用于内燃发动机的模型预测控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于内燃发动机的模型预测控制系统和方法。扭矩请求模块基于驾驶者输入产生用于火花点火发动机的第一扭矩请求。扭矩转换模块将第一扭矩请求转换为第二扭矩请求。模型预测控制（MPC）模块基于第二扭矩请求、发动机的模型以及具有(m+n)×(m+n)的维度的矩阵来确定目标值组。n是等于用于确定目标值组的下边界约束的数量的大于零的整数。m是等于用于确定目标值组的除了下边界约束之外的约束数量的大于零的整数。致动器模块基于目标值中的第一值控制发动机致动器的开度。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的交叉引用 此申请涉及2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 502、2014年3月26日 提交的美国专利申请号14/225, 516、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 626、 2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 817、2014年3月26日提交的美国专利申 请号14/225,896、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,531、2014年3月26日 提交的美国专利申请号14/225, 507、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 808、 2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 587、2014年3月26日提交的美国专利申 请号14/225,492、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/226,006、2014年3月26日 提交的美国专利申请号14/226, 12U2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 496 以及2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,891。以上申请的全部披露内容以引 用的方式并入本文。
本公开涉及内燃发动机，并且更具体来说，涉及用于车辆的发动机控制系统和方 法。
技术介绍
本文所提供的
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描述的目的在于从总体上介绍本公开的背景。当前提及 的专利技术人的工作一一以在此
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部分中所描述的为限一一以及在提交时否则可能不 构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技 术。 内燃发动机在汽缸内燃烧空气与燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。进入 发动机的空气流量通过节气门来调节。更具体来说，节气门调整节气门面积，这增加或减少 进入发动机的空气流量。当节气门面积增加时，进入发动机的空气流量增加。燃料控制系 统调整燃料被喷射的速率从而将所需的空气/燃料混合物提供到汽缸和/或实现所需的扭 矩输出。增加提供到汽缸的空气与燃料的量增加发动机的扭矩输出。 在火花点火发动机中，火花开始提供到汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩 点火发动机中，汽缸中的压缩燃烧提供到汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流量 可以是用于调整火花点火发动机的扭矩输出的主要机构，而燃料流可以是用于调整压缩点 火发动机的扭矩输出的主要机构。 已经开发出发动机控制系统来控制发动机输出扭矩以实现所需扭矩。然而，传统 的发动机控制系统并不如需要一样精确地控制发动机输出扭矩。另外，传统的发动机控制 系统并不对控制信号提供快速响应或者在影响发动机输出扭矩的各种设备之间协调发动 机扭矩控制。
技术实现思路
在一个特征中，披露一种用于车辆的发动机控制系统。扭矩请求模炔基于驾驶 者输入产生用于火花点火发动机的第一扭矩请求。扭矩转换模块将第一扭矩请求转换 为第二扭矩请求。模型预测控制（MPC)模炔基于第二扭矩请求、发动机的模型以及具有 (m+n) X (m+n)的维度的矩阵来确定目标值组。η是等于用于确定目标值组的下边界约束的 数量的大于零的整数。m是等于用于确定目标值组的除了下边界约束之外的约束数量的大 于零的整数。致动器模炔基于目标值中的第一值控制发动机致动器的开度。 在其他特征中，致动器模炔基于目标值中的一个值来控制节气门阀的开度。 在另外其他特征中，致动器模炔基于目标值中的一个值来控制涡轮增压器的废气 门的开度。 在另外其他特征中，致动器模炔基于目标值中的一个值来控制废气再循环（EGR) 阀的开度。 在其他特征中，致动器模炔基于目标值中的一个值来控制进气门定相。 在另外其他特征中，致动器模炔基于目标值中的一个值来控制排气门定相。 在另外其他特征中：基于目标值中的第二值控制涡轮增压器的废气门的开度的升 压致动器模块；基于目标值中的第三值控制排气再循环（EGR)阀的开度的EGR致动器模块； 以及分别基于目标值中的第四值和第五值控制进气门和排气门定相的相位器致动器模块， 其中致动器模炔基于目标值中的一个值来控制节气门阀的开度。 在其他特征中，参考模块分别确定用于目标值的参考值，其中MPC模块进一步基 于参考值来确定目标值。 在另外其他特征中，约束包括用于目标值的约束和用于受控变量的约束。 在一个特征中，一种用于车辆的发动机控制方法包括：基于驾驶者输入产生用于 火花点火发动机的第一扭矩请求；将第一扭矩请求转换为第二扭矩请求；使用模型预测控 制（MPC)模块，基于第二扭矩请求、发动机的模型以及具有（m+n) X (m+n)的维度的矩阵来 确定目标值组，其中η是等于用于确定目标值组的下边界约束的数量的大于零的整数并且 m是等于用于确定目标值组的除了下边界约束之外的约束数量的大于零的整数；以及基于 目标值中的第一值控制发动机致动器的开度。 在其他特征中，发动机致动器是节气门阀 在另外其他特征中，发动机致动器是涡轮增压器的废气门。 在另外其他特征中，发动机致动器是废气再循环（EGR)阀。 在其他特征中，发动机致动器是进气门相位器。 在另外其他特征中，发动机致动器是排气门相位器。 在另外其他特征中，发动机控制方法进一步包括：基于目标值中的第二值控制涡 轮增压器的废气门的开度；基于目标值中的第三值控制EGR阀的开度；以及分别基于目标 值中的第四值和第五值控制进气门和排气门定相，其中发动机致动器是节气门阀。 在其他特征中，发动机控制方法进一步包括：分别确定用于目标值的参考值；以 及进一步基于参考值来确定目标值。 在另外其他特征中，约束包括用于目标值的约束和用于受控变量的约束。 本专利技术包括以下方案： 1. 一种用于车辆的发动机控制系统，包括： 扭矩请求模块，所述扭矩请求模炔基于驾驶者输入产生用于火花点火发动机的第一扭 矩请求； 扭矩转换模块，所述扭矩转换模块将所述第一扭矩请求转换为第二扭矩请求； 模型预测控制（MPC)模块，所述MPC模炔基于所述第二扭矩请求、所述发动机的模型以 及具有（m+n) X (m+n)的维度的矩阵来确定目标值组，其中η是等于用于所述目标值组的确 定的下边界约束的数量的大于零的整数并且m是等于用于所述目标值组的确定的除了所 述下边界约束之外的约束数量的大于零的整数；以及 致动器模块，所述致动器模炔基于所述目标值中的第一值控制发动机致动器的开度。 2.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述致动器模炔基于所述目标值中的 一个值来控制节气门阀的开度。 3.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述致动器模炔基于所述目标值中的 所述一个值来控制涡轮增压器的废气门的开度。 4.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述致动器模炔基于所述目标值中的 所述一个值来控制废气再循环（EGR)阀的开度。 5.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述致动器模炔基于所述目标值中的 所述一个值来控制进气门定相。 6.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述致动器模炔基于所述目标值中的 所述一个值来控制排气门定相。 7.如方案1所述的发动机控制系统，其进一步包括： 升压致动器模块，所述升压致动器模炔基于所述目标值中的第二值控制涡轮增压器的 废气门的开度； 排气再循环（EGR)致动器模块，所述EGR致动器模炔基于所述目标值中的第三值控制 E本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的发动机控制系统，包括：扭矩请求模块，所述扭矩请求模块基于驾驶者输入产生用于火花点火发动机的第一扭矩请求；扭矩转换模块，所述扭矩转换模块将所述第一扭矩请求转换为第二扭矩请求；模型预测控制（MPC）模块，所述MPC模块基于所述第二扭矩请求、所述发动机的模型以及具有(m+n)×(m+n)的维度的矩阵来确定目标值组，其中n是等于用于所述目标值组的确定的下边界约束的数量的大于零的整数并且m是等于用于所述目标值组的确定的除了所述下边界约束之外的约束数量的大于零的整数；以及致动器模块，所述致动器模块基于所述目标值中的第一值控制发动机致动器的开度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R龙，A本波拉，D伯纳迪尼，N金，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US