相位器150。 在實(shí)施時(shí)，可變氣門(mén)升程(未示出）也可以由相位器致動(dòng)器模塊158來(lái)控制。
[0065] 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以包括渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括由流過(guò)排氣系統(tǒng)134的 熱排氣供以動(dòng)力的熱渦輪160-1。渦輪增壓器還包括由渦輪160-1驅(qū)動(dòng)的冷空氣壓縮機(jī) 160-2。壓縮機(jī)160-2壓縮引入節(jié)氣門(mén)閥112中的空氣。在各個(gè)實(shí)施中，由曲軸驅(qū)動(dòng)的增壓 器(未示出）可以壓縮來(lái)自節(jié)氣門(mén)閥112的空氣并且將壓縮的空氣傳遞到進(jìn)氣歧管110。
[0066] 廢氣門(mén)162可以允許排氣繞開(kāi)渦輪160-1，由此減少由渦輪增壓器提供的升壓(進(jìn) 氣空氣壓縮的量)。升壓致動(dòng)器模塊164可以通過(guò)控制廢氣門(mén)162的開(kāi)度來(lái)控制渦輪增壓 器的升壓。在各個(gè)實(shí)施中，兩個(gè)或更多個(gè)渦輪增壓器可以被實(shí)施并且可以由升壓致動(dòng)器模 塊164來(lái)控制。
[0067] 空氣冷卻器(未示出）可以將來(lái)自壓縮空氣充量的熱量轉(zhuǎn)移到冷卻介質(zhì)（諸如發(fā)動(dòng) 機(jī)冷卻液或空氣)。使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液來(lái)冷卻壓縮空氣充量的空氣冷卻器可以稱(chēng)為中間冷 卻器。使用空氣來(lái)冷卻壓縮空氣充量的空氣冷卻器可以稱(chēng)為充量空氣冷卻器。壓縮空氣充 量可以例如通過(guò)壓縮和/或從排氣系統(tǒng)134的部件接收熱量。盡管為了說(shuō)明目的分開(kāi)展示， 但是渦輪160-1和壓縮機(jī)160-2可以彼此附接，從而將進(jìn)氣空氣置于緊密接近熱排氣。
[0068] 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以包括選擇性地將排氣重新引導(dǎo)回至進(jìn)氣歧管110的排氣再循 環(huán)（EGR)閥170。EGR閥170可以位于渦輪增壓器的渦輪160-1的上游。EGR閥170可以由 EGR致動(dòng)器模塊172基于來(lái)自ECM 114的信號(hào)來(lái)控制。
[0069] 曲軸的位置可以使用曲軸位置傳感器180來(lái)測(cè)量。曲軸的旋轉(zhuǎn)速度(發(fā)動(dòng)機(jī)速度） 可以基于曲軸位置來(lái)確定。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度可以使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度（ECT)傳感器 182來(lái)測(cè)量。ECT傳感器182可以位于發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)或者在冷卻液循環(huán)的其他位置處，諸如 散熱器(未不出）處。
[0070] 進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力可以使用歧管絕對(duì)壓力（MAP)傳感器184來(lái)測(cè)量。在各個(gè) 實(shí)施中，可以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)真空(其是周?chē)諝鈮毫εc進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力之間的差)。流 入到進(jìn)氣歧管110中的空氣的質(zhì)量流率可以使用空氣質(zhì)量流量（MF)傳感器186來(lái)測(cè)量。 在各個(gè)實(shí)施中，MAF傳感器186可以位于殼體(其也包括節(jié)氣門(mén)閥112)中。
[0071] 節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116可以使用一個(gè)或多個(gè)節(jié)氣門(mén)位置傳感器（TPS) 190來(lái)監(jiān)控 節(jié)氣門(mén)閥112的位置。吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)102中的空氣的周?chē)鷾囟瓤梢允褂眠M(jìn)氣溫度（IAT)傳 感器192來(lái)測(cè)量。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100還可以包括一個(gè)或多個(gè)其他傳感器193,諸如周?chē)鷿穸葌?感器、一個(gè)或多個(gè)爆震傳感器、壓縮機(jī)出口壓力傳感器和/或節(jié)氣門(mén)入口壓力傳感器、廢氣 門(mén)位置傳感器、EGR位置傳感器和/或一個(gè)或多個(gè)其他適合的傳感器。ECM 114可以使用來(lái) 自傳感器的信號(hào)來(lái)做出用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的控制決策。
[0072] ECM 114可以與變速器控制模塊194通信以協(xié)調(diào)變速器(未示出)中的調(diào)檔。例如， ECM 114可以在換檔期間減少發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。ECM 114可以與混合控制模塊196通信以協(xié)調(diào) 發(fā)動(dòng)機(jī)102和電動(dòng)機(jī)198的操作。
[0073] 電動(dòng)機(jī)198也可以用作發(fā)電機(jī)，并且可以用來(lái)產(chǎn)生電能以供車(chē)輛電氣系統(tǒng)使用和 /或以供存儲(chǔ)在電池中。在各個(gè)實(shí)施中，ECM 114、變速器控制模塊194以及混合控制模塊 196的各種功能可以集成到一個(gè)或多個(gè)模塊中。
[0074] 改變發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的每個(gè)系統(tǒng)都可以稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器。例如，節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊 116可以調(diào)整節(jié)氣門(mén)閥112的開(kāi)度以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)節(jié)氣門(mén)打開(kāi)面積。火花致動(dòng)器模塊126控制 火花塞以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于活塞TDC的目標(biāo)火花正時(shí)。燃料致動(dòng)器模塊124控制燃料噴射器以實(shí) 現(xiàn)目標(biāo)加燃料參數(shù)。相位器致動(dòng)器模塊158可以分別控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪 相位器150以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)氣凸輪相位器角和目標(biāo)排氣凸輪相位器角。EGR致動(dòng)器模塊172 可以控制EGR閥170以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)EGR打開(kāi)面積。升壓致動(dòng)器模塊164控制廢氣門(mén)162以實(shí) 現(xiàn)目標(biāo)廢氣門(mén)打開(kāi)面積。汽缸致動(dòng)器模塊120控制汽缸停用以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)數(shù)量的啟用的或停 用的汽缸。
[0075] ECM 114產(chǎn)生用于發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的目標(biāo)值以使得發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 扭矩。ECM 114使用模型預(yù)測(cè)控制來(lái)產(chǎn)生用于發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的目標(biāo)值，如以下進(jìn)一步論述。
[0076] 現(xiàn)在參照?qǐng)D2,呈現(xiàn)示例性發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能方框圖。ECM 114的示例性實(shí)施 包括駕駛者扭矩模塊202、車(chē)軸扭矩仲裁模塊204以及推進(jìn)扭矩仲裁模塊206。ECM 114可 以包括混合優(yōu)化模塊208。ECM 114還可以包括儲(chǔ)備/負(fù)載模塊220、扭矩請(qǐng)求模塊224、空 氣控制模塊228、火花控制模塊232、汽缸控制模塊236以及燃料控制模塊240。
[0077] 駕駛者扭矩模塊202可以基于來(lái)自駕駛者輸入模塊104的駕駛者輸入255來(lái)確定 駕駛者扭矩請(qǐng)求254。駕駛者輸入255可以基于例如加速踏板的位置和制動(dòng)踏板的位置。 駕駛者輸入255還可以基于巡航控制，該巡航控制可以是改變車(chē)輛速度以維持預(yù)定跟車(chē)間 距的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。駕駛者扭矩模塊202可以存儲(chǔ)加速踏板位置到目標(biāo)扭矩的一個(gè) 或多個(gè)映射并且可以基于選定的一個(gè)映射來(lái)確定駕駛者扭矩請(qǐng)求254。
[0078] 車(chē)軸扭矩仲裁模塊204在駕駛者扭矩請(qǐng)求254與其他車(chē)軸扭矩請(qǐng)求256之間進(jìn)行 仲裁。車(chē)軸扭矩(車(chē)輪處的扭矩）可以由各種源(包括發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)）產(chǎn)生。例如，車(chē) 軸扭矩請(qǐng)求256可以包括在檢測(cè)到正車(chē)輪滑移時(shí)由牽引控制系統(tǒng)請(qǐng)求的扭矩減少。當(dāng)車(chē)軸 扭矩克服車(chē)輪與路面之間的摩擦?xí)r發(fā)生正車(chē)輪滑移，并且車(chē)輪開(kāi)始與路面相反地滑移。車(chē) 軸扭矩請(qǐng)求256還可以包括抵消負(fù)車(chē)輪滑移的扭矩增加請(qǐng)求，其中因?yàn)檐?chē)軸扭矩為負(fù)而使 得車(chē)輛的輪胎相對(duì)于路面沿另一方向滑移。
[0079] 車(chē)軸扭矩請(qǐng)求256還可以包括制動(dòng)管理請(qǐng)求和車(chē)輛超速扭矩請(qǐng)求。制動(dòng)管理請(qǐng)求 可以減少車(chē)軸扭矩以確保車(chē)軸扭矩不會(huì)超出當(dāng)車(chē)輛停止時(shí)保持住車(chē)輛的制動(dòng)能力。車(chē)輛超 速扭矩請(qǐng)求可以減少車(chē)軸扭矩以防止車(chē)輛超出預(yù)定速度。車(chē)軸扭矩請(qǐng)求256還可以由車(chē)輛 穩(wěn)定性控制系統(tǒng)產(chǎn)生。
[0080] 車(chē)軸扭矩仲裁模塊204基于接收到的扭矩請(qǐng)求254與256之間的仲裁結(jié)果輸出預(yù) 測(cè)扭矩請(qǐng)求257和即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。如以下所描述，來(lái)自車(chē)軸扭矩仲裁模塊204的預(yù)測(cè)扭 矩請(qǐng)求257和即時(shí)扭矩請(qǐng)求258可以在用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器之前選擇性地由ECM 114的 其他模塊來(lái)調(diào)整。
[0081] 一般而言，即時(shí)扭矩請(qǐng)求258可以是當(dāng)前所需的車(chē)軸扭矩的量，而預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求 257可以是忽然可能需要的車(chē)軸扭矩的量。ECM 114控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100以產(chǎn)生等于即時(shí) 扭矩請(qǐng)求258的車(chē)軸扭矩。然而，目標(biāo)值的不同組合可以產(chǎn)生相同的車(chē)軸扭矩。因此，ECM 114可以調(diào)整目標(biāo)值以使得能夠快速過(guò)渡到預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257,同時(shí)仍將車(chē)軸扭矩維持在 即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。
[0082] 在各個(gè)實(shí)施中，預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257可以基于駕駛者扭矩請(qǐng)求254來(lái)設(shè)置。即時(shí)扭 矩請(qǐng)求258在一些情況下(諸如當(dāng)駕駛者扭矩請(qǐng)求254使得車(chē)輪在冰面上滑移時(shí)）可以被 設(shè)置成小于預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257。在此狀況下，牽引控制系統(tǒng)(未示出）可以通過(guò)即時(shí)扭矩請(qǐng) 求258請(qǐng)求減少，并且ECM 114減少到即時(shí)扭矩請(qǐng)求258的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出。然而，一旦車(chē) 輪滑移停止則ECM 114執(zhí)行減少，因此發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以迅速地恢復(fù)產(chǎn)生預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求 257。
[0083] 一般而言，即時(shí)扭矩請(qǐng)求258與（通常較高的）預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257之間的差異可以 稱(chēng)為扭矩儲(chǔ)備。扭矩儲(chǔ)備可以代表發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以開(kāi)始以最小延遲產(chǎn)生的額外扭矩的 量(高于即時(shí)扭矩請(qǐng)求258 )?？焖侔l(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器用來(lái)以最小延遲增加或減少當(dāng)前車(chē)軸扭矩。 快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器與慢速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器相反地定義。
[0084] 一般而言，快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器可以比慢速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器更迅速地改變車(chē)軸扭矩。 慢速致動(dòng)器可以比快速致動(dòng)器更慢地響應(yīng)于其相應(yīng)的目標(biāo)值的改變。例如，慢速致動(dòng)器可 以包括需要時(shí)間來(lái)響應(yīng)于目標(biāo)值的改變而從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置的機(jī)械部件。慢速 致動(dòng)器的特征還可以在于一旦慢速致動(dòng)器開(kāi)始實(shí)施改變的目標(biāo)值則其使得車(chē)軸扭矩開(kāi)始 改變而花費(fèi)的時(shí)間量。通常，此時(shí)間量對(duì)于慢速致動(dòng)器而言將比對(duì)于快速致動(dòng)器而言長(zhǎng)。此 外，即使在開(kāi)始改變之后，車(chē)軸扭矩可能花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完全響應(yīng)慢速致動(dòng)器中的改變。
[0085] 僅舉例而言，火花致動(dòng)器模塊126可以是快速致動(dòng)器?；鸹c(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過(guò) 施加火花來(lái)燃燒燃料，燃料包括例如汽油和乙醇。作為對(duì)比，節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116可以是 慢速致動(dòng)器。
[0086] 例如，如以上所描述，當(dāng)火花正時(shí)在最后一次點(diǎn)火事件與下一次點(diǎn)火事件之間變 化時(shí)，火花致動(dòng)器模塊126可以改變用于下一個(gè)點(diǎn)火事件的火花正時(shí)。作為對(duì)比，節(jié)氣門(mén)開(kāi) 度的改變花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)影響發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116通過(guò)調(diào)整節(jié)氣門(mén)閥 112的葉片的角來(lái)改變節(jié)氣門(mén)開(kāi)度。因此，當(dāng)用于節(jié)氣門(mén)閥112的開(kāi)度的目標(biāo)值被改變時(shí)， 由于節(jié)氣門(mén)閥112響應(yīng)于該改變從其前一位置移動(dòng)到新位置而存在機(jī)械延遲。此外，基于 節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的空氣流量改變?cè)谶M(jìn)氣歧管110中經(jīng)歷空氣輸送延遲。此外，進(jìn)氣歧管110中 增加的空氣流量直到汽缸118在下一個(gè)進(jìn)氣沖程中接收額外空氣、壓縮額外空氣并且開(kāi)始 燃燒沖程才被實(shí)現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的增加。
[0087] 使用這些致動(dòng)器作為實(shí)例，扭矩儲(chǔ)備可以通過(guò)將節(jié)氣門(mén)開(kāi)度設(shè)置為將會(huì)允許發(fā)動(dòng) 機(jī)102產(chǎn)生預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257的值來(lái)產(chǎn)生。同時(shí)，火花正時(shí)可以基于即時(shí)扭矩請(qǐng)求258來(lái) 設(shè)置，該即時(shí)扭矩請(qǐng)求小于預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257。盡管節(jié)氣門(mén)開(kāi)度產(chǎn)生足夠發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生 預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257的空氣流量，但是火花正時(shí)基于即時(shí)扭矩請(qǐng)求258而受到延遲(這減少扭 矩)。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩將等于即時(shí)扭矩請(qǐng)求258。
[0088] 當(dāng)需要額外扭矩時(shí)，火花正時(shí)可以基于預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257或預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257與 即時(shí)扭矩請(qǐng)求258之間的扭矩來(lái)設(shè)置。通過(guò)隨后的點(diǎn)火事件，火花致動(dòng)器模塊126可以將 火花正時(shí)返回到允許發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生可通過(guò)已經(jīng)存在的空氣流量實(shí)現(xiàn)的全部發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 扭矩的最佳值。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩可以被快速增加到預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257,而不會(huì)由于改 變節(jié)氣門(mén)開(kāi)度而經(jīng)歷延遲。
[0089] 車(chē)軸扭矩仲裁模塊204可以將預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257和即時(shí)扭矩請(qǐng)求258輸出到推進(jìn) 扭矩仲裁模塊206。在各個(gè)實(shí)施中，車(chē)軸扭矩仲裁模塊204可以將預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求257和即時(shí) 扭矩請(qǐng)求258輸出到混合優(yōu)化模塊208。
[0090] 混合優(yōu)化模塊208可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)102應(yīng)產(chǎn)生多少扭矩和電動(dòng)機(jī)198應(yīng)產(chǎn)生多少 扭矩?；旌蟽?yōu)化模塊208隨后分別將修改后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求259和修改后的即時(shí)扭矩請(qǐng)求 260輸出到推進(jìn)扭矩仲裁模塊206。在各個(gè)實(shí)施中，混合優(yōu)化模塊208可以在混合控制模塊 196中實(shí)施。
[0091] 推進(jìn)扭矩仲裁模塊206接收到的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求和即時(shí)扭矩請(qǐng)求從車(chē)軸扭矩域(車(chē) 輪處的扭矩)轉(zhuǎn)換為推進(jìn)扭矩域（曲軸處的扭矩)。此轉(zhuǎn)換可以在混合優(yōu)化模塊208之前、之 后、作為其一部分或替代其發(fā)生。
[0092] 推進(jìn)扭矩仲裁模塊206在推進(jìn)扭矩請(qǐng)求290 (包括轉(zhuǎn)換后的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求和即時(shí) 扭矩請(qǐng)求）之間進(jìn)行仲裁。推進(jìn)扭矩仲裁模塊206產(chǎn)生仲裁的預(yù)測(cè)扭矩請(qǐng)求261和仲裁的 即時(shí)扭矩請(qǐng)求262。仲裁的扭矩請(qǐng)求261和262可以通過(guò)從接收到的扭矩請(qǐng)求中選擇獲勝 的請(qǐng)求來(lái)產(chǎn)生。替代地或額外地，仲裁的扭矩請(qǐng)求可以通過(guò)基于接收到的扭矩請(qǐng)求中的另 一個(gè)或多個(gè)來(lái)修改接收到的請(qǐng)求中的一個(gè)來(lái)產(chǎn)生。
[0093] 例如，推進(jìn)扭矩請(qǐng)求290可以包括用于發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)的扭矩減少、用于失速防 止的扭矩增加以及由變速器控制模塊194請(qǐng)求適應(yīng)換檔的扭矩減少。推進(jìn)扭矩請(qǐng)求290還 可以由離合器燃油切斷導(dǎo)致，離合器燃油切斷在駕駛者踩下手動(dòng)變速器車(chē)輛中的離合器踏 板以防止發(fā)動(dòng)機(jī)速度的突變時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。
[0094] 推進(jìn)扭矩請(qǐng)求290還可以包括在檢測(cè)