用于模型預(yù)測(cè)控制的模擬輸出參考的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 此申請(qǐng)涉及2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225, 502、2014年3月26日 提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225, 516、2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225, 569、 2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225, 626、2014年3月26日提交的美國(guó)專利申 請(qǐng)?zhí)?4/225,896、2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225,531、2014年3月26日 提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225, 507、2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225, 808、 2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225, 587、2014年3月26日提交的美國(guó)專利申 請(qǐng)?zhí)?4/225,492、2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/226,006、2014年3月26日 提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/226, 12U2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225, 496 以及2014年3月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/225,891。以上申請(qǐng)的全部披露內(nèi)容以引 用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開(kāi)涉及用于車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 本文所提供的【背景技術(shù)】描述的目的在于從總體上介紹本公開(kāi)的背景。當(dāng)前提及 的發(fā)明人的工作一一以在此【背景技術(shù)】部分中所描述的為限一一以及在提交時(shí)否則可能不 構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的該描述的各方面，既不明示地也不默示地被承認(rèn)為是針對(duì)本公開(kāi)的現(xiàn)有技 術(shù)。
[0004] 控制系統(tǒng)(諸如發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng))包括被控制以改變操作參數(shù)的多個(gè)致動(dòng)器。發(fā)動(dòng) 機(jī)控制系統(tǒng)中的示例性致動(dòng)器包括但不限于節(jié)氣門(mén)閥、火花塞致動(dòng)器、凸輪相位器、排氣再 循環(huán)閥、廢氣門(mén)、汽缸氣門(mén)或者用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的任何其他部件。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù) 各個(gè)系統(tǒng)的輸入和所需輸出來(lái)控制致動(dòng)器。
[0005] 例如，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在汽缸內(nèi)燃燒空氣與燃料混合物以驅(qū)動(dòng)活塞，這產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩。 進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量通過(guò)節(jié)氣門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)。更具體來(lái)說(shuō)，節(jié)氣門(mén)調(diào)整節(jié)氣門(mén)面積，這增加或 減少進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量。當(dāng)節(jié)氣門(mén)面積增加時(shí)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)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?qū)崿F(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(dòng)機(jī)的扭矩輸出。
[0006] 在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，火花開(kāi)始提供到汽缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮 點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)和空氣流量 可以是用于調(diào)整火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出的主要機(jī)構(gòu)，而燃料流可以是用于調(diào)整壓縮點(diǎn) 火發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出的主要機(jī)構(gòu)。

【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(duì)應(yīng)于用于多個(gè)致動(dòng)器中的至少 一個(gè)的控制值的第一請(qǐng)求；選擇性地接收與用于多個(gè)致動(dòng)器中的至少一個(gè)的預(yù)測(cè)未來(lái)控制 值相關(guān)的第二請(qǐng)求；如果未接收到第二請(qǐng)求則基于第一請(qǐng)求來(lái)確定用于致動(dòng)器的目標(biāo)值； 以及如果接收到第二請(qǐng)求則產(chǎn)生指示第二請(qǐng)求的參考信號(hào)。參考信號(hào)指示控制值的預(yù)測(cè)增 加和控制值的預(yù)測(cè)減少中的至少一個(gè)。模型預(yù)測(cè)控制模塊接收參考信號(hào)并且基于參考信號(hào) 調(diào)整與預(yù)測(cè)未來(lái)控制值相關(guān)的多個(gè)致動(dòng)器中的一個(gè)。
[0008] -種用于車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括扭矩請(qǐng)求模塊，該扭矩請(qǐng)求模塊：接收至少 一個(gè)扭矩請(qǐng)求；選擇性地接收預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求；如果未接收到預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求則基于 至少一個(gè)扭矩請(qǐng)求來(lái)確定空氣扭矩請(qǐng)求；以及如果接收到預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求則產(chǎn)生指示預(yù) 測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求的扭矩參考信號(hào)。扭矩參考信號(hào)指示預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求增加和預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求減 少中的至少一個(gè)。模型預(yù)測(cè)控制模塊接收扭矩參考信號(hào)并且基于扭矩參考信號(hào)調(diào)整扭矩儲(chǔ) 備。
[0009] -種操作用于車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的方法包括：接收至少一個(gè)扭矩請(qǐng)求；選擇 性地接收預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求；如果未接收到預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求則基于至少一個(gè)扭矩請(qǐng)求來(lái) 確定空氣扭矩請(qǐng)求；如果接收到預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求則產(chǎn)生指示預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求的扭矩參 考信號(hào)，其中扭矩參考信號(hào)指示預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求增加和預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求減少中的至少一個(gè)；以 及基于扭矩參考信號(hào)調(diào)整扭矩儲(chǔ)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(duì)應(yīng)于用于多個(gè)致動(dòng)器中的至少一個(gè)的控制值的第一請(qǐng)求， 選擇性地接收與用于所述多個(gè)致動(dòng)器中的至少一個(gè)的預(yù)測(cè)未來(lái)控制值相關(guān)的第二請(qǐng) 求， 如果未接收到所述第二請(qǐng)求，則基于所述第一請(qǐng)求來(lái)確定用于所述致動(dòng)器的目標(biāo)值， 以及 如果接收到所述第二請(qǐng)求，則產(chǎn)生代表所述第二請(qǐng)求的參考信號(hào)，其中所述參考信號(hào) 指示所述控制值的預(yù)測(cè)增加和所述控制值的預(yù)測(cè)減少中的至少一個(gè)；以及 模型預(yù)測(cè)控制模塊，所述模型預(yù)測(cè)控制模塊接收所述參考信號(hào)并且基于所述參考信號(hào) 調(diào)整與所述預(yù)測(cè)未來(lái)控制值相關(guān)的所述多個(gè)致動(dòng)器中的一個(gè)。
[0011] 2.如方案1所述的控制系統(tǒng)，其中所述參考信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述第一請(qǐng)求加上或減 去由所述第二請(qǐng)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(qǐng)求和所述第二請(qǐng)求 確定所述參考信號(hào)。
[0013] 4.如方案1所述的控制系統(tǒng)，其中所述參考信號(hào)包括在所述參考信號(hào)被提供到 所述模型預(yù)測(cè)控制模塊的第一時(shí)間之后的第二時(shí)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(yù)測(cè)控制模塊在所述第二時(shí)間之前 調(diào)整與所述預(yù)測(cè)未來(lái)控制值相關(guān)的所述多個(gè)致動(dòng)器中的一個(gè)。
[0015] 6. -種用于車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括： 扭矩請(qǐng)求模塊，所述扭矩請(qǐng)求模塊： 接收至少一個(gè)扭矩請(qǐng)求并且選擇性地接收預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求， 如果未接收到所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求，則基于所述至少一個(gè)扭矩請(qǐng)求來(lái)確定空氣扭矩 請(qǐng)求，以及 如果接收到所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求，則產(chǎn)生指示所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求的扭矩參考信 號(hào)，其中所述扭矩參考信號(hào)指示預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求增加和預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求減少中的至少一個(gè)；以 及 模型預(yù)測(cè)控制模塊，所述模型預(yù)測(cè)控制模塊接收所述扭矩參考信號(hào)并且基于所述扭矩 參考信號(hào)調(diào)整扭矩儲(chǔ)備。
[0016] 7.如方案6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述扭矩參考信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述空氣扭 矩請(qǐng)求加上或減去由所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求指示的偏差。
[0017] 8.如方案6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述扭矩請(qǐng)求模炔基于所述至少一個(gè) 扭矩請(qǐng)求和所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求確定所述扭矩參考信號(hào)。
[0018] 9.如方案6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述扭矩參考信號(hào)包括在所述扭矩參 考信號(hào)被提供到所述模型預(yù)測(cè)控制模塊的第一時(shí)間之后的第二時(shí)間的增加。
[0019] 10.如方案9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述模型預(yù)測(cè)控制模塊在所述第二時(shí) 間之前增加所述扭矩儲(chǔ)備。
[0020] 11.如方案10所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述模型預(yù)測(cè)控制模塊增加所述扭 矩儲(chǔ)備直到所述扭矩儲(chǔ)備大約等于對(duì)應(yīng)于所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求的扭矩量。
[0021] 12.如方案11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述扭矩參考信號(hào)包括在所述扭矩 儲(chǔ)備大約等于對(duì)應(yīng)于所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求的扭矩量時(shí)的所述第一時(shí)間之后的第三時(shí)間 的增加，并且其中所述第三時(shí)間在所述第一時(shí)間之后并且在所述第二時(shí)間之前。
[0022] 13. -種操作用于車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的方法，所述方法包括： 接收至少一個(gè)扭矩請(qǐng)求； 選擇性地接收預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求； 如果未接收到所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求，則基于所述至少一個(gè)扭矩請(qǐng)求來(lái)確定空氣扭矩 請(qǐng)求； 如果接收到所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求，則確定指示所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求的扭矩參考信 號(hào)，其中所述扭矩參考信號(hào)指示預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求增加和預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求減少中的至少一個(gè)；以 及 基于所述扭矩參考信號(hào)調(diào)整扭矩儲(chǔ)備。
[0023] 14.如方案13所述的方法，其中所述扭矩參考信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述空氣扭矩請(qǐng)求加 上或減去由所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求指示的偏差。
[0024] 15.如方案13所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所述至少一個(gè)扭矩請(qǐng)求和所述預(yù) 測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求確定所述扭矩參考信號(hào)。
[0025] 16.如方案13所述的方法，其中所述扭矩參考信號(hào)包括在所述扭矩參考信號(hào)被 確定的第一時(shí)間之后的第二時(shí)間的增加。
[0026] 17.如方案16所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述第二時(shí)間之前增加所述扭矩儲(chǔ) 備。
[0027] 18.如方案17所述的方法，其進(jìn)一步包括增加所述扭矩儲(chǔ)備直到所述扭矩儲(chǔ)備 大約等于對(duì)應(yīng)于所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)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(hào)包括在所述扭矩儲(chǔ)備大約等 于對(duì)應(yīng)于所述預(yù)測(cè)扭矩儲(chǔ)備請(qǐng)求的扭矩量時(shí)的所述第一時(shí)間之后的第三時(shí)間的所述增加， 并且其中所述第三時(shí)間在所述第一時(shí)間之后并且在所述第二時(shí)間之前。
[0029] 本公開(kāi)的其他適用領(lǐng)域?qū)脑敿?xì)描述、權(quán)利要求書(shū)以及圖變得顯而易見(jiàn)。詳細(xì)描 述和具體實(shí)例僅意欲用于說(shuō)明目的而非意欲限制本公開(kāi)的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 本公開(kāi)將從詳細(xì)描述和附圖變得更完整理解，其中： 圖1是根據(jù)本公開(kāi)的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能方框圖； 圖2是根據(jù)本公開(kāi)的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能方框圖； 圖3是根據(jù)本公開(kāi)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(kāi)的示例性扭矩請(qǐng)求模塊的功能方框圖； 圖5A和5B示出根據(jù)本公開(kāi)的用于模擬扭矩參考信號(hào)的示例性正時(shí)回路；以及 圖6是根據(jù)本公開(kāi)的示例性模擬扭矩參考方法的流程圖。
[0031] 圖中，可以重復(fù)使用參考數(shù)字以指示類似和/或相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 控制系統(tǒng)中的控制模炔基于一個(gè)或多個(gè)輸入來(lái)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(gè)致動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)所需的操作參數(shù)。例如，控制模塊根據(jù)用于每個(gè)致 動(dòng)器的相應(yīng)目標(biāo)值來(lái)控制致動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)所需操作參數(shù)。致動(dòng)器通常包括相對(duì)緩慢地響應(yīng)控 制的一些致動(dòng)器和相對(duì)緩慢地響應(yīng)控制的一些致動(dòng)器。因此，控制系統(tǒng)可能不能立即響應(yīng) 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(shí) 現(xiàn)用于每個(gè)致動(dòng)器的目標(biāo)值。
[0033] 根據(jù)本公開(kāi)的控制模塊實(shí)施模型預(yù)測(cè)控制來(lái)產(chǎn)生目標(biāo)值。更具體來(lái)說(shuō)，控制模塊 基于對(duì)控制系統(tǒng)的輸入來(lái)識(shí)別目標(biāo)值的可能組?？刂颇Ｈ不诳赡芙M的目標(biāo)值和系統(tǒng)的數(shù) 學(xué)模型來(lái)確定用于每個(gè)可能組的預(yù)測(cè)參數(shù)。另外，控制模塊可以選擇性地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于預(yù)測(cè) 輸入的模擬參考信號(hào)。以此方式，控制系統(tǒng)可以準(zhǔn)備好基于預(yù)測(cè)輸入來(lái)將致動(dòng)器控制到目 標(biāo)值，且因此當(dāng)實(shí)際輸入匹配預(yù)測(cè)輸入時(shí)更快速地響應(yīng)。
[0034] 僅舉例而言，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。更具體來(lái)說(shuō)，ECM基 于所請(qǐng)求的扭矩量分別基于目標(biāo)值來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器。例如，ECM基于目標(biāo)進(jìn)氣和排氣 相位器角來(lái)控制進(jìn)氣和排氣凸輪軸定相、基于目標(biāo)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度來(lái)控制節(jié)氣門(mén)閥、基于目標(biāo) EGR開(kāi)度控制排氣再循環(huán)（EGR)閥并且基于目標(biāo)廢氣門(mén)占空比控制渦輪增壓器的廢氣門(mén)。<