用于模型預測控制的模擬輸出參考的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用 此申請涉及2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/225, 502、2014年3月26日 提交的美國專利申請?zhí)?4/225, 516、2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/225, 569、 2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/225, 626、2014年3月26日提交的美國專利申 請?zhí)?4/225,896、2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/225,531、2014年3月26日 提交的美國專利申請?zhí)?4/225, 507、2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/225, 808、 2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/225, 587、2014年3月26日提交的美國專利申 請?zhí)?4/225,492、2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/226,006、2014年3月26日 提交的美國專利申請?zhí)?4/226, 12U2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/225, 496 以及2014年3月26日提交的美國專利申請?zhí)?4/225,891。以上申請的全部披露內(nèi)容以引 用的方式并入本文。
技術領域
[0002] 本公開涉及用于車輛的發(fā)動機控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0003] 本文所提供的【背景技術】描述的目的在于從總體上介紹本公開的背景。當前提及 的發(fā)明人的工作一一以在此【背景技術】部分中所描述的為限一一以及在提交時否則可能不 構成現(xiàn)有技術的該描述的各方面，既不明示地也不默示地被承認為是針對本公開的現(xiàn)有技 術。
[0004] 控制系統(tǒng)(諸如發(fā)動機控制系統(tǒng))包括被控制以改變操作參數(shù)的多個致動器。發(fā)動 機控制系統(tǒng)中的示例性致動器包括但不限于節(jié)氣門閥、火花塞致動器、凸輪相位器、排氣再 循環(huán)閥、廢氣門、汽缸氣門或者用于改變發(fā)動機參數(shù)的任何其他部件。發(fā)動機控制系統(tǒng)根據(jù) 各個系統(tǒng)的輸入和所需輸出來控制致動器。
[0005] 例如，內(nèi)燃發(fā)動機在汽缸內(nèi)燃燒空氣與燃料混合物以驅動活塞，這產(chǎn)生驅動扭矩。 進入發(fā)動機的空氣流量通過節(jié)氣門來調(diào)節(jié)。更具體來說，節(jié)氣門調(diào)整節(jié)氣門面積，這增加或 減少進入發(fā)動機的空氣流量。當節(jié)氣門面積增加時，進入發(fā)動機的空氣流量增加。燃料控 制系統(tǒng)調(diào)整燃料被噴射的速率從而將所需的空氣/燃料混合物提供到汽缸和/或實現(xiàn)所需 的扭矩輸出。增加提供到汽缸的空氣與燃料的量增加發(fā)動機的扭矩輸出。
[0006] 在火花點火發(fā)動機中，火花開始提供到汽缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮 點火發(fā)動機中，汽缸中的壓縮燃燒提供到汽缸的空氣/燃料混合物?；鸹ㄕ龝r和空氣流量 可以是用于調(diào)整火花點火發(fā)動機的扭矩輸出的主要機構，而燃料流可以是用于調(diào)整壓縮點 火發(fā)動機的扭矩輸出的主要機構。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] -種控制系統(tǒng)包括控制模塊，該控制模塊：接收對應于用于多個致動器中的至少 一個的控制值的第一請求；選擇性地接收與用于多個致動器中的至少一個的預測未來控制 值相關的第二請求；如果未接收到第二請求則基于第一請求來確定用于致動器的目標值； 以及如果接收到第二請求則產(chǎn)生指示第二請求的參考信號。參考信號指示控制值的預測增 加和控制值的預測減少中的至少一個。模型預測控制模塊接收參考信號并且基于參考信號 調(diào)整與預測未來控制值相關的多個致動器中的一個。
[0008] -種用于車輛的發(fā)動機控制系統(tǒng)包括扭矩請求模塊，該扭矩請求模塊：接收至少 一個扭矩請求；選擇性地接收預測扭矩儲備請求；如果未接收到預測扭矩儲備請求則基于 至少一個扭矩請求來確定空氣扭矩請求；以及如果接收到預測扭矩儲備請求則產(chǎn)生指示預 測扭矩儲備請求的扭矩參考信號。扭矩參考信號指示預測扭矩請求增加和預測扭矩請求減 少中的至少一個。模型預測控制模塊接收扭矩參考信號并且基于扭矩參考信號調(diào)整扭矩儲 備。
[0009] -種操作用于車輛的發(fā)動機控制系統(tǒng)的方法包括：接收至少一個扭矩請求；選擇 性地接收預測扭矩儲備請求；如果未接收到預測扭矩儲備請求則基于至少一個扭矩請求來 確定空氣扭矩請求；如果接收到預測扭矩儲備請求則產(chǎn)生指示預測扭矩儲備請求的扭矩參 考信號，其中扭矩參考信號指示預測扭矩請求增加和預測扭矩請求減少中的至少一個；以 及基于扭矩參考信號調(diào)整扭矩儲備。
[0010] 本發(fā)明包括以下方案： 1. 一種控制系統(tǒng)，包括： 控制模塊，所述控制模塊： 接收對應于用于多個致動器中的至少一個的控制值的第一請求， 選擇性地接收與用于所述多個致動器中的至少一個的預測未來控制值相關的第二請 求， 如果未接收到所述第二請求，則基于所述第一請求來確定用于所述致動器的目標值， 以及 如果接收到所述第二請求，則產(chǎn)生代表所述第二請求的參考信號，其中所述參考信號 指示所述控制值的預測增加和所述控制值的預測減少中的至少一個；以及 模型預測控制模塊，所述模型預測控制模塊接收所述參考信號并且基于所述參考信號 調(diào)整與所述預測未來控制值相關的所述多個致動器中的一個。
[0011] 2.如方案1所述的控制系統(tǒng)，其中所述參考信號對應于所述第一請求加上或減 去由所述第二請求指示的偏差。
[0012] 3.如方案1所述的控制系統(tǒng)，其中控制模炔基于所述第一請求和所述第二請求 確定所述參考信號。
[0013] 4.如方案1所述的控制系統(tǒng)，其中所述參考信號包括在所述參考信號被提供到 所述模型預測控制模塊的第一時間之后的第二時間的增加。
[0014] 5.如方案4所述的控制系統(tǒng)，其中所述模型預測控制模塊在所述第二時間之前 調(diào)整與所述預測未來控制值相關的所述多個致動器中的一個。
[0015] 6. -種用于車輛的發(fā)動機控制系統(tǒng)，所述發(fā)動機控制系統(tǒng)包括： 扭矩請求模塊，所述扭矩請求模塊： 接收至少一個扭矩請求并且選擇性地接收預測扭矩儲備請求， 如果未接收到所述預測扭矩儲備請求，則基于所述至少一個扭矩請求來確定空氣扭矩 請求，以及 如果接收到所述預測扭矩儲備請求，則產(chǎn)生指示所述預測扭矩儲備請求的扭矩參考信 號，其中所述扭矩參考信號指示預測扭矩請求增加和預測扭矩請求減少中的至少一個；以 及 模型預測控制模塊，所述模型預測控制模塊接收所述扭矩參考信號并且基于所述扭矩 參考信號調(diào)整扭矩儲備。
[0016] 7.如方案6所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中所述扭矩參考信號對應于所述空氣扭 矩請求加上或減去由所述預測扭矩儲備請求指示的偏差。
[0017] 8.如方案6所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中所述扭矩請求模炔基于所述至少一個 扭矩請求和所述預測扭矩儲備請求確定所述扭矩參考信號。
[0018] 9.如方案6所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中所述扭矩參考信號包括在所述扭矩參 考信號被提供到所述模型預測控制模塊的第一時間之后的第二時間的增加。
[0019] 10.如方案9所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中所述模型預測控制模塊在所述第二時 間之前增加所述扭矩儲備。
[0020] 11.如方案10所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中所述模型預測控制模塊增加所述扭 矩儲備直到所述扭矩儲備大約等于對應于所述預測扭矩儲備請求的扭矩量。
[0021] 12.如方案11所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中所述扭矩參考信號包括在所述扭矩 儲備大約等于對應于所述預測扭矩儲備請求的扭矩量時的所述第一時間之后的第三時間 的增加，并且其中所述第三時間在所述第一時間之后并且在所述第二時間之前。
[0022] 13. -種操作用于車輛的發(fā)動機控制系統(tǒng)的方法，所述方法包括： 接收至少一個扭矩請求； 選擇性地接收預測扭矩儲備請求； 如果未接收到所述預測扭矩儲備請求，則基于所述至少一個扭矩請求來確定空氣扭矩 請求； 如果接收到所述預測扭矩儲備請求，則確定指示所述預測扭矩儲備請求的扭矩參考信 號，其中所述扭矩參考信號指示預測扭矩請求增加和預測扭矩請求減少中的至少一個；以 及 基于所述扭矩參考信號調(diào)整扭矩儲備。
[0023] 14.如方案13所述的方法，其中所述扭矩參考信號對應于所述空氣扭矩請求加 上或減去由所述預測扭矩儲備請求指示的偏差。
[0024] 15.如方案13所述的方法，其進一步包括基于所述至少一個扭矩請求和所述預 測扭矩儲備請求確定所述扭矩參考信號。
[0025] 16.如方案13所述的方法，其中所述扭矩參考信號包括在所述扭矩參考信號被 確定的第一時間之后的第二時間的增加。
[0026] 17.如方案16所述的方法，其進一步包括在所述第二時間之前增加所述扭矩儲 備。
[0027] 18.如方案17所述的方法，其進一步包括增加所述扭矩儲備直到所述扭矩儲備 大約等于對應于所述預測扭矩儲備請求的扭矩量。
[0028] 19.如方案18所述的方法，其中所述扭矩參考信號包括在所述扭矩儲備大約等 于對應于所述預測扭矩儲備請求的扭矩量時的所述第一時間之后的第三時間的所述增加， 并且其中所述第三時間在所述第一時間之后并且在所述第二時間之前。
[0029] 本公開的其他適用領域將從詳細描述、權利要求書以及圖變得顯而易見。詳細描 述和具體實例僅意欲用于說明目的而非意欲限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0030] 本公開將從詳細描述和附圖變得更完整理解，其中： 圖1是根據(jù)本公開的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的功能方框圖； 圖2是根據(jù)本公開的示例性發(fā)動機控制系統(tǒng)的功能方框圖； 圖3是根據(jù)本公開明的示例性空氣控制模塊的功能方框圖； 圖4是根據(jù)本公開的示例性扭矩請求模塊的功能方框圖； 圖5A和5B示出根據(jù)本公開的用于模擬扭矩參考信號的示例性正時回路；以及 圖6是根據(jù)本公開的示例性模擬扭矩參考方法的流程圖。
[0031] 圖中，可以重復使用參考數(shù)字以指示類似和/或相同元件。
【具體實施方式】
[0032] 控制系統(tǒng)中的控制模炔基于一個或多個輸入來控制系統(tǒng)的輸出。控制模炔基于輸 入調(diào)整控制系統(tǒng)中的各個致動器以實現(xiàn)所需的操作參數(shù)。例如，控制模塊根據(jù)用于每個致 動器的相應目標值來控制致動器以實現(xiàn)所需操作參數(shù)。致動器通常包括相對緩慢地響應控 制的一些致動器和相對緩慢地響應控制的一些致動器。因此，控制系統(tǒng)可能不能立即響應 輸入，且因此可能延遲所需輸出（即，所需的操作參數(shù))。換言之，控制系統(tǒng)可能不能立即實 現(xiàn)用于每個致動器的目標值。
[0033] 根據(jù)本公開的控制模塊實施模型預測控制來產(chǎn)生目標值。更具體來說，控制模塊 基于對控制系統(tǒng)的輸入來識別目標值的可能組?？刂颇Ｈ不诳赡芙M的目標值和系統(tǒng)的數(shù) 學模型來確定用于每個可能組的預測參數(shù)。另外，控制模塊可以選擇性地產(chǎn)生對應于預測 輸入的模擬參考信號。以此方式，控制系統(tǒng)可以準備好基于預測輸入來將致動器控制到目 標值，且因此當實際輸入匹配預測輸入時更快速地響應。
[0034] 僅舉例而言，發(fā)動機控制模塊（ECM)控制發(fā)動機的扭矩輸出。更具體來說，ECM基 于所請求的扭矩量分別基于目標值來控制發(fā)動機的致動器。例如，ECM基于目標進氣和排氣 相位器角來控制進氣和排氣凸輪軸定相、基于目標節(jié)氣門開度來控制節(jié)氣門閥、基于目標 EGR開度控制排氣再循環(huán)（EGR)閥并且基于目標廢氣門占空比控制渦輪增壓器的廢氣門。<