用模型预测控制调整发动机扭矩容量的系统和方法技术方案

公开了用模型预测控制调整发动机扭矩容量的系统和方法。根据本发明专利技术的原理的系统包括所需容量模块、预期扭矩请求模块以及发动机致动器模块。所需容量模块基于当前扭矩请求和发动机的最大扭矩输出产生在未来时间的发动机的所需扭矩容量。预期扭矩请求模块基于所需扭矩容量产生预期扭矩请求。发动机致动器模块基于预期扭矩请求控制在当前时间的发动机的致动器。

【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, 569、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，涉及用于使用模型预测控制调整发动 机的扭矩容量的系统和方法。
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
根据本公开的原理的系统包括所需容量模块、预期扭矩请求模块以及发动机致动 器模块。所需容量模炔基于当前扭矩请求和发动机的最大扭矩输出产生在未来时间的发动 机的所需扭矩容量。预期扭矩请求模炔基于所需扭矩容量产生预期扭矩请求。发动机致动 器模炔基于预期扭矩请求控制在当前时间的发动机的致动器。 本专利技术包括以下方案： 1. 一种系统，包括： 所需容量模块，所述所需容量模炔基于当前扭矩请求和发动机的最大扭矩输出产生在 未来时间的所述发动机的所需扭矩容量； 预期扭矩请求模块，所述预期扭矩请求模炔基于所述所需扭矩容量产生预期扭矩请 求；以及 发动机致动器模块，所述发动机致动器模炔基于所述预期扭矩请求控制在当前时间的 所述发动机的致动器。 2.如方案1所述的系统，其中所述所需容量模块在将所述当前时间的所述发动 机的目标扭矩容量切换到第一扭矩容量和第二扭矩容量中的一个之前，将所述所需扭矩容 量切换到所述第一扭矩容量和所述第二扭矩容量中的一个。 3.如方案2所述的系统，其中所述所需容量模块： 当所述发动机在所述第二扭矩容量下操作时，基于所述发动机的最大扭矩输出来确定 第一扭矩阈值；以及 当所述当前扭矩请求小于所述第一扭矩阈值时，将所述目标扭矩容量从所述第一扭矩 容量切换到所述第二扭矩容量。 4.如方案3所述的系统，其中所述所需容量模块： 当所述发动机在所述第二扭矩容量下操作时，基于所述发动机的所述最大扭矩输出来 确定第二扭矩阈值；以及 当所述当前扭矩请求大于所述第二扭矩阈值时，将所述目标扭矩容量从所述第二扭矩 容量切换到所述第一扭矩容量，其中所述第二扭矩阈值大于所述第一扭矩阈值。 5.如方案4所述的系统，其进一步包括： 预测模块，所述预测模块： 基于所述发动机的模型和基于所述当前扭矩请求和所述预期扭矩请求确定的可能目 标值的第一组来产生第一预测发动机输出扭矩；以及 基于所述发动机的所述模型和基于所述当前扭矩请求和所述预期扭矩请求确定的可 能目标值的第二组来产生第二预测发动机输出扭矩； 成本模块，所述成本模块： 基于第一预定加权值、所述第一预测发动机输出扭矩、所述当前扭矩请求以及所述预 期扭矩请求确定用于可能目标值的所述第一组的第一成本；以及 基于所述第一预定加权值、所述第二预测发动机输出扭矩、所述当前扭矩请求以及所 述预期扭矩请求确定用于可能目标值的所述第二组的第二成本；以及 选择模块，所述选择模炔基于所述第一成本和第二成本选择第一组和第二组中的一个 并且其基于第一组和第二组中选定的一个的可能目标值来设置目标值，其中所述发动机致 动器模炔基于所述目标值中的第一值来控制所述发动机致动器。 6.如方案5所述的系统，其中所述预期扭矩请求包括多个预期扭矩请求。 7.如方案5所述的系统，其中当所述第一成本低于所述第二成本时，所述选择模 块选择所述第一组，并且当所述第二成本低于所述第一成本时，所述选择模块选择所述第 二组。 8.如方案5所述的系统，其中： 在将所述所需扭矩容量切换到所述第一扭矩容量和所述第二扭矩容量中的一个之后 并且在将所述目标扭矩容量切换到所述第一扭矩容量和所述第二扭矩容量中的一个之前， 所述所需容量模块将模型扭矩容量切换到所述第一扭矩容量和所述第二扭矩容量中的一 个；以及 所述预测模炔基于所述模型扭矩容量从多个模型中选择所述发动机的所述模型。 9.如方案8所述的系统，其进一步包括参考模块，所述参考模炔基于所述模型扭 矩容量产生参考值，其中所述成本模块进一步基于所述参考值来确定所述第一成本和所述 第二成本。 10.如方案8所述的系统，其进一步包括设定值模块，所述设定值模炔基于所述 当前扭矩请求、所述预期扭矩请求以及所述模型扭矩容量产生用于所述发动机的空气和排 气设定值，其中所述成本模炔基于所述设定值来确定所述第一成本和所述第二成本。 11. 一种方法，包括： 基于当前扭矩请求和发动机的最大扭矩输出产生在未来时间的所述发动机的所需扭 矩容量； 基于所述所需扭矩容量产生预期扭矩请求；以及 基于所述预期扭矩请求控制在当前时间的所述发动机的致动器。 12.如方案11所述的方法，其进一步包括：在将所述当前时间的所述发动机的目 标扭矩容量切换到第一扭矩容量和第二扭矩容量中的一个之前，将所述所需扭矩容量切换 到所述第一扭矩容量和所述第二扭矩容量中的一个。 13.如方案12所述的方法，其进一步包括： 当所述发动机在所述第二扭矩容量下操作时，基于所述发动机的所述最大扭矩输出来 确定第一扭矩阈值；以及 当所述当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：所需容量模块，所述所需容量模块基于当前扭矩请求和发动机的最大扭矩输出产生在未来时间的所述发动机的所需扭矩容量；预期扭矩请求模块，所述预期扭矩请求模块基于所述所需扭矩容量产生预期扭矩请求；以及发动机致动器模块，所述发动机致动器模块基于所述预期扭矩请求控制在当前时间的所述发动机的致动器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CE惠特尼，KC王，GR小齐甘，A本波拉，D伯纳迪尼，
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