DE102016120144A1 - SYSTEM AND METHOD FOR ADJUSTING WEIGHTS VALUES ASSOCIATED WITH ERRORS OF A MOTOR'S ADJUSTMENT VALUES IF THE MOTOR IS CONTROLLED USING MODEL-PREDICTIVE CONTROL - Google Patents

SYSTEM AND METHOD FOR ADJUSTING WEIGHTS VALUES ASSOCIATED WITH ERRORS OF A MOTOR'S ADJUSTMENT VALUES IF THE MOTOR IS CONTROLLED USING MODEL-PREDICTIVE CONTROL Download PDF

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Abstract

Ein System nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung beinhaltet modellprädikative Steuerung (MPC) und ein Stellgliedmodul. Das MPC-Modul generiert einen Satz möglicher Sollwerte für ein Stellglied eines Motors und sagt einen Betriebsparameter des Motors für jeden der möglichen Sollwerte voraus. Das MPC-Modul bestimmt einen Gewichtungswert, der mit jedem der Sollwerte verbunden ist, basierend auf einer entsprechenden Iterationsanzahl und bestimmt Kosten für den Satz möglicher Sollwerte basierend auf den vorausgesagten Betriebsparametern und der Gewichtungswerte. Das MPC-Modul wählt den Satz möglicher Sollwerte aus mehreren Sätzen möglicher Sollwerte basierend auf den Kosten aus und setzt Sollwerte für die möglichen Sollwerte des ausgewählten Satzes. Das Stellgliedmodul steuert ein Stellglied eines Motors basierend auf mindestens einem der Sollwerte.A system in accordance with the principles of the present disclosure includes model predictive control (MPC) and an actuator module. The MPC module generates a set of possible setpoints for an actuator of an engine and predicts an operating parameter of the engine for each of the possible setpoints. The MPC module determines a weight value associated with each of the setpoints based on a corresponding iteration count and determines costs for the set of possible setpoints based on the predicted operating parameters and the weighting values. The MPC module selects the set of possible setpoints from multiple sets of possible setpoints based on the cost and sets setpoints for the possible setpoints of the selected set. The actuator module controls an actuator of an engine based on at least one of the setpoints.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren, und insbesondere, auf Systeme und Verfahren zum Anpassen von Gewichtungswerten, die Fehlern bei Stellgliedsollwerten eines Motors zugeordnet werden, wenn der Motor unter Verwendung von modellprädikativer Steuerung (Model Predictive Control, MPC) gesteuert wird.The present disclosure relates to internal combustion engines, and more particularly, to systems and methods for adjusting weighting values associated with engine setpoint error errors when the engine is controlled using Model Predictive Control (MPC).

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder – im in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang – sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik.The background description provided herein is for the purpose of generally illustrating the context of the disclosure. The work of the present inventors, in the scope described in this Background section, as well as aspects of the description, which are not otherwise considered prior art at the time of application, are expressly or impliedly prior art to the present disclosure.

Verbrennungsmotoren verbrennen ein Kraftstoff-/Luftgemisch in Zylindern zur Bewegung der Kolben zur Erzeugung des Antriebsmoments. Die Luftzufuhr in den Motor wird durch eine Drossel geregelt. Genauer gesagt regelt die Drossel den Drosselquerschnitt, der die Luftzufuhr in den Motor erhöht oder senkt. Wenn der Drosselquerschnitt steigt, steigt auch die Luftzufuhr in den Motor. Ein Kraftstoffregelsystem passt die Kraftstoffeinspritzmenge an, um die Zylinder mit einem erwünschten Kraftstoff-/Luftgemisch zu versorgen und/oder eine erwünschte Drehmomentausgabe zu erzielen. Eine erhöhte Versorgung der Zylinder mit Kraftstoff und Luft erhöht die Drehmomentausgabe des Motors.Internal combustion engines burn a fuel / air mixture in cylinders to move the pistons to produce the drive torque. The air supply to the engine is regulated by a throttle. More specifically, the throttle regulates the throttle area, which increases or decreases the air supply to the engine. As the throttle area increases, so does the air flow into the engine. A fuel control system adjusts the fuel injection amount to provide the cylinders with a desired fuel / air mixture and / or to achieve a desired torque output. An increased supply of fuel and air to the cylinders increases the torque output of the engine.

In Fremdzündungsmotoren löst ein Zündfunke die Verbrennung eines den Zylindern zugeführten Kraftstoff-/Luftgemischs aus. In Selbstzündungsmotoren wird das den Zylindern zugeführte Kraftstoff-/Luftgemisch durch die Kompression in den Zylindern gezündet. Der Zündzeitpunkt und die Luftzufuhr können die wesentlichen Faktoren zur Regelung der Drehmomentausgabe von Fremdzündungsmotoren sein, während die Kraftstoffzufuhr der wesentliche Faktor zur Regelung der Drehmomentausgabe von Selbstzündungsmotoren sein kann.In spark ignition engines, a spark triggers the combustion of a fuel / air mixture supplied to the cylinders. In compression ignition engines, the fuel / air mixture supplied to the cylinders is ignited by the compression in the cylinders. The ignition timing and the air supply may be the essential factors for controlling the torque output of spark-ignition engines, while fueling may be the essential factor for controlling the torque output of compression-ignition engines.

Motorsteuersysteme wurden entwickelt, um das Motorausgangsdrehmoment zu regeln und ein erwünschtes Drehmoment zu erzielen. Herkömmliche Motorsteuersysteme regeln jedoch das Motorausgangsdrehmoment nicht mit der erforderlichen Genauigkeit. Weiterhin liefern herkömmliche Motorsteuersysteme keine schnelle Reaktion auf Steuersignale oder koordinieren die Drehmomentregelung des Motors zwischen mehreren Vorrichtungen, die das Motorausgangsdrehmoment beeinflussen.Engine control systems have been developed to control engine output torque and achieve desired torque. However, conventional engine control systems do not regulate the engine output torque with the required accuracy. Further, conventional engine control systems do not provide a quick response to control signals or coordinate torque control of the engine between multiple devices that affect engine output torque.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Ein System nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Model Predictive Control(MPC)-Modul und ein Stellgliedmodul. Das MPC-Modul erzeugt einen Satz möglicher Sollwerte für ein Stellglied eines Motors und sagt einen Betriebsparameter des Motors für jeden der möglichen Sollwerte voraus. Das MPC-Modul bestimmt einen Gewichtungswert, der jeweils mit den Sollwerten verbunden ist, basierend auf einer entsprechenden Iterationsanzahl und bestimmt Kosten für den Satz der möglichen Sollwerte basierend auf den vorausgesagten Betriebsparametern und den Gewichtungswerten. Das MPC-Modul wählt den Satz der möglichen Sollwerte aus mehreren Sätzen möglicher Sollwerte basierend auf der Ausgabe aus und legt Sollwerte für die möglichen Sollwerte des ausgewählten Satzes fest. Das Stellgliedmodul steuert ein Stellglied eines Motors basierend auf mindestens einem der Sollwerte.A system in accordance with the principles of the present disclosure includes a Model Predictive Control (MPC) module and an actuator module. The MPC module generates a set of possible setpoints for an actuator of an engine and predicts an operating parameter of the engine for each of the possible setpoints. The MPC module determines a weight value associated with each of the setpoints based on a corresponding iteration count and determines costs for the set of possible setpoints based on the predicted operating parameters and the weighting values. The MPC module selects the set of possible setpoints from multiple set of possible setpoints based on the output and sets setpoints for the possible setpoints of the selected set. The actuator module controls an actuator of an engine based on at least one of the setpoints.

Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.Further fields of application of the present disclosure will become apparent from the detailed description, the claims and the drawings. The detailed description and specific examples are merely illustrative and do not limit the scope of the disclosure.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die vorliegende Erfindung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, worin:The present invention will be better understood with the aid of the detailed description and the accompanying drawings, in which:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; 1 FIG. 4 is a functional block diagram of an exemplary engine system according to the present disclosure; FIG.

2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; 2 FIG. 10 is a functional block diagram of an exemplary engine control system according to the present disclosure; FIG.

3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Luftsteuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; 3 FIG. 4 is a functional block diagram of an exemplary air control module in accordance with the present disclosure; FIG.

4 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung eines Drosselventils, eines Einlass- und Auslassventilverstellers, eines Ladedruckregelventils und eines Abgasrückführventils (Exhaust Gas Recirculation, EGR-Ventils) unter Verwendung der modellprädikativen Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; 4 FIG. 10 is a flowchart illustrating an exemplary method of controlling a throttle valve, intake and exhaust valve timing, waste gate and exhaust gas recirculation (EGR) valve using model predictive control in accordance with the present disclosure; FIG.

5 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Anpassung der Gewichtungswerte zeigt, die Fehlern bei den Sollwerten für ein Drosselventil, Einlass- und Auslassventilversteller, Ladedruckregelventil, und EGR-Ventil zugeordnet werden; und 5 FIG. 10 is a flowchart showing an example method for adjusting the weighting values associated with errors in the setpoint values for a throttle valve, intake and exhaust valve phaser, wastegate, and EGR valve; FIG. and

6A, 6B, und 6C Grafen sind, die die Gewichtungswerte darstellen, die in Abhängigkeit von Zeit gemäß der vorliegenden Offenbarung angepasst werden, und die daraus resultierenden Fehler der Sollwerte für ein Motorstellglied im Verhältnis zu einem Referenzwert für die Sollwerte. 6A . 6B , and 6C Are graphs that represent the weighting values that are adjusted versus time in accordance with the present disclosure, and the resulting errors of the setpoint values for a motor actuator relative to a reference value for the setpoint values.

In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.In the drawings the same reference numbers are used for similar and / or identical elements.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ein Motorsteuermodul (Engine Control Module, ECM) steuert die Drehmomentausgabe eines Motors. Genauer gesagt steuert das ECM Stellglieder eines Motors basierend auf Sollwerten basierend auf einer geforderten Menge an Drehmoment. So steuert beispielsweise das ECM die Einlass- und Auslassnockenwellen-Phasenverstellung basierend auf dem Phasenversteller-Sollwinkel für die Ein- und Auslassnockenwelle, ein Drosselventil basierend auf einer Drosselventil-Sollöffnung, ein Abgasrückführventil (EGR-Ventil) basierend auf einer EGR-Sollöffnung und ein Turbolader-Ladedruckregelventil basierend auf einem Ladedruckregelventil-Sollarbeitszyklus.An engine control module (ECM) controls the torque output of an engine. More specifically, the ECM controls actuators of an engine based on setpoints based on a required amount of torque. For example, the ECM controls the intake and exhaust camshaft phasing based on the phaser desired angle for the intake and exhaust camshaft, a throttle valve based on a desired throttle valve opening, an exhaust gas recirculation (EGR) valve based on an EGR desired opening, and a turbocharger Charge pressure control valve based on a wastegate target duty cycle.

Das ECM könnte die Sollwerte einzeln unter Verwendung von mehreren Einfacheingangs-Einfachausgangs-Controllern (SISO-Controllern), wie Proportional-Integral-Derivativ-Controllern (PID-Regler), bestimmen. Wenn mehrere SISO-Controller zum Einsatz kommen, können die Sollwerte die Systemstabilität jedoch nur zu Lasten von möglichen Kraftstoffeinsparungen gewährleisten. Außerdem können Kalibrierung und Design der einzelnen SISO-Controller kosten- und zeitaufwendig sein.The ECM could determine the setpoints individually using multiple single input single output controllers (SISO controllers), such as proportional integral derivative (PID) controllers. However, if multiple SISO controllers are used, the setpoints can only ensure system stability at the expense of potential fuel savings. In addition, the calibration and design of each SISO controller can be costly and time consuming.

Das in der vorliegenden Offenbarung vorgestellte ECM generiert die Sollwerte unter Verwendung eines Model Predictive Control(MPC)-Moduls. Insbesondere bestimmt das MPC-Modul mögliche Sollwertsätze basierend auf einer Motordrehmomentanforderung. Das MPC-Modul bestimmt vorausgesagte Parameter für jeden möglichen Sollwertsatz, basierend auf den möglichen Sollwerten der Sätze und eines mathematischen Modells des Motors.The ECM presented in the present disclosure generates the setpoints using a Model Predictive Control (MPC) module. In particular, the MPC module determines possible setpoint sets based on an engine torque request. The MPC module determines predicted parameters for each possible setpoint set based on the possible setpoint values of the sets and a mathematical model of the engine.

Das MPC-Modul kann die Kosten in Verbindung mit der Verwendung der möglichen Sollwertsätze bestimmen. Die für einen möglichen Satz bestimmten Kosten steigen, wenn Unterschiede zwischen den Sollwerten der möglichen Sätze und Referenzwerte zunehmen und umgekehrt. Das MPC-Modul kann auch Gewichtungswerte auf die Differenz zwischen den Sollwerten des möglichen Satzes und Referenzwerten anwenden, um anzupassen, wie viel jede dieser Differenzen die Kosten beeinflusst. Das MPC-Modul kann den möglichen Satz mit den geringsten Kosten auswählen. Das MPC-Modul kann anstatt oder zusätzlich zu der Bestimmung von möglichen Sollwertsätzen und der damit verbundenen Kosten eine Kurvengraphik zur Darstellung der Kosten der möglichen Sollwertsätze generieren. Das MPC-Modul kann dann den möglichen Satz mit den geringsten Kosten basierend auf der Kurvensteilheit feststellen.The MPC module can determine the cost associated with using the possible setpoint sets. The costs determined for a possible set increase as differences between the set points of the possible sets and reference values increase, and vice versa. The MPC module may also apply weighting values to the difference between the setpoint setpoints and reference values to adjust how much each of these differences affects the cost. The MPC module can select the possible set with the least cost. The MPC module may instead of or in addition to determining possible setpoint sets and the associated costs, generate a graph of curves to represent the cost of the possible setpoint sets. The MPC module can then determine the possible set with the least cost based on the slope of the curve.

Das MPC-Modul kann bestimmen, ob die vorausgesagten Parameter des ausgewählten Satzes Einschränkungen erfüllen. Wenn ja, kann das MPC-Modul die Sollwerte basierend auf dem ausgewählten Satz festlegen. Andernfalls kann das MPC-Modul den möglichen Satz mit den zweitniedrigsten Kosten auswählen und diesen Satz auf Erfüllung der Einschränkungen prüfen. Der Prozess der Auswahl eines Satzes und Prüfen des Satzes auf die Erfüllung der Einschränkungen kann als Iteration bezeichnet werden. In jedem Regelkreis können mehrfache Iterationen ausgeführt werden.The MPC module can determine if the predicted parameters of the selected set meet restrictions. If so, the MPC module can set the setpoints based on the selected set. Otherwise, the MPC module may select the possible second lowest cost set and check that set for constraint compliance. The process of selecting a sentence and checking the sentence for meeting the constraints may be referred to as an iteration. Multiple iterations can be performed in each loop.

Das ECM der vorliegenden Offenbarung stellt die Gewichtungswerte, die auf die Unterschiede zwischen den Sollwerten für des möglichen Satzes und Referenzwerten angewendet werden, fest, um eine gewünschte Reaktion des entsprechenden Motorstellglieds zu erzielen. Eine Differenz zwischen den Sollwerten des möglichen Satzes und Referenzwerten kann als Spurfehler bezeichnet werden. Das ECM passt die Gewichtungswerte dynamisch in Abhängigkeit von Zeit (oder Regelkreisanzahl) an, so dass der Spurfehler sich wie gewünscht verhält, was die vergängliche Natur von Steuermaßnahmen verbessern kann. Zusätzlich ermöglicht das Anpassen der Gewichtungswerte in Abhängigkeit von Zeit die Neugewichtung zwischen Ausgaben in multiobjektiven Szenarien.The ECM of the present disclosure determines the weighting values that are applied to the differences between the possible set and reference values setpoints to achieve a desired response of the corresponding engine actuator. A difference between the setpoints of the possible set and reference values may be called a tracking error. The ECM dynamically adjusts the weight values as a function of time (or loop count) so that the tracking error behaves as desired, which may improve the transitory nature of control measures. In addition, adjusting the weight values over time allows rebalancing between outputs in multi-objective scenarios.

Das ECM kann einen Gewichtungswert in Abhängigkeit von Zeit anpassen, sodass der Motor auf eine erwartete Änderung (z. B. einer Störung) in einem Referenzwert vor der Änderung reagiert, die als frühzeitiger Spurfehler bezeichnet werden kann. Zum Beispiel, kann das ECM den Gewichtungswert in Abhängigkeit von Zeit anpassen, um eine Reserve vor der erwarteten Änderung im Referenzwert zu bilden. Ein frühzeitiger Spurfehler kann erwünscht sein, wenn erwartet wird, dass die Motorlast erhöht wird aufgrund von z. B. eines Einschaltens von Motorzubehör oder eines Hochschaltens eines Gangs. Alternativ kann das ECM einen Gewichtungswert in Abhängigkeit von Zeit anpassen, sodass das Motorstellglied auf eine erwartete Änderung in einem Referenzwert reagiert, nachdem die Änderung eingetreten ist, was als später Spurfehler bezeichnet werden kann. Der späte Spurfehler kann erwünscht sein, wenn zu erwarten ist, dass die Motorlast abnimmt aufgrund z. B. eines Ausschaltens von Motorzubehör oder eines Herunterschaltens eines Gangs.The ECM may adjust a weighting value versus time such that the engine responds to an expected change (eg, a fault) in a pre-change reference value, which may be referred to as an early tracking error. For example, the ECM may adjust the weighting value as a function of time to form a reserve before the expected change in the reference value. An early tracking error may be desirable if the engine load is expected to increase due to e.g. B. turning on engine accessories or upshifting a gear. Alternatively, the ECM may adjust a weighting value as a function of time such that the engine actuator is responsive to an expected change in a time Reference value responds after the change has occurred, which may be referred to as tracking error later. The late tracking error may be desirable when it is expected that the engine load will decrease due to e.g. B. turning off engine accessories or downshifting a gear.

Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsystems 100 präsentiert. Das Motorsystem 100 beinhaltet einen Motor 102, der ein Kraftstoff-/Luftgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf Fahrereingaben von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Der Motor 102 kann ein Fremdzündungs-Benzinverbrennungsmotor sein.With reference to 1 Turns to a functional block diagram of an exemplary engine system 100 presents. The engine system 100 includes an engine 102 burning an air / fuel mixture to drive torque for a vehicle based on driver inputs from a driver input module 104 to create. The motor 102 may be a spark ignition gasoline engine.

Die Luft wird durch einen Einlassverteiler 110 über ein Drosselventil 112 angesaugt. Nur als Beispiel kann das Drosselventil 112 ein Schmetterlingsventil mit einer drehbaren Ventilklappe beinhalten. Ein Motorsteuergerät (Engine Control Module, ECM) 114 steuert ein Drosselstellgliedmodul 116, das wiederum die Öffnung des Drosselventils 112 steuert zur Regelung der Menge der in den Ansaugkrümmer 110 angesaugten Luft.The air is passing through an intake manifold 110 via a throttle valve 112 sucked. Just as an example, the throttle valve 112 a butterfly valve with a rotatable valve flap include. An engine control module (ECM) 114 controls a throttle actuator module 116 which, in turn, the opening of the throttle valve 112 controls to regulate the amount of intake manifold 110 sucked air.

Die Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors gesaugt 102. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder beinhalten kann, ist hier zu Veranschaulichungszwecken stellvertretend nur ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 dargestellt. Nur als Beispiel kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder beinhalten. Das ECM 114 kann einem Zylinderstellgliedmodul 120 die Anweisung erteilen, selektiv bestimmte Zylinder zu deaktivieren, wodurch unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors die Kraftstoffeffizienz verbessert werden kann.The air from the intake manifold 110 is sucked into the cylinders of the engine 102 , Although the engine 102 may include a plurality of cylinders, is here for illustrative purposes only representative of a single representative cylinder 118 shown. Just as an example, the engine 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 and / or 12 cylinders. The ECM 114 can be a cylinder actuator module 120 instructing to selectively deactivate certain cylinders, which can improve fuel efficiency under certain engine operating conditions.

Der Motor 102 kann im Viertaktbetrieb laufen. Die vier nachstehend beschriebenen Takte können als Einlasstakt, Kompressionstakt, Verbrennungstakt und Auslasstakt bezeichnet werden. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) erfolgen zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 118. Demzufolge sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, damit der Zylinder 118 alle vier Takte ausführen kann.The motor 102 can run in four-stroke mode. The four cycles described below may be referred to as intake stroke, compression stroke, combustion stroke and exhaust stroke. During each revolution of a crankshaft (not shown), two of the four strokes occur within the cylinder 118 , As a result, two revolutions of the crankshaft are required to allow the cylinder 118 can perform all four bars.

Während des Ansaugtakts wird die Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gesaugt. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung so regelt, dass ein bestimmtes Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis erreicht wird. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder mehreren Stellen, wie z. B. nahe am Einlassventil 122 jedes Zylinders, eingespritzt werden. In verschiedenen Anwendungen (nicht dargestellt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in mit den Zylindern verbundene Mischkammern eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in die deaktivierten Zylinder stoppen.During the intake stroke, the air from the intake manifold 110 through an inlet valve 122 in the cylinder 118 sucked. The ECM 114 controls a fuel actuator module 124 that regulates the fuel injection so that a certain target air-fuel ratio is achieved. Fuel can in the intake manifold 110 at a central location or multiple locations, such as B. close to the inlet valve 122 each cylinder, be injected. In various applications (not shown), fuel may be injected directly into the cylinders or into mixing chambers associated with the cylinders. The fuel actuator module 124 can stop the injection of fuel into the deactivated cylinders.

Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und bildet innerhalb des Zylinders 118 ein Kraftstoff-/Luftgemisch. Während des Kompressionstaktes komprimiert ein Kolben (nicht dargestellt) im Zylinder 118 das Kraftstoff-/Luftgemisch. Ein Zündstellgliedmodul 126 legt auf ein Signal vom ECM 114 Spannung an eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 an, die das Kraftstoff-/Luftgemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann so gelegt werden, dass sich der Kolben in diesem Moment in seiner als oberer Totpunkt (TDC) bezeichneten obersten Stellung befindet.The injected fuel mixes with air and forms inside the cylinder 118 a fuel / air mixture. During the compression stroke, a piston (not shown) compresses in the cylinder 118 the fuel / air mixture. An igniter actuator module 126 puts on a signal from the ECM 114 Voltage to a spark plug 128 in the cylinder 118 on, which ignites the fuel / air mixture. The timing of the spark may be set so that the piston is in its uppermost position (TDC) at that moment.

Das Zündstellgliedmodul 126 kann durch ein Zeitsignal gesteuert werden, das festlegt, wie lange vor oder nach dem TDC der Funke ausgelöst werden soll. Weil die Kolbenstellung direkt mit der Kurbelwellendrehung zusammenhängt, kann die Funktion des Zündfunkenstellgliedmoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Das Generieren des Funkens kann als Zündung bezeichnet werden. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt für jedes Zündereignis zu ändern. Das Zündstellgliedmodul 126 kann den Zündzeitpunkt für eine nächste Zündung verschieben, wenn der Zündzeitpunkt zwischen einer letzten Zündung und der nächsten Zündung verändert wurde. Das Zündstellgliedmodul 126 kann die Zündung für deaktivierte Zylinder sperren.The igniter actuator module 126 can be controlled by a timing signal that determines how long before or after TDC the spark is to be triggered. Because the piston position is directly related to the crankshaft rotation, the function of the spark actuator module may 126 be synchronized with the crankshaft angle. The generation of the spark can be called ignition. The spark actuator module 126 may have the ability to change the ignition timing for each firing event. The igniter actuator module 126 may postpone the ignition timing for a next ignition if the ignition timing has changed between a last ignition and the next ignition. The igniter actuator module 126 can disable the ignition for deactivated cylinders.

Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemischs den Kolben vom TDC, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Moment bezeichnet werden, in dem der Kolben den TDC erreicht, und dem Moment, in dem der Kolben den unteren Totpunkt (BDC) erreicht. Während des Auslasstaktes bewegt sich der Kolben vom BDC weg und stößt die Verbrennungs-Abfallprodukte durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungs-Abfallprodukte werden aus dem Fahrzeug über ein Abgassystem 134 ausgestoßen.During the combustion stroke, combustion of the air / fuel mixture drives the piston from the TDC, thereby driving the crankshaft. The combustion stroke may be referred to as the time between the moment the piston reaches TDC and the moment when the piston reaches bottom dead center (BDC). During the exhaust stroke, the piston moves away from the BDC and pushes the waste combustion products through an exhaust valve 130 out. The combustion waste products are removed from the vehicle via an exhaust system 134 pushed out.

Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. In unterschiedlichen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. In verschiedenen Implementierungen kann das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 gesteuert werden durch andere Vorrichtungen als Nockenwellen, wie z. B. durch nockenlose Ventilstellglieder. Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren des Öffnens des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktivieren.The inlet valve 122 can through an intake camshaft 140 be controlled while the exhaust valve 130 through an exhaust camshaft 142 can be controlled. In various implementations, multiple intake camshafts (including the intake camshaft 140 ) several intake valves (including the intake valve 122 ) for the cylinder 118 control and / or can the intake valves (including the intake valve 122 ) of several cylinder banks (including the cylinder 118 ) Taxes. In a similar way can have multiple exhaust camshafts (including the exhaust camshaft 142 ) several exhaust valves for the cylinder 118 control and / or can exhaust valves (including the exhaust valve 130 ) of several cylinder banks (including the cylinder 118 ) Taxes. In various implementations, the inlet valve 122 and / or the exhaust valve 130 be controlled by other devices than camshafts, such as. B. by camless valve actuators. The cylinder actuator module 120 can the cylinder 118 by deactivating the opening of the inlet valve 122 and / or the exhaust valve 130 deactivate.

Die Zeit, wenn das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Einlassnockenversteller 148 variiert werden. Die Zeit, wenn das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Auslassnockenversteller 150 variiert werden. Ein Verstellerstellgliedmodul 158 kann den Einlassnockenversteller 148 und den Auslassnockenversteller 150 basierend auf Signalen vom ECM 114 steuern. Wenn implementiert, kann ein variabler Ventiltrieb (nicht dargestellt) auch durch das Verstellerstellgliedmodul 158 gesteuert werden.The time when the inlet valve 122 can be opened in relation to the TDC of the piston by an intake cam phaser 148 be varied. The time when the exhaust valve 130 can be opened relative to the TDC of the piston by an exhaust cam phaser 150 be varied. An adjuster actuator module 158 can the intake cam adjuster 148 and the exhaust cam adjuster 150 based on signals from the ECM 114 Taxes. When implemented, a variable valve train (not shown) may also be provided by the phaser actuator module 158 to be controlled.

Das Motorsystem 100 kann einen Turbolader beinhalten, der wiederum eine Heißgasturbine 160-1 beinhaltet, die von den durch das Abgassystem 134 strömenden heißen Abgasen angetrieben wird. Der Turbolader beinhaltet zudem einen Kaltluftkompressor 160-2, der von der Turbine 160-1 angetrieben wird. Der Kompressor 160-2 komprimiert die in das Drosselventil 112 geführte Luft. In verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbolader (nicht dargestellt) die Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft in den Ansaugkrümmer 110 befördern.The engine system 100 may include a turbocharger, which in turn is a hot gas turbine 160-1 that includes by the exhaust system 134 flowing hot exhaust gases is driven. The turbocharger also includes a cold air compressor 160-2 from the turbine 160-1 is driven. The compressor 160-2 compresses the in the throttle valve 112 guided air. In various implementations, a crankshaft driven turbocharger (not shown) may supply the air from the throttle valve 112 compress and the compressed air into the intake manifold 110 transport.

Ein Ladedruckregelventil 162 kann die Abgase an der Turbine 160-1 vorbei leiten und dadurch den vom Turbolader erzeugten Ladedruck reduzieren (die Stärke der Einlassluftkompression). Das Ladedruckstellgliedmodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers regeln, indem er die Öffnung des Ladedruckregelventils 162 steuert. Verschiedene Implementierungen können ein oder mehrere von dem Ladedruckstellgliedmodul 164 gesteuerte Turbolader umfassen.A wastegate 162 can the exhaust gases on the turbine 160-1 and thereby reduce the boost pressure generated by the turbocharger (the amount of intake air compression). The boost pressure actuator module 164 It can regulate turbocharger boost by opening the wastegate valve 162 controls. Various implementations may include one or more of the boost pressure actuator module 164 controlled turbocharger include.

Ein Luftkühler (nicht dargestellt) kann Wärme von der komprimierten Ladeluft an ein Kühlmedium, wie z. B. Motorkühlflüssigkeit oder Luft, übertragen. Ein Luftkühler, der die komprimierte Ladeluft unter Verwendung der Motorkühlflüssigkeit kühlt, kann als Intercooler bezeichnet werden. Ein Luftkühler, der die komprimierte Ladeluft unter Verwendung von Luft kühlt, kann als Ladeluftkühler bezeichnet werden. Die komprimierte Ladeluft kann z. B. durch Kompression und/oder von anderen Komponenten des Abgassystems 134 aufgeheizt werden. Obwohl sie aus Gründen der Veranschaulichung getrennt dargestellt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 miteinander verbunden sein und die Ansaugluft in die Nähe heißer Abgase leiten.An air cooler (not shown) may transfer heat from the compressed charge air to a cooling medium, such as air. As engine coolant or air transferred. An air cooler that cools the compressed charge air using the engine coolant may be referred to as an intercooler. An air cooler that cools the compressed charge air using air may be referred to as a charge air cooler. The compressed charge air can z. B. by compression and / or other components of the exhaust system 134 be heated. Although they are shown separately for the sake of illustration, the turbine can 160-1 and the compressor 160-2 be connected together and direct the intake air in the vicinity of hot exhaust gases.

Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführventil (AGR) 170 beinhalten, das Abgas selektiv zum Einlassverteiler 110 zurückführt. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers positioniert sein. Das AGR-Ventil 170 kann von einem AGR-Stellgliedmodul 172 basierend auf Signalen des ECM 114 gesteuert werden.The engine system 100 can an exhaust gas recirculation valve (EGR) 170 include the exhaust gas selectively to the intake manifold 110 returns. The EGR valve 170 can be upstream of the turbine 160-1 be positioned of the turbocharger. The EGR valve 170 may be from an EGR actuator module 172 based on signals from the ECM 114 to be controlled.

Eine Stellung der Kurbelwelle kann unter Verwendung eines Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen werden. Eine Drehzahl der Kurbelwelle (Motordrehzahl) kann basierend auf der Kurbelwellenstellung bestimmt werden. Eine Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird, wie beispielsweise ein Radiator (nicht dargestellt).A position of the crankshaft may be determined using a crankshaft position sensor 180 be measured. A rotational speed of the crankshaft (engine speed) may be determined based on the crankshaft position. A temperature of the engine coolant may be determined using an engine coolant temperature (ECT) sensor. 182 be measured. The ECT sensor 182 can be inside the engine 102 or at other locations where the coolant is circulated, such as a radiator (not shown).

Der Druck im Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck(MAP)-Sensors 184 gemessen werden. In verschiedenen Implementierungen kann der aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 110 bestehende Motorunterdruck gemessen werden. Der Massenstromdurchsatz der Luft, die durch den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftstrommassen(MAF)-Sensors 186 gemessen werden. In unterschiedlichen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse positioniert sein, das auch das Drosselventil 112 beinhaltet.The pressure in the intake manifold 110 can be measured using a manifold absolute pressure (MAP) sensor 184 be measured. In various implementations, this may be the difference between the ambient air pressure and the pressure in the intake manifold 110 existing engine vacuum to be measured. The mass flow rate of air passing through the intake manifold 110 can flow using an air flow mass (MAF) sensor 186 be measured. In different implementations, the MAF sensor 186 be positioned in a housing that also has the throttle valve 112 includes.

Das Drosselstellgliedmodul 116 kann die Stellung des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drossellstellungssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Temperatur der in den Motor 102 zugeführten Umgebungsluft kann unter Verwendung eines Einlasslufttemperatur(IAT)-Sensors 192 gemessen werden. Das Motorsystem 100 kann auch einen oder mehrere andere Sensoren 193, wie einen Umgebungsfeuchtigkeitssensor, einen oder mehrere Klopfsensoren, einen Kompressorauslassdrucksensor und/oder einen Drosseleinlassdrucksensor, einen Ladedruckregelventilstellungssensor, ein EGR-Stellungssensor und/oder einen oder mehrere andere geeignete Sensoren beinhalten. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.The throttle actuator module 116 can the position of the throttle valve 112 using one or more Throttle Position Sensors (TPS) 190 monitor. The temperature of the engine 102 supplied ambient air may be detected using an intake air temperature (IAT) sensor 192 be measured. The engine system 100 can also have one or more other sensors 193 , such as an ambient humidity sensor, one or more knock sensors, a compressor outlet pressure sensor and / or a throttle inlet pressure sensor, a wastegate position sensor, an EGR position sensor, and / or one or more other suitable sensors. The ECM 114 can use signals from the sensors to make control decisions for the engine system 100 hold true.

Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um den Gangwechsel in einem Getriebe zu koordinieren (nicht dargestellt). So kann beispielsweise das ECM 114 bei einem Gangwechsel das Motordrehmoment reduzieren. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren.The ECM 114 can with a transmission control module 194 communicate to the To coordinate gear changes in a transmission (not shown). For example, the ECM 114 reduce the engine torque during a gear change. The ECM 114 can with a hybrid control module 196 related to the operation of the internal combustion engine 102 and an electric motor 198 to coordinate.

Der Elektromotor 198 kann auch als Generator arbeiten und zur Erzeugung von Elektroenergie für die Verwendung durch elektrische Systeme und/oder zur Speicherung in einer Batterie dienen. In verschiedenen Anwendungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.The electric motor 198 may also operate as a generator and for generating electrical energy for use by electrical systems and / or for storage in a battery. In different applications, different functions of the ECM 114 , the transmission control module 194 and the hybrid control module 196 be integrated into one or more modules.

Jedes System, das einen Motorparameter beeinflusst, kann als Motorstellglied bezeichnet werden. So kann beispielsweise das Drosselstellgliedmodul 116 die Öffnung des Drosselventils 112 einstellen, um einen Soll-Öffnungsquerschnitt des Drosselventils zu erreichen. Das Zündungsstellgliedmodul 126 steuert die Zündkerzen so, dass ein Sollzündzeitpunkt im Verhältnis zum oberen Totpunkt des Kolbens erreicht wird. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 steuert die Kraftstoffeinspritzdüsen so, dass bestimmte Kraftstoffzufuhr-Sollwerte erreicht werden. Das Verstellerstellgliedmodul 158 kann die Einlass- und Auslassnockeversteller 148 und 150 so steuern, dass jeweils Sollverstellerwinkel für Einlass- und Auslassnocken erreicht werden. Das EGR-Stellgliedmodul 172 kann das EGR-Ventil 170 so steuern, dass ein Sollöffnungsquerschnitt für das EGR erreicht wird. Das Ladedruck-Stellgliedmodul 164 steuert das Ladedruckregelventil 162 so, dass ein Sollöffnungsquerschnitt für das Ladedruckregelventil erzielt wird. Das Hubraumstellgliedmodul 120 steuert die Zylinderdeaktivierung so, dass eine Sollanzahl aktivierter und deaktivierter Zylinder erreicht wird.Any system that affects a motor parameter may be referred to as a motor actuator. For example, the throttle actuator module 116 the opening of the throttle valve 112 adjust to achieve a desired opening cross-section of the throttle valve. The ignition actuator module 126 controls the spark plugs so that a Sollzündzeitpunkt is achieved in relation to the top dead center of the piston. The fuel actuator module 124 controls the fuel injectors to achieve certain fueling setpoints. The displacer actuator module 158 Can the intake and exhaust cam adjusters 148 and 150 control so that each Sollverstellerwinkel for intake and exhaust cams are achieved. The EGR actuator module 172 can the EGR valve 170 control so that a target opening area for the EGR is achieved. The boost pressure actuator module 164 controls the wastegate 162 such that a target opening cross section for the wastegate valve is achieved. The displacement actuator module 120 controls the cylinder deactivation so that a target number of activated and deactivated cylinders is reached.

Das ECM 114 generiert die Sollwerte für die Motorstellglieder, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein Soll-Motorausgangsdrehmoment generieren kann. Das ECM 114 generiert die Sollwerte für die Motorstellglieder unter Verwendung von modellprädikativer Steuerung (MPC), wie weiter unten noch eingehender erörtert wird.The ECM 114 generates the setpoints for the motor actuators to cause the motor 102 can generate a desired engine output torque. The ECM 114 generates the setpoints for the motor actuators using Model Predictive Control (MPC), as discussed in greater detail below.

Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 beinhaltet ein Fahrer-Drehmomentmodul 202, ein Achsdrehmoment-Arbitriermodul 204 und Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206. Das ECM 114 kann ein Hybrid-Optimierungsmodul 208 beinhalten. Das ECM 114 kann auch ein Reserve-/Lastmodul 220, ein Drehmomentanforderungsmodul 224, ein Luftsteuermodul 228, ein Zündsteuermodul 232, ein Hubraum-Steuermodul 236 und ein Kraftstoff-Steuermodul 240 beinhalten.With reference to 2 A functional block diagram of an exemplary engine control system is illustrated. An exemplary implementation of the ECM 114 includes a driver torque module 202 , an axle torque arbitration module 204 and propulsion torque arbitration module 206 , The ECM 114 can be a hybrid optimization module 208 include. The ECM 114 can also be a reserve / load module 220 , a torque request module 224 , an air control module 228 , an ignition control module 232 , a displacement control module 236 and a fuel control module 240 include.

Das Fahrer-Drehmomentmodul 202 kann eine Fahrer-Drehmomentanforderung 254 basierend auf einer Fahrereingabe 255 vom Fahrer-Eingabemodul 104 bestimmen. Die Fahrereingabe 255 kann beispielsweise basierend auf einer Gaspedal- oder Bremspedalstellung erfolgen. Die Fahrereingabe 255 kann auch auf einer Geschwindigkeitsregelung basieren, die ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um einen zuvor festgelegten Folgeabstand zu halten. Das Fahrer-Drehmomentmodul 202 kann eine oder mehrere Zuordnungen von Gaspedalstellungen zu Solldrehmomenten speichern und die Fahrer-Drehmomentanforderung 254 basierend auf einer ausgewählten Zuordnung bestimmen.The driver torque module 202 may be a driver torque request 254 based on a driver input 255 from the driver input module 104 determine. The driver input 255 for example, based on an accelerator pedal or brake pedal position. The driver input 255 may also be based on cruise control, which may be an adaptive cruise control system that varies vehicle speed to maintain a predetermined following distance. The driver torque module 202 may store one or more accelerator pedal position mappings to setpoint torques and the driver torque request 254 determine based on a selected association.

Ein Achsdrehmoment-Arbitriermodul 204 arbitriert zwischen der Fahrer-Drehmomentanforderung 254 und anderen Achsen-Drehmomentanforderungen 256. Das Achsdrehmoment (Drehmoment an den Rädern) kann von verschiedenen Quellen erzeugt werden, einschließlich eines Motors und/oder eines Elektromotors. So kann beispielsweise die Achsdrehmomentanforderung 256 eine von einem Traktionssteuerungssystem angeforderte Drehmomentreduzierung beinhalten, wenn positiver Radschlupf erfasst wird. Positiver Radschlupf tritt auf, wenn das Achsdrehmoment die Reibung zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder auf der Straßenoberfläche zu rutschen beginnen. Die Achsen-Drehmomentanforderungen 256 können auch eine Drehmomenterhöhungsanforderung beinhalten, um negativem Radschlupf entgegenzuwirken, der auftritt, wenn ein Reifen des Fahrzeugs im Verhältnis zur Straßenoberfläche in Gegenrichtung rutscht, weil das Achsdrehmoment negativ ist.An axle torque arbitration module 204 arbitrates between the driver torque request 254 and other axle torque requirements 256 , The axle torque (torque at the wheels) may be generated from various sources, including an engine and / or an electric motor. For example, the axle torque request 256 include a torque reduction requested by a traction control system when positive wheel slip is detected. Positive wheel slip occurs when the axle torque overcomes the friction between the wheels and the road surface and the wheels begin to slip on the road surface. The axle torque requirements 256 may also include a torque boost request to counteract negative wheel slip that occurs when a tire of the vehicle is slipping in the opposite direction relative to the road surface because the axle torque is negative.

Die Achsdrehmomentanforderung 256 kann auch Bremsmanagmentanforderungen und Fahrzeugübergeschwindigkeits-Drehmomentanforderungen beinhalten. Bremsmanagmentanforderungen können das Achsdrehmoment verringern, um zu gewährleisten, dass das Achsdrehmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen zum Anhalten des Fahrzeugs überschreitet, wenn das Fahrzeug stoppt. Fahrzeugübergeschwindigkeits-Drehmomentanforderungen können das Achsdrehmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Die Achsdrehmomentanforderungen 256 können auch von Fahrzeug-Stabilitätskontrollsystemen generiert werden.The axle torque request 256 may also include brake management requirements and overspeed vehicle torque requests. Brake management requests may reduce the axle torque to ensure that the axle torque does not exceed the ability of the vehicle stop brakes when the vehicle stops. Over-speed vehicle torque requests may reduce the axle torque to prevent the vehicle from exceeding a predetermined speed. The axle torque requirements 256 can also be generated by vehicle stability control systems.

Das Achsdrehmoment-Arbitriermodul 204 gibt eine vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und eine momentane Drehmomentanforderung 258 basierend auf dem Ergebnis der Arbitrierung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen 254 und 256 aus. Wie nachfolgend beschrieben, können die vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderungen 257 und 258 vom Achsdrehmoment-Arbitriermodul 204 selektiv von anderen Modulen des ECM 114 angepasst werden, bevor sie zur Steuerung der Motorstellglieder zur Anwendung kommen.The axle torque arbitration module 204 gives a predicted torque request 257 and a current torque request 258 based on the result of the arbitration between the received torque requests 254 and 256 out. As described below, the predicted and current torque requests 257 and 258 from the axle torque arbitration module 204 selectively from other modules of the ECM 114 adjusted before they are used to control the motor actuators.

Im Allgemeinen kann die momentane Drehmomentanforderung 258 eine Menge des momentan erwünschten Achsdrehmoments sein, während die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 eine Menge des Achsdrehmoments sein kann, das in Kürze erforderlich ist. Das ECM 114 steuert das Motorsystem 100 zur Erzeugung eines Achsdrehmoments gleich der momentanen Drehmomentanforderung 258. Verschiedene Sollwertkombinationen können jedoch das gleiche Achsdrehmoment zur Folge haben. Das ECM 114 kann daher die Sollwerte anpassen, um einen schnelleren Übergang zu der vorhergesagten Drehmomentanforderung 257 zu ermöglichen, unter Beibehaltung des Achsdrehmoments an der momentanen Drehmomentanforderung 258.In general, the current torque request 258 be an amount of the currently desired axle torque during the predicted torque request 257 may be an amount of axle torque that will be required shortly. The ECM 114 controls the engine system 100 for generating an axle torque equal to the current torque request 258 , Different setpoint combinations, however, can result in the same axle torque. The ECM 114 can therefore adjust the setpoints to make a faster transition to the predicted torque request 257 while maintaining the axle torque at the current torque request 258 ,

In verschiedenen Implementierungen kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung 257 basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung 254 festgelegt werden. Die momentane Drehmomentanforderung 258 kann unter gewissen Umständen niedriger als die vorhergesagte Drehmomentanforderung 257 festgelegt werden, wenn beispielsweise die Fahrerdrehmomentanforderung 254 Radschlupf auf einer vereisten Fläche verursacht. In derartigen Fällen kann ein Traktionskontrollsystem (nicht dargestellt) eine Verringerung über die momentane Drehmomentanforderung 258 anfordern, und das ECM 114 reduziert das Motorausgangsdrehmoment auf die momentane Drehmomentanforderung 258. Das ECM 114 führt jedoch die Reduktion aus, sodass das Motorsystem 100 schnell weiter die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 erzeugen kann, sobald der Radschlupf aufhört.In various implementations, the predicted torque request may be 257 based on the driver torque request 254 be determined. The current torque request 258 may under some circumstances be lower than the predicted torque request 257 when, for example, the driver torque request 254 Wheel slippage caused on an icy surface. In such cases, a traction control system (not shown) may reduce over the instantaneous torque request 258 request, and the ECM 114 reduces the engine output torque to the current torque request 258 , The ECM 114 However, the reduction takes place, so the engine system 100 quickly continue the predicted torque request 257 can generate as soon as the wheel slip stops.

Im Allgemeinen kann der Unterschied zwischen der momentanen Drehmomentanforderung 258 und der (im Allgemeinen höheren) vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 als Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve kann die Menge an zusätzlichem Drehmoment (über der momentanen Drehmomentanforderung 258) darstellen, dessen Erzeugung das Motorsystem 100 mit minimaler Verzögerung beginnen kann. Schnelle Motorstellglieder kommen zur Anwendung, um das gegenwärtige Achsdrehmoment mit minimaler Verzögerung zu erhöhen oder zu senken. Schnelle Motorstellglieder werden im Gegensatz zu langsamen Motorstellgliedern definiert.In general, the difference between the current torque request 258 and the (generally higher) predicted torque request 257 be referred to as torque reserve. The torque reserve may be the amount of additional torque (above the current torque request 258 ), whose generation is the engine system 100 can start with minimal delay. Fast motor actuators are used to increase or decrease the current axle torque with minimal delay. Fast motor actuators are defined as opposed to slow motor actuators.

Im Allgemeinen können schnelle Motorstellglieder das Achsdrehmoment schneller ändern als langsame Motorstellglieder. Langsame Stellglieder können langsamer auf Änderungen ihrer jeweiligen Sollwerte reagieren als schnelle Stellglieder. So kann beispielsweise ein langsames Stellglied mechanische Komponenten beinhalten, die Zeit brauchen, um als Reaktion auf eine Sollwertänderung von einer Stellung in eine andere zu wechseln. Ein langsames Stellglied kann auch durch die Zeitdauer gekennzeichnet werden, die das Achsdrehmoment braucht, um sich zu ändern, nachdem das langsame Stellglied mit der Umsetzung des geänderten Sollwerts begonnen hat. Diese Zeitdauer ist bei langsamen Stellgliedern im Allgemeinen länger als bei schnellen Stellgliedern. Außerdem kann es auch nach Beginn des Änderungsvorgangs länger dauern, bis das Achsdrehmoment vollständig auf die Änderung des langsamen Stellglieds reagiert hat.In general, fast motor actuators can change the axle torque faster than slow motor actuators. Slow actuators can respond more slowly to changes in their respective setpoints than fast actuators. For example, a slow actuator may include mechanical components that take time to change from one position to another in response to a set point change. A slow actuator may also be characterized by the amount of time it takes for the axle torque to change after the slow actuator has started to implement the changed setpoint. This period of time is generally longer with slow actuators than with fast actuators. In addition, it may take longer for the axle torque to fully respond to the slow actuator change, even after the change process has begun.

Nur als Beispiel kann das Zündstellgliedmodul 126 ein schnelles Stellglied sein. Fremdzündende Motoren können Kraftstoffe, wie beispielsweise Benzin und Äthanol verbrennen, die mittels Funken gezündet werden. Im Gegensatz dazu kann das Drosselstellgliedmodul 116 ein langsames Stellglied sein.For example only, the igniter actuator module 126 to be a fast actuator. Spark ignition engines can burn fuels, such as gasoline and ethanol, which are ignited by sparks. In contrast, the throttle actuator module 116 be a slow actuator.

So kann beispielsweise das Zündstellgliedmodul 126 den Zündzeitpunkt für eine nächste Zündung variieren, wenn der Zündzeitpunkt zwischen einer letzten und der nächsten Zündung geändert wird. Im Gegensatz dazu kann es länger dauern, bis sich Änderungen der Drosselöffnung auf das Motorausgangsdrehmoment auswirken. Das Drosselstellgliedmodul 116 ändert die Öffnung der Drossel durch Einstellen des Winkels des Flügels des Drosselventils 112. Daher bewegt sich bei Änderung des Sollwerts für die Öffnung des Drosselventils 112 das Drosselventil 112 mit mechanischer Verzögerung von seiner vorherigen Stellung in eine neue Stellung als Reaktion auf die Änderung. Außerdem sind Luftstromänderungen basierend auf der Drosselöffnung abhängig von Verzögerungen des Luftstroms in dem Ansaugkrümmer 110. Ferner macht sich der erhöhte Luftstrom im Ansaugkrümmer 110 erst als Erhöhung des Motorausgangsdrehmoments bemerkbar, wenn der Zylinder 118 im nächsten Einlasstakt zusätzliche Luft empfängt, diese komprimiert und der Verbrennungstakt beginnt.For example, the Zündstellgliedmodul 126 vary the ignition timing for a next ignition when the ignition timing is changed between a last ignition and the next ignition. In contrast, changes in throttle opening may take longer to affect engine output torque. The throttle actuator module 116 Changes the opening of the throttle by adjusting the angle of the wing of the throttle valve 112 , Therefore, when changing the target value for the opening of the throttle valve moves 112 the throttle valve 112 with mechanical delay from its previous position to a new position in response to the change. In addition, airflow changes based on the throttle opening are dependent on delays in the airflow in the intake manifold 110 , Furthermore, the increased air flow in the intake manifold 110 only noticeable as an increase in engine output torque when the cylinder 118 in the next intake stroke receives additional air, these compressed and the combustion cycle begins.

Mit diesen Stellgliedern als Beispiel kann eine Drehmomentreserve aufgebaut werden, indem die Drosselöffnung auf einen Wert eingestellt wird, der dem Motor 102 ermöglicht, die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 zu erzeugen. Zwischenzeitlich kann der Zündzeitpunkt basierend auf der momentanen Drehmomentanforderung 258 eingestellt werden, die unter der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 liegt. Obwohl die Drosselöffnung ausreichend Luftstrom für den Motor 102 generiert, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 zu erzeugen, wird der Zündzeitpunkt basierend auf der momentanen Drehmomentanforderung 258 verzögert (und damit das Drehmoment verringert). Das Motorausgangsdrehmoment ist daher gleich der momentanen Drehmomentanforderung 258.With these actuators as an example, a torque reserve can be established by adjusting the throttle opening to a value that is appropriate to the engine 102 allows the predicted torque request 257 to create. In the meantime, the ignition timing may be based on the current torque request 258 set below the predicted torque request 257 lies. Although the throttle opening sufficient air flow for the engine 102 generated around the predicted torque request 257 The spark timing is based on the current torque request 258 delayed (and thus reduces the torque). The engine output torque is therefore equal to the current torque request 258 ,

Wenn zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, kann der Zündzeitpunkt basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 oder einem Drehmoment zwischen der vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderung 257 bzw. 258 eingestellt werden. Am folgenden Zündzeitpunkt kann das Zündstellglied 126 den Zündzeitpunkt auf einen optimalen Wert zurückstellen, was dem Motor 102 ermöglicht, das volle Motorausgangsdrehmoment zu erzeugen, das mit dem vorhandenen Luftstrom möglich ist. Das Motorausgangsdrehmoment kann daher rasch auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 erhöht werden, ohne Verzögerungen durch die Änderung der Drosselöffnung zu erfahren.If additional torque is required, the spark timing may be based on the predicted torque request 257 or a torque between the predicted and current torque requests 257 respectively. 258 be set. At the following ignition timing, the ignition actuator 126 reset the ignition timing to an optimal value, which is the engine 102 allows to produce the full engine output torque possible with the existing airflow. The engine output torque can therefore quickly respond to the predicted torque request 257 be increased without experiencing delays by changing the throttle opening.

Das Achsdrehmoment-Arbitriermodul 204 kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und die momentane Drehmomentanforderung 258 an ein Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206 ausgeben. In verschiedenen Implementierungen kann das Achsdrehmoment-Arbitriermodul 204 die vorausgesagte und die momentane Drehmomentanforderung 257 und 258 an das Hybridoptimierungsmodul 208 ausgeben.The axle torque arbitration module 204 may be the predicted torque request 257 and the current torque request 258 to a propulsion torque arbitration module 206 output. In various implementations, the axle torque arbitration module may 204 the predicted and the instantaneous torque request 257 and 258 to the hybrid optimization module 208 output.

Das Hybridoptimierungsmodul 208 kann bestimmen, wie viel Drehmoment vom Motor 102 und wie viel Drehmoment vom Elektromotor 198 produziert werden soll. Das Hybridoptimierungsmodul 208 gibt dann geänderte vorausgesagte und momentane Drehmomentanforderungen 259 bzw. 260 an das Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206 aus. In verschiedenen Implementierungen kann das Hybridoptimierungsmodul 208 im Hybridsteuermodul 196 implementiert sein.The hybrid optimization module 208 can determine how much torque from the engine 102 and how much torque from the electric motor 198 should be produced. The hybrid optimization module 208 then gives changed predicted and instantaneous torque requests 259 respectively. 260 to the propulsion torque arbitration module 206 out. In various implementations, the hybrid optimization module may 208 in the hybrid control module 196 be implemented.

Die vom Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206 empfangenen vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderungen werden aus einem Achsdrehmomentbereich (Drehmoment an den Rädern) in einen Vortriebsdrehmomentbereich (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Diese Umwandlung kann vor, nach, als Teil vom oder anstatt des Hybridoptimierungsmodul(s) 208 erfolgen.The from the propulsion torque arbitration module 206 received predicted and instantaneous torque requests are converted from an axle torque range (torque at the wheels) into a propulsion torque range (torque at the crankshaft). This conversion may occur before, after, as part of or in lieu of the hybrid optimization module (s). 208 respectively.

Das Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206 arbitriert zwischen Vortriebsdrehmomentanforderungen 290, einschließlich der umgewandelten vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderungen. Das Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206 generiert eine arbitrierte vorausgesagte Drehmomentanforderungen 261 und eine arbitrierte momentane Drehmomentanforderung 262. Die arbitrierten Drehmomentanforderungen 261 und 262 können durch Auswählen einer vorrangigen Drehmomentanforderung aus empfangenen Drehmomentanforderungen generiert werden. Alternativ oder zusätzlich können die arbitrierten Drehmomentanforderungen durch Änderung einer der empfangenen Anforderungen basierend auf einer oder mehreren empfangenen Drehmomentanforderungen generiert werden.The propulsion torque arbitration module 206 arbitrates between propulsion torque requests 290 including the converted predicted and instantaneous torque requests. The propulsion torque arbitration module 206 generates an arbitrated predicted torque request 261 and an arbitrated instantaneous torque request 262 , The arbitrated torque requirements 261 and 262 may be generated by selecting a priority torque request from received torque requests. Alternatively or additionally, the arbitrated torque requests may be generated by changing one of the received requests based on one or more received torque requests.

So können beispielsweise die Vortriebsdrehmomentanforderungen 290 Drehmomentsenkungen zum Schutz vor Motorüberdrehzahlen, Drehmomentsteigerungen zur Blockierverhinderung und vom Getriebesteuermodul 194 zur Anpassung der Gangwechsel angeforderte Drehmomentsenkungen beinhalten. Die Vortriebsdrehmomentanforderungen 290 können auch ein Ergebnis einer Kupplungs-Kraftstoffabschaltung sein, die das Motorausgangsdrehmoment reduziert, um einen Anstieg der Motordrehzahl zu verhindern, wenn der Fahrer in einem Fahrzeug mit Handschaltung das Kupplungspedal betätigt.For example, the propulsion torque requirements 290 Torque reductions to protect against engine overspeed, torque increases for anti-lock and the transmission control module 194 To adjust the gear change requested torque decreases include. The propulsion torque requirements 290 may also be a result of a clutch fuel cut that reduces engine output torque to prevent an increase in engine speed when the driver is operating the clutch pedal in a manual transmission vehicle.

Die Vortriebsdrehmomentanforderungen 290 können auch eine Motorabschaltanforderung beinhalten, die bei Erfassung eines kritischen Fehlers initiiert wird. Nur als Beispiel können kritische Fehler die Feststellung eines Fahrzeugdiebstahls, festsitzenden Anlassermotors, elektronischer Drosselsteuerprobleme und unerwartete Drehmomentsteigerungen beinhalten. In verschiedenen Implementierungen wird die Motorabschaltanforderung als vorrangige Anforderung gewählt, wenn eine Motorabschaltanforderung vorhanden ist. Wenn die Motorabschaltanforderung vorhanden ist, kann das Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206 null als die arbitiriterte vorausgesagte und momentane Drehmomentanforderung 261 und 262 ausgeben.The propulsion torque requirements 290 may also include an engine shutdown request that is initiated upon detection of a critical fault. By way of example only, critical errors may include detecting vehicle theft, stuck starter motor, electronic throttle control problems, and unexpected torque increases. In various implementations, the engine shutdown request is selected as a priority request when an engine shutdown request is present. If the engine shutdown request is present, the propulsion torque arbitration module may 206 zero as the predicted and instantaneous torque request 261 and 262 output.

In verschiedenen Implementierungen kann die Motorabschaltanforderung einfach den Motor 102 getrennt vom Arbitierprozess abschalten. Das Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206 kann immer noch die Motorabschaltanforderung erhalten, sodass beispielsweise geeignete Daten als Feedback an andere Drehmomentanforderer gesendet werden können. So können beispielsweise alle anderen Drehmomentanforderer informiert werden, dass sie in der Arbitrierung als nachrangig eingestuft wurden.In various implementations, the engine shutdown request may simply be the engine 102 disconnect separately from the Arbitierprozess. The propulsion torque arbitration module 206 may still receive the engine shutdown request so that, for example, appropriate data may be sent as feedback to other torque requesters. For example, all other torque requestors can be informed that they have been classified as subordinate in the arbitration.

Das Reserve-/Lastmodul 220 empfängt die arbitrierten vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderungen 261 und 262. Das Reserve-/Lastmodul 220 kann die arbitrierten vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderungen 261 und 262 anpassen, um eine Drehmomentreserve zu schaffen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Reserve-/Lastmodul 220 gibt dann die angepassten vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderungen 263 und 264 an das Drehmoment-Anforderungsmodul 224 aus.The reserve / load module 220 receives the arbitrated predicted and current torque requests 261 and 262 , The reserve / load module 220 can the arbitrated predicted and instantaneous torque requests 261 and 262 adjust to provide a torque reserve and / or to compensate for one or more loads. The reserve / load module 220 then gives the adjusted predicted and instantaneous torque requests 263 and 264 to the torque request module 224 out.

Nur als Beispiel kann ein Katalysator-Zündprozess oder ein Kaltstart-Emissionsreduktionsprozess einen verzögerten Zündzeitpunkt erfordern. Das Reserve-/Lastmodul 220 kann daher die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 über die angepasste momentane Drehmomentanforderung 264 hinaus erhöhen, um den Zündzeitpunkt für den Kaltstart-Emissionsreduktionsprozess zu verzögern. In einem anderen Beispiel kann das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Motors und/oder der Luft-Massendurchsatz direkt verändert werden, wie durch intrusive Diagnoseäquivalenzverhältnistests und/oder Neumotorentleerung. Vor Beginn dieser Prozesse kann eine Drehmomentreserve aufgebaut oder erhöht werden, um rasch Senkungen des Motorausgangsdrehmoments auszugleichen, die durch die Streckung des Kraftstoff-/Luftgemischs während dieser Prozesse verursacht werden.For example only, a catalyst ignition process or a cold start emission reduction process may require a delayed ignition timing. The reserve / load module 220 may therefore be the adjusted predicted torque request 263 about the adjusted instantaneous torque request 264 Increase to retard the ignition timing for the cold start emission reduction process. In another example, the engine air / fuel ratio and / or air mass flow rate may be directly altered, such as by intrusive diagnostic equivalent ratio tests and / or new engine emptying. Before starting these processes, a torque reserve may be built up or increased to rapidly compensate for engine output torque drops caused by the expansion of the air / fuel mixture during these processes.

Das Reserve-/Lastmodul 220 kann auch eine Drehmomentreserve in Erwartung einer zukünftigen Last aufbauen und erhöhen, wie die Funktion einer Servolenkungspumpe oder die Ineingriffnahme einer Klima(A/C)-Kompressorkupplung. Die Reserve für die Ineingriffnahme der A/C-Kompressorkupplung kann aufgebaut werden, wenn der Fahrer die Klimaanlage zunächst einschaltet. Das Reserve-/Lastmodul 220 kann die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 erhöhen, um die Drehmomentreserve zu erzeugen, während es die angepasste momentane Drehmomentanforderung 264 unverändert lässt. Wenn dann die A/C-Kompressorkupplung in Eingriff genommen wird, kann das Reserve-/Lastmodul 220 die angepasste momentane Drehmomentanforderung 264 um die geschätzte Belastung der A/C-Kompressorkupplung erhöhen.The reserve / load module 220 may also build and increase a torque reserve in anticipation of a future load, such as the function of a power steering pump or the engagement of an air-conditioning (A / C) compressor clutch. The reserve for engaging the A / C compressor clutch may be established when the driver first turns on the air conditioner. The reserve / load module 220 may be the adjusted predicted torque request 263 to generate the torque reserve while maintaining the adjusted instantaneous torque request 264 unchanged. Then, when the A / C compressor clutch is engaged, the reserve / load module can 220 the adjusted instantaneous torque request 264 to increase the estimated load on the A / C compressor clutch.

Das Drehmoment-Anforderungsmodul 224 empfängt die angepasste vorausgesagte und momentane Drehmomentanforderung 263 und 264. Das Drehmoment-Anforderungsmodul 224 bestimmt, wie die angepassten vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderungen 263 und 264 erreicht werden. Das Drehmoment-Anforderungsmodul 224 kann motortypspezifisch sein. So kann beispielsweise das Drehmoment-Anforderungsmodul 224 auf verschiedene Weise implementiert werden oder in fremdzündenden Motoren andere Steuermechanismen verwenden als in selbstzündenden Motoren.The torque request module 224 receives the adjusted predicted and instantaneous torque request 263 and 264 , The torque request module 224 determines how the adjusted predicted and instantaneous torque requests 263 and 264 be achieved. The torque request module 224 can be engine type specific. For example, the torque request module 224 be implemented in various ways or use other control mechanisms in spark ignition engines than in auto-ignition engines.

In verschiedenen Implementierungen kann das Drehmoment-Anforderungsmodul 224 eine Grenze zwischen motortypspezifischen Modulen und Modulen, die allen Motortypen gemeinsam sind, festlegen. So können beispielsweise die Motortypen Fremdzünder und Selbstzünder beinhalten. Module vor dem Drehmoment-Anforderungsmodul 224, wie das Vortriebsdrehmoment-Arbitriermodul 206, können bestimmten Motortypen gemeinsam sein, während das Drehmoment-Anforderungsmodul 224 und folgende Module motortypspezifisch sein können.In various implementations, the torque request module may be 224 Define a boundary between engine type-specific modules and modules that are common to all engine types. For example, the engine types may include spark igniter and diesel. Modules before the torque request module 224 like the propulsion torque arbitration module 206 , certain engine types may be common while the torque request module 224 and the following modules can be engine type-specific.

Das Drehmoment-Anforderungsmodul 224 bestimmt eine Luftdrehmomentanforderung 265 basierend auf den angepassten vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderungen 263 und 264. Die Luftdrehmomentanforderung 265 kann ein Bremsmoment sein. Das Bremsmoment kann als das Drehmoment an der Kurbelwelle unter den aktuellen Betriebsbedingungen bezeichnet werden.The torque request module 224 determines an air torque request 265 based on the adjusted predicted and current torque requests 263 and 264 , The air torque request 265 can be a braking torque. The braking torque may be referred to as the torque at the crankshaft under the current operating conditions.

Sollwerte zur Luftstromsteuerung der Motorstellglieder werden basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 bestimmt. Insbesondere bestimmt das Luftsteuermodul 228 basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 einen Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266, einen Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267, einen EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268, einen Phasenversteller-Sollwinkel 269 für Einlassnocken und einen Phasenversteller-Sollwinkel 270 für Auslassnocken. Das Luftsteuermodul 228 bestimmt den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266, den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267, den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268, den Phasenversteller-Sollwinkel 269 für Einlassnocken und den Phasenversteller-Sollwinkel 270 für Auslassnocken unter Verwendung von modellprädikativer Steuerung, wie weiter unten noch erörtert wird.Setpoints for airflow control of the engine actuators are based on the air torque request 265 certainly. In particular, the air control module determines 228 based on the air torque request 265 a wastegate valve setpoint opening area 266 , a throttle target opening cross section 267 , an EGR target opening cross section 268 , a phaser desired angle 269 for intake cams and a phaser desired angle 270 for exhaust cams. The air control module 228 determines the wastegate valve target opening area 266 , the throttle target opening area 267 , the EGR setpoint opening area 268 , the phaser desired angle 269 for intake cam and the phaser desired angle 270 for exhaust cams using model predicative control, as discussed further below.

Das Ladedruckstellgliedmodul 164 steuert das Ladedruckregelventil 162, um den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266 zu erreichen. So kann beispielsweise ein erstes Umwandlungsmodul 272 den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266 in einen Sollarbeitszyklus 274 umwandeln, der für das Ladedruckregelventil 162 angewendet wird, und das Ladedruckstellgliedmodul 164 kann ein Signal an das Ladedruckregelventil 162 basierend auf dem Sollarbeitszyklus 274 ausgeben. In verschiedenen Implementierungen kann das erste Umwandlungsmodul 272 den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266 in eine Ladedruckregelventil-Sollposition (nicht dargestellt) und die Ladedruckregelventil-Sollposition in den Arbeitszyklus Sollarbeitszyklus 274 umwandeln.The boost pressure actuator module 164 controls the wastegate 162 to the wastegate valve target opening area 266 to reach. For example, a first conversion module 272 the wastegate valve setpoint opening area 266 into a planned work cycle 274 which is responsible for the wastegate 162 is applied, and the boost pressure actuator module 164 can send a signal to the wastegate valve 162 based on the planned work cycle 274 output. In various implementations, the first conversion module 272 the wastegate valve setpoint opening area 266 in a wastegate setpoint position (not shown) and the wastegate setpoint position into the duty cycle desired duty cycle 274 convert.

Das Drosselstellgliedmodul 116 steuert das Drosselventil 112 so, dass der Drosselöffnungs-Sollquerschnitt 267 erreicht wird. So kann beispielsweise ein zweites Umwandlungsmodul 276 den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267 in einen Sollarbeitszyklus 278 umwandeln, der für das Drosselventil 112 angewendet wird, und das Drossel-Stellgliedmodul 116 kann ein Signal an das Drosselventil 112 ausgeben, das auf dem Sollarbeitszyklus 278 basiert. In verschiedenen Implementierungen kann das zweite Umwandlungsmodul 276 den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267 in eine Drossel-Sollstellung (nicht dargestellt) und die Drosselventil-Sollstellung in den Sollarbeitszyklus 278 umwandeln.The throttle actuator module 116 controls the throttle valve 112 such that the throttle opening target cross section 267 is reached. For example, a second conversion module 276 the throttle target opening cross section 267 into a planned work cycle 278 convert that to the throttle valve 112 is applied, and the throttle actuator module 116 can send a signal to the throttle valve 112 spend that on the scheduled work cycle 278 based. In various implementations may be the second conversion module 276 the throttle target opening cross section 267 in a desired throttle position (not shown) and the throttle valve target position in the desired working cycle 278 convert.

Das EGR-Stellgliedmodul 172 steuert das EGR-Ventil 170 so, dass der EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268 erreicht wird. So kann beispielsweise ein drittes Umwandlungsmodul 280 den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268 in einen Sollarbeitszyklus 282 umwandeln, der an dem EGR-Ventil 170 zur Anwendung kommt, und das EGR-Stellgliedmodul 172 kann ein Signal an das EGR-Ventil 170 basierend auf dem Sollarbeitszyklus 282 ausgeben. In verschiedenen Implementierungen kann das dritte Umwandlungsmodul 280 den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268 in eine EGR-Sollstellung (nicht dargestellt) und die EGR-Sollstellung in den Sollarbeitszyklus 282 umwandeln.The EGR actuator module 172 controls the EGR valve 170 such that the EGR target opening cross section 268 is reached. For example, a third conversion module 280 the EGR target opening cross section 268 into a planned work cycle 282 convert to the EGR valve 170 is used, and the EGR actuator module 172 can send a signal to the EGR valve 170 based on the planned work cycle 282 output. In various implementations, the third conversion module 280 the EGR target opening cross section 268 in a target EGR position (not shown) and the EGR reference position in the desired working cycle 282 convert.

Das Phasenversteller-Stellgliedmodul 158 steuert den Einlassnocken-Phasenversteller 148 zum Einstellen des Einlassnocken-Sollphasenverstellerwinkels 269. Das Phasenversteller-Stellgliedmodul 158 steuert auch den Auslassnocken-Phasenversteller 150 zum Erreichen des Auslassnocken-Soll-Phasenverstellerwinkels 270. In verschiedenen Implementierungen kann ein viertes Umwandlungsmodul (nicht dargestellt) beinhaltet sein und den Soll-Einlass- und Auslassnocken-Phasenverstellerwinkel in Soll-Einlass- und Auslassarbeitszyklen umwandeln. Das Phasenversteller-Stellgliedmodul 158 kann die Soll-Einlass- und Auslassarbeitszyklen an die Einlass- und Auslassnocken-Phasenversteller 148 bzw. 150 ausgeben. In verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 einen Sollüberschneidungsfaktor und einen effektiven Sollhubraum bestimmen, und das Phasenversteller-Stellgliedmodul 158 kann die Einlass- und Auslassnocken-Phasenversteller 148 und 150 so steuern, dass der Sollüberschneidungsfaktor und der effektive Sollhubraum erreicht werden.The phaser actuator module 158 controls the intake cam phaser 148 for adjusting the intake cam target phaser angle 269 , The phaser actuator module 158 also controls the exhaust cam phaser 150 to achieve the exhaust cam target phaser angle 270 , In various implementations, a fourth conversion module (not shown) may be included and convert the desired intake and exhaust cam phaser angles into desired intake and exhaust duty cycles. The phaser actuator module 158 may set the desired intake and exhaust working cycles to the intake and exhaust cam phasers 148 respectively. 150 output. In various implementations, the air control module may 228 determine a desired overlap factor and an effective desired lift, and the phaser actuator module 158 may be the intake and exhaust cam phaser 148 and 150 control so that the target overlap factor and the effective Sollhubraum be achieved.

Das Drehmomentanforderungsmodul 224 kann auch eine Zünddrehmomentanforderung 283, eine Zylinderabstellanforderung 284 und eine Kraftstoffdrehmomentanforderung 285 basierend auf der vorausgesagten und der momentanen Drehmomentanforderung 263 und 264 generieren. Das Zündsteuermodul 232 kann basierend auf der Zünddrehmomentanforderung 283 die Verzögerung des Zündzeitpunkts von einem optimalen Zündzeitpunkt bestimmen (die das Motorausgangsdrehmoment reduziert). Nur zum Beispiel kann ein Drehmomentverhältnis umgekehrt werden, um einen Sollzündzeitpunkt 286 zu erreichen. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (TReq) kann der Sollzündzeitpunkt (ST) 286 mit folgenden Werten bestimmt werden: ST = f–1(TReq, APC, I, E, AF, OT, #), (1) wobei APC Luft pro Zylinder, I ein Einlassventilverstellwert, E ein Auslassventilverstellwert, AF ein Kraftstoff-/Luftverhältnis, OT eine Öltemperatur und # die Anzahl der aktivierten Zylinder ist. Diese Beziehung kann in einer Gleichung und/oder Nachschlagetabelle dargestellt werden. Das Kraftstoff-/Luftverhältnis (AF) kann das gegenwärtige, vom Kraftstoffsteuermodul 240 angezeigte Kraftstoff-/Luftverhältnis sein.The torque request module 224 may also have a spark request 283 , a cylinder shutdown request 284 and a fuel torque request 285 based on the predicted and the current torque request 263 and 264 to generate. The ignition control module 232 may based on the ignition torque request 283 determine the retardation of spark timing from an optimal spark timing (which reduces engine output torque). For example only, a torque ratio may be reversed to a target ignition timing 286 to reach. For a given torque request (T Req ), the target ignition timing (S T ) may be determined. 286 determined with the following values: S T = f -1 (T Req , APC, I, E, AF, T, #), (1) where APC is air per cylinder, I is an intake valve advance value, E is an exhaust valve advance value, AF is an air-fuel ratio, OT is an oil temperature, and # is the number of cylinders activated. This relationship can be represented in an equation and / or look-up table. The air / fuel ratio (AF) may be the current, from the fuel control module 240 displayed air / fuel ratio.

Wenn der Zündzeitpunkt auf den optimalen Zündzeitpunkt gesetzt ist, kann das daraus resultierende Drehmoment so nahe wie möglich an das beste Maximaldrehmoment (MBT) gesetzt werden. Das MBT bezieht sich auf das maximale Motorausgangsdrehmoment, das für einen gegebenen Luftstrom generiert wird, wenn der Zündzeitpunkt vorverlegt wird, während der Verwendung von Kraftstoff mit einer höheren Oktanzahl als eine vorbestimmte Oktanzahl und der Verwendung von stöchiometrischem Kraftstoff. Der Zündzeitpunkt, bei dem das maximale Drehmoment auftritt, wird als MBT-Zündzeitpunkt bezeichnet. Der optimale Zündzeitpunkt kann sich beispielsweise aufgrund von inkonstanter Kraftstoffqualität (Verwendung von Kraftstoff mit niedrigerer Oktanzahl) und Umweltfaktoren, wie z. B. Luftfeuchtigkeit, leicht vom MBT-Zündzeitpunkt unterscheiden. Das Motorausgangsdrehmoment beim optimalen Zündzeitpunkt kann daher niedriger als das MBT sein. Nur als Beispiel kann eine Tabelle mit optimalen Zündzeitpunkten, die mit bestimmten Motorbetriebsbedingungen einhergehen, während einer Kalibrierphase des Fahrzeugdesigns aufgestellt werden, und der optimale Wert wird aus der Tabelle basierend auf den gegenwärtigen Betriebsbedingungen bestimmt.When the ignition timing is set to the optimum ignition timing, the resulting torque may be set as close as possible to the best maximum torque (MBT). The MBT refers to the maximum engine output torque generated for a given airflow when the spark advance, during the use of higher octane fuel than a predetermined octane number, and the use of stoichiometric fuel. The ignition timing at which the maximum torque occurs is called the MBT ignition timing. For example, the optimal spark timing may be due to inconsistent fuel quality (use of lower octane fuel) and environmental factors, such as: B. Humidity, slightly different from the MBT ignition timing. The engine output torque at the optimum ignition timing may therefore be lower than the MBT. For example only, a table of optimal spark timing associated with particular engine operating conditions may be established during a calibration phase of the vehicle design, and the optimum value is determined from the table based on current operating conditions.

Die Zylinderabstell-Drehmomentanforderung 284 kann von dem Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um eine Sollanzahl von Zylindern zu bestimmen, um 287 zu deaktivieren. In verschiedenen Implementierungen kann zur Aktivierung eine Sollanzahl von Zylindern verwendet werden. Das Zylinderstellgliedmodul 120 aktiviert und deaktiviert die Ventile des Zylinders selektiv basierend auf der Sollanzahl 287.The cylinder stop torque request 284 can from the cylinder control module 236 used to determine a target number of cylinders 287 to disable. In various implementations, a target number of cylinders may be used to activate. The cylinder actuator module 120 Activates and deactivates the valves of the cylinder selectively based on the target number 287 ,

Das Zylindersteuermodul 236 kann auch das Kraftstoffsteuermodul 240 anweisen, die Bereitstellung von Kraftstoff einzustellen zur Deaktivierung der Zylinder und kann das Zündsteuermodul 232 anweisen, die Bereitstellung von Zündung einzustellen zur Deaktivierung der Zylinder. Das Zündsteuermodul 232 kann die Bereitstellung von Zündung an einen Zylinder einstellen, wenn ein Kraftstoff-/Luftgemisch, das bereits im Zylinder vorhanden ist, verbrannt wurde.The cylinder control module 236 can also use the fuel control module 240 instruct to adjust the provision of fuel to deactivate the cylinder and can the ignition control module 232 instruct to discontinue the provision of ignition to deactivate the cylinder. The ignition control module 232 may adjust the provision of ignition to a cylinder when a fuel / air mixture already present in the cylinder has been burned.

Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann die Kraftstoffmenge, die jedem Zylinder bereitgestellt wird, basierend auf der Kraftstoffdrehmomentanforderung 285 variieren. Insbesondere kann das Kraftstoffsteuermodul 240 Kraftstoffzufuhr-Sollparameter 288 basierend auf der Kraftstoffdrehmomentanforderung 285 generieren. Die Kraftstoffzufuhr-Sollparameter 288 können beispielsweise die Kraftstoffsollmasse, den Einspritzstart-Sollzeitpunkt und die Sollanzahl von Kraftstoffeinspritzungen beinhalten. The fuel control module 240 For example, the amount of fuel provided to each cylinder may be based on the fuel torque request 285 vary. In particular, the fuel control module 240 Fuel supply target parameters 288 based on the fuel torque request 285 to generate. The fueling target parameters 288 may include, for example, the target fuel mass, the injection start target timing, and the target number of fuel injections.

Im Normalbetrieb kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem luftbestimmten Modus arbeiten, in dem das Kraftstoffsteuermodul 240 bestrebt ist, ein stöchiometrisches Kraftstoff-/Luftverhältnis aufrechtzuerhalten, indem es die Kraftstoffzufuhr basierend auf dem Luftstrom steuert. So kann beispielsweise das Kraftstoffsteuermodul 240 eine Sollluftmasse bestimmen, bei der eine stöchiometrische Verbrennung erfolgt, wenn sie mit einer gegenwärtigen Luftmasse pro Zylinder (APC) kombiniert wird.In normal operation, the fuel control module 240 operate in an air-determined mode in which the fuel control module 240 seeks to maintain a stoichiometric air / fuel ratio by controlling fuel delivery based on the airflow. For example, the fuel control module 240 determine a setpoint air mass at which stoichiometric combustion occurs when combined with a current air mass per cylinder (APC).

3 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Luftsteuermoduls 228. Unter Bezugnahme auf 2 und 3, wie oben erörtert, kann die Luftdrehmomentanforderung 265 ein Bremsmoment sein. Ein Drehmomentumwandlungsmodul 304 wandelt die Luftdrehmomentanforderung 265 von Bremsmoment in Basismoment um. Die aus der Umwandlung in Basismoment resultierende Drehmomentanforderung wird hierin als Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 bezeichnet. 3 FIG. 4 is a functional block diagram of an example implementation of the air control module. FIG 228 , With reference to 2 and 3 As discussed above, the air torque request 265 be a braking torque. A torque conversion module 304 converts the air torque request 265 from braking torque to base torque. The torque request resulting from the base torque conversion is referred to herein as the base air torque request 308 designated.

Basismomente können sich als das an der Kurbelwelle während des Motorbetriebs 102 mit einem Drehmomentmesser erhobene Drehmoment bezeichnet werden, während der Motor 102 warm ist und der Motor 102 nicht unter Drehmomentlasten durch Zubehör, wie eine Lichtmaschine oder einen A/C-Kompressor, steht. Das Drehmomentumwandlungsmodul 304 kann die Luftdrehmomentanforderung 265 in die Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 umwandeln, beispielsweise unter Verwendung von Zuordnung oder einer Funktion, die Bremsmomente Basismomenten zuordnet. In verschiedenen Implementierungen kann das Drehmomentumwandlungsmodul 304 die Luftdrehmomentanforderung 265 in einen anderen passenden Drehmomenttyp, wie z. B. ein indiziertes Drehmoment, umwandeln. Ein indiziertes Drehmoment kann als ein Drehmoment an der Kurbelwelle bezeichnet werden, das auf der bei der Verbrennung in den Zylindern geleisteten Arbeit beruht.Basic torques may be that at the crankshaft during engine operation 102 Torque-rated torque can be referred to while the engine is running 102 is warm and the engine 102 not subject to torque loads from accessories such as an alternator or A / C compressor. The torque conversion module 304 can the air torque request 265 in the base air torque request 308 For example, using assignment or a function that assigns braking torques to base moments. In various implementations, the torque conversion module 304 the air torque request 265 in another appropriate torque type, such. B. an indexed torque convert. An indicated torque may be referred to as a torque on the crankshaft based on the work done in the combustion in the cylinders.

Ein MPC-Modul 312 generiert die Sollwerte 266270 unter Verwendung von modellprädikativer Steuerung (MPC). Das MPC-Modul 312 kann ein Einzelmodul sein oder mehrere Module umfassen. So kann beispielsweise das MPC-Modul 312 ein Sequenzbestimmungsmodul 316 beinhalten. Das Sequenzbestimmungsmodul 316 bestimmt mögliche Sequenzen der Sollwerte 266270, die zusammen während der künftigen N Regelkreise genutzt werden. Jede der vom Sequenzbestimmungsmodul 316 bestimmten möglichen Sequenzen beinhaltet eine Sequenz von N Werten für jeden der Sollwerte 266270. Mit anderen Worten beinhaltet jede mögliche Sequenz eine Sequenz von N Werten für den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266, eine Sequenz von N Werten für den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267, eine Sequenz von N Werten für den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268, eine Sequenz von N Werten für den Einlassnocken-Sollphasenverstellerwinkel 269 und eine Sequenz von N-Werten für den Auslassnocken-Sollphasenverstellerwinkel 270. Jeder der N Werte steht für einen entsprechenden Wert der künftigen N Regelkreise. N ist eine ganze Zahl größer oder gleich eins.An MPC module 312 generates the setpoints 266 - 270 using Model Predictive Control (MPC). The MPC module 312 may be a single module or comprise multiple modules. For example, the MPC module 312 a sequence determination module 316 include. The sequence determination module 316 determines possible sequences of the setpoints 266 - 270 , which are used together during the future N control circuits. Each of the sequence determination module 316 certain possible sequences include a sequence of N values for each of the setpoints 266 - 270 , In other words, each possible sequence includes a sequence of N values for the wastegate setpoint port area 266 , a sequence of N values for the throttle target port area 267 , a sequence of N values for the EGR target port area 268 , a sequence of N values for the intake cam target phaser angle 269 and a sequence of N values for the exhaust cam target phaser angle 270 , Each of the N values represents a corresponding value of the future N control loops. N is an integer greater than or equal to one.

Ein Voraussagemodul 323 bestimmt vorausgesagte Reaktionen des Motors 102 auf die möglichen Sequenzen der Sollwerte 266270 basierend auf einem mathematischen Modell 324 des Motors 102, exogenen Eingaben 328 und Feedbackeingaben 330. Insbesondere generiert das Voraussagemodul 323 basierend auf einer möglichen Sequenz von Sollwerten 266270, den exogenen Eingaben 328 und den Feedbackeingaben 330 unter Verwendung des Modells 324 eine Sequenz von vorausgesagten Drehmomenten des Motors 102 für die N Regelkreise, eine Sequenz von vorausgesagten APC-Werte für die N Regelkreise, eine Sequenz von vorausgesagten Mengen externer Verwässerung für die N Regelkreise, eine Sequenz von vorausgesagten Mengen an Restverwässerung für die N Regelkreise, eine Sequenz von vorausgesagten Verbrennungsphasenverstellwerten für die N Regelkreise und eine Sequenz von vorausgesagten Verbrennungsqualitätswerten für die N Regelkreise. Während ein Beispiel des Generierens des vorausgesagten Drehmoments, vorausgesagter APC, der vorausgesagten externen Verwässerung, vorausgesagten Restverwässerung, vorausgesagten Verbrennungsphasenverstellung und vorausgesagten Verbrennungsqualität beschrieben wird, können die vorausgesagten Parametern einen oder mehrere vorausgesagte Motorbetriebsparameter beinhalten.A predictive module 323 determines predicted reactions of the engine 102 to the possible sequences of the setpoints 266 - 270 based on a mathematical model 324 of the motor 102 , exogenous inputs 328 and feedback inputs 330 , In particular, the prediction module generates 323 based on a possible sequence of setpoints 266 - 270 , exogenous inputs 328 and the feedback inputs 330 using the model 324 a sequence of predicted torques of the motor 102 for the N control loops, a sequence of predicted APC values for the N control loops, a sequence of predicted sets of external dilution for the N control loops, a sequence of predicted residual dilution sets for the N control loops, a sequence of predicted combustion phase adjustment values for the N control loops and a sequence of predicted combustion quality values for the N control loops. While an example of generating the predicted torque, predicted APC, predicted external dilution, predicted residual dilution, predicted combustion phasing and predicted combustion quality is described, the predicted parameters may include one or more predicted engine operating parameters.

Das Modell 324 kann beispielsweise eine Funktion oder eine Zuordnung beinhalten, die kalibriert sind basierend auf Eigenschaften des Motors 102. Die Verwässerung kann als eine Abgasmenge aus einer vorherigen Verbrennung bezeichnet werden, die bei einer Verbrennung in einem Zylinder bleibt. Die externe Verwässerung kann sich auf Abgas beziehen, das über das EGR-Ventil 170 zur Verbrennung eingeleitet wird. Restverwässerung kann sich auf Abgas beziehen, das in einem Zylinder verbleibt, oder Abgas, das nach dem Auslasshub eines Verbrennungstakts in den Zylinder zurückgedrückt wird. Restverwässerung kann auch als interne Verwässerung bezeichnet werden.The model 324 For example, it may include a function or assignment that is calibrated based on characteristics of the engine 102 , The dilution may be referred to as an amount of exhaust gas from a previous combustion that remains in a cylinder when burned. The external dilution may relate to exhaust gas via the EGR valve 170 is initiated for combustion. Residual water dilution may refer to exhaust gas remaining in a cylinder or exhaust gas remaining after the exhaust stroke of a cylinder Burning clocks is pushed back into the cylinder. Residual dilution can also be termed internal dilution.

Verbrennungsphasenverstellung kann sich auf eine Kurbelwellenstellung beziehen, bei der eine vorbestimmte eingespritzte Kraftstoffmenge in einem Zylinder verbrennt, im Verhältnis zu einer vorbestimmten Kurbelwellenstellung für die Verbrennung der vorbestimmten eingespritzten Kraftstoffmenge. So kann beispielsweise die Verbrennungsphasenverstellung als CA50 im Verhältnis zu einem vorbestimmten CA50 ausgedrückt werden. CA50 kann sich auf einen Kurbelwellenwinkel (CA) beziehen, bei dem 50 Prozent einer Masse eingespritzten Kraftstoffs in einem Zylinder verbrannt wurden. Der vorbestimmte CA50 kann einem CA50 entsprechen, bei dem eine maximale Menge an Arbeit mit dem eingespritzten Kraftstoff verrichtet wird, und kann in verschiedenen Implementierungen ungefähr bei 8,5 liegen – ungefähr 10 Grad nach dem TDC (oberen Totpunkt). Während die Verbrennungsphasenverstellung anhand der CA50-Werte erörtert wird, kann ein anderer passender, für die Verbrennungsphaseneinstellung aussagekräftiger Parameter verwendet werden. Außerdem kann ein anderer passender, für die Verbrennungsqualität aussagekräftiger Parameter angewendet werden, während die Verbrennungsqualität als Variationskoeffizient (COV) des angezeigten mittleren Effektivdrucks (IMEP) erörtert wird.Combustion phasing may relate to a crankshaft position wherein a predetermined amount of injected fuel burns in a cylinder relative to a predetermined crankshaft position for combustion of the predetermined amount of injected fuel. For example, combustion phasing may be expressed as CA50 in relation to a predetermined CA50. CA50 can refer to a crankshaft angle (CA) where 50 percent of a mass of injected fuel was burned in a cylinder. The predetermined CA50 may correspond to a CA50 at which a maximum amount of work is done on the injected fuel and in various implementations may be about 8.5 - about 10 degrees after TDC (top dead center). While the combustion phasing is discussed in terms of the CA50 values, another suitable parameter that is meaningful for combustion phasing may be used. In addition, another appropriate parameter that is meaningful for combustion quality may be used, while combustion quality is discussed as the coefficient of variation (COV) of the indicated mean effective pressure (IMEP).

Die exogenen Eingaben 328 können Parameter beinhalten, die nicht direkt von dem Drosselventil 112, dem EGR-Ventil 170, dem Turbolader, dem Einlassnocken-Phasenversteller 148 und dem Auslassnocken-Phasenversteller 150 beeinflusst werden. So können beispielsweise die exogenen Eingaben 328 die Motordrehzahl, den Turbolader-Einlassluftdruck, die IAT und/oder einen oder mehrere weitere Parameter beinhalten. Die Feedbackeingaben 330 können beispielsweise ein geschätztes Ausgangsdrehmoment des Motors 102, einen Abgasdruck stromabwärts der Turbine 160-1 des Turboladers, die IAT, eine APC des Motors 102, eine geschätzte Restverwässerung, eine geschätzte externe Verwässerung und/oder einen oder mehrere andere geeignete Parameter beinhalten. Die Feedbackeingaben 330 können mit Sensoren (z. B. die IAT) gemessen werden und/oder basierend auf einem oder mehreren weiteren Parametern geschätzt werden.Exogenous inputs 328 may include parameters that are not directly from the throttle valve 112 , the EGR valve 170 , the turbocharger, intake cam phaser 148 and the exhaust cam phaser 150 to be influenced. For example, the exogenous inputs 328 engine speed, turbocharger inlet air pressure, IAT and / or one or more other parameters. The feedback inputs 330 For example, an estimated output torque of the engine 102 , an exhaust pressure downstream of the turbine 160-1 the turbocharger, the IAT, an APC engine 102 , an estimated residual dilution, an estimated external dilution, and / or one or more other suitable parameters. The feedback inputs 330 can be measured with sensors (eg the IAT) and / or estimated based on one or more other parameters.

Ein Kostenmodul 332 bestimmt einen Kostenwert für jede der möglichen Sequenzen der Sollwerte 266270 basierend auf den vorausgesagten, für eine mögliche Sequenz bestimmten Referenzwerten 356. Eine Beispiel-Kostenbestimmung wird weiter unten erörtert.A cost module 332 determines a cost value for each of the possible sequences of the setpoints 266 - 270 based on the predicted reference values determined for a possible sequence 356 , An example cost determination will be discussed below.

Ein Auswahlmodul 344 wählt eine der möglichen Sequenzen der Sollwerte 266270 basierend auf den jeweiligen Kosten der möglichen Sequenzen aus. So kann beispielsweise das Auswahlmodul 344 diejenige mögliche Sequenz mit den geringsten Kosten auswählen, die gleichzeitig die Stellgliedeinschränkungen 348 und die Ausgabeeinschränkungen erfüllt 352.A selection module 344 selects one of the possible sequences of the setpoints 266 - 270 based on the respective cost of the possible sequences. For example, the selection module 344 select the one possible sequence with the least cost, which at the same time the actuator constraints 348 and the output restrictions are met 352 ,

In verschiedenen Implementierungen kann die Erfüllung der Stellgliedeinschränkungen 348 und Ausgabeeinschränkungen bei der Kostenbestimmung in Betracht gezogen werden. Mit anderen Worten kann das Kostenmodul 332 die Kostenwerte weiter basierend auf den Stellgliedeinschränkungen 348 und Ausgabeeinschränkungen 352 bestimmen. Wie weiter unten erörtert, wird das Auswahlmodul 344 je nachdem, wie die Kostenwerte bestimmt werden, diejenige der möglichen Sequenzen auswählen, die bei gleichzeitiger Minimierung des Kraftstoffverbrauchs am besten die Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 erfüllt, vorbehaltlich der Stellgliedeinschränkungen 348 und Ausgabeeinschränkungen 352.In various implementations, the fulfillment of the actuator constraints 348 and output constraints to be considered in determining the cost. In other words, the cost module 332 the cost values further based on the actuator constraints 348 and output restrictions 352 determine. As discussed below, the selection module becomes 344 depending on how the cost values are determined, select the one of the possible sequences that best suits the base air torque request while minimizing fuel consumption 308 subject to the actuator limitations 348 and output restrictions 352 ,

Das Auswahlmodul 344 kann die Sollwerte 266270 auf die jeweils ersten N Werte der ausgewählten möglichen Sequenz setzen. Mit anderen Worten kann das Auswahlmodul 344 den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266 setzen, den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267 setzen, den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268 setzen, den Einlassnocken-Sollphasenverstellerwinkel 269 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für den Einlassnocken-Sollphasenverstellerwinkel 269 setzen und den Auslassnocken-Sollphasenverstellerwinkel 270 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für den Auslassnocken-Sollphasenverstellerwinkel 270 setzen.The selection module 344 can the setpoints 266 - 270 to the first N values of the selected possible sequence. In other words, the selection module 344 the wastegate valve setpoint opening area 266 at the first of the N values in the sequence of N values for the waste gate valve setpoint opening area 266 set, the throttle target opening cross-section 267 at the first of the N values in the sequence of N values for the desired throttle opening area 267 set, the EGR setpoint opening cross-section 268 at the first of the N values in the sequence of N values for the EGR target port area 268 set the intake cam target phaser angle 269 at the first of the N values in the sequence of N values for the intake cam target phaser angle 269 set and the exhaust cam set phaser angle 270 at the first of the N values in the sequence of N values for the exhaust cam target phaser angle 270 put.

In einem nächsten Regelkreis identifiziert das MPC-Modul 312 mögliche Sequenzen, generiert die vorausgesagten Parameter für die möglichen Sequenzen, bestimmt die Kosten für jede der möglichen Sequenzen, wählt eine der möglichen Sequenzen aus und setzt die Sollwerte 266270 auf den ersten Satz von Sollwerten 266270 in der ausgewählten möglichen Sequenz. Dieser Prozess wird für jeden Regelkreis fortgesetzt.In a next loop identifies the MPC module 312 possible sequences, generates the predicted parameters for the possible sequences, determines the cost of each of the possible sequences, selects one of the possible sequences, and sets the target values 266 - 270 to the first set of setpoints 266 - 270 in the selected possible sequence. This process continues for each loop.

Ein Stellgliedeinschränkungsmodul 360 (siehe 2) setzt die Stellgliedeinschränkungen 348 für jeden Sollwert 266270. Mit anderen Worten setzt das Stellgliedeinschränkungsmodul 360 Stellgliedeinschränkungen für das Drosselventil 112, Stellgliedeinschränkungen für das EGR-Ventil 170, Stellgliedeinschränkungen für das Ladedruckregelventil 162, Stellgliedeinschränkungen für den Einlassnocken-Phasenversteller 148 und Stellgliedeinschränkungen für den Auslassnocken-Phasenversteller 150.An actuator restriction module 360 (please refer 2 ) sets the actuator constraints 348 for each setpoint 266 - 270 , In other words, the actuator restriction module sets 360 Actuator limitations for the throttle valve 112 Actuator Limitations for the EGR Valve 170 Actuator Restrictions for the Wastegate 162 Actuator Limitations for Intake cam phaser 148 and actuator limitations for the exhaust cam phaser 150 ,

Die Stellgliedeinschränkungen 348 für jeden Sollwert 266270 können einen Maximalwert für einen verbundenen Sollwert und einen Mindestwert für diesen Sollwert beinhalten. Zudem können die Stellgliedeinschränkungen 248 eine Änderungsrate für einen verbundenen Sollwert beinhalten. Das Stellgliedeinschränkungsmodul 360 kann die Stellgliedeinschränkungen 348 im Allgemeinen für die verbundenen Stellglieder auf eine im Voraus bestimmte Betriebsbereiche setzen. Insbesondere kann das Stellgliedeinschränkungsmodul 360 die Stellgliedeinschränkungen 348 im Allgemeinen auf im Voraus bestimmte Betriebsbereiche jeweils für das Drosselventil 112, das EGR-Ventil 170, das Ladedruckregelventil 162, den Einlassnocken-Phasenversteller 148 und den Auslassnocken-Phasenversteller 150 setzen.The actuator limitations 348 for each setpoint 266 - 270 may include a maximum value for a connected setpoint and a minimum value for that setpoint. In addition, the actuator limitations 248 include a rate of change for a connected setpoint. The actuator restriction module 360 may be the actuator limitations 348 generally set for the associated actuators to a predetermined operating ranges. In particular, the actuator restriction module may 360 the actuator limitations 348 generally to predetermined operating ranges respectively for the throttle valve 112 , the EGR valve 170 , the wastegate 162 , the intake cam phaser 148 and the exhaust cam phaser 150 put.

Das Stellgliedeinschränkungsmodul 360 kann jedoch eine oder mehrere Stellgliedeinschränkungen 348 unter bestimmten Umständen selektiv anpassen. So kann beispielsweise das Stellgliedeinschränkungsmodul 360 die Stellgliedeinschränkungen für ein gegebenes Stellglied anpassen, um den Betriebsbereich für dieses Motorstellglied einzugrenzen, wenn in diesem Motorstellglied ein Fehler festgestellt wird. Nur für ein anderes Beispiel kann das Stellgliedeinschränkungsmodul 360 die Stellgliedeinschränkungen so einstellen, dass der Sollwert für ein gegebenes Stellglied einem im Voraus bestimmten Zeitplan oder Änderungen um einen im Voraus bestimmten folgt, beispielsweise für eine Fehlerdiagnose, wie eine Nockenphasenversteller-Fehlerdiagnose, eine Drosseldiagnose, eine EGR-Diagnose usw. Damit ein Sollwert einem im Voraus bestimmten Zeitplan oder einer Änderung um einen im Voraus bestimmten Betrag folgt, kann das Stellgliedeinschränkungsmodul 360 die Minimal- und Maximalwerte auf denselben Wert setzen. Die auf denselben Wert gesetzten Minimal- und Maximalwerte können verlangen, dass der entsprechende Sollwert auf denselben Wert wie die Minimal- und Maximalwerte gesetzt wird. Das Stellgliedeinschränkungsmodul 360 kann denselben Wert, auf den die Minimal- und Maximalwerte mit der Zeit gesetzt sind, so variieren, dass der Sollwert einem im Voraus bestimmten Zeitplan folgt.The actuator restriction module 360 however, may have one or more actuator limitations 348 selectively adjust in certain circumstances. For example, the actuator restriction module 360 adjust the actuator constraints for a given actuator to limit the operating range for that motor actuator when a fault is detected in that motor actuator. For just another example, the actuator restriction module may be 360 set the actuator constraints so that the setpoint for a given actuator follows a predetermined schedule or changes by a predetermined one, such as a fault diagnosis such as a cam phaser fault diagnosis, a throttle diagnosis, an EGR diagnosis, etc. predetermined timing or a change by a predetermined amount, the actuator restriction module may 360 set the minimum and maximum values to the same value. The minimum and maximum values set to the same value may require the corresponding setpoint to be set to the same value as the minimum and maximum values. The actuator restriction module 360 may vary the same value to which the minimum and maximum values are set over time so that the setpoint follows a predetermined schedule.

Ein Ausgabeeinschränkungsmodul 364 (siehe 2) setzt die Ausgabeeinschränkungen 352 für die vorausgesagte Drehmomentausgabe des Motors 102, den vorausgesagten CA50, den vorausgesagten COV des IMEP, der vorausgesagten Restverwässerung und der vorausgesagten externen Verwässerung. Die Ausgabeeinschränkungen 352 für jeden vorausgesagten Wert können einen Maximalwert für einen verbundenen vorausgesagten Parameter und einen Minimalwert für diesen vorausgesagten Parameter beinhalten. So können beispielsweise die Ausgabeeinschränkungen 352 ein Minimaldrehmoment, ein Maximaldrehmoment, einen minimalen CA50 und einen maximalen CA50, einen minimalen IMEP-COV und einen maximalen IMEP-COV, eine minimale Restverwässerung und eine maximale Restverwässerung und eine minimale externe Verwässerung und eine maximale externe Verwässerung beinhalten.An output restriction module 364 (please refer 2 ) sets the output restrictions 352 for the predicted torque output of the engine 102 , the predicted CA50, the predicted COV of the IMEP, the predicted residual dilution and the predicted external dilution. The output restrictions 352 for each predicted value may include a maximum value for a connected predicted parameter and a minimum value for that predicted parameter. For example, the output restrictions 352 a minimum torque, a maximum torque, a minimum CA50 and a maximum CA50, a minimum IMEP-COV and a maximum IMEP-COV, a minimum residual dilution and a maximum residual dilution and a minimum external dilution and a maximum external dilution.

Das Ausgabeeinschränkungsmodul 364 kann im Allgemeinen die jeweiligen Ausgabeeinschränkungen 352 auf im Voraus bestimmte Bereiche für die verbundenen vorausgesagten Parameter setzen. Das Ausgabeeinschränkungsmodul 364 kann jedoch eine oder mehrere Ausgabeeinschränkungen 352 unter bestimmten Voraussetzungen variieren. So kann beispielsweise das Ausgabeeinschränkungsmodul 364 den maximalen CA50 verzögern, wenn Klopferscheinungen im Motor 102 auftreten. Für ein weiteres Beispiel kann das Ausgabeeinschränkungsmodul 364 den maximalen IMEP-COV unter niedrigen Lastbedingungen, wie im Motorleerlauf erhöhen, wenn ein höherer IMEP-COV erforderlich sein kann, um ein gegebenes Drehmoment zu erzielen.The output restriction module 364 may generally have the respective output restrictions 352 set in advance certain ranges for the associated predicted parameters. The output restriction module 364 however, may have one or more output restrictions 352 vary under certain conditions. For example, the output restriction module 364 delay the maximum CA50 when knocking in the engine 102 occur. For another example, the output restriction module 364 increase the maximum IMEP-COV under low load conditions, such as during engine idle, when a higher IMEP-COV may be required to achieve a given torque.

Ein Referenzwertmodul 368 (siehe 2) generiert die Referenzwerte 356 für die jeweiligen Sollwerte 266270. Die Referenzwerte 356 beinhalten einen Referenzwert für jeden der Sollwerte 266270. Mit anderen Worten beinhalten die Referenzwerte 356 eine Referenz für den Ladedruckregelventil-Öffnungsquerschnitt, eine Referenz für den Drossel-Öffnungsquerschnitt, eine Referenz für den EGR-Ventil-Öffnungsquerschnitt, eine Referenz für den Einlassnocken-Phasenverstellerwinkel und eine Referenz für den Auslassnocken-Phasenverstellerwinkel.A reference value module 368 (please refer 2 ) generates the reference values 356 for the respective nominal values 266 - 270 , The reference values 356 include a reference value for each of the setpoints 266 - 270 , In other words, the reference values include 356 a wastegate opening cross-sectional reference, a throttle opening cross-sectional reference, an EGR valve opening area reference, an intake cam phaser angle reference, and an exhaust cam phaser angle reference.

Das Referenzwertmodul 368 kann die Referenzwerte 356 beispielsweise basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 und/oder der Basisluftdrehmomentanforderung 308 bestimmen. Die Referenzwerte 356 stellen Referenzen zum Setzen der jeweiligen Sollwerte 266270 bereit. Die Referenzwerte 356 können verwendet werden, um die Kostenwerte für mögliche Sequenzen zu bestimmen, wie weiter unten erörtert. Die Referenzwerte 356 können auch aus einem oder mehreren anderen Gründen verwendet werden, wie vom Sequenzbestimmungsmodul 316 zur Bestimmung möglicher Sequenzen.The reference value module 368 can the reference values 356 for example, based on the air torque request 265 and / or the base air torque request 308 determine. The reference values 356 provide references for setting the respective setpoints 266 - 270 ready. The reference values 356 can be used to determine the cost values for possible sequences, as discussed further below. The reference values 356 may also be used for one or more other reasons, such as from the sequence determination module 316 for determining possible sequences.

Anstelle von oder zusätzlich zu der Generierung von Sequenzen möglicher Sollwerte und der Bestimmung der Kosten jeder dieser Sequenzen kann das MPC-Modul 312 eine Sequenz möglicher Sollwerte mit den geringsten Kosten unter Verwendung konvexer Optimierungstechniken identifizieren. So kann beispielsweise das MPC-Modul 312 die Sollwerte 266270 unter Verwendung eines Lösers für quadratische Programme (QP), wie des Dantzig QP-Lösers, bestimmen. In einem weiteren Beispiel kann das MPC-Modul 312 eine Kurvengrafik der Kostenwerte für die möglichen Sequenzen der Sollwerte 266270 generieren und basierend auf der Kurvensteilheit eine Sequenz möglicher Sollwerte mit den geringsten Kosten identifizieren. Das MPC-Modul 312 kann dann die Sequenz möglicher Sollwerte testen, um zu bestimmen, ob die Sequenz möglicher Sollwerte die Stellgliedeinschränkungen 348 und die Ausgabeeinschränkungen 352 erfüllt. Ist das der Fall, kann das MPC-Modul 312 die Sollwerte 266270 jeweils auf den ersten der N-Werte dieser ausgewählten möglichen Sequenz setzen, wie weiter oben beschrieben.Instead of or in addition to generating sequences of possible setpoints and determining the cost of each of these sequences can the MPC module 312 identify a sequence of possible lowest cost setpoints using convex optimization techniques. For example, the MPC module 312 the setpoints 266 - 270 using a quadratic program (QP) solver such as the Dantzig QP solver. In another example, the MPC module 312 a graph of the cost values for the possible sequences of the setpoints 266 - 270 and, based on the slope of the curve, identify a sequence of possible setpoints with the lowest cost. The MPC module 312 may then test the sequence of possible setpoints to determine if the set of possible setpoints satisfies the actuator constraints 348 and the output restrictions 352 Fulfills. If that is the case, the MPC module can 312 the setpoints 266 - 270 each set to the first of the N values of this selected possible sequence, as described above.

Wenn die Stellgliedeinschränkungen 348 und/oder die Ausgabeeinschränkungen 352 nicht erfüllt sind, wählt das MPC-Modul 312 eine andere Sequenz möglicher Sollwerte mit den zweitniedrigsten Kosten und testet diese Sequenz möglicher Sollwerte auf Erfüllung der Stellgliedeinschränkungen 348 und der Ausgabeeinschränkungen 352. Der Prozess der Auswahl einer Sequenz und des Tests der Sequenz auf Erfüllung der Stellgliedeinschränkungen 348 und der Ausgabeeinschränkungen 352 kann als eine Iteration bezeichnet werden. In jedem Regelkreis können mehrfache Iterationen ausgeführt werden.If the actuator limitations 348 and / or the output restrictions 352 are not met, selects the MPC module 312 another sequence of possible setpoints with the second lowest cost, and tests this sequence of possible setpoints to satisfy the actuator constraints 348 and the output restrictions 352 , The process of selecting a sequence and testing the sequence to satisfy the actuator constraints 348 and the output restrictions 352 can be referred to as an iteration. Multiple iterations can be performed in each loop.

Das MPC-Modul 312 führt Iterationen aus, bis eine Sequenz mit den geringsten Kosten, die die Stellgliedeinschränkungen 348 und die Ausgabeeinschränkungen 352 erfüllt, identifiziert ist. Auf diese Weise wählt das MPC-Modul 312 die Sequenz möglicher Sollwerte mit den geringsten Kostenwerten aus, die die Stellgliedeinschränkungen 348 und die Ausgabeeinschränkungen 352 erfüllen. Falls eine Sequenz nicht identifiziert werden kann, kann das MPC-Modul 312 anzeigen, dass keine Lösung verfügbar ist.The MPC module 312 performs iterations until a sequence with the least cost that the actuator constraints 348 and the output restrictions 352 fulfilled, is identified. This is how the MPC module chooses 312 the sequence of possible setpoints with the lowest cost values representing the actuator constraints 348 and the output restrictions 352 fulfill. If a sequence can not be identified, the MPC module can 312 indicate that no solution is available.

Das Kostenmodul 332 kann die Kosten für die möglichen Sequenzen der Sollwerte 266270 bestimmen basierend auf Beziehungen zwischen: dem vorausgesagten Drehmoment und den Basis-Luftdrehmomentanforderungen 308, der vorausgesagten APC und einem im Voraus bestimmten APV; den möglichen Sollwerten und den jeweiligen Stellgliedeinschränkungen 348, den anderen vorausgesagten Parametern und den jeweiligen Ausgabeeinschränkungen 352 sowie den möglichen Sollwerten und den jeweiligen Referenzwerten 356. Die Beziehungen können gewichtet werden, beispielsweise um die Auswirkungen der einzelnen Beziehungen auf die Kosten zu kontrollieren.The cost module 332 may be the cost of the possible sequences of the setpoints 266 - 270 determining based on relationships between: the predicted torque and the base air torque requests 308 , the predicted APC and a pre-determined APV; the possible setpoints and the respective actuator limitations 348 , the other predicted parameters and the respective output restrictions 352 as well as the possible setpoints and the respective reference values 356 , The relationships can be weighted, for example, to control the impact of each relationship on the costs.

Nur als Beispiel kann das Kostenmodul 332 die Kosten für eine mögliche Sequenz von Sollwerten 266270 basierend auf den folgenden Beziehungen bestimmen: Kosten = Σ N / i=1ρ∊2 + ∥wTi·(TPi – BATR)∥2 + ∥wAi·(APCPi – MinAPC)∥2 + ∥wTOi·(PTTOi – TORef)∥2 + ∥wWGi·(PTWGOi – EGORef)∥2 + ∥wEGRi· (PTEGROi – EGRORef)∥2 + ∥wIPi·(PTICPi – ICPRef)∥2 + ∥wEPi·(PTECPi – ECPRef)∥2, in Abhängigkeit von den Stellgliedeinschränkungen 348 und den Ausgabeeinschränkungen 352. Kosten sind die Kosten für die mögliche Sequenz von Sollwerten 266270, TPi ist das vorausgesagte Drehmoment des Motors 102 für einen i-ten der N Regelkreise, BATR ist die Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 und wTi ist ein Gewichtungswert für den i-ten der N Regelkreise. Der Gewichtungswert wTi wird mit der Beziehung zwischen dem vorausgesagten Drehmoment für den i-ten der N Regelkreise und der Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 verbunden. APCPi ist ein vorausgesagter APC für den i-ten der N Regelkreise, MinAPC ist der im Voraus bestimmte APC-Minimalwert, und wAi für den i-ten der N Regelkreise. Der Gewichtungswert wAi wird mit der Beziehung zwischen der vorausgesagten APC für den i-ten der N Regelkreise und der im Voraus bestimmten APC verbunden.Just as an example, the cost module 332 the cost of a possible sequence of setpoints 266 - 270 determine based on the following relationships: Cost = Σ N / i = 1ρε 2 + ∥wT i · (TP i - BATR) ∥ 2 + ∥wA i · (APCP i - MinAPC) ∥ 2 + ∥ wTO i · (PTTOi - TORef) ∥ 2 + ∥ wWG i · (PTWGOi - EGORef) ∥ 2 + ∥wEGR i · (PTEGROi - EGRORef) ∥ 2 + ∥wIP i · (PTICPi - ICPRef) ∥ 2 + ∥wEP i · (PTECPi - ECPRef) ∥ 2 , depending on the actuator limitations 348 and the output restrictions 352 , Cost is the cost of the possible sequence of setpoints 266 - 270 , TPi is the predicted torque of the engine 102 for an i-th of the N control loops, BATR is the base air torque request 308 and wTi is a weighting value for the i-th of the N control loops. The weighting value wTi is determined by the relationship between the predicted torque for the i-th of the N control loops and the base air torque request 308 connected. APCPi is a predicted APC for the i-th of the N control loops, MinAPC is the pre-determined APC minimum value, and wAi is for the i-th of the N control loops. The weight value wAi is associated with the relationship between the predicted APC for the i-th of the N control loops and the predetermined APC.

PTTOi ist eine mögliche Soll-Drosselöffnung für den i-ten der N Regelkreise, TORef ist die Referenz-Drosselöffnung und wTOi ist ein Gewichtungswert für den i-ten der N Regelkreise. Der Gewichtungswert wTOi wird mit der Beziehung zwischen der möglichen Soll-Drosselöffnung für den i-ten der N Regelkreise und der Referenz-Drosselöffnung verbunden. PTWGOi ist eine mögliche Soll-Ladedruckregelventilöffnung für den i-ten der N Regelkreise, WGORef ist die Referenz-Ladedruckregelventilöffnung und wWGi ist ein Gewichtungswert für den i-ten der N Regelkreise. Der Gewichtungswert wWGi wird mit der Beziehung zwischen der möglichen Soll-Ladedruckregelventilöffnung für den i-ten der N Regelkreise und der Referenz-Ladedruckregelventilöffnung verbunden.PTTOi is a possible target throttle opening for the i-th of the N control loops, TORef is the reference throttle opening and wTOi is on Weighting value for the i-th of the N control loops. The weight value wTOi is associated with the relationship between the possible target throttle opening for the i-th of the N control loops and the reference throttle opening. PTWGOi is a potential target wastegate opening for the i-th of the N control loops, WGORef is the reference wastegate opening, and wWGi is a weighting value for the i-th of the N control loops. The weighting value wWGi is associated with the relationship between the potential target wastegate opening for the ith N control loop and the reference wastegate opening.

PTEGROi ist eine mögliche Soll-EGR-Öffnung für den i-ten der N Regelkreise, EGRRef ist die Referenz-EGR-Öffnung und wEGRi ist ein Gewichtungswert für den i-ten der N Regelkreise. Der Gewichtungswert wEGRi wird mit der Beziehung zwischen der möglichen Soll-EGR-Öffnung für den i-ten der N Regelkreise und der Referenz-EGR-Öffnung verbunden. PTICi ist ein möglicher Soll-Einlassnocken-Phasenverstellerwinkel für den i-ten der N Regelkreise, ICPRef ist der Referenz-Einlassnocken-Phasenverstellerwinkel und wIPi ist ein Gewichtungswert für den i-ten der N Regelkreise. Der Gewichtungswert wIPi wird mit der Beziehung zwischen dem möglichen Soll-Einlassnocken-Phasenverstellerwinkel für den i-ten der N Regelkreise und dem Referenz-Einlassnocken-Phasenverstellerwinkel verbunden. PTECi ist ein möglicher Soll-Auslassnocken-Phasenverstellerwinkel für den i-ten der N Regelkreise, ECPRef ist der Referenz-Auslassnocken-Phasenverstellerwinkel und wEPi ist ein Gewichtungswert für den i-ten der N Regelkreise. Der Gewichtungswert wEPi wird mit der Beziehung zwischen dem möglichen Soll-Auslassnocken-Phasenverstellerwinkel für den i-ten der N Regelkreise und dem Referenz-Auslassnocken-Phasenverstellerwinkel verbunden.PTEGROi is a possible target EGR port for the i-th of the N control loops, EGRRef is the reference EGR port and wEGRi is a weighting value for the i-th of the N control loops. The weight value wEGRi is linked to the relationship between the possible target EGR opening for the ith N control loop and the reference EGR opening. PTICi is a possible target intake cam phaser angle for the i-th of the N control loops, ICPRef is the reference intake cam phaser angle and wIPi is a weighting value for the i-th of the N control loops. The weighting value wIPi is linked to the relationship between the possible target intake cam phaser angle for the i-th of the N control loops and the reference intake cam phaser angle. PTECi is a possible target exhaust cam phaser angle for the i-th of the N control loops, ECPRef is the reference exhaust cam phaser angle, and wEPi is a weighting value for the i-th of the N control loops. The weighting value wEPi is linked to the relationship between the possible target exhaust cam phaser angle for the i-th of the N control loops and the reference exhaust cam phaser angle.

ρ ist ein Gewichtungswert, der mit der Erfüllung der Ausgabeeinschränkungen 352 verbunden wird. ∊ ist eine Variable, die das Kostenmodul 332 setzen kann basierend darauf, ob die Ausgabeeinschränkungen 352 erfüllt werden. So kann beispielsweise das Kostenmodul 332 ∊ erhöhen, wenn ein vorausgesagter Parameter größer oder kleiner als der entsprechende Minimal- bzw. Maximalwert ist (z. B. mindestens um einen im Voraus bestimmten Wert). Das Kostenmodul 332 kann ∊ auf null setzen, wenn alle Ausgabeeinschränkungen 352 erfüllt sind. ρ kann größer als der Gewichtungswert wTi, der Gewichtungswert wAi und andere Gewichtungswerte (wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi, wEPi) sein, sodass die für eine mögliche Sequenz bestimmten Kosten hoch sind, falls eine oder mehrere Ausgabeeinschränkungen 352 nicht erfüllt sind. Das kann dabei helfen, die Auswahl einer möglichen Sequenz zu verhindern, wenn eine oder mehrere Ausgabeeinschränkungen 352 nicht erfüllt sind.ρ is a weighting value that complies with the output constraints 352 is connected. Ε is a variable that is the cost module 332 can set based on whether the output restrictions 352 be fulfilled. For example, the cost module 332 Increase ε when a predicted parameter is greater or less than the corresponding minimum or maximum value (eg, at least a predetermined value). The cost module 332 can set ε to zero if all output restrictions 352 are fulfilled. ρ may be greater than the weight value wTi, the weight value wAi, and other weighting values (wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi, wEPi) such that the costs determined for a possible sequence are high, if one or more output constraints 352 are not fulfilled. This can help prevent the selection of a possible sequence if one or more output restrictions 352 are not fulfilled.

Der Gewichtungswert wTi kann größer als der Gewichtungswert wAi sowie die Gewichtungswerte wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi und wEPi sein. Auf diese Weise hat die Beziehung zwischen dem vorausgesagten Motordrehmoment und der Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 einen größeren Einfluss auf die Kosten und daher auf die Auswahl einer möglichen Sequenz, wie weiter unten erörtert. Die Kosten steigen, wenn die Differenz zwischen dem vorausgesagten Motordrehmoment und der Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 steigt und umgekehrt.The weighting value wTi may be greater than the weighting value wAi and the weighting values wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi and wEPi. In this way, the relationship between the predicted engine torque and the base air torque request 308 a greater impact on the cost and therefore on the selection of a possible sequence, as discussed below. The cost increases as the difference between the predicted engine torque and the base air torque request 308 rises and vice versa.

Der Gewichtungswert wAi kann kleiner als der Gewichtungswert wTi und größer als die Gewichtungswerte wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi und wEPi sein. Auf diese Weise hat die Beziehung zwischen der vorausgesagten APC und null einen großen Einfluss auf die Kosten, aber geringer als die Beziehung zwischen dem vorausgesagten Motordrehmoment und der Basis-Luftdrehmomentanforderung 308. Die Kosten steigen, wenn die Differenz zwischen dem vorausgesagten APC und dem vorausbestimmten APC-Minimalwert steigt und umgekehrt. Nur als Beispiel kann der im Voraus bestimmte APC-Minimalwert null oder ein anderer passender Wert sein.The weighting value wAi may be smaller than the weighting value wTi and greater than the weighting values wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi and wEPi. In this way, the relationship between the predicted APC and zero has a large impact on the cost, but less than the relationship between the predicted engine torque and the base air torque request 308 , The cost increases as the difference between the predicted APC and the predetermined APC minimum increases, and vice versa. For example only, the predetermined minimum APC value may be zero or some other suitable value.

Die Bestimmung der Kosten basierend auf der Differenz zwischen der vorausgesagten APC und dem im Voraus bestimmten APC-Minimalwert hilft, zu gewährleisten, dass die APC minimiert wird. Die Senkung der APC senkt den Kraftstoffverbrauch, denn die Kraftstoffzufuhr wird basierend auf der tatsächlichen APC gesteuert, um ein Soll-Kraftstoff-/Luftgemisch zu erzielen. Da das Auswahlmodul 344 unter den möglichen Sequenzen diejenige mit den geringsten Kosten auswählen kann, kann das Auswahlmodul 344 die Sequenz unter den möglichen Sequenzen auswählen, die am besten die Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 bei gleichzeitiger Minimierung der APC erzielt. Während das Beispiel der Minimierung der APC in verschiedenen Implementierungen erörtert wird, kann ein Effizienzparameter vorausgesagt und maximiert werden. So kann beispielsweise der Effizienzparameter vorausgesagtes Drehmoment geteilt durch die vorausgesagte APC oder einen vorausgesagten Kraftstoffverbrauch sein.Determining the cost based on the difference between the predicted APC and the predetermined minimum APC value assists in ensuring that the APC is minimized. Lowering the APC lowers fuel consumption because fueling is controlled based on the actual APC to achieve a desired fuel / air mixture. Because the selection module 344 Among the possible sequences, the one with the lowest cost can select, the selection module 344 select the sequence among the possible sequences that best suits the base air torque requirement 308 while minimizing APC. While the example of minimizing the APC is discussed in various implementations, an efficiency parameter can be predicted and maximized. For example, the efficiency parameter may be predicted torque divided by the predicted APC or a predicted fuel consumption.

Die Gewichtungswerte wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi und wEPi können kleiner als alle anderen Gewichtungswerte sein. Auf diese Weise können sich die Sollwerte 266270 im stationären Betrieb jeweils in der Nähe oder auf den Referenzwerten 356 einpegeln. Im instationären Betrieb kann das MPC-Modul 312 jedoch die Sollwerte 266270 im Abstand zu den Referenzwerten 356 anpassen, um die Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 zu erzielen, bei Minimierung der APC und Erfüllung der Stellgliedeinschränkungen 348 und der Ausgabeeinschränkungen 352.The weighting values wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi and wEPi may be smaller than all other weighting values. In this way, the setpoints can 266 - 270 in stationary operation in the vicinity or on the reference values 356 level off. In transient operation, the MPC module 312 however, the setpoints 266 - 270 at a distance from the reference values 356 adjust to the base air torque request 308 minimizing APC and meeting actuator constraints 348 and the output restrictions 352 ,

Das Kostenmodul 332 kann die Gewichtungswerte ρ, wTi, wAi, wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi und wEPi von einem Gewichtungswertmodul 380 empfangen. Das Gewichtungswertmodul 380 kann die Gewichtungswerte wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi, und/oder wEPi für jeden der N Regelkreise basierend auf einem entsprechenden der Referenzwerte 356 und einer entsprechenden Regelkreisanzahl i bestimmen. So kann beispielsweise das Gewichtungswertmodul 380 einen der Gewichtungswerte wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi, und wEPi in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl i basierend auf einer erwarteten Änderung eines der entsprechenden Referenzwerte 356 anpassen. Auf ähnliche Weise kann das Gewichtungswertmodul 380 den Gewichtungswert wTi in Abhängigkeit der Regelkreisanzahl i basierend auf einer erwarteten Änderung der Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 anpassen. Ebenso kann das Gewichtungswertmodul 380 den Gewichtungswert wAi in Abhängigkeit der Regelkreisanzahl i basierend auf einer erwarteten Änderung des im Voraus bestimmten APC-Minimalwerts anpassen.The cost module 332 can calculate the weighting values ρ, wTi, wAi, wTOi, wWGi, wEGRI, wIPi, and wEPi from a weighting value module 380 receive. The weighting module 380 may be the weighting values wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi, and / or wEPi for each of the N control loops based on a corresponding one of the reference values 356 and determine a corresponding control loop number i. For example, the weighting module 380 one of the weighting values wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi, and wEPi depending on the control loop number i based on an expected change of one of the corresponding reference values 356 to adjust. Similarly, the weighting module 380 the weighting value wTi as a function of the control loop number i based on an expected change in the base air torque request 308 to adjust. Likewise, the weighting value module 380 adjust the weight value wAi depending on the control loop number i based on an expected change of the predetermined APC minimum value.

Die N Regelkreise, für die das Kostenmodul 332 die Kosten bestimmt, kann einen gegenwärtigen Regelkreis und N – 1 künftige Regelkreise beinhalten. Die Anzahl der künftigen Regelkreise, für die die Kosten bestimmt werden, kann als Steuerungshorizont bezeichnet werden. Das Gewichtungswertmodul 380 kann die Anzahl N der Regelkreise empfangen, für die die Kosten vom Kostenmodul 332 bestimmt werden. In verschiedenen Implementierungen kann das Kostenmodul 332 die Gewichtungswerte ρ, wT, wA, wTO, wWG, wEGR, wIP und/oder wEP in der hierin beschriebenen Weise bestimmen und das Gewichtungswertmodul 380 kann entfallen. The N control circuits for which the cost module 332 determines the cost, may include a current control loop and N - 1 future control loops. The number of future control cycles for which the costs are determined can be referred to as the control horizon. The weighting module 380 can receive the number N of control loops for which the cost of the cost module 332 be determined. In various implementations, the cost module 332 determine the weighting values ρ, wT, wA, wTO, wWG, wEGR, wIP, and / or wEP in the manner described herein, and the weighting modulus 380 can be omitted.

Unter Bezugnahme auf 4 beginnt ein Beispielverfahren zur Steuerung des Drosselventils 112, des Einlassnocken-Phasenverstellers 148, des Auslassnocken-Phasenverstellers 150, des Ladedruckregelventils 162 (und damit des Turboladers) und des EGR-Ventils 170 unter Verwendung von MPC (modellprädikativer Steuerung) bei 402. Bei 404 bestimmt das Drehmomentanforderungsmodul 224 die Luftdrehmomentanforderung 265 basierend auf der angepassten vorausgesagten und momentanen Drehmomentanforderung 263 und 264.With reference to 4 begins an example method for controlling the throttle valve 112 , the intake cam phaser 148 , the exhaust cam phaser 150 , the wastegate valve 162 (and thus the turbocharger) and the EGR valve 170 using MPC (Model Predictive Control) 402 , at 404 determines the torque request module 224 the air torque request 265 based on the adjusted predicted and current torque request 263 and 264 ,

Bei 408 wandelt das Drehmomentumwandlungsmodul 304 die Luftdrehmomentanforderung 265 in die Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 oder in einen anderen geeigneten Drehmomenttyp zur Verwendung durch das MPC-Modul 312 um. Bei 408 bestimmt das Sequenzbestimmungsmodul 316 mögliche Sequenzen der Sollwerte 266270 basierend auf der Basis-Luftdrehmomentanforderung 308.at 408 converts the torque conversion module 304 the air torque request 265 in the base air torque request 308 or another suitable torque type for use by the MPC module 312 around. at 408 determines the sequence determination module 316 possible sequences of the setpoints 266 - 270 based on the base air torque request 308 ,

Bei 410 bestimmt das Voraussagemodul 323 die vorausgesagten Parameter für jede der möglichen Sequenzen der Sollwerte. Das Voraussagemodul 323 bestimmt die vorausgesagten Parameter für die möglichen Sequenzen basierend auf dem Modell 324 des Motors 102, der exogenen Eingaben 328 und der Feedbackeingaben 330. Insbesondere generiert das Voraussagemodul 323 basierend auf einer möglichen Sequenz der Sollwerte 266270, den exogenen Eingaben 328 und den Feedbackeingaben 330 unter Verwendung des Modells 324 eine Sequenz von vorausgesagtem Drehmoment des Motors 102 für N Regelkreise, eine Sequenz von vorausgesagten APCs für N Regelkreise, eine Sequenz von vorausgesagten Mengen an externer Verwässerung für N Regelkreise, eine Sequenz von vorausgesagten Mengen an Restverwässerung für N Regelkreise, eine Sequenz von vorausgesagten Verbrennungsphasenverstellerwerten für N Regelkreise und eine Sequenz von vorausgesagten Verbrennungsqualitätswerten für N Regelkreise.at 410 determines the prediction module 323 the predicted parameters for each of the possible sequences of the setpoints. The prediction module 323 determines the predicted parameters for the possible sequences based on the model 324 of the motor 102 , the exogenous inputs 328 and the feedback inputs 330 , In particular, the prediction module generates 323 based on a possible sequence of setpoints 266 - 270 , exogenous inputs 328 and the feedback inputs 330 using the model 324 a sequence of predicted torque of the engine 102 for N control loops, a sequence of predicted APCs for N control loops, a sequence of predicted amounts of external dilution for N control loops, a sequence of predicted residual dilution sets for N control loops, a sequence of predicted combustion phasors for N control loops, and a sequence of predicted combustion quality values for N control circuits.

Bei 411 bestimmt das Gewichtungswertmodul 380 die Gewichtungswerte wTi, wAi, wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi und/oder wEPi für jeden der N Regelkreise. Die N Regelkreise können den gegenwärtigen Regelkreis (oder gegenwärtige Iteration) und N – 1 künftige Regelkreise (oder künftige Iterationen) beinhalten. Das Gewichtungswertmodul 380 kann die Gewichtungswerte wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi und/oder wEPi für den i-ten der N Regelkreise basierend auf einem entsprechenden der Referenzwerte 356 und einer entsprechenden Regelkreisanzahl (oder Iterationsanzahl) i bestimmen. So kann beispielsweise das Gewichtungswertmodul 380 einen der Gewichtungswerte wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi und wEPi in Abhängigkeit der Regelkreisanzahl (oder Iterationsanzahl) i basierend auf einer erwarteten Änderung eines der entsprechenden Referenzwerten 356 anpassen. Auf ähnliche Weise kann das Gewichtungswertmodul 380 den Gewichtungswert wTi in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl i basierend auf einer erwarteten Änderung der Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 anpassen. Ebenso kann das Gewichtungswertmodul 380 den Gewichtungswert wAi in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl i basierend auf einer erwarteten Änderung des im Voraus bestimmten APC-Minimalwert anpassen.at 411 determines the weighting module 380 the weighting values wTi, wAi, wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi and / or wEPi for each of the N control loops. The N control loops may include the current control loop (or current iteration) and N - 1 future control loops (or future iterations). The weighting module 380 may be the weighting values wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi and / or wEPi for the i-th of the N control loops based on a corresponding one of the reference values 356 and a corresponding number of control cycles (or iteration number) i. For example, the weighting module 380 one of the weighting values wTOi, wWGi, wEGRi, wIPi and wEPi as a function of the control loop number (or iteration number) i based on an expected change of one of the corresponding reference values 356 to adjust. Similarly, the weighting module 380 the weighting value wTi depending on the control loop number i based on an expected change in the base air torque request 308 to adjust. Likewise, the weighting value module 380 adjust the weight value wAi in response to the control loop number i based on an expected change of the predetermined APC minimum value.

Bei 412 bestimmt das Kostenmodul 332 die jeweiligen Kosten für die möglichen Sequenzen. Nur als Beispiel kann das Kostenmodul 332 die Kosten für eine mögliche Sequenz der Sollwerte 266270 basierend auf der Gleichung Kosten = Σ N / i=1ρ∊2 + ∥wTi·(TPi – BATR)∥2 + ∥wAi·(APCPi – 0)∥2 + ∥wTVi·(PTTOi – TORef)∥2 + ∥wWGi·(PTWGOi – EGORef)∥2 + ∥wEGRi· (PTEGROi – EGRORef)∥2 + ∥wIPi·(PTICPi – ICPRef)∥2 + ∥wEPi·(PTECPi – ECPRef)∥2, bestimmen, abhängig von den Stellgliedeinschränkungen 348 und den Ausgabeeinschränkungen 352, wie weiter oben erörtert.at 412 determines the cost module 332 the respective costs for the possible sequences. Just as an example, the cost module 332 the cost of a possible sequence of setpoints 266 - 270 based on the equation Cost = Σ N / i = 1ρε 2 + ∥wT i · (TP i - BATR) ∥ 2 + ∥wA i · (APCP i - 0) ∥ 2 + ∥wTV i · (PTTOi - TORef) ∥ 2 + ∥ wWG i · (PTWGOi - EGORef) ∥ 2 + ∥wEGR i · (PTEGROi - EGRORef) ∥ 2 + ∥wIP i · (PTICPi - ICPRef) ∥ 2 + ∥wEP i · (PTECPi - ECPRef) ∥ 2 , determine, depending on the actuator constraints 348 and the output restrictions 352 as discussed above.

Bei 414 wählt das Auswahlmodul 344 eine der möglichen Sequenzen der Sollwerte 266270 basierend auf den Kosten der möglichen Sequenzen aus. So kann beispielsweise das Auswahlmodul 344 diejenige der möglichen Sequenzen mit den geringsten Kosten auswählen. Das Auswahlmodul 344 kann daher diejenige der möglichen Sequenzen auswählen, die am besten die Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 erfüllt und dabei den APC minimiert. Anstelle von oder zusätzlich zu der Bestimmung möglicher Sequenzen der Sollwerte 230244 bei 408 und der Bestimmung der Kosten für jede der Sequenzen bei 412 kann das MPC-Modul 312 eine Sequenz möglicher Sollwerte mit den geringsten Kosten identifizieren unter Verwendung konvexer Optimierungstechniken, wie weiter oben erörtert.at 414 selects the selection module 344 one of the possible sequences of the setpoints 266 - 270 based on the cost of the possible sequences. For example, the selection module 344 select the one of the possible sequences with the least cost. The selection module 344 Therefore, one of the possible sequences that best chooses the base air torque request can be selected 308 met while minimizing the APC. Instead of or in addition to the determination of possible sequences of the setpoints 230 - 244 at 408 and determining the cost of each of the sequences 412 can the MPC module 312 identify a sequence of possible lowest cost setpoints using convex optimization techniques, as discussed above.

Bei 416 bestimmt das MPC-Modul 312, ob die unter den möglichen Sequenzen ausgewählte Sequenz die Stellgliedeinschränkungen 348 erfüllt. Falls die unter den möglichen Sequenzen ausgewählte Sequenz die Stellgliedeinschränkungen 348 erfüllt, läuft das Verfahren bei 418 weiter. Ansonsten läuft das Verfahren bei 420 weiter, wo das MPC-Modul 312 diejenige der möglichen Sequenzen mit den zweitniedrigsten Kosten auswählt. Das Verfahren kehrt dann zu 416 zurück. Auf diese Weise kommt die Sequenz mit den geringsten Kosten zur Anwendung, die die Stellgliedeinschränkungen 348 erfüllt. at 416 determines the MPC module 312 whether the sequence selected among the possible sequences is the actuator constraints 348 Fulfills. If the sequence selected among the possible sequences is the actuator constraints 348 fulfilled, the procedure comes in 418 further. Otherwise, the procedure comes on 420 continue where the MPC module 312 select the one of the possible sequences with the second lowest cost. The process then returns 416 back. In this way, the sequence with the lowest cost that uses the actuator constraints comes into play 348 Fulfills.

Bei 418 wandelt das erste Umwandlungsmodul 272 den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266 in den für das Ladedruckregelventil 162 anzuwendenden Sollarbeitszyklus 274, das zweite Umwandlungsmodul 276 wandelt den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267 in den für das Drosselventil 112 anzuwendenden Sollarbeitszyklus 278 um. Ebenfalls bei 418 wandelt das dritte Umwandlungsmodul 280 den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268 in den für das EGR-Ventil 170 anzuwendenden Sollarbeitszyklus 282 um. Ebenfalls bei 418 wandelt das vierte Umwandlungsmodul den Einlassnocken- und Auslassnocken-Sollphasenverstellerwinkel 269 und 270 in den jeweils für die Einlass- und Auslassnocken-Phasenversteller 148 und 150 anzuwendenden Einlass- und Auslass-Sollarbeitszyklus um.at 418 converts the first conversion module 272 the wastegate valve setpoint opening area 266 in the for the wastegate 162 desired working cycle to be applied 274 , the second conversion module 276 converts the throttle target opening cross section 267 in the for the throttle valve 112 desired working cycle to be applied 278 around. Also at 418 converts the third conversion module 280 the EGR target opening cross section 268 in the for the EGR valve 170 desired working cycle to be applied 282 around. Also at 418 The fourth conversion module converts the intake cam and exhaust cam target phaser angles 269 and 270 in each case for the intake and exhaust cam phasers 148 and 150 to be applied to the inlet and outlet duty cycle.

Bei 422 steuert das Drosselstellgliedmodul 116 das Drosselventil 112, um den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267 zu erzielen, und das Phasenversteller-Stellgliedmodul 158 steuert die Einlass- und Auslassnocken-Phasenversteller 148 und 150, um jeweils die Einlassnocken- und Auslassnocken-Sollphasenverstellerwinkel 269 und 270 zu erzielen. So kann beispielsweise das Drossel-Stellgliedmodul 116 beim Sollarbeitszyklus 278 ein Signal am Drosselventil 112 anwenden, um den Drossel-Sollöffnungsquerschnitt 267 zu erzielen.at 422 controls the throttle actuator module 116 the throttle valve 112 to the throttle target opening area 267 and the phaser actuator module 158 controls the intake and exhaust cam phasers 148 and 150 to each of the intake cam and exhaust cam target phaser angles 269 and 270 to achieve. For example, the throttle actuator module 116 at the planned working cycle 278 a signal at the throttle valve 112 Apply to the throttle target port area 267 to achieve.

Ebenfalls bei 422 steuert das EGR-Stellgliedmodul 172 das EGR-Ventil 170, um den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268 zu erzielen, und das Ladedruck-Stellgliedmodul 164 steuert das Ladedruckregelventil 162, um den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266 zu erzielen. So kann beispielsweise das EGR-Stellgliedmodul 172 beim Sollarbeitszyklus 282 ein Signal am EGR-Ventil 170 anwenden, um den EGR-Sollöffnungsquerschnitt 268 zu erzielen, und das Ladedruck-Stellgliedmodul 164 kann beim Sollarbeitszyklus 274 ein Signal am Ladedruckregelventil 162 anwenden, um den Ladedruckregelventil-Sollöffnungsquerschnitt 266 zu erzielen. Während das Ende des Verfahrens bei 424 dargestellt ist, kann 4 einen Regelkreis darstellen, und wobei Iterationen des dargestellten Regelkreises bei einer im Voraus bestimmten Geschwindigkeit ausgeführt werden können.Also at 422 controls the EGR actuator module 172 the EGR valve 170 to the EGR setpoint opening area 268 and the boost pressure actuator module 164 controls the wastegate 162 to the wastegate valve target opening area 266 to achieve. For example, the EGR actuator module 172 at the planned working cycle 282 a signal at the EGR valve 170 apply to the EGR setpoint opening area 268 and the boost pressure actuator module 164 can at the planned work cycle 274 a signal at the wastegate valve 162 apply to the wastegate valve setpoint opening area 266 to achieve. While the end of the procedure at 424 is shown can 4 represent a control loop, and iterations of the illustrated control loop can be carried out at a predetermined speed.

Nun bezugnehmend auf 5 wird ein beispielhaftes Verfahren dargestellt zum Anpassen der Gewichtungswerte, die Fehlern bei den Sollwerten 266270 für die Stellglieder des Motors 102 zugeordnet sind, bei der Steuerung des Motors 102 unter Verwendung von MPC (modellprädikativer Steuerung). Wie hierin verwendet, können die Fehler der Sollwerte 266270 als Differenzen zwischen den Sollwerten 266270 und der entsprechenden Referenzwerten 356 bezeichnet werden. Das Verfahren von 5 kann in Verbindung mit Verfahren von 4 oder unabhängig durchgeführt werden. In einem Beispiel des ersteren kann das Verfahren von 5 kann bei 411 von 4 ausgeführt werden. Das Verfahren von 5 beginnt bei 502.Referring now to 5 For example, an exemplary method is illustrated for adjusting the weighting values, the errors in the setpoint values 266 - 270 for the actuators of the engine 102 are assigned, in the control of the engine 102 using MPC (Model Predictive Control). As used herein, the errors of the setpoints 266 - 270 as differences between the setpoints 266 - 270 and the corresponding reference values 356 be designated. The procedure of 5 can be used in conjunction with procedures of 4 or independently. In an example of the former, the method of 5 can at 411 from 4 be executed. The procedure of 5 starts at 502 ,

Bei 504 generiert das Referenzwertmodul 368 jeweils die Referenzwerte 356 für die Sollwerte 266270 an jedem der N Regelkreise. Bei 506 bestimmt das Gewichtungswertmodul 380, ob ein oder mehrere der Referenzwerte 356 sich bei einem künftigen N Regelkreis ändern. Falls ein oder mehrere Referenzwerte 356 sich bei einem künftigen Regelkreis ändern, läuft das Verfahren bei 508 weiter. Ansonsten läuft das Verfahren bei 510 weiter.at 504 generates the reference value module 368 each the reference values 356 for the setpoints 266 - 270 at each of the N control circuits. at 506 determines the weighting module 380 whether one or more of the reference values 356 to change with a future N control loop. If one or more reference values 356 If a change occurs in a future control loop, the procedure starts 508 further. Otherwise, the procedure comes on 510 further.

Bei 510 verwendet das Gewichtungswertmodul 380 einen festen Gewichtungswert über die N Regelkreise für jeden der Fehler der Sollwerte 266270. Mit anderen Worten für jeden der Fehler der Sollwerte 266270 verwendet das Gewichtungswertmodul 380 denselben Gewichtungswert für jeden der N Regelkreise. Ein Beispiel hierfür ist in 6A dargestellt.at 510 uses the weight value module 380 a fixed weighting value across the N control loops for each of the setpoint errors 266 - 270 , In other words for each of the errors of the setpoints 266 - 270 uses the weight value module 380 the same weighting value for each of the N control loops. An example of this is in 6A shown.

6A zeigt einen Referenzwert 602 für ein Motorstellglied, einen Gewichtungswert 604 und einen Sollwert 606 für das Motorstellglied, in Bezug auf eine X-Achse 608 dargestellt, die Zeit repräsentiert, (oder einer Regelkreisanzahl) und einer Y-Achse 610, die die Größe repräsentiert. Bei 612, das einen gegenwärtigen Regelkreis (oder künftige Iteration) darstellen kann, hat der Referenzwert 602 seine erste Größe. Bei 614, das einen künftigen Regelkreis (oder künftige Iteration) darstellen kann, ändert sich die Größe des Referenzwerts 602 von einer ersten Größe zu einer zweiten Größe, die größer als die erste Größe ist. 6A shows a reference value 602 for a motor actuator, a weighting value 604 and a setpoint 606 for the motor actuator, with respect to an X-axis 608 representing time (or a loop count) and a Y-axis 610 representing the size. at 612 that can represent a current loop (or future iteration) has the reference value 602 his first size. at 614 , which can represent a future loop (or future iteration), the size of the reference value changes 602 from a first size to a second size that is larger than the first size.

Wie in 6A gezeigt, bleibt die Größe des Gewichtungswerts 604 fest über dem Steuerungshorizont. Somit werden Spurfehler, die vor der Änderung des Referenzwerts 602 auftreten und mit 616 markiert sind, und Spurfehler, die nach der Änderung des Referenzwerts 602 auftreten und mit 618 markiert sind, gleichermaßen bestraft. Demnach ist die Größe des früheren Spurfehlers 616 gleich der Größe des späteren Spurfehlers 618.As in 6A shown, the size of the weight value remains 604 firmly above the control horizon. Thus, tracking errors occur before the change of the reference value 602 occur and with 616 are marked, and tracking errors occur after changing the reference value 602 occur and with 618 are marked equally punished. Accordingly, the size of the previous tracking error 616 equal to the size of the later tracking error 618 ,

Nochmals bezugnehmend auf 5 bestimmt das Gewichtungswertmodul 380 bei 508, ob ein früher Spurfehler für einen beliebigen der Sollwerte 266270 erwünscht ist. Mit anderen Worten bestimmt das Gewichtungswertmodul 380, ob es erwünscht ist, dass ein beliebiger der Sollwerte 266270 auf eine erwartete Änderung bei einem entsprechenden der Referenzwerte 356 nur vor der Änderung reagiert. Falls ein früher Spurfehler erwünscht ist, läuft das Verfahren bei 512 weiter. Ansonsten läuft das Verfahren bei 514 weiter. Bei 512 erhöht das Gewichtungswertmodul 380 die Gewichtungswerte über die N Regelkreise für diejenigen der Sollwerte 266270, für die ein früher Spurfehler erwünscht ist. Ein Beispiel hierfür ist in 6B dargestellt.Referring again to 5 determines the weighting module 380 at 508 , if an early tracking error for any of the setpoints 266 - 270 is desired. In other words, the weighting module determines 380 whether it is desired that any of the setpoints 266 - 270 to an expected change in a corresponding one of the reference values 356 just responded before the change. If an early tracking error is desired, the procedure starts 512 further. Otherwise, the procedure comes on 514 further. at 512 increases the weighting module 380 the weighting values over the N control loops for those of the setpoints 266 - 270 for which an early tracking error is desired. An example of this is in 6B shown.

6B zeigt den Referenzwert 602 für das Motorstellglied, einen Gewichtungswert 620 und einen Sollwert 622 für das Motorstellglied, dargestellt in Bezug auf die X-Achse 608 und Y-Achse 610. Wie in 6B gezeigt, steigt der Gewichtungswert 620 in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl (oder Iterationsanzahl) i an. So kann beispielsweise der Gewichtungswert 620 monoton ansteigen in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl i, wie gezeigt, oder wächst exponentiell in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl i. Somit werden Spurfehler vor der Änderung des Referenzwerts 602 weniger bestraft als Spurfehler nach der Änderung des Referenzwerts 602, was die Steuermaßnahmen begünstigt, die die Sollwerte 622 früher zu den Referenzwerten 602 bringen. Demnach treten die meisten, wenn nicht alle, Spurfehler vor der Änderung des Referenzwerts 602 auf. Dieser frühe Spurfehler ist in 6B mit 624 markiert. 6B shows the reference value 602 for the motor actuator, a weighting value 620 and a setpoint 622 for the motor actuator, shown in relation to the X-axis 608 and Y axis 610 , As in 6B shown, the weighting value increases 620 depending on the number of control cycles (or iteration number) i. For example, the weighting value 620 increase monotonically as a function of the control loop number i, as shown, or grow exponentially as a function of the control loop number i. Thus, tracking errors will be before the change of the reference value 602 less punished than tracking error after changing the reference value 602 What favors the tax measures that the setpoints 622 earlier to the reference values 602 bring. Thus, most, if not all, tracking errors occur before the reference value changes 602 on. This early tracking error is in 6B With 624 marked.

Nochmals bezugnehmend auf 5 bestimmt das Gewichtungswertmodul 380 bei 514, ob späte Spurfehler für einen der Sollwerte 266270 erwünscht ist. Mit anderen Worten das Gewichtungswertmodul 380 bestimmt, ob es erwünscht ist, dass einer der Sollwerte 266270 auf eine erwartete Änderung eines entsprechenden Referenzwerts 356 reagieren, nachdem die Änderung aufgetreten ist. Ist eine späte Fehlerverfolgung erwünscht, läuft das Verfahren bei 516 weiter. Ansonsten läuft das Verfahren bei 518 weiter. Bei 516 verringert das Gewichtungswertmodul 380 die Gewichtungswerte über die N Regelkreise für diejenigen der Sollwerte 266270, für die frühe Spurfehler erwünscht ist. Ein Beispiel hierfür ist in 6C dargestellt.Referring again to 5 determines the weighting module 380 at 514 , whether late tracking error for one of the setpoints 266 - 270 is desired. In other words, the weighting value module 380 determines if it is desired that one of the setpoints 266 - 270 to an expected change in a corresponding reference value 356 respond after the change has occurred. If late error tracking is desired, the procedure will run 516 further. Otherwise, the procedure comes on 518 further. at 516 reduces the weight value module 380 the weighting values over the N control loops for those of the setpoints 266 - 270 for which early tracking error is desired. An example of this is in 6C shown.

6C zeigt den Referenzwert 602 für das Motorstellglied, einen Gewichtungswert 626 und einen Sollwert 628 für das Motorstellglied, dargestellt in Bezug auf die X-Achse 608 und die Y-Achse 610. Wie in 6C gezeigt, nimmt der Gewichtungswert 626 ab in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl (oder Iterationsanzahl) i. So kann beispielsweise der Gewichtungswert 626 monoton abnehmen in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl i, wie gezeigt, oder exponentiell schrumpfen in Abhängigkeit von der Regelkreisanzahl i. Somit werden Spurfehler, die vor der Änderung des Referenzwerts 602 auftreten, härter bestraft als Spurfehler, die nach der Änderung des Referenzwerts 602 auftreten, was die Steuermaßnahmen begünstigt, die die Sollwerte 622 später auf die Referenzwerte 602 bringen. Demnach treten die meisten, wenn nicht alle, Spurfehler nach der Änderung des Referenzwerts 602 auf. Dieser späte Spurfehler ist in 6B mit 630 markiert. 6C shows the reference value 602 for the motor actuator, a weighting value 626 and a setpoint 628 for the motor actuator, shown in relation to the X-axis 608 and the Y-axis 610 , As in 6C shown, takes the weighting value 626 depending on the number of control cycles (or iteration number) i. For example, the weighting value 626 decrease monotonically as a function of the control loop number i, as shown, or exponentially shrink depending on the control loop number i. Thus, tracking errors occur before the change of the reference value 602 occur, punished more severely than tracking error, after the change of the reference value 602 occur, which favors the control measures that the setpoints 622 later on the reference values 602 bring. Thus, most, if not all, tracking errors occur after the reference value has been changed 602 on. This late tracking error is in 6B With 630 marked.

Bei 518 erhöht das Gewichtungswertmodul 380 die Gewichtungswerte für die Fehler der Sollwerte 266270 über die N Regelkreise entsprechend einer Periode vor der erwarteten Änderung eines entsprechenden der Referenzwerte 356. Zudem verringert das Gewichtungswertmodul 380 die Gewichtungswerte für die Fehler der Sollwerte 266270 über die N Regelkreise entsprechend einer Periode nach der erwarteten Änderung eines entsprechenden der Referenzwerte 356. Ein Beispiel hierfür ist in 6A dargestellt.at 518 increases the weighting module 380 the weighting values for the errors of the setpoints 266 - 270 over the N control loops corresponding to a period before the expected change of a corresponding one of the reference values 356 , In addition, the weighting module reduces 380 the weighting values for the errors of the setpoints 266 - 270 over the N control loops corresponding to a period after the expected change of a corresponding one of the reference values 356 , An example of this is in 6A shown.

6A zeigt einen Gewichtungswert 632, der über N Regelkreise ansteigt entsprechend einer Periode vor der Änderung des Referenzwerts 602 und über die N Regelkreise entsprechend einer Periode nach der Änderung des Referenzwerts 602 abnimmt. Demnach werden Spurfehler, die vor der Änderung des Referenzwerts 602 auftreten und mit 616 markiert sind, und Spurfehler, die nach der Änderung des Referenzwerts 602 auftreten und mit 618 markiert sind, gleichermaßen bestraft. Dies erzeugt einen Spurfehler, der dem Spurfehler ähnlich zu sein scheint, der durch einen festen Gewichtungswert 604 erzeugt wird, wobei die Größe des frühen Spurfehlers 616 gleich der Größe des späteren Spurfehlers 618 ist. Die Größe des frühen und späten Spurfehlers 616 und 618, erzeugt durch Gewichtungswert 632, können kleiner als die Größe des frühen und späten Spurfehlers 616 und 618, die durch den Gewichtungswert 604 erzeugt sind, sein. 6A shows a weighting value 632 which increases over N control loops corresponding to a period before the change of the reference value 602 and over the N control loops corresponding to one period after the change of the reference value 602 decreases. Thus, tracking errors occur before the change of the reference value 602 occur and with 616 are marked, and tracking errors occur after changing the reference value 602 occur and with 618 are marked equally punished. This produces a tracking error that appears to be similar to the tracking error caused by a fixed weighting value 604 is generated, the size of the early tracking error 616 equal to the size of the later tracking error 618 is. The size of the early and late tracking error 616 and 618 , generated by weighting value 632 , may be smaller than the size of the early and late tracking error 616 and 618 by the weighting value 604 are generated.

Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Anwendungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt, und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Ansprüchen hervor. Der Ausdruck „mindestens A, B oder C”, so wie er hier verwendet wird, bedeutet (A ODER B ODER C), d. h., es handelt sich um ein nicht-exklusives logisches ODER. Der Ausdruck bedeutet nicht „mindestens A, mindestens B und mindestens C”. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.The foregoing description is merely illustrative and is not in any way intended to limit the present disclosure or its applications or uses. The comprehensive teachings of Revelation can be implemented in many forms. Thus, while the present disclosure includes particular examples, the true scope of the disclosure is not in any way limited thereby, and other modifications will become apparent from a study of the drawings, the specification, and the following claims. The term "at least A, B or C" as used herein means (A OR B or C), that is, it is a non-exclusive logical OR. The term does not mean "at least A, at least B and at least C". It should be noted that one or more steps within a procedure may be performed in a different order (or simultaneously). can be made without altering the principles of the present disclosure.

In dieser Anwendung, einschließlich der folgenden Definitionen, kann der Begriff „Modul” oder der Begriff „Steuerung” ggf. durch den Begriff „Schaltung” ersetzt werden. Der Begriff „Modul” kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der einen von einem Prozessor ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.In this application, including the following definitions, the term "module" or the term "controller" may be replaced by the term "circuit". The term "module" may refer to or include the following: an application specific integrated circuit (ASIC); a digital, analog or mixed analog / digital discrete circuit; a digital, analog or mixed analog / digital integrated circuit; a combinational logic circuit; a field programmable gate array (FPGA); a processor (shared, dedicated, or group) executing code; a memory (shared, dedicated, or group) that stores a code executed by a processor; other suitable hardware components that provide the described functionality; or a combination of some or all of the above, such as in a system-on-chip.

Das Modul kann ebenfalls eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellen-Schaltkreise kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hieraus verbunden sind. Die Funktionalität der in dieser Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die mit Schnittstellen-Schaltkreisen verbunden sind. Beispiel: Mehrere Module können einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) bestimmte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.The module may also include one or more interface circuits. In some examples, the interface circuits may include wired or wireless interfaces connected to a local area network (LAN), the Internet, a wide area network (WAN), or combinations thereof. The functionality of the modules mentioned in this disclosure can be distributed among several modules connected to interface circuits. Example: Several modules can allow load balancing. In another example, a server module (eg, remote server or cloud) can take over certain functions of a client module.

Der Begriff „Code”, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten, und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Begriff „gemeinsamer Prozessor-Schaltkreis” bezieht sich auf einen einzelnen Prozessor-Schaltkreis, der bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „gruppierter Prozessor-Schaltkreis” bezieht sich auf einen Prozessor-Schaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessor-Schaltkreisen bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltkreise umfassen mehrere Prozessorschaltkreise auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessor-Schaltkreise auf einem einzelnen Die, mehrere Kerne auf einem einzelnen Prozessor-Schaltkreis, mehrere Threads eines einzelnen Prozessor-Schaltkreises oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „gemeinsamer Speicherschaltkreis” bezieht sich auf einen einzelnen Speicherschaltkreis, der bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierter Speicherschaltkreis” bezieht sich auf einen Speicherschaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichem Speicher bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen speichert.The term "code" as used above may include software, firmware, and / or microcode, and may refer to programs, routines, functions, classes, data structures, and / or objects. The term "common processor circuit" refers to a single processor circuit that executes particular or complete code from multiple modules. The term "grouped processor circuit" refers to a processor circuit that, in combination with additional processor circuits, executes particular or complete code from possibly multiple modules. References to multiple processor circuits include multiple processor circuits on discrete arrays, multiple processor circuits on a single die, multiple cores on a single processor circuit, multiple threads of a single processor circuit, or a combination of the above. The term "shared memory circuit" refers to a single memory circuit that stores particular or complete code from multiple modules. The term "grouped memory circuit" refers to a memory circuit that, in combination with additional memory, stores particular or complete code from possibly multiple modules.

Der Begriff „Speicherschaltkreis” ist dem Ausdruck „computerlesbares Medium” untergeordnet. Der Begriff „computerlesbares Medium”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf transitorische elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium” ist daher als greifbar und nicht-transitorisch zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nicht-transitorischen, greifbaren computerlesbaren Mediums sind nicht-flüchtige Speicherschaltkreise (z. B. Flash-Speicherschaltkreise, löschbare programmierbare ROM-Schaltkreise oder Masken-ROM-Schaltkreise), flüchtige Speicherschaltkreise (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltkreise), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).The term "memory circuit" is subordinated to the term "computer-readable medium". As used herein, the term "computer-readable medium" does not refer to transitory electrical or electromagnetic signals that propagate in a medium (eg, in the case of a carrier wave); the term "computer-readable medium" is therefore to be understood as tangible and non-transitory. Non-limiting examples of a non-transitory, tangible, computer-readable medium are nonvolatile memory circuits (eg, flash memory circuits, erasable programmable ROM circuits, or mask ROM circuits), volatile memory circuits (eg, static or dynamic RAM). Circuits), magnetic storage media (eg analogue or digital magnetic tape or a hard disk drive) and optical storage media (eg CD, DVD or Blu-ray).

Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziell hierfür vorgesehenen Computer, der für die Ausführung bestimmter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiter oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.The apparatus and methods described herein may be implemented in part or in full with a dedicated computer configured to perform certain computer program functions. The functional blocks, flowchart components, and elements described above serve as software specifications that can be translated into computer programs by trained technicians or programmers.

Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nicht-transitorischen greifbaren computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic Input Output System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des Spezialcomputers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen des Spezialcomputers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.The computer programs include processor executable instructions stored on at least one non-transitory tangible computer-readable medium. The computer programs may also contain stored data or be based on stored data. The computer programs may include a Basic Input Output System (BIOS) that interacts with the special computer hardware, device drivers that interact with particular special computer devices, one or more operating systems, user applications, background services, background applications, and so on.

Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) Beschreibungstext, der geparst wird, wie etwa HTML (hypertext markup language) oder XML (extensible markup language), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der aus Quellcode von einem Compiler erstellt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler usw. Ausschließlich als Beispiel kann Quellcode mit einem Syntax von Sprachen, wie etwa C, C++, C#, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua und Python®, geschrieben werden.The computer programs may include: (i) description text that is parsed, such as HTML (hypertext markup language) or XML (extensible markup language), (ii) assembler code, (iii) object code created from source code by a compiler, (iv) source code for execution by an interpreter, (v) source code for Compilation and execution by a just-in-time compiler, and so forth. By way of example only, source code with a syntax of languages such as C, C ++, C #, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java® , Fortran ,, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash ®, Visual Basic ®, Lua and Python ®, are written Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript ®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel.

Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist als „Mittel für eine Funktion” (sog. „means plus function”) gemäß 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, es sei denn ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Ausdrucks „means for” (Mittel für) beschrieben oder falls in einem Verfahrensanspruch die Ausdrücke „Operation für” oder „Schritt für” verwendet werden.None of the elements mentioned in the claims is as "means for a function" (so-called "means plus function") according to 35 USC §112 (f) unless an item is expressly described using the term "means for" or if the terms "operation for" or "step for" are used in a method claim.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • 35 U.S.C. §112(f) [0143] 35 USC §112 (f) [0143]

Claims (10)

Verfahren, umfassend: das Generieren eines Satzes möglicher Sollwerte für ein Stellglied eines Motors, wobei jeder der möglichen Sollwerte einer der N Iterationen entspricht; das Voraussagen eines Betriebsparameters des Motors für jeden der möglichen Sollwerte; das Bestimmen eines Gewichtungswertes, der mit jedem der Sollwerte basierend auf einer entsprechenden Iterationsanzahl verbunden ist; das Bestimmen der Kosten für den Satz möglicher Sollwerte basierend auf den vorausgesagten Betriebsparametern und den Gewichtungswerten, das Auswählen des Satzes möglicher Sollwerte aus mehreren Sätzen möglicher Sollwerte basierend auf den Kosten; das Setzen von Sollwerten auf die möglichen Sollwerte des ausgewählten Satzes; und das Steuern eines Stellglieds eines Motors basierend auf mindestens einem der Sollwerte.Method, comprising: generating a set of possible setpoints for an actuator of an engine, each of the possible setpoints corresponding to one of the N iterations; predicting an operating parameter of the engine for each of the possible setpoints; determining a weighting value associated with each of the setpoint values based on a corresponding iteration number; determining the cost of the set of possible setpoints based on the predicted operating parameters and the weighting values, selecting the set of possible setpoints from multiple sets of possible setpoints based on the cost; the setting of setpoints to the possible setpoints of the selected set; and controlling an actuator of an engine based on at least one of the setpoints. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Erhöhung der Gewichtungswerte für mindestens einen der Sollwerte, wenn die Iterationsanzahl steigt.The method of claim 1, further comprising increasing the weighting values for at least one of the setpoints as the iteration count increases. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Verringern der Gewichtungswerte, wenn die Iterationsanzahl steigt.The method of claim 1, further comprising decreasing the weighting values as the iteration number increases. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: das Zuordnen eines ersten Gewichtungswerts zu einem der Sollwerte für eine erste Iteration; und das Zuordnen eines zweiten Gewichtungswerts zu demselben Sollwert für eine zweite Iteration, worin der zweite Gewichtungswert anders als der erste Gewichtunsgwert ist.The method of claim 1, further comprising: assigning a first weighting value to one of the setpoints for a first iteration; and assigning a second weighting value to the same setpoint for a second iteration, wherein the second weighting value is different than the first weighting value. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Anpassen der Gewichtungswerte für einen ersten der Sollwerte basierend auf einem ersten Referenzwert, der einem ersten Sollwert zugeordnet ist, worin jeder der Gewichtungswerte einer der N Iterationen entspricht.The method of claim 1, further comprising adjusting the weighting values for a first of the setpoint values based on a first reference value associated with a first setpoint value, wherein each of the weighting values corresponds to one of the N iterations. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Anpassen der Gewichtungswerte für den ersten Sollwert basierend auf einer Änderung des ersten Referenzwerts bei einer künftigen der N Iterationen.The method of claim 5, further comprising adjusting the weighting values for the first setpoint based on a change in the first reference value in a future one of the N iterations. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: das Erhöhen der Gewichtungswerte für diejenigen der N Iterationen, die einer ersten Periode vor der Änderung des ersten Referenzwerts entsprechen; und das Verringern der Gewichtungswerte für diejenigen der N Iterationen, die einer zweiten Periode nach der Änderung des ersten Referenzwerts entsprechen.The method of claim 6, further comprising: increasing the weighting values for those of the N iterations corresponding to a first period prior to the change of the first reference value; and decreasing the weighting values for those of the N iterations corresponding to a second period after the change of the first reference value. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend Anpassen der Gewichtungswerte für den ersten Sollwert basierend auf einer erwünschten Beziehung zwischen: einem ersten Zeitpunkt, wenn der erste Referenzwert sich ändert; und einem zweiten Zeitpunkt, wenn der erste Sollwert auf die Änderung des ersten Referenzwerts reagiert.The method of claim 6, further comprising adjusting the weighting values for the first setpoint based on a desired relationship between: a first time when the first reference value changes; and a second time when the first setpoint responds to the change in the first reference value. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend Anpassen der Gewichtungswerte für den ersten Sollwert derart, dass der zweite Zeitpunkt früher als der erste Zeitpunkt ist.The method of claim 8, further comprising adjusting the weighting values for the first setpoint such that the second time is earlier than the first time. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend Anpassen der Gewichtungswerte für den ersten Sollwert derart, dass der zweite Zeitpunkt später als der erste Zeitpunkt ist.The method of claim 8, further comprising adjusting the weighting values for the first setpoint such that the second time is later than the first time.
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