[发明专利]使用模型预测控制的空气流控制系统和方法

权利要求书

1. 一种用于车辆的发动机控制系统，包括：

扭矩请求模块，所述扭矩请求模块基于驾驶员输入来生成用于火花点火发动机的第一扭矩请求；

扭矩转化模块，所述扭矩转化模块将所述第一扭矩请求转化为第二扭矩请求；

设定点控制模块，所述设定点控制模块基于所述第二扭矩请求来生成每缸空气质量（APC）设定点、排气再循环（EGR）设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点；

模型预测控制（MPC）模块，所述MPC模块基于所述APC设定点、EGR设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点来识别可能目标值的集合，分别基于所述火花点火发动机的模型和可能目标值的所述集合来生成预测参数，基于所述预测参数来选择可能目标值的所述集合中的一个，以及基于所述集合中的所选一个的所述可能目标值来设置目标值；以及

节气门致动器模块，所述节气门致动器模块基于所述目标值中的第一个来控制节气门的开度。

2. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，还包括：

增压致动器模块，其基于所述目标值中的第二个来控制废气门的开度；

排气再循环（EGR）致动器模块，其基于所述目标值中的第三个来控制EGR阀的开度；以及

移相器致动器模块，其基于所述目标值中的第四个和第五个来控制进气阀定相和排气阀定相。

3. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述MPC模块进一步基于所述APC设定点、EGR设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点来选择可能目标值的所述集合中的所述一个。

4. 根据权利要求3所述的发动机控制系统，其中所述MPC模块基于所述APC设定点、EGR设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点分别与所述预测参数的比较来选择可能目标值的所述集合中的所述一个。

5. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述MPC模块：

基于下述来确定所述集合的成本：

　　所述APC设定点分别与针对所述集合确定的预测APC的第一比较；

　　所述EGR设定点分别与针对所述集合确定的预测EGR的第二比较；

　　所述进气阀定相设定点分别与针对所述集合确定的预测进气阀定相值的第三比较；以及

　　所述排气阀定相设定点分别与针对所述集合确定的预测排气定相值的第四比较；以及

基于所述成本来选择可能目标值的所述集合中的所述一个。

6. 根据权利要求5所述的发动机控制系统，其中，所述MPC模块将第一、第二、第三和第四权重值分别应用到所述第一、第二、第三和第四比较，以确定所述成本，并且

其中，所述第一权重值大于或者小于所有的所述第二、第三和第四权重值。

7. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述MPC模块将所述目标值分别设置到针对所述目标值的预定范围内。

8. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述设定点模块进一步基于期望燃烧定相来生成所述APC设定点、EGR设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点。

9. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述设定点模块分别进一步基于针对所述APC设定点、EGR设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点的预定范围而生成所述APC设定点、EGR设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点。

10. 一种用于车辆的发动机控制方法，包括：

基于驾驶员输入来生成用于火花点火发动机的第一扭矩请求；

将所述第一扭矩请求转化为第二扭矩请求；

基于所述第二扭矩请求来生成每缸空气质量（APC）设定点、排气再循环（EGR）设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点；

使用模型预测控制（MPC）模块来执行下述操作：

　　基于所述APC设定点、EGR设定点、进气阀定相设定点和排气阀定相设定点来识别可能目标值的集合；

　　分别基于所述火花点火发动机的模型和可能目标值的所述集合来生成预测参数；

　　基于所述预测参数来选择可能目标值的所述集合中的一个；以及

　　基于所述集合中的所选一个的所述可能目标值来设置目标值；以及

基于所述目标值中的第一个来控制节气门的开度。