块基于期望速度确定扭矩请求，其中，所述扭矩确定模块基于车辆减速率限制关闭节气门减档期间扭矩请求的变化；以及

扭矩控制模块，所述扭矩控制模块在车辆滑行减速期间基于所述扭矩请求来控制发动机扭矩。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，在以下情况下，所述扭矩控制模块在车辆滑行减速期间独立于所述扭矩请求来控制发动机扭矩：

当变矩器被锁定且变矩器的滑移小于第一阈值时；

当滑移被控制且滑移小于第二阈值时；和

当发动机的至少一个气缸的燃料输送停止时。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述扭矩确定模块基于开环扭矩、积分增益和比例增益的总和来确定扭矩请求，其中，所述开环扭矩基于以下的最大值：

（i）防止发动机失速的最小扭矩；和

（ii）滑行扭矩和变速器负载的总和。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述扭矩控制模块开始基于所述扭矩请求来控制发动机扭矩时，所述扭矩确定模块将积分增益设定为等于先前扭矩请求和开环扭矩之间的差。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述扭矩请求包括预测扭矩请求和即时扭矩请求，所述扭矩确定模块基于最小扭矩和最大扭矩来限制预测扭矩请求，而不限制即时扭矩请求。

10.一种方法，包括：

确定何时发生关闭节气门减档，其中，所述关闭节气门减档是在发动机节气门阀关闭时变速器的减档；和

在所述关闭节气门减档期间基于涡轮速度控制发动机速度，其中，所述涡轮速度是将发动机联接到变速器的变矩器中的涡轮的速度。

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