CN103807039A - 防止发动机振荡和熄火的自适应发动机速度控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防止发动机振荡和熄火的自适应发动机速度控制。自适应发动机速度控制系统包括怠速条件模块，其确定发动机是否正处于怠速并且确定实际的发动机速度是否不同于期望的发动机速度。期望的发动机速度对应命令的发动机速度。扭矩储备确定模块基于发动机是否处于怠速的确定和实际的发动机速度不同于期望的发动机速度的确定来调节扭矩储备和期望的发动机速度中的至少一个。扭矩储备对应被保留的用于响应发动机上的预期未来负载的扭矩量。

Description

防止发动机振荡和熄火的自适应发动机速度控制

技术领域

本公开涉及防止交通工具的发动机中的发动机速度振荡和熄火。

背景技术

此处提供的背景描述是用于概括地给出本发明的背景。在这个背景部分中所描述的本发明发明人的工作，以及本说明书中其它不能被作为申请时的现有技术的方面，都不能被明确地或隐含地认为是对抗本公开的现有技术。

内燃发动机在发动机气缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，并产生驱动扭矩。进入发动机的空气流由节气门调节。更具体地说，节气门调节节气门面积，这增加或减少进入发动机的空气流。随着节气门面积增加，进入发动机的空气流增加。燃料控制系统调节燃料被喷射的速率从而提供期望的空/燃混合物给气缸。增加提供给气缸的空气和燃料的量增加发动机的输出扭矩。

发明内容

自适应发动机速度控制系统包括怠速条件模块，其确定发动机是否正处于怠速并且确定实际的发动机速度是否不同于期望的发动机速度。期望的发动机速度对应命令的发动机速度。扭矩储备确定模块基于发动机是否处于怠速的确定和实际的发动机速度不同于期望的发动机速度的确定来调节扭矩储备和期望的发动机速度中的至少一个。扭矩储备对应被保留的用于响应发动机上的预期未来负载的扭矩量。

本公开的其它应用领域将通过下面提供的具体描述而易于理解。应当理解的是，详细描述和具体的示例都是仅用于说明目的而不是用于限制本公开的范围。

本发明还提供了如下方案：

方案1. 一种自适应发动机速度控制系统，包括：

怠速条件模块，其确定是否发动机处于怠速并且确定是否实际的发动机速度不同于期望的发动机速度，其中期望的发动机速度对应命令的发动机速度；以及

扭矩储备确定模块，其基于是否发动机处于怠速的确定以及实际的发动机速度不同于期望的发动机速度的确定调节扭矩储备和期望的发动机速度中的至少一个，其中扭矩储备对应被保留以对在发动机上的预期未来负载作出响应的扭矩量。

方案2. 如方案1所述的系统，其中，如果在请求的立即扭矩和最小允许立即扭矩之间的分离小于第一预定值、当前每缸空气质量和最小每缸空气质量极限之间的分离小于第二预定值、并且允许的扭矩范围小于第三预定值，那么扭矩储备确定模块增加扭矩储备。

方案3. 如方案1所述的系统，其中，如果在请求的立即扭矩和最小允许立即扭矩之间的分离小于第一预定值、当前每缸空气质量和最小每缸空气质量极限之间的分离小于第二预定值、并且允许的扭矩范围不小于第三预定值，那么扭矩储备确定模块增加期望的发动机速度。

方案4. 如方案1所述的系统，其中，怠速条件模块基于驾驶员输入特征确定发动机是否处于怠速，驾驶员输入特征是发动机速度、交通工具速度、踏板位置、和节气门位置中的至少一个。

方案5. 如方案1所述的系统，其中，怠速条件模块确定指示发动机的贫状态的诊断故障代码。

方案6. 如方案1所述的系统，其中，当存在发动机振荡条件和怠速不稳定条件中的至少一个时，实际的发动机速度不同于期望的发动机速度。

方案7. 如方案6所述的系统，其中，如果发动机速度以大于误差阈值的发动机速度误差和大于频率阈值的误差摇摆频率摇摆，那么就发生了发动机振荡条件。

方案8. 如方案6所述的系统，其中，如果发动机速度误差大于误差阈值达到预定次数的故障计数，那么就发生了怠速不稳定条件。

方案9. 如方案1所述的系统，其中，如果踏板位置小于踏板位置阈值、交通工具速度小于交通工具速度阈值、发动机速度小于发动机速度阈值、和节气门位置小于节气门位置阈值中的至少一个为真，那么发动机就处于怠速。

方案10. 一种自适应发动机速度控制方法，包括：

确定发动机是否处于怠速；

确定实际的发动机速度是否不同于期望的发动机速度，其中期望的发动机速度对应命令的发动机速度；以及

基于是否发动机处于怠速的确定以及实际的发动机速度不同于期望的发动机速度的确定调节扭矩储备和期望的发动机速度中的至少一个，其中扭矩储备对应被保留以对在发动机上的预期未来负载作出响应的扭矩量。

方案11. 如方案10所述的方法，其中，如果在请求的立即扭矩和最小允许立即扭矩之间的分离小于第一预定值、当前每缸空气质量和最小每缸空气质量极限之间的分离小于第二预定值、并且允许的扭矩范围小于第三预定值，那么就增加扭矩储备。

方案12. 如方案10所述的方法，其中，如果在请求的立即扭矩和最小允许立即扭矩之间的分离小于第一预定值、当前每缸空气质量和最小每缸空气质量极限之间的分离小于第二预定值、并且允许的扭矩范围不小于第三预定值，那么就增加期望的发动机速度。

方案13. 如方案10所述的方法，其中，是否发动机处于怠速的确定是基于驾驶员输入特征，驾驶员输入特征是发动机速度、交通工具速度、踏板位置、和节气门位置中的至少一个。

方案14. 如方案10所述的方法，还包括确定指示发动机的贫状态的诊断故障代码。

方案15. 如方案10所述的方法，其中，当存在发动机振荡条件和怠速不稳定条件中的至少一个时，实际的发动机速度不同于期望的发动机速度。

方案16. 如方案15所述的方法，其中，如果发动机速度以大于误差阈值的发动机速度误差和大于频率阈值的误差摇摆频率摇摆，那么就发生了发动机振荡条件。

方案17. 如方案15所述的方法，其中，如果发动机速度误差大于误差阈值达到预定次数的故障计数，那么就发生了怠速不稳定条件。

方案18. 如方案10所述的方法，其中，如果踏板位置小于踏板位置阈值、交通工具速度小于交通工具速度阈值、发动机速度小于发动机速度阈值、和节气门位置小于节气门位置阈值中的至少一个为真，那么发动机就处于怠速。

附图说明

本公开将通过具体描述和附图而被更全面地理解，附图中：

图1是根据本公开的发动机系统的功能框图；

图2是根据本公开的发动机控制系统的具体框图；

图3是根据本公开的发动机控制系统的一部分的具体框图；以及

图4图示了根据本公开的自适应发动机速度控制方法。

具体实施方式

发动机速度（例如，实际的发动机速度）可根据期望的发动机速度被控制。发动机速度可通过调节致动器阀（举例说明，节气门面积、火花、燃料供应速率等）来控制。如果出现进入进气歧管的空气泄漏或未计量的空气流（例如，量气计报告的空气流量低于实际），那么实际的发动机速度可以近似正弦曲线方式降低和/或升高（被称为发动机振荡），或者实际的发动机速度可与期望的速度不同（称为发动机速度不稳定）。根据本公开的自适应发动机速度控制系统和方法在存在空气泄漏或未计量的空气流时通过增加扭矩储备或期望的发动机速度以补偿空气泄漏或未计量的空气流来防止发动机振荡或不稳定从而改善怠速发动机稳定性。

现在参照图1，给出了示例性自适应发动机速度控制系统10的功能框图。自适应发动机速度控制系统10包括发动机14，其燃烧空/燃混合物以基于来自驾驶员输入模块18的驾驶员输入来产生用于交通工具的驱动扭矩。空气通过节气门26被吸入进气歧管22。仅作为示例，节气门26可包括具有可旋转的叶片的蝶阀。控制模块30控制节气门致动器模块34，其调节节气门26的开度以控制被吸入进气歧管22的空气量。

空气从进气歧管22被吸入发动机14的气缸。虽然发动机14可包括多个气缸，但是为了说明目的，仅示出了一个代表性气缸38。仅作为示例，发动机14可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。

发动机14可使用四冲程气缸循环或另一个合适的操作循环来操作。下面描述的四冲程被命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程、和排气冲程。在曲轴（未示出）每转一圈期间，在气缸38中发生四个冲程中的两个。因此，气缸38经历全部四个冲程需要曲轴转两圈。

在进气冲程期间，空气从进气歧管22被通过进气门42吸入气缸38。控制模块30控制燃料致动器模块46，其调节燃料喷射以实现期望的空/燃比。燃料可在中间位置或在多个位置被喷射入进气歧管22，例如在每个气缸的进气门42附近。在各种实施方式中（未示出），燃料可被直接喷射入气缸或者被喷射入与气缸相关联的混合室。

所喷射的燃料与空气混合并在气缸38中建立空/燃混合物。在压缩冲程期间，活塞（未示出）在气缸38内压缩该空/燃混合物。基于来自控制模块30的信号，火花致动器模块50在气缸38内激励火花塞54，其点燃空/燃混合物。火花的正时可相对于活塞处于其最高位置，称之为上死点（TDC），来被具体规定。

火花致动器模块50可由具体规定在TDC之前或之后多久产生火花的正时信号控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块50的操作可与曲轴角度同步。在气缸内产生火花可被称为点火事件。

火花致动器模块50可具有改变每个点火事件的火花的正时的能力。而且，火花致动器模块50可具有改变给定点火事件的火花的正时的能力，即使是在在该给定的点火事件之前最近的点火事件之后接收到正时信号的改变时。

在燃烧冲程期间，空/燃混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可被定义为在活塞到达TDC和活塞返回到下死点（BDC）的时间之间的时间。

在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀58排出燃烧的副产品。该燃烧副产品通过排气系统62从交通工具排出。催化剂66接收由发动机14输出的废气并且与废气的各种成分反应。仅例如，催化剂可包括三元催化剂（TWC）或者另一合适的废气催化剂。

进气门42可由进气凸轮轴70控制，而排气门58可由排气凸轮轴74控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴70）可控制气缸38的多个进气门（包括进气门42）和/或可控制多排气缸（包括气缸38）的进气门（包括进气门42）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴74）可控制气缸38的多个排气门和/或多排气缸（包括气缸38）的排气门（包括排气门58）。在各种不同的实施方式中，进气门42和/或排气门58可由不同于凸轮轴的设备控制，例如电磁致动器。

进气门42被打开的时间可由进气凸轮相位器78相对于活塞TDC改变。排气门58被打开的时间可由排气凸轮相位器82相对于活塞TDC改变。相位器致动器模块86可基于来自控制模块30的信号控制进气凸轮相位器78和排气凸轮相位器82。进气门42和/或排气门58的打开的能实施和不能实施可在一些类型的发动机系统中被调整。进气门42和/或排气门58的打开的升程和/或持续时间在一些类型的发动机系统中也可被调整。

自适应发动机速度控制系统10可包括增压设备（例如，涡轮增压器、机械增压器等），其提供加压空气给进气歧管22。涡轮增压器（未示出）可包括废气门（未示出），其控制被允许绕过涡轮机的废气的量。涡轮增压器还可具有可变的几何形状。中冷器（未示出）可消散在压缩的空气充量中含有的热的一部分，该热是在空气被压缩时产生的。压缩的空气充量还可从排气系统62的部件吸热。

自适应发动机速度控制系统10可包括废气再循环（EGR）阀90，其选择性地将废气改向回到进气歧管22。EGR阀90可被定位在涡轮增压器的涡轮机（如果有的话）的上游。EGR阀90可由控制模块30控制。

自适应发动机速度控制系统10可使用曲轴位置传感器94测量以每分钟转数（RPM）为单位的曲轴旋转速度（即，发动机速度）。曲轴的旋转速度可被称为发动机速度。发动机油的温度可使用机油温度（OT）传感器98测量。发动机冷却剂的温度可使用发动机冷却剂温度（ECT）传感器102测量。ECT传感器102可被定位在发动机14内或者在冷却剂被循环的其它位置，例如在散热器（未示出）上。

进气歧管22内的压力可使用歧管绝对压力（MAP）传感器106测量。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，其是周围空气压力和进气歧管22内的压力之间的差。流入进气歧管22的空气质量流量可使用空气质量流量（MAF）传感器110测量。在各种实施方式中，MAF传感器110可被定位在壳体内，该壳体还包括节气门26。

节气门致动器模块34可使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）114监测节气门26的位置。正被吸入发动机14的空气的环境温度可使用进气空气温度（IAT）传感器118来测量。控制模块30可使用来自传感器中的一个或多个的信号做出用于自适应发动机速度控制系统10的控制决定。

控制模块30可与变速器控制模块122通信以协调发动机14和变速器（未示出）的操作。控制模块30还可与混合动力控制模块126通信，例如，以协调发动机14和电动马达130的操作。

电动马达130还可用作发电机并且可被用于产生供交通工具电力系统使用和/或存储在能量存储设备（例如，蓄电池）内的电能。电能的产生可被称为再生制动。电动马达130可应用制动（即，负）扭矩到发动机14上以执行再生制动并产生电能。自适应发动机速度控制系统10也可包括一个或多个额外的电动马达。在各种实施方式中，控制模块30，变速器控制模块122，和混合动力控制模块126的各种功能可被集成在一个或多个模块中。

改变发动机参数的每个系统都可被称之为发动机致动器。每个发动机致动器接收相关的致动器值。例如，节气门致动器模块34可被称之为发动机致动器，并且节气门开度面积可被称之为相关的致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块34通过调节节气门26的叶片的角度来实现节气门开度面积。

类似地，火花致动器模块50可被称之为发动机致动器，而对应的致动器值可以是相对于气缸TDC位置的火花提前量。其它的致动器可包括燃料致动器模块46和相位器致动器模块86。对于这些发动机致动器，相关的致动器值可分别包括燃料供应速率和进气和排气凸轮相位器角度。控制模块30可控制致动器值以使发动机14产生目标发动机输出扭矩。

控制模块30可实施根据本公开的自适应发动机速度控制系统。控制模块30与驾驶员输入模块18、节气门致动器模块34、燃料致动器模块46、火花致动器模块50、相位器致动器模块86、变速器控制模块122和各种传感器118、110、106、94、102、98通信以确定是否存在空气泄漏或未计量的空气流。如果存在空气泄漏或未计量的空气流，那么控制模块30实施根据本公开的自适应发动机速度控制系统以防止通常会出现的怠速不稳定或发动机振荡。

现在参照图2，给出了根据本公开的自适应发动机速度控制系统200的详细框图。图示模块可不全都包含在系统内。控制模块30的示例性实施方式包括图1中的驾驶员输入模块18。驾驶员输入模块18可接收各种输入，这些输入可包括巡航控制或主动巡航输入、动力输出输入、交通工具速度限制器输入、或者加速器踏板传感器输入。驾驶员输入模块18在各种输入之间进行仲裁并且升程驾驶员车桥扭矩请求。

车桥扭矩仲裁模块220与驾驶员输入模块18通信。车桥扭矩仲裁模块220在来自驾驶员输入模块18的驾驶员车桥扭矩和其它车桥扭矩请求之间进行仲裁。例如，车桥扭矩请求可包括对牵引/拉力控制、交通工具过速保护、制动扭矩管理、来自变速器的请求扭矩、和扭矩切断环/减速燃料切断的请求。

驾驶员输入模块18和车桥扭矩确定模块220两者可都从发动机能力模块244接收输入。发动机能力模块244可提供对应发动机燃烧和硬件限制的发动机能力。

扭矩请求可包括目标扭矩值以及斜坡变化请求，例如将扭矩斜坡减小到最小发动机关闭扭矩的请求或者将扭矩从最小发动机关闭扭矩斜坡增大的请求。车桥扭矩请求也可包括发动机关闭请求，这可在检测到致命故障时被生成。

车桥扭矩仲裁模块220基于在所接收的扭矩请求之间的仲裁结果输出车桥预测扭矩和车桥立即扭矩。车桥预测扭矩是控制模块30请求发动机14生成的扭矩量（例如，控制模块30发出各种命令给致动器以产生请求的扭矩），并且可经常基于驾驶员的扭矩请求。车桥立即扭矩是目前期望的扭矩的量，其可能小于预测扭矩。

立即扭矩可小于预测扭矩以提供扭矩储备并且满足临时的扭矩减少。立即扭矩可通过改变快速响应的发动机致动器来实现，同时更慢的发动机致动器可被用于准备预测扭矩。例如，在燃气发动机中，火花提前可被快速调节，而空气流和凸轮相位器位置可能响应更慢，这是因为机械迟滞时间。

预测扭矩和立即扭矩之间的差可被称为扭矩储备。当存在扭矩储备时，发动机扭矩可通过改变更快的致动器从立即扭矩快速地增加到预测扭矩。预测扭矩由此被实现，而无需等待其中一个更慢的致动器的调节来产生扭矩中的改变。

车桥扭矩仲裁模块220可将车桥扭矩请求转化为曲轴扭矩请求。曲轴扭矩指的是在发动机的轴处输出的扭矩并且是在变速器的输入处测量的。车桥扭矩仲裁模块220可输出预测和立即曲轴扭矩给推进扭矩仲裁模块248。

推进扭矩仲裁模块248在曲轴扭矩请求之间进行仲裁并生成仲裁预测曲轴扭矩和仲裁立即曲轴扭矩。仲裁扭矩可通过选择获胜请求或者通过基于一个或多个其它的接收请求修正接收请求中的其中一个来生成。

提供给推进扭矩仲裁模块248的其它曲轴扭矩请求可包括变速器扭矩请求、扭矩减少请求、离合器燃料切断请求（在手动变速器交通工具中当驾驶员下压离合器踏板时减少发动机扭矩输出）、氧传感器维护请求、发动机关闭请求（当检测到致命故障时）、和系统补救动作请求。发动机关闭请求可总是在仲裁中获胜，由此被作为仲裁扭矩输出，或者可完全绕过仲裁，直接关停发动机。仅作为示例，致命故障可包括检测到车辆被盗、起动机马达卡住、电子节气门控制问题、和意外的扭矩增加。

RPM控制模块272也可输出预测扭矩请求和立即扭矩请求。预测扭矩是慢速致动器的最重要请求而立即扭矩是针对快速致动器。快速致动器可按照预测请求行事，但是是以燃料经济性最优化的方式这么做并且具有过滤歧管似的响应。这些请求被通信到推进扭矩仲裁模块248。当控制模块30是RPM模式时，来自RPM控制模块272的扭矩请求可在仲裁中获胜。RPM模式可在驾驶员释放加速器踏板时被选择，例如在交通工具正在怠速或从更高的速度惯性滑行减速时。替换地或附加地，RPM模式可在由车桥扭矩仲裁模块220请求的预测扭矩小于可标定扭矩值时被选择。

RPM控制模块272接收或确定期望RPM并且控制预测和立即扭矩请求以减少在期望RPM和实际RPM之间的差。仅作为示例，可提供交通工具惯性滑行降速的线性降低的期望RPM直到达到了怠速RPM。此后，怠速RPM可对应期望RPM。

RPM控制模块272在发动机处于RPM模式时实施自适应发动机速度控制系统。RPM控制模块272从驾驶员输入模块18接收驾驶员扭矩请求、从发动机能力模块244接收发动机能力、并从储备/负载模块280接收最大预测扭矩。RPM控制模块272确定释放存在空气泄漏或未计量的空气流并且确定预测和立即扭矩请求以防止发动机振荡或怠速不稳定。RPM控制模块272将预测和立即扭矩请求通信给推进扭矩仲裁模块248。用于自适应发动机速度控制系统的来自RPM控制模块272的预测和立即扭矩请求通常在推进扭矩仲裁模块248中的仲裁中获胜。在RPM控制模块272中实施自适应发动机速度控制系统将在下面参照图3更具体地讨论。

储备/负载模块280从推进扭矩仲裁模块248接收扭矩请求。各种不同的发动机操作条件可影响发动机扭矩输出。响应于这些条件，储备/负载模块280可通过增加预测扭矩请求建立扭矩储备。储备/负载模块280也可预期未来负载而建立储备，例如助力转向泵操作或空调压缩机离合器的接合。

扭矩致动模块296从储备/负载模块280接收扭矩请求。扭矩致动模块296确定扭矩请求将如何被实现。扭矩致动模块296可以是发动机类型专用的，对燃气发动机和柴油发动机有不同的控制方案。扭矩致动模块296可打开或关闭节气门、去激活气缸、提前或延迟火花、以及增加或减少燃料以实现扭矩请求。

现在参照图3，给出了防止发动机速度（RPM）振荡和熄火的自适应发动机速度控制系统的一部分的具体框图。怠速条件模块400可被定位在RPM控制模块272内并且从驾驶员输入模块18接收驾驶员输入特征信号。例如，该信号可以是发动机速度404、交通工具速度408、踏板位置412、和节气门位置416中的至少一个。怠速条件模块400也从发动机能力模块244接收信号。怠速条件模块400确定发动机是否处于怠速状态，是否已经设置了贫诊断代码，以及是否存在发动机振荡或怠速不稳定。怠速条件模块400发出信号，将这种信息传递给扭矩储备确定模块420。

怠速条件模块400确定发动机是否处于怠速状态。在满足预定条件列表中的至少一个时发动机就处于怠速。例如，如果踏板位置小于预定踏板阈值（仅作为示例，2％）、发动机速度小于预定发动机速度阈值（仅作为示例，1000RPM）、交通工具速度小于预定交通工具速度阈值（仅作为示例，1英里/小时（mph）或1-2公里/小时（kph）、以及节气门位置小于预定节气门位置阈值（仅作为示例，在0-100％面积的范围内）中的至少一个为真时，发动机可能就处于怠速状态。

怠速条件模块400解译与怠速条件相关的诊断故障代码（DTC）。仅作为示例，怠速条件模块400将确定是否已经设置了“贫”码。贫码指的是有比MAF传感器110测量的更多的空气正进入发动机的条件。如果在预定时间长度期间误差发生了预定数量的故障计数，那么控制模块将启用贫诊断代码。

怠速条件模块400确定是否存在怠速不稳定（发动机速度（RPM）不稳定）或发动机振荡。怠速不稳定发生在预定时间长度内实际的发动机速度离开期望发动机速度达到预定距离（误差）这种故障计数达到预定数量时。例如，如果实际的发动机速度比期望的发动机速度（仅作为示例，550rpm）大或小至少30rpm在5秒内出现至少5个故障计数，那么发动机正经历怠速不稳定的时期。发动机振荡发生在实际的发动机速度以大致正弦波的方式围绕期望的发动机速度摇摆时。发动机振荡可通过在怠速条件期间计算发动机速度的发动机振荡得分来确定。发动机振荡得分由频率和RPM误差组成。RPM误差是在期望的发动机速度（RPM）和实际的发动机速度（RPM）之间的计算差。频率通过一段时间内实际的RPM误差发生和转换（正误差与负误差）的次数确定。如果大小（rpm误差）大于预定误差阈值（仅作为示例，50rpm）并且频率大于预定频率阈值（仅作为示例，5秒中5次），那么发动机正经历发动机振荡条件。

扭矩储备确定模块420从怠速条件模块400接收传达该怠速状态的信号，至少包括发动机是否处于怠速，贫码的存在，和发动机振荡或怠速不稳定的存在。基于来自怠速条件模块400的信号，扭矩储备确定模块420确定是否要将速度控制扭矩储备增加一个步长（例如，一个步长可以是5Nm的增量）或者将速度控制期望的发动机速度增加一个步长（例如，一个步长可以是50RPM的增量）。扭矩储备确定模块420发出信号将对增加的速度控制扭矩储备或增加的速度控制期望的发动机速度的请求传递给推进扭矩仲裁模块248和驾驶员输入模块18。

扭矩储备确定模块420通过计算扭矩增量1确定在RPM控制模块立即扭矩和所允许的发动机立即扭矩的下限/下边界之间的分离。扭矩增量1可以是在RPM控制模块请求的扭矩和发动机能力模块244最小允许扭矩之间的差。扭矩储备确定模块将扭矩增量1与第一预定值（仅作为示例，10牛顿-米（Nm））进行比较。如果扭矩增量1大于第一预定值，那么RPM控制模块立即扭矩就不在允许的发动机立即扭矩的下限/下边界的预定扭矩阈值内（仅作为示例，在下限/下边界的约10Nm内）。相反，如果扭矩增量1不大于第一预定值，那么RPM控制模块立即扭矩在允许的发动机立即扭矩的下限/下边界的预定扭矩阈值内。

扭矩储备确定模块420通过计算每缸空气质量（APC）增量（delta）来确定每缸空气质量（APC）是否被限制到最小空气极限（由缺火特征或燃烧稳定性/品质特征定义）。APC增量可以是测量的APC和基于良好燃烧品质的/良好燃烧品质所要求的最小APC之间的差。扭矩储备确定模块420此后将APC增量与第二预定值比较（仅作为示例，每气缸事件APC的60毫克（mg））。如果APC增量大于第二预定值，那么每缸空气质量就没有被限制到最小空气极限。如果APC增量小于第二预定值，那么每缸空气质量就被限制到最小空气极限。

扭矩储备确定模块420通过计算扭矩增量2来确定在允许发动机扭矩的上限和下限之间的范围。扭矩增量2是在来自储备/负载模块280的最大预测扭矩和发动机能力模块244最小允许立即扭矩之间的差。扭矩储备确定模块420将扭矩增量2与第三预定值（仅作为示例，20Nm）进行比较。如果扭矩增量2小于第三预定值，那么速度控制扭矩储备被增加以加宽在允许发动机扭矩的下限和上限之间的范围。如果扭矩增量2大于第三预定值，速度控制期望发动机速度被增加。

如果扭矩储备确定模块420确定扭矩增量1小于第一预定值，APC增量小于第二预定值，并且扭矩增量2小于第三预定值，那么扭矩储备确定模块420将发出信号到推进扭矩仲裁模块248和驾驶员输入模块18以命令增加的速度控制扭矩储备。如果扭矩储备确定模块420确定扭矩增量1小于第一预定值，APC增量小于第二预定值，并且扭矩增量2大于或等于第三预定值，那么扭矩储备确定模块420发出信号到推进扭矩仲裁模块248和驾驶员输入模块18以命令增加的速度控制期望的发动机速度。

如果扭矩储备确定模块420将速度控制扭矩储备增加一个步长，那么扭矩储备确定模块420确定速度控制扭矩储备是否大于第四预定值（例如，30Nm）。如果为真，那么无需对速度控制扭矩储备或者速度控制期望的发动机速度进行额外的改变。如果速度控制扭矩储备小于第四预定值，那么扭矩储备确定模块从怠速条件模块400和储备/负载模块280接收更新的信号并且再次执行之前讨论的计算以确定是否要增加速度控制扭矩储备或者速度控制期望的发动机速度。

如果扭矩储备确定模块420将速度控制期望的发动机速度增加一个步长，那么扭矩储备确定模块420确定速度控制期望的发动机速度是否大于第五预定值（例如，800RPM）。如果为真，那么无需对速度控制扭矩储备或者速度控制期望的发动机速度进行额外的改变。如果速度控制期望的发动机速度小于第五预定值，那么扭矩储备确定模块从怠速条件模块400和储备/负载模块280接收更新的信号并且再次执行之前讨论的计算以确定是否要增加速度控制扭矩储备或者速度控制期望的发动机速度。

现在参照图4，公开了根据本公开的防止发动机速度（RPM）振荡和熄火的自适应发动机速度控制方法500。在504，方法500确定是否满足怠速条件。如果为假，方法500继续在504检查是否存在怠速条件。如果为真，方法500前进到508。在508，方法500确定是否已经设置了贫诊断故障代码（DTC）。如果为真，方法500前进到512，下面将更具体地讨论512。如果为假，方法500在516计算发动机振荡得分。在520，方法500使用发动机振荡得分确定是否存在发动机振荡或发动机速度不稳定。如果为假，方法500返回到504。如果为真，方法前进到524。在524，方法500计算扭矩增量1。在528，方法500计算APC增量。在532，方法500确定是否扭矩增量1小于第一预定值并且是否APC增量小于第二预定值。如果为假，方法500返回到504并且检查是否存在怠速条件。如果为真，方法500前进到512。在512，方法500计算扭矩增量2。在536，方法500确定是否扭矩增量2小于第三预定值。如果为假，方法500在540将期望的发动机速度（RPM）增加一个步长（例如，50RPM）。如果为真，方法500在544将扭矩储备增加一个步长（例如，5Nm）。

在548，方法500确定扭矩储备是否大于第四预定值。如果为真，方法500在552结束。如果为假，方法500返回到504。在556，方法500确定是否期望的发动机速度大于第五预定值。如果为真，方法500在552结束。如果为假，方法500返回到504。

前面的描述本质上仅仅是说明性的，并非用于限定本发明、其应用或使用。本公开的概括教导可以不同的形式实施。因此，虽然本公开包括了特定示例，但是本公开的真实范围不应该被如此限制，因为其它的改变将在研究了附图、说明书和下面的权利要求之后而显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记指示相似的元件。当在本文中被使用时，短语A、B和C中的至少一个应该被理解为表示使用非排他性逻辑或的逻辑（A或B或C）。应该理解的是，方法中的一个或多个步骤可在不改变本公开的原理的情况下以不同的顺序（或同时）被执行。

在本文中使用时，术语模块可指的是下列各项之一的一部分或包括下列各项之一：专用集成电路（ASIC）、电子电路、控制逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）、执行代码的处理器（共享的、专用的或集群的）、提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或上面各项的一些或全部的组合，例如片上系统。术语模块可包括存储被处理器执行的代码的内存（共享的、专用的或集群的）。

上面使用的术语代码可包括软件、固件、和/或微代码，并且可指的是程序、例程、函数、类、和/或对象。上面使用的术语共享的，意思是来自多个模块的一些或全部代码可使用单个（共享的）处理器执行。而且，来自多个模块的一些或全部代码可由单个（共享的）内存存储。上面使用的术语集群的，意思是来自单个模块的一些或全部代码可由一群处理器执行。而且，来自单个模块的一些或全部代码可使用一群内存存储。

本文描述的装置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部分地或全部实施。计算机程序包括存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可包括和/或依赖所存储的数据。非瞬态有形计算机可读介质的非限定性示例是非易失内存、易失内存、磁存储器、和光存储器。

Claims (10)

1.一种自适应发动机速度控制系统，包括：

怠速条件模块，其确定是否发动机处于怠速并且确定是否实际的发动机速度不同于期望的发动机速度，其中期望的发动机速度对应命令的发动机速度；以及

扭矩储备确定模块，其基于是否发动机处于怠速的确定以及实际的发动机速度不同于期望的发动机速度的确定调节扭矩储备和期望的发动机速度中的至少一个，其中扭矩储备对应被保留以对在发动机上的预期未来负载作出响应的扭矩量。

2.如权利要求1所述的系统，其中，如果在请求的立即扭矩和最小允许立即扭矩之间的分离小于第一预定值、当前每缸空气质量和最小每缸空气质量极限之间的分离小于第二预定值、并且允许的扭矩范围小于第三预定值，那么扭矩储备确定模块增加扭矩储备。

3.如权利要求1所述的系统，其中，如果在请求的立即扭矩和最小允许立即扭矩之间的分离小于第一预定值、当前每缸空气质量和最小每缸空气质量极限之间的分离小于第二预定值、并且允许的扭矩范围不小于第三预定值，那么扭矩储备确定模块增加期望的发动机速度。

4.如权利要求1所述的系统，其中，怠速条件模块基于驾驶员输入特征确定发动机是否处于怠速，驾驶员输入特征是发动机速度、交通工具速度、踏板位置、和节气门位置中的至少一个。

5.如权利要求1所述的系统，其中，怠速条件模块确定指示发动机的贫状态的诊断故障代码。

6.如权利要求1所述的系统，其中，当存在发动机振荡条件和怠速不稳定条件中的至少一个时，实际的发动机速度不同于期望的发动机速度。

7.如权利要求6所述的系统，其中，如果发动机速度以大于误差阈值的发动机速度误差和大于频率阈值的误差摇摆频率摇摆，那么就发生了发动机振荡条件。

8.如权利要求6所述的系统，其中，如果发动机速度误差大于误差阈值达到预定次数的故障计数，那么就发生了怠速不稳定条件。

9.如权利要求1所述的系统，其中，如果踏板位置小于踏板位置阈值、交通工具速度小于交通工具速度阈值、发动机速度小于发动机速度阈值、和节气门位置小于节气门位置阈值中的至少一个为真，那么发动机就处于怠速。

10.一种自适应发动机速度控制方法，包括：

确定发动机是否处于怠速；

确定实际的发动机速度是否不同于期望的发动机速度，其中期望的发动机速度对应命令的发动机速度；以及

基于是否发动机处于怠速的确定以及实际的发动机速度不同于期望的发动机速度的确定调节扭矩储备和期望的发动机速度中的至少一个，其中扭矩储备对应被保留以对在发动机上的预期未来负载作出响应的扭矩量。

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