[发明专利]基于驾驶员行为预测踏板位置并基于预测踏板位置控制一或多个发动机致动器的系统和方法

说明书

技术领域

本公开涉及内燃机，并且更具体地涉及基于驾驶员行为预测踏板位置并基于预测踏板位置控制一个或多个发动机致动器的系统和方法。

背景技术

此文所提供的“背景技术”说明以对本公开的内容作一般性说明为目的。发明人的某些工作(即已在此背景技术部分中作出描述的工作)以及说明书中关于某些尚未成为申请日之前的现有技术的内容，无论是以明确或隐含的方式均不被视为相对于本公开的现有技术。

内燃机在汽缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，这样便产生了驱动转矩。通过节流阀调节进入发动机的气流。更具体地，节流阀调整节流面积，这增加或减少了进入发动机的气流。进入发动机的气流随着节流面积的增加而增加。燃料控制系统调整燃料喷射的速率，以将期望的空气/ 燃料混合物提供给汽缸和/或实现期望的转矩输出。增加提供给汽缸的空气和燃料的量使得发动机的转矩输出得以增加。

在火花点火式发动机中，火花引燃提供给汽缸的空气/燃料混合物。在压缩点火式发动机中，汽缸中的压缩作用使得提供给汽缸的空气/燃料混合物发生燃烧。点火正时和气流可以是调整火花点火式发动机转矩输出的主要机制，而燃料流量可以是调整压缩点火式发动机的转矩输出的主要机制。

发明内容

根据本公开的原理的系统包括踏板位置预测模块和发动机致动器控制模块。踏板位置预测模块基于驾驶员行为和车辆驾驶条件来预测踏板将来的位置。踏板位置包括加速踏板位置和制动踏板位置中的至少一个。发动机致动器控制模块基于所预测的踏板位置控制发动机的致动器。

从下文提供的详细说明、权利要求书和附图将会清楚本公开的其它应用领域。详细描述和具体示例仅仅是为了说明的目的，并不意图限制本公开的范围。

附图说明

从详细描述和附图将更全面地理解本公开，其中：

图1是根据本公开的示例性车辆系统的功能框图；

图2是根据本公开的示例性发动机控制系统的功能框图；

图3是根据本公开的示例性空气控制模块的功能框图；

图4是根据本公开的示例性驾驶员转矩模块的功能框图；

图5是描述根据本公开的使用模型预测控制来控制发动机致动器的示例性方法的流程图；

图6是描绘了根据本公开的预测踏板位置并基于所预测的踏板位置确定发动机致动器的目标值的示例性方法的流程图；

图7示出了可能出现压缩机喘振的压缩机质量流量和后压缩机压力的范围的曲线图；

图8示出了减油门喘振期间压缩机出口压力波动的曲线图；

图9和图10示出了当基于实际踏板位置控制压缩机旁通阀时的示例性控制信号以及压缩机质量流量与后压缩机压力之间的对应关系；以及

图11和图12示出了当基于预测的踏板位置控制压缩机旁通阀时的示例性控制信号以及压缩机质量流量与后压缩机压力之间的对应关系。

在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。

具体实施方式

发动机控制模块(ECM)控制发动机的转矩输出。更具体地，ECM 基于所请求的转矩量确定发动机的致动器的目标值，并且基于目标值来控制发动机的致动器。例如，ECM基于目标进气阀和排气阀升程状态控制进气阀和排气阀升程、基于目标节流阀开度控制节流阀以及基于目标废气门占空比来控制涡轮增压器的废气门。

ECM可以使用多个单输入单输出(SISO)控制器(诸如比例积分微分(PID)控制器)单独确定目标值。然而，当使用多个SISO控制器时，可以设定目标值，从而以燃料消耗有可能减少的代价来维持系统稳定性。另外，单个SISO控制器的校准和设计可能价格昂贵且耗时。

本公开的ECM使用模型预测控制(MPC)模块来生成目标值。MPC 模块基于发动机转矩请求识别目标值的可能集合。MPC模块基于目标值可能集合和发动机的数学模型来预测发动机对每个可能集合的响应。在一个示例中，MPC模块预测发动机的转矩输出、发动机的进气歧管内的压力以及提供给发动机的每个汽缸的空气量。