專利名稱：用于改善零扭矩識別的修正扭矩模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定發(fā)動機(jī)4丑矩的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本節(jié)僅僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景資料，可能不構(gòu)成現(xiàn)有 技術(shù)。 基于扭矩的控制可以應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)以獲得理想的驅(qū)動特 性?；诎l(fā)動機(jī)扭矩的控制系統(tǒng)將車輛的加速踏板位置解釋為發(fā)動機(jī) 扭矩需求。所述發(fā)動機(jī)被控制來傳遞所述需求的發(fā)動機(jī)扭矩以提供理想 的驅(qū)動特性。存在各種用于預(yù)測發(fā)動機(jī)扭矩的扭矩模型?？梢岳斫?， 所述模型是不能精確的地滿足所有理想的驅(qū)動特性。 在所述扭矩模型中的誤差可以影響所述車輛的綜合驅(qū)動 特性。特別是，誤差可以影響撞擊控制。當(dāng)撞擊管理啟動時，這在零扭 矩附近是特別真實(shí)的。傳統(tǒng)的系統(tǒng)通過使用保守的沖擊區(qū)域邊界(在 零扭矩附近的扭矩限制，其中應(yīng)用速率限制)來計(jì)算扭矩模型中的誤 差，其被嵌入以包含扭矩誤差容許限度。這種方法的后果是降級了性 能。更多的時間花費(fèi)在通過用于每個越過零的扭矩要求的速率限制區(qū)上 因此，犧牲了發(fā)動機(jī)的響應(yīng)時間。較好的扭矩精確度，尤其在零扭矩 附近，將通過允許沖擊區(qū)域大小的減少改善所述響應(yīng)時間。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，提供一扭矩修正系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括基于誤 差傳遞模型和多個扭矩模型參數(shù)估計(jì)扭矩誤差的扭矩誤差估計(jì)模塊；和 基于所述扭矩誤差修正標(biāo)準(zhǔn)扭矩的修正扭矩一莫塊。 另 一方面，提供一種用在控制內(nèi)燃機(jī)中用于估計(jì)發(fā)動機(jī)扭 矩的方法。所述方法包括基于扭矩模型計(jì)算一標(biāo)準(zhǔn)扭矩；基于扭矩 模型的扭矩模型參數(shù)的傳遞分析確定扭矩誤差模型；對所述扭矩誤差 模型使用 一修正方法以確定一扭矩誤差；和基于所述扭矩誤差和標(biāo)準(zhǔn) 扭矩計(jì)算被估計(jì)的扭矩。 本發(fā)明應(yīng)用的進(jìn)一 步的方面從下述詳細(xì)說明中將變得明 顯。應(yīng)當(dāng)理解，所述說明和具體實(shí)施例只是為了說明的目的，決不是為 了限制該發(fā)明的范圍。


這里說明的附圖只是為了說明的目的，決不是為了限制該
發(fā)明的范圍。 圖1是車輛內(nèi)動力系統(tǒng)的功能方框圖。 圖2是發(fā)動機(jī)扭矩估計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖。 圖3是一數(shù)據(jù)流程圖，其說明了一扭矩誤差估計(jì)模塊。 圖4是一流程圖，該流程圖說明了用于估計(jì)扭矩誤差并修
正發(fā)動才幾扭矩的方法。
具體實(shí)施例方式
下面的說明實(shí)際上只是示意性的，不是對本發(fā)明及其應(yīng)用 或運(yùn)用的限制。應(yīng)當(dāng)理解在整個附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示類似或 對應(yīng)的部件和特征。這里用到的，術(shù)語模塊指的是專用集成電路 (ASIC),電子電路，處理器(共用，專用，或集群)以及執(zhí)行一個或 多個軟件或固定軟件的存貯器，組合邏輯電路，和/或其他合適的提供 上述功能的元件。 參見圖1 ,顯示了通常表示為IO的車輛。所述車輛包括 發(fā)動機(jī)12,其通過變矩器(TC) 16驅(qū)動變速器14。空氣通過節(jié)氣門18 吸入發(fā)動機(jī)12。 所述空氣與燃油混合并在發(fā)動機(jī)12的氣缸(未顯示) 內(nèi)燃燒以產(chǎn)生發(fā)動機(jī)扭矩。變矩器16通過輸入軸20提供發(fā)動機(jī)扭矩至 變速器。
速度信號。渦輪一轉(zhuǎn)速傳i器《34檢測變矩器16中渦輪的轉(zhuǎn)速并產(chǎn)生渦 輪轉(zhuǎn)速信號。發(fā)動機(jī)溫度傳感器36檢測發(fā)動機(jī)12的溫度并產(chǎn)生發(fā)動 才幾溫度信號。所述溫度傳感器36可以4全測發(fā)動才幾冷卻液和發(fā)動才幾油兩 者至少一個的溫度?？刂颇K40接收上述信號并確定一被估計(jì)的發(fā)動 機(jī)扭矩值?？刂颇K40基于所述被估計(jì)的發(fā)動機(jī)扭矩控制發(fā)動機(jī)12 和變速器14至少一個的操作。 現(xiàn)在參見圖2 , —數(shù)據(jù)流程圖說明了發(fā)動機(jī)扭矩估計(jì)系統(tǒng) 的各種實(shí)施例，所述發(fā)動機(jī)扭矩估計(jì)系統(tǒng)可以嵌入所述控制模塊40內(nèi)。 根據(jù)本發(fā)明的扭矩估計(jì)系統(tǒng)的各種實(shí)施例可以包括多個嵌入控制模塊 40內(nèi)的子模塊。顯示的子模塊可以結(jié)合和/或進(jìn)一步地分開以類似地估 計(jì)發(fā)動機(jī)扭矩。至所述模塊的輸入可以從車輛10 (圖1 )檢測，所述輸 入接收來自車輛10內(nèi)其他的控制模塊(未顯示)的信息，或由控制模 塊40內(nèi)的其他的子模塊確定。在各種實(shí)施例中，圖2的控制模塊40 包括扭矩誤差估計(jì)模塊50和修正扭矩模塊52。 扭矩誤差估計(jì)模塊50對每個可能影響總誤差的輸入?yún)?shù) 使用誤差傳遞分析估計(jì)系統(tǒng)的扭矩誤差66。 誤差可以通過輸入?yún)?shù)例 如摩擦，輔助設(shè)備載荷，扭矩模型輸入(即每氣缸的空氣，點(diǎn)火，發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)速，溫度)，和扭矩模型本身誤差引入。為便于討論，下文將使 用扭矩模型輸入例如每氣缸58內(nèi)的空氣，火花60,和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速62作 為輸入?yún)?shù)進(jìn)行討論。扭矩誤差估計(jì)模塊50使用回歸法來控制來自每 個輸入?yún)?shù)的誤差的修正率。所述修正扭矩模塊52接收被估計(jì)的扭矩 誤差66和標(biāo)準(zhǔn)扭矩57作為輸入。修正扭矩模塊52基于所述被估計(jì)的 扭矩誤差66修正所述標(biāo)準(zhǔn)扭矩57。 修正4丑矩68通過所述修正4丑矩才莫 塊52輸出以供控制模塊40內(nèi)其他的模塊使用。 參見圖3 , —數(shù)據(jù)流程圖更詳細(xì)地說明了扭矩誤差估計(jì)模 塊50。 所述扭矩誤差估計(jì)模塊50可以包括啟動模塊70，變矩器(TC) 扭矩模塊71 ，比較模塊72和誤差模塊74。 所述變矩器扭矩模塊71基 于多區(qū)域Kotwicki模型確定變矩器扭矩56。所述Kotwicki模型的論述 可以在1983年的SAE論文820393號中發(fā)現(xiàn)。多區(qū)域Kotwicki模型由 下列等式說明
<formula>formula see original document page 6</formula>(1)
區(qū)域a力)，a(,)可以由滑動率確定，其中滑動率由渦輪速度 )和發(fā)動機(jī)或泵速度(e^扁p )以及下列等式確定 iS7z》 二 6紋6 / ^ pw， (2)
在各種實(shí)施例中，三個區(qū)域可以被確定，其中a(,)由小于0.90的 滑動率確定；a(,)由在0.90和1.03之間的滑動率確定；和《3(0由大于 1.03的滑動率確定。 為了實(shí)行使用Kotwicki ^^莫型的修正(自適應(yīng))方法，可 以建立啟動標(biāo)準(zhǔn)以防止在模型無效的區(qū)域修正。啟動模塊70接收發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)速62和渦輪轉(zhuǎn)速64作為輸入，確定滑動和滑動率，并基于所述滑 動和所述滑動率估計(jì)啟動狀況。在各種實(shí)施例中，用于使用多區(qū)域 Kotwicki模型修正的啟動情況可以如下滑動率小于0.80;滑動率大于 1,08;和穩(wěn)態(tài)條件。穩(wěn)態(tài)條件可以由滑動變量的導(dǎo)數(shù)確定。 比較模塊72基于變矩器扭矩56和標(biāo)準(zhǔn)扭矩57計(jì)算扭矩 差78。比較模塊72設(shè)定等于所述變矩器扭矩56和所述標(biāo)準(zhǔn)扭矩57之 間差的扭矩差78。 誤差模塊74接收扭矩差78,啟動標(biāo)記76,和各種 參數(shù)作為輸入。當(dāng)所述啟動標(biāo)記是真時，誤差模塊74通過將當(dāng)前的扭 矩差78合并入當(dāng)前的誤差模型之內(nèi)以修正所述誤差模型。所述誤差模 型的結(jié)構(gòu)由對任何可能影響扭矩計(jì)算誤差的參數(shù)進(jìn)行誤差傳遞分析而 預(yù)先確定。這樣的參數(shù)可以包括摩擦,輔助設(shè)備載荷，并且各種至扭矩 模型的輸入?yún)?shù)。 在各實(shí)施例中，總誤差()可以是摩擦引起的誤差 (￡，)，輔助設(shè)備載荷引起的誤差(，扭矩模塊輸入引起的誤差 ，和模塊的公知誤差之和，表示為
mod
f—f+f+f (3)
五^可以由確定為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)和流體溫度(Temp) 函數(shù)的粘性誤差()，和確定為流體溫度(Temp)函數(shù)的庫侖摩 擦誤差(￡ , fc )確定。計(jì)算方法如下
~c《醒(麗，—) ( 4 )￡_基于影響扭矩的車輛的各種電動載荷，例如動力轉(zhuǎn)向 (￡ps ),發(fā)電機(jī)(￡。
),輔助設(shè)備元件()和(￡,。)確定。計(jì)算 方法如下
五，=五p s (5VeehwgfF/zee//4"g/e)+ ￡。
(￡7￡<:/"'(:(3/丄0"<3^)+ ￡^ci (i^PM)+
(5) ￡—基于每氣缸中的空氣誤差(￡，04/^,腫司)，排氣再 生i吳差()，點(diǎn)火i吳差(e^0S^t，i PA/))，恒定i吳差(五畫'un'), 和任何發(fā)動才幾轉(zhuǎn)速相關(guān)誤差()確定。計(jì)算方法如下
五甲,五。,C'闊+ K孤一"秋闊《咖, (6) —使用模塊項(xiàng)并假定為線性關(guān)系的簡化的扭矩誤差模塊產(chǎn)
生
<formula>formula see original document page 8</formula> 每個獨(dú)立項(xiàng)的更詳細(xì)的分析將產(chǎn)生包括高介項(xiàng)的更復(fù)雜的方程，例
如
<formula>formula see original document page 8</formula<formula>formula see original document page 8</formula> 其中所述希臘字母e項(xiàng)基于修正策略例如加權(quán)遞歸最小
二乘方(WRLS)方法確定。所述被估計(jì)的扭矩誤差(E)被輸出以供圖2 的修正扭矩模塊52使用。 現(xiàn)在參見圖4，說明了修正發(fā)動機(jī)扭矩的方法的流程圖。 所述方法可以在發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間連續(xù)地執(zhí)行。在步驟100控制如上所 述基于多區(qū)域Kotwicki模型計(jì)算變矩器扭矩。在步驟102控制估計(jì)所 述啟動情況。在步驟102如果所述啟動情況滿足，在步驟104 —測量 誤差從標(biāo)準(zhǔn)扭矩和變矩器扭矩確定。在步驟106所述誤差模型估計(jì)扭 矩誤差并使用一修正方法例如加權(quán)遞歸最小二乘方法修正所述測量誤 差。在步驟108所述被估計(jì)的扭矩誤差然后應(yīng)用到所述標(biāo)準(zhǔn)扭矩。 本領(lǐng)域技術(shù)人員從上述說明可以理解，本發(fā)明充分的說明 可以以各種形式執(zhí)行。所以，盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合特別的例子進(jìn)行了 描述，本發(fā)明的真正的范圍將不會被因此限制因?yàn)樵谘芯克龈綀D，所 述說明書及其后的權(quán)利要求的基礎(chǔ)上其他的改進(jìn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來 說將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1.一種用于控制內(nèi)燃機(jī)的扭矩估計(jì)系統(tǒng)，包括基于誤差傳遞模型和多個扭矩模型參數(shù)估計(jì)扭矩誤差的扭矩誤差估計(jì)模塊；和基于所述扭矩誤差修正標(biāo)準(zhǔn)扭矩的修正扭矩模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步地包括基于數(shù)學(xué)扭矩模型計(jì) 算標(biāo)準(zhǔn)扭矩的扭矩模型模塊。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩模型是回歸扭矩模型 和物理才莫型中的至少 一個。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩誤差估計(jì)模塊包括 基于變矩器模型計(jì)算變矩器(TC)扭矩的變矩器扭矩模塊； 計(jì)算所述變矩器扭矩和所述標(biāo)準(zhǔn)扭矩之間的差值的比較模塊；和 基于所述差值，所述誤差傳遞模型，和所述多個扭矩模型參數(shù)產(chǎn)生扭矩誤差的誤差模塊。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述變矩器模型是多區(qū)域 Kotwicki模型。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述多區(qū)域Kotwicki模型的區(qū) 域是基于滑動的。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個扭矩模型參數(shù)是點(diǎn)火、 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、和每氣缸中的空氣量中的至少一個。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述多個扭矩模型參數(shù)基于摩 擦，發(fā)動機(jī)負(fù)荷，和輔助設(shè)備載荷中的至少一個。
9. 如^又利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括選4奪性地啟動所述扭矩 誤差估計(jì)以估計(jì)所述扭矩誤差的啟動模塊，其中所述啟動模塊基于滑 動率和穩(wěn)態(tài)條件選擇性地啟動所述扭矩誤差估計(jì)。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述啟動模塊基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn) 速和渦輪轉(zhuǎn)速確定滑動率。
11. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述穩(wěn)態(tài)條件可以由滑動變 量的導(dǎo)數(shù)確定。
12. —種用在控制內(nèi)燃機(jī)中的用于估計(jì)發(fā)動機(jī)扭矩的方法，包括 基于扭矩模型計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)扭矩；基于扭矩模型的扭矩模型參數(shù)的誤差傳遞分析確定扭矩誤差模型；對所述扭矩誤差模型使用 一修正方法以確定一扭矩誤差；和 基于所述扭矩誤差和標(biāo)準(zhǔn)扭矩計(jì)算被估計(jì)的扭矩。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述確定包括當(dāng)滿足啟動情 況時確定所述扭矩誤差模型，其中所述啟動情況基于滑動和穩(wěn)態(tài)條件確定。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和渦 輪轉(zhuǎn)速計(jì)算滑動。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括基于滑動變量的導(dǎo)數(shù) 確定穩(wěn)態(tài)條件。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述修正方法是加權(quán)遞歸最 小二乘方方法。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述計(jì)算被估計(jì)的扭矩包括 將所述扭矩誤差加到所述標(biāo)準(zhǔn)扭矩上。
18. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)扭矩包括基于 扭矩的數(shù)學(xué)模型計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)扭矩。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述數(shù)學(xué)模型是回歸扭矩模 型和物理#莫型中的至少 一個。
全文摘要
本發(fā)明提供一扭矩修正系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括基于誤差傳遞模型和多個扭矩模型參數(shù)估計(jì)扭矩誤差的扭矩誤差估計(jì)模塊；和基于所述扭矩誤差修正標(biāo)準(zhǔn)扭矩的修正扭矩模塊。
文檔編號F02D29/02GK101161999SQ20071018017
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者D·J·斯特羅 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司