[发明专利]用于使用空气流量致动器控制发动机的方法

说明书

转矩请求模块基于驾驶员输入产生对发动机的转矩请求。模型预测控制(MPC)模块：基于转矩请求识别可能目标值集合，每个可能目标值集合包括目标有效节气门面积百分比；确定分别用于可能目标值集合的预测操作参数；确定分别用于可能目标值集合的成本值；基于成本值来选择一个可能目标值集合；并且分别基于一个选定集合的可能目标值来设定目标值，这些目标值包括节流阀两端的目标压力比。目标面积模块基于目标有效节气门面积百分比来确定节流阀的目标开度面积。节气门致动器模块基于目标开度来控制节流阀。

技术领域

本发明涉及内燃机，并且更具体地涉及用于车辆的发动机控制系统和方法。

背景技术

此处提供的背景描述的目的在于总体地呈现本发明的背景。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分中所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本发明的现有技术。

内燃机在汽缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动产生驱动转矩的活塞。经由节气门调节进入发动机的空气流量。更具体地，节气门调整节气门面积，从而增加或减少进入发动机的空气流量。随着节气门面积的增加，进入发动机的空气流量也增加。燃料控制系统调整燃料喷射的速率以向汽缸提供期望的空气/燃料混合物和/或实现期望的转矩输出。增加被提供给汽缸的空气和燃料的量会增加发动机的转矩输出。

在火花点火发动机中，火花起始被提供给汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，汽缸中的压缩燃烧被提供给汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流量可为用于调整火花点火发动机的转矩输出的主要机制，而燃料流量可为用于调整压缩点火式发动机的转矩输出的主要机制。

已经开发了发动机控制系统来控制发动机输出转矩以实现期望转矩。然而，传统的发动机控制系统不会如期望那样准确地控制发动机输出转矩。例如，用于控制变量的反馈循环中的一些响应输出不能足够快地更新来提供接近实时反馈以允许准确发出命令。另外，传统的发动机控制系统不提供对控制信号的快速响应，也无法在影响发动机输出转矩的各种装置之间协调发动机转矩控制。因此，需要一种改进的发动机控制方法，其包括更快的响应变量和改进的控制精度。

发明内容

一种用于控制车辆的发动机系统的方法包括基于驾驶员输入产生对发动机的空气转矩请求并且使用模型预测控制(MPC)用于基于空气转矩请求来识别多个可能目标值集合。多个可能目标值集合中的每一个包括可能目标有效节气门面积百分比。使用MPC以确定用于多个可能目标值集合中的每一个的预测操作参数集合。使用MPC以基于多个可能目标值集合中的每一个的预测操作参数集合来分别确定多个可能目标值集合中的每一个的成本值。使用MPC以基于成本值来选择多个可能目标值集合中的一个。基于多个可能目标值集合中的一个选定目标值集合来选择目标值集合，这些目标值集合包括目标有效节气门面积百分比。基于目标有效节气门面积百分比来确定节流阀的目标开度面积。基于目标开度面积来控制节流阀。

在本发明的一个示例中，基于空气转矩请求来识别多个可能目标值集合(多个可能目标值集合中的每一个包括可能目标有效节气门面积百分比)进一步包括基于空气转矩请求来识别多个可能目标值集合(多个可能目标值集合中的每一个包括可能目标有效节气门面积百分比和可能目标有效废气门面积百分比)。

在本发明的另一个示例中，基于多个可能目标值集合中的一个选定目标值集合来选择目标值集合(目标值集合包括目标有效节气门面积百分比)进一步包括基于多个可能目标值集合中的一个选定目标值集合来选择目标值集合(目标值集合包括目标有效节气门面积百分比和目标有效废气门面积百分比)。

在本发明的又另一个示例中，基于空气转矩请求来识别多个可能目标值集合(多个可能目标值集合中的每一个包括可能目标有效节气门面积百分比)进一步包括基于空气转矩请求来识别多个可能目标值集合(多个可能目标值集合中的每一个包括可能目标有效节气门面积百分比、可能目标排气凸轮最大开度位置以及可能目标进气凸轮最大开度位置)。