CN101876283B - 多脉冲使能确定和转换控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多脉冲使能确定和转换控制系统及方法。具体地，提供一种协调转矩控制(CTC)系统，其包括发动机容量模块、多脉冲使能模块和催化剂起燃转矩储备模块。发动机容量模块确定发动机的转矩容量并且生成最大发动机转矩容量信号。多脉冲使能模块使能多脉冲模式，该多脉冲模式包括在燃烧循环期间喷射至少两个脉冲的燃料入发动机气缸。多脉冲使能模块生成多脉冲期望信号以基于最大发动机转矩容量信号、催化剂起燃信号和制动转矩请求信号以多脉冲模式工作。催化剂起燃转矩储备模块基于多脉冲期望信号生成转矩储备修正信号。

Description

多脉冲使能确定和转换控制系统及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求了2009年4月29日提交的美国临时申请No.61/173,785的权益。上述申请的公开内容作为参考全部并入本文。本申请与2009年4月22日提交的美国临时申请No.61/171,535和2008年8月28日提交的美国临时申请No.61/190,471相关。

技术领域

本发明涉及发动机控制系统，并且尤其涉及用于多脉冲直喷式工作和转换的基于协调转矩控制的技术。

背景技术

本文提供的背景描述是为了大概介绍本发明的背景。目前署名的发明人的工作，在背景部分描述的内容，还有那些在申请时不能作为现有技术的描述方面，这些都不明显地或隐含地被认作抵触本发明的现有技术。

内燃发动机(ICE)燃烧气缸内的空气/燃料混合物从而驱动活塞，这产生驱动转矩。可以通过节气门和对节气门面积的调整来调节进入ICE发动机的空气流。节气门面积的调整改变进入ICE的空气流。当节气门面积增大时，进入发动机的空气流就增大。除了调整空气流之外，还调整燃料喷射率以提供空气/燃料混合物。增大提供给ICE的气缸的空气和燃料量就增大ICE的转矩输出。已经开发了发动机控制系统来控制发动机转矩输出。

火花点火直喷(SIDI)指的是燃料直接喷入火花点火汽油发动机的气缸。SIDI允许燃料喷入气缸时间的改善控制。在SIDI发动机中，在燃烧循环期间，可以在多个时间喷射燃料。这不同于进气道燃料喷射发动机，这种发动机中例如燃料喷入发动机的进气道和/或进气歧管并且是在相应燃烧循环的进气冲程之前。与SIDI发动机相关联的改善控制提供增加的马力、降低的排放和抑制敲缸。

在发动机起动期间，SIDI可用来以双脉冲(分段脉冲)模式操作发动机来降低排放。在双脉冲模式期间，在单个燃烧循环期间，生成两个燃料脉冲来提供总喷射燃料质量。在进气冲程期间或之前可提供第一喷射来在气缸中提供初始均质稀混合物。在压缩冲程末期可提供第二喷射来在火花塞尖部周围提供浓的易点火的云状物。

把燃料喷射分成两个燃料脉冲以燃料和空气的更稀总混合物允许延迟火花正时和更完全燃烧。这最小化了碳氢化合物排放，同时催化转化器低于激活工作温度。延迟的点火把来自燃烧充气的能量转换成排气热量，这迅速地升高催化剂温度，同时最小化未燃碳氢化合物进入催化剂的通道。

发明内容

在一个实施例中，提供一种协调转矩控制(CTC)系统，其包括发动机容量模块、多脉冲使能模块和催化剂起燃转矩储备模块。发动机容量模块确定发动机的转矩容量并且生成最大发动机转矩容量信号。多脉冲使能模块使能多脉冲模式，其包括在燃烧循环期间喷射至少两个燃料脉冲到发动机气缸。多脉冲使能模块生成多脉冲期望信号以基于最大发动机转矩容量信号、催化剂起燃信号和制动转矩请求信号以多脉冲模式工作。催化剂起燃转矩储备模块基于多脉冲期望信号生成转矩储备修正信号。

提供一种操作CTC系统的方法，其包括确定发动机的转矩容量并且生成最大发动机转矩容量信号。使能多脉冲模式，其包括在燃烧循环期间喷射至少两个燃料脉冲到发动机气缸。生成多脉冲期望信号以基于最大发动机转矩容量信号、催化剂起燃信号和制动转矩请求信号以多脉冲模式工作。基于多脉冲期望信号生成转矩储备修正信号。

从下面提供的详细描述中将更明显地看出本发明的更多适用领域。应当理解，本详细描述和特定例子只是起到举例的作用，而不意图限制本发明的范围。

本发明还提供了下列方案：

方案1.一种协调转矩控制(CTC)系统，包括：

发动机容量模块，其确定发动机的转矩容量并且生成最大发动机转矩容量信号；

多脉冲使能模块，其使能多脉冲模式，所述多脉冲模式包括在燃烧循环期间喷射至少两个脉冲的燃料入发动机气缸；

其中，所述多脉冲使能模块生成多脉冲期望信号以基于所述最大发动机转矩容量信号、催化剂起燃信号、制动转矩请求信号和转矩储备修正信号以所述多脉冲模式工作；以及

催化剂起燃转矩储备模块，其基于所述多脉冲期望信号生成所述转矩储备修正信号。

方案2.如方案1所述的CTC系统，其中，所述多脉冲使能模块基于发动机速度信号和大气压信号生成所述多脉冲期望信号。

方案3.如方案1所述的CTC系统，其中，所述催化剂起燃转矩储备模块基于每气缸空气信号和发动机速度信号生成所述转矩储备修正信号。

方案4.如方案1所述的CTC系统，还包括：

储备和负荷模块，其基于所述转矩储备修正信号生成输出；以及

致动器模块，其基于所述输出生成空气转矩请求信号和火花转矩请求信号。

方案5.如方案1所述的CTC系统，其中，当制动转矩请求信号与所述转矩储备修正信号之和大于或等于所述最大发动机转矩容量信号加上补偿时，所述多脉冲使能模块从所述多脉冲模式转换到单脉冲模式。

方案6.如方案1所述的CTC系统，其中，当发动机速度在第一预定范围之内并且环境空气压力大于预定空气压力时，所述多脉冲使能模块使能多脉冲模式的工作。

方案7.如方案6所述的CTC系统，其中，当所述发动机速度在第二预定范围之内时，所述多脉冲使能模块保持多脉冲期望信号状态。

方案8.如方案1所述的CTC系统，其中，当制动转矩请求信号大于或等于所述单脉冲模式的最小即时发动机容量转矩加上补偿时，所述多脉冲使能模块生成多脉冲实际信号来从所述多脉冲模式切换到单脉冲模式。

方案9.如方案1所述的CTC系统，其中，当所述多脉冲期望信号表明了多脉冲模式请求并且所述多脉冲实际信号表明了单脉冲模式请求时，所述多脉冲使能模块转换到所述多脉冲模式。

方案10.如方案1所述的CTC系统，其中，当所述多脉冲期望信号表明了单脉冲模式请求、多脉冲实际信号表明了多脉冲模式请求并且所述制动转矩请求信号大于所述单脉冲模式的最小即时发动机容量转矩加上补偿时，所述多脉冲使能模块转换到单脉冲模式。

方案11.如方案1所述的CTC系统，其中，当完成催化剂起燃模式时，所述多脉冲使能模块发起退出斜坡变化模式以从所述多脉冲模式转换到单脉冲模式。

方案12.如方案11所述的CTC系统，还包括相位器调度模块，其在所述退出斜坡变化模式期间使相位器定位斜坡变化。

方案13.如方案11所述的CTC系统，还包括空气流致动器模块，其在所述退出斜坡变化模式期间基于所述转矩储备修正信号的斜坡变化而使空气流斜坡变化，

其中，所述催化剂起燃转矩储备模块在所述退出斜坡变化模式期间提供所述转矩储备修正信号的斜坡变化。

方案14.如方案11所述的CTC系统，还包括点火致动器模块，其在所述退出斜坡变化模式期间基于所述转矩储备修正信号的斜坡变化而使火花斜坡变化，

其中，所述催化剂起燃转矩储备模块在所述退出斜坡变化模式期间提供所述转矩储备修正信号的斜坡变化。

方案15.如方案1所述的CTC系统，还包括点火致动器模块，其基于多脉冲实际信号调整火花正时，

其中，所述多脉冲使能模块生成所述多脉冲实际信号以从所述多脉冲模式切换到单脉冲模式，

其中，在从所述多脉冲模式切换到所述单脉冲模式时，所述点火致动器模块延迟发动机的火花正时，并且

其中，所述点火致动器模块延迟所述火花正时，从而在所述多脉冲模式期间所产生的发动机的第一输出转矩等于所述单脉冲模式期间所产生的发动机的第二输出转矩。

方案16.如方案1所述的CTC系统，其中，基于所述转矩储备修正信号生成所述多脉冲期望信号，并且

其中，所述多脉冲期望信号与所述CTC系统在所述多脉冲模式中工作时的所述转矩储备修正信号相同。

方案17.一种操作协调转矩控制(CTC)系统的方法，包括：

确定发动机的转矩容量并且生成最大发动机转矩容量信号；

使能多脉冲模式，所述多脉冲模式包括在燃烧循环期间喷射至少两个脉冲的燃料入发动机气缸；以及

生成多脉冲期望信号以基于所述最大发动机转矩容量信号、催化剂起燃信号和制动转矩请求信号以所述多脉冲模式工作；

其中，基于转矩储备修正信号生成所述多脉冲期望信号。

方案18.如方案17所述的方法，其中，当制动转矩请求信号与所述转矩储备修正信号之和小于所述最大发动机转矩容量信号加上补偿时，使能所述多脉冲模式。

方案19.如方案18所述的方法，还包括在所述多脉冲模式与单脉冲模式之间转换时，通过转矩请求的生成和基于所述多脉冲模式和单脉冲模式的转矩模型的使用来调整发动机的火花正时，从而保持发动机的输出转矩为恒定水平。

附图说明

通过详细说明和附图将更完整地理解本发明，其中：

图1是包含根据本发明的实施例的多脉冲转换控制的另一混合动力系统的功能框图；

图2是根据本发明的实施例的另一CTC系统的功能框图；

图3是根据本发明的实施例的示例性制动转矩、最大发动机容量和发动机转矩信号的曲线图；

图4示出了根据本发明的实施例的使能多脉冲CLO模式的方法；

图5示出了根据本发明的实施例的在单脉冲与多脉冲模式之间转换的方法；

图6示出了退出多脉冲CLO模式的方法；以及

图7是示例性发动机控制信号的曲线图，示出了根据本发明的实施例的从多脉冲CLO模式的起动和转换。

具体实施方式

下列描述本质上仅仅是示例性的，并且决不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，附图中将使用相同的附图标记表示相似的元件。本文所用的短语″A、B和C中的至少一个″应当解释成意味着使用非专用逻辑″或″的逻辑(A或B或C)。应当理解，方法内的步骤可以不同顺序执行，只要不改变本发明的原理。

本文所用的术语″模块″是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或其它的提供所述功能的适当部件。

此外，本文所用的术语″燃烧循环″指的是发动机燃烧过程的再发生阶段。例如，在四冲程内燃发动机中，单个燃烧循环可以指的是并且包括进气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程。在发动机的运转期间重复该四冲程。

此外，虽然主要是参照示例性内燃发动机描述下列实施例，但本发明的实施例可适用于其它内燃发动机。例如，本发明可适用于压缩点火、火花点火、均质火花点火、均质充气压缩点火、分层火花点火和火花助燃点火发动机。

在下列描述中，描述不同的燃料喷射脉冲模式。可以基于催化剂起燃(CLO)状态执行这些燃料喷射脉冲模式之间的转换。催化剂起燃指的是对排气系统的催化剂的迅速加热。催化剂具有相关的温度工作范围，在这个范围中，催化剂有效地降低排气管碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物排放。通过迅速加热催化剂直到这个温度工作范围内的温度，最小化排气管排放。

第一燃料喷射脉冲模式，称为单脉冲模式(SPM)，包括在燃烧循环期间喷射单燃料脉冲进入燃烧室内。在四冲程发动机中，燃烧循环可以例如指的是经过该四冲程(进气、压缩、点火和排气)的单一顺序。可以在发动机不需要最大CLO或发动机转矩需求高的时候使用单脉冲模式。

第二燃料喷射脉冲模式，称为多脉冲模式(MPM)，包括在燃烧循环期间喷射两个或更多燃料脉冲进入燃烧室内。在多脉冲模式期间，节气门可以处于全开位置或大致85-95％的开口位置。在一个实施例中，在燃烧循环期间，喷射两个燃料脉冲入燃烧室。多脉冲模式的使用允许排放输出控制，而不使用空气泵。空气泵通常被用于喷射富氧空气入排气系统来支持排气的氧化并因此加热催化剂。对于双脉冲模式，可以正常的曲轴角提供第一喷射来提供初始均质稀混合物。在压缩冲程末期可提供第二喷射。只是举例来说，第一脉冲可提供稀均质混合物，第二脉冲可在火花塞附近提供额外燃料用于强点火，引起组合充气的更完全燃烧。本文中，点火正时可以称为火花正时。

在下列实施例中，多脉冲模式用来提供总的稀混合物，同时在发动机火花塞附近提供浓混合物。在纯化学计量、稀或化学计量燃烧事件提供完全燃烧。在单脉冲模式中，总的混合物通常是浓的，以提供期望燃烧。在多脉冲模式中，火花塞周围的少量浓云状物提供了期望燃烧。这允许总的混合物为稀的或比单脉冲模式中的更稀，这减小碳氢化合物产物并减小了经过催化剂的通道。

多脉冲模式连同延迟火花(点火)正时一起允许发动机排放更少的碳氢化合物排放物，同时，在把来自燃烧充气的能量转换成排气热能的时候，催化剂是冷的和非激活的。这快速地使催化剂升温，未燃碳氢化合物进入催化剂的通道最小，同时催化剂工作在效率低的状态。

以多脉冲模式、例如双或分段脉冲模式工作的发动机控制系统可包括三个工作模式。例如，发动机控制系统可以双脉冲模式、单脉冲模式(正常喷射)和单末期脉冲模式(像双脉冲但缺少第一正常脉冲)。双脉冲模式可以在催化剂起燃期间执行并且在每个燃烧循环可包括两个喷射脉冲。举例来说，第一脉冲可包括燃烧循环的总燃料充气的60％并且在进气冲程之前或期间生成。第二脉冲可包括总燃料充气的40％并且可以在压缩冲程末期喷射。

单脉冲模式包括每个燃烧循环的单喷射脉冲。在进气冲程之前或期间可以生成单喷射脉冲。单喷射脉冲的正时可以称为″正常″正时。在发动机的转动曲柄期间执行单末期脉冲模式。单末期脉冲模式类似于双脉冲模式，但不生成第一脉冲。下面的图1-2中的发动机控制系统和模块可以这三个所述模式中的一个或多个工作。

在从多脉冲(或双脉冲)模式转换到单脉冲模式时，这些脉冲可以一起混合。脉冲的混合指的是在多个燃烧循环期间对一个或多个脉冲的脉冲正时的逐渐调整，直到这些脉冲同时发生或者本质上提供单脉冲。当从单脉冲模式转换到多脉冲模式时，燃料脉冲的正时可以逐渐调整(分开混合)，因此燃料脉冲发生在分开和不同的时间并且在不同的冲程期间。为了一起和/或分开地执行燃料脉冲的混合，需要许多转矩模型和混合许多工作范围的燃料控制系统。

下述技术没有包括燃料脉冲的一起混合或分开混合。代替地，下述技术包括在某些条件存在时的特定时间在单脉冲模式与多脉冲模式之间的转换。这些条件描述如下。

对于给定的每气缸空气(APC)，多脉冲模式中的发动机转矩生成量不同于单脉冲模式中的发动机转矩生成量。例如，通常，对于固定的APC和火花正时，在单脉冲模式中产生的转矩比双脉冲模式中的更多。对双脉冲模式起作用的火花正时范围(例如上止点(TDC)之前的-20°到10°)可以比对单脉冲模式起作用的火花正时范围(例如TDC之前的-5°到30°)更低。此外，对多脉冲模式是理想的凸轮轴相位器位置可以在单脉冲模式中不提供期望燃烧，反之亦然。

认为与空气流和凸轮轴相位器角度调整有关的致动器比调整火花正时所要求的时间更慢。当在不同的脉冲模式之间转换时，空气流致动器不能足够快地调整转矩输出来防止转矩输出的突变。因此，当在不同的脉冲模式之间转换时，调整火花正时来允许快速的系统响应并且提供相同的转矩输出。例如，在从双脉冲模式转换到单脉冲模式时，火花正时的延迟引起转矩输出的增大，该转矩在火花正时维持在恒定设定值的情况下提供。当燃料脉冲合并成单脉冲或者生成单脉冲时，火花正时的延迟防止增大的转矩输出，与多脉冲的相反。

当处于多脉冲模式并且在催化剂起燃期间时，延迟火花正时来最小化碳氢化合物生成量。当处于给定空气流的单脉冲模式中时，火花正时可能引起不点火。向单脉冲模式的转换可能进一步延迟火花正时，这更会引起不点火。为此，在没有首先空气流减少的情况下，将不会执行向单脉冲模式的转换，从而同时地或者在相同时期期间防止不点火增多或转矩输出增大。

当以多脉冲模式工作时，延迟火花正时并且提供接近最大空气流的空气流，相应发动机的变速器处于空档位置，并且发动机温度在与冷起动有关的温度范围之内。接近最大空气流可指的是，例如，接近充满的进气歧管和～90％的压力比或者在进气歧管绝对压力除以大气压大于或等于～90％的时候。空档位置指的是变速器不处于前进档或倒档的时候。冷起动指的是在发动机低于预定温度时起动发动机。发动机具有最大输出转矩，其支持工作在多脉冲模式中时的最大负荷。多脉冲模式中的最大输出转矩和最大负荷小于与单脉冲模式有关的最大输出转矩和负荷。

下述实施例提供用于工作在单和/或多脉冲模式中的协调转矩控制结构。还描述了用于在单脉冲模式与多脉冲模式之间转换的控制技术。此外，下列结构提供技术用于确定什么时候使能多脉冲模式、什么时候使能单脉冲模式以及什么时候在单脉冲模式与多脉冲模式之间转换。此外，下列技术包括调整点火提前从而在单脉冲模式时提供的转矩输出与在多脉冲模式中用于提供这些模式之间的转换的转矩输出相同，而没有转矩输出的不同。而且，可以调整空气流来防止转换时的不点火。这些技术考虑了车辆驾驶员转矩请求(例如加速器踏板和变速齿轮接合输入)，同时最小化碳氢化合物生成量并且考虑了发动机工作条件(例如空气密度和机油温度)。这些技术最小化发动机起动期间的碳氢化合物生成量。

现在参照图1，示出了包含用于CLO的燃料喷射模式转换的CTC系统100的功能框图。CTC系统100可以构造成用于非混合动力车辆、混合动力电动车辆和/或SIDI发动机。CTC系统100包括根据驾驶员输入模块104燃烧空气/燃料混合物从而给车辆产生驱动转矩的发动机102。将空气经由节气门阀112吸入进气歧管110中。CTC模块114，其可以称为发动机控制模块，控制节气门致动器模块116以调节节气门阀112的开口从而控制吸入进气歧管110中的空气量。

将空气从进气歧管110吸入发动机102的气缸中。发动机102可能包括许多气缸。CTC模块114可以指示气缸致动器模块120以选择性地停用一些气缸从而改善燃料经济性。

将空气从进气歧管110经由进气阀122吸入气缸118中。CTC模块114控制由燃料喷射系统124喷射的燃料量，该燃料喷射系统包括一个或多个燃料喷射器125。燃料喷射系统124可以在中央位置将燃料喷入进气歧管110，或者可以在多个位置将燃料喷入进气歧管110，例如在每个气缸的进气阀附近。可替代地，燃料喷射系统124可以将燃料直接喷入气缸，如图所示。

喷射的燃料与空气混合并且在气缸118中形成空气/燃料混合物。气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自CTC模块114的信号，点火致动器模块126给气缸118中的火花塞128通电，其点燃了空气/燃料混合物。火花正时相对于活塞处于称作上止点(TDC)的其最高位置时的曲轴角可为特定的，在上止点空气/燃料混合物被最大压缩。

空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动旋转曲轴(未示出)。然后活塞开始再次向上运动，并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。排气流过催化剂135。

进气阀122可以由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可以由排气凸轮轴142控制。在多种实施方式中，多个进气凸轮轴可以控制每个气缸的多个进气阀和/或可以控制多列气缸的进气阀。类似地，多个排气凸轮轴可以控制每个气缸的多个排气阀和/或可以控制多列气缸的排气阀。气缸致动器模块120可以通过停止燃料供应和点火和/或禁用它们的排气阀和/或进气阀而停用气缸。

CTC模块114可以调节进气阀122和/或排气阀130的位置来调节空气吸入量和保留在气缸(一个或多个)118中的惰性残余气体。CTC模块114还可以调整燃料喷射器(一个或多个)125的工作，例如喷射器的打开时间或尺寸，从而增大喷入气缸(一个或多个)118的燃料量。CTC模块114还可以对应于A/F混合物的变化来调整排气凸轮轴(一个或多个)的正时。

通过进气凸轮相位器148可以使进气阀122打开的曲轴角相对于活塞TDC发生改变。通过排气凸轮相位器150可以使排气阀130打开的曲轴角相对于活塞TDC发生改变。相位器致动器模块158根据来自CTC模块114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。

CTC系统100可以包括增压装置，其向进气歧管110提供增压空气。例如，图1示出涡轮增压器160。涡轮增压器160由流过排气系统134的排气提供动力，并且向进气歧管110提供压缩充气。涡轮增压器160可以在空气到达进气歧管110之前压缩空气。

废气旁通阀164可以允许废气绕过涡轮增压器160，由此降低涡轮增压器的输出(或增压)。CTC模块114经由增压致动器模块162控制涡轮增压器160。增压致动器模块162可以通过控制废气旁通阀164的位置来调整涡轮增压器160的增压。由涡轮增压器160向进气歧管110提供压缩充气。中冷器(未示出)可以耗散一些压缩充气热量，该热量是在压缩空气时产生的并且还可以通过接近排气系统134而增加。替代的发动机系统可包括增压器，其向进气歧管110提供压缩空气并且由曲轴驱动。

CTC系统100可以包括废气再循环(EGR)阀170，其选择性地废气重新引导回进气歧管110。在多种实施方式中，EGR阀170可以位于涡轮增压器160之后。CTC系统100可以使用发动机速度传感器180测量以每分钟转数(RPM)表示的曲轴速度。可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以安置在发动机102内或冷却剂循环的其它位置，比如散热器(未示出)。

可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量进气歧管110内的压力。在多种实施方式中，可以测量发动机真空，其中，发动机真空是环境空气压力与进气歧管110内压力的差值。可以使用质量空气流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110的空气质量。MAF传感器186可以位于包括节气门阀112的壳体中。

节气门致动器模块116可以使用一个或多个节气门位置传感器(TPS)190监控节气门阀112的位置。可以使用进气温度(IAT)传感器192测量吸入CTC系统100的空气的环境温度。CTC模块114可以使用来自传感器的信号为CTC系统100做出控制决策。

CTC模块114可以与变速器控制模块194连通从而协调变速器(未示出)中的换挡。例如，CTC模块114可以在换档期间降低转矩。CTC模块114可与混合动力控制模块196连通来协调发动机102和电动机198的工作。电动机198还可以用作发电机，并且可用来产生电能，该电能供车辆电气系统使用和/或储存在电池中。在多种实施方式中，CTC模块114、变速器控制模块194和混合动力控制模块196可以集成到一个或多个模块中。

为了从理论上参照发动机102的多种控制机构，改变发动机参数的各个系统都称为致动器。例如，节气门致动器模块116可以改变节气门板的位置，由此改变节气门阀112的开口面积。因此节气门致动器模块116可以被称作致动器，并且节气门开口面积可以被称作致动器位置。

类似地，点火致动器模块126可以被称作致动器，而相应的致动器位置是点火提前量。其它致动器包括增压致动器模块162、EGR阀170、相位器致动器模块158、燃料喷射系统124以及气缸致动器模块120。这些致动器所涉及的术语″致动器位置″分别对应于增压压力、EGR阀开口、进气和排气凸轮相位角、空气/燃料比以及启用的气缸数。

虽然电动机198可以提供与发动机102的转矩输出串联和/或并联的转矩，应当认识到，在此描述的范围内也设想了其它构造。例如，电动机198可以实施为一个或多个直接向车轮200提供转矩而不是通过变速器202的电动机。

发动机102和电动机198的组合转矩被用作变速器202的输入。变速器202可以是自动变速器，其根据来自CTC模块114的换挡命令切换档位。变速器202的输出轴与差速齿轮204的输入部相连。差速齿轮204驱动轴和车轮200。车轮速度感传器206生成信号，其表明它们各个车轮200的旋转速度。

CTC模块114基于接收的传感器信号及本文所述的其它参数估计要提供的发动机输出转矩。CTC模块114可以调整节气门位置、空气-燃料比、阀正时、燃料喷射等等来提供估计的发动机输出转矩。基于期望发动机输出转矩，CTC模块114控制发动机装置，从而获得期望空气流、期望燃料喷射和/或期望火花正时。期望发动机输出转矩可以基于车辆操作员(驾驶员)请求和/或可为基于例如来自巡航控制系统的转矩输出请求控制。特别地，CTC模块114基于本发明的协调转矩控制方法和系统控制发动机的转矩输出。

CTC模块114所接收的传感器信号可以包括来自以下传感器的传感器信号：MAP传感器184、MAF传感器186、节气门位置传感器190、IAT传感器192、加速器踏板位置传感器195或其它传感器，例如发动机冷却剂温度传感器182、发动机速度传感器180、环境温度传感器197、油温度传感器198和车速传感器201、排气或催化剂温度传感器203。

CTC模块114与节气门致动器模块116和巡航控制模块连通。CTC模块114接收来自节气门位置传感器190的节气门位置信号并且基于节气门位置信号调整节气门位置。CTC模块114可以使用节气门致动器基于加速器踏板的位置控制节气门阀112。节气门致动器模块116可以包括马达或步进马达，其提供对节气门位置的有限和/或粗略控制。

CTC模块114还可以使用节气门致动器基于来自巡航控制模块的输入(例如轴转矩请求)控制阀112。CTC模块114还生成有效踏板位置信号，其代表与车辆操作员是否踩下加速器踏板194或者巡航控制模块是否控制节气量无关的节气门位置。

可以基于来自传感器184、186的信号确定和/或估计每个气缸的空气质量、体积和压力。CTC控制模块114可以基于期望MAP和期望MAF确定节气门面积，并且可以基于节气门面积生成控制信号来控制节气门。可以基于发动机速度和转矩请求信号确定期望MAP和MAF。

发动机系统100还可以包括大气压传感器208。大气压传感器208可以用来确定环境条件，其可以进一步地用于确定期望节气门面积。期望节气门面积可以对应于特定的节气门位置。

CTC系统100还可以包括多个表格210，其可以在执行仲裁的时候和/或在执行与CTC模块114的模块有关的多种功能的时候使用。示出CTC114的实例模块并且参照图2的实施例进行描述。表格210可以包括单脉冲模式表格和/或转矩模型212和多脉冲模式表格和/或转矩模型214。表格和/或转矩模型的可以各自与图3-7的实施例所描述的一个或多个步骤相关联。

现在参照图2，给出了CTC系统499的功能框图。CTC系统499可以是CTC系统400的一部分。ECM 500的示例性实施方式包括轴转矩仲裁模块504。轴转矩仲裁模块504在来自驾驶员输入模块的驾驶员输入与其它轴转矩请求之间仲裁。例如，驾驶员输入可以基于加速器踏板的位置。驾驶员输入还可以基于巡航控制，其可以是自适应巡航控制，其保持预定跟车距离。

转矩请求可以包括目标转矩值以及斜坡变化请求，例如使斜坡变化转矩降至最小发动机停机转矩或使斜坡变化转矩从最小发动机停机转矩上升的请求。轴转矩请求可以包括在由于牵引系统而使车轮打滑期间请求的转矩降低。轴转矩请求还可以包括转矩请求增大来抵消车轮的负打滑，其中因为轴转矩为负，车辆的轮胎相对于路面打滑。

轴转矩请求还可以包括制动管理请求和车辆超速转矩请求。制动管理请求可以降低发动机转矩来保证发动机转矩输出不超过制动能力从而在车辆停止时保持车辆。车辆超速转矩请求可以降低发动机转矩输出以防止车辆超过预定速度。轴转矩请求还可以由车体稳定性控制系统做出。轴转矩请求可以进一步地包括发动机切断请求，例如可以在检测到严重故障时生成。

轴转矩仲裁模块504基于接收到的转矩请求之间的仲裁结果输出预测转矩和即时转矩。预测转矩是ECM 500准备生成的转矩量，并且通常可以基于驾驶员转矩请求。当即时转矩是当前期望转矩量时，其可以小于预测转矩。

即时转矩可以小于预测转矩来提供转矩储备，这在下文详细描述，并且实现暂时的转矩降低。只是举例来说，暂时的转矩降低可以在车辆速度接近于超速阈值和/或在牵引控制系统检测车轮打滑的时候进行请求。

即时转矩可以通过改变快速响应的发动机致动器来获得，而低速发动机致动器可用于准备预测转矩。例如，可以快速调整点火提前，此时，响应于凸轮相位器位置和节气门变化的空气流可以更慢地响应，因为空气流的变化受到进气歧管中的空气输送延迟的影响。此外，空气流的变化不表现为转矩变化，直到空气已经吸入气缸，进行压缩和燃烧。

可以通过设定低速发动机致动器产生预测转矩来得到转矩储备，同时设定快速发动机致动器产生小于预测转矩的即时转矩。例如，能够打开节气门，由此增大空气流并且准备产生预测转矩。同时，可以降低点火提前(换句话说，可以延迟火花正时)，使实际发动机转矩输出降为即时转矩。

预测与即时转矩之间的差值可以称为转矩储备。当存在转矩储备时，通过改变快速致动器，使发动机转矩能够快速地从即时转矩增大至预测转矩。由此获得预测转矩，而不用等待由一个慢速致动器的调整所引起的转矩变化。

轴转矩仲裁模块504输出预测转矩和即时转矩给推进转矩仲裁模块506。在多种实施方式中，轴转矩仲裁模块504可以输出预测转矩和即时转矩给混合动力优化模块508。混合动力优化模块508确定发动机会产生多少转矩以及EM会产生多少转矩。混合动力优化模块508然后输出修正预测和即时转矩值给推进转矩仲裁模块506。在多种实施方式中，混合动力优化模块508可以在HCM 509中实施。

推进转矩仲裁模块506所接收到的预测和即时转矩从轴转矩域(车轮上的转矩)转换成推进转矩域(曲轴上的转矩)。这个转换可以发生在混合动力优化模块508之前、之后、作为它的一部分或者代替它。

推进转矩仲裁模块506在预定转矩请求之间仲裁，包括转换的预测和即时转矩。推进转矩仲裁模块506可以生成仲裁预测转矩和仲裁即时转矩。可以通过从所接收请求选择取胜请求来生成仲裁转矩。替换性地或附加地，可以通过基于所接收请求的另一个或多个修正所接收请求的一个来生成仲裁转矩。

其它推进转矩请求可以包括用于发动机超速保护的转矩降低、用于失速保护的转矩增大以及TCM所请求的转矩降低来适应换档。在手动变速器车辆中，推进转矩请求还可以从离合器停供燃料得到，其可以在驾驶员踩下离合器踏板的时候降低发动机转矩输出。

推进转矩请求还可以包括发动机停机请求，其可以在检测到严重故障时发起。只是举例来说，严重故障可以包括车辆盗窃的检测、卡住的起动电动机、电子节气门控制问题和意外的转矩增大。只是举例来说，发动机停机请求可以总是嬴得仲裁，由此作为仲裁转矩输出，或者可以完全回避仲裁，简单地停止发动机而不考虑转矩。推进转矩仲裁模块506仍可以接收停车请求，因此，例如，适当数据能够反馈给其它转矩请求器。例如，可以告知所有其它转矩请求器他们已经输掉仲裁。推进转矩仲裁模块506可以接收来自RPM控制模块(未示出)的预测和即时转矩请求。

储备/负荷模块506接收来自推进转矩仲裁模块506的仲裁预测和即时转矩请求。多种发动机工作条件可以影响发动机转矩输出。响应于这些条件，通过增大预测转矩请求，储备/负荷模块520可以形成转矩储备。

只是举例来说，催化剂起燃过程或冷起动减排过程可以要求发动机延迟点火提前。因此储备/负荷模块520可以增大预测转矩请求到即时转矩请求之上来形成用于冷起动减排过程的延迟点火。在另一例子中，可以直接改变发动机的空气/燃料比和/或质量空气流，例如通过诊断的侵入的当量比测试和/或新式发动机净化。可以做出相应的转矩储备来快速增大转矩从而补偿由这些过程期间的燃料变稀所引起的发动机转矩输出的降低变化。

储备/负荷模块520还可以形成预期将来负荷的储备，例如空调压缩机离合器的接合或动力转向泵工作。A/C离合器接合的储备可以在驾驶员首次请求空调的时候形成。然后，当A/C离合器接合时，储备/负荷模块520可以增加A/C离合器的预期负荷到即时转矩请求。

致动模块524接收预测和即时转矩请求作为储备/负荷模块520的输出。致动模块524确定将如何获得预测和即时转矩请求。致动模块524可以是发动机型号专用的，燃气发动机与柴油机具有不同的控制方案。在多种实施方式中，致动模块524可以限定出发动机不相关的模块与发动机相关的模块之间的界限。

例如，在燃气发动机中，致动模块524可以改变节气门阀的开口，这允许宽范围的转矩控制。然而，节气门阀的开闭引起转矩的较慢变化。停用气缸也提供宽范围的转矩控制，但可能类似地也很慢并且另外还涉及驾驶性能和排放问题。改变点火提前是比较快速的，但没有提供同样多范围的转矩控制。此外，与火花有关的可能转矩控制量(称为火花容量)随着每气缸空气的变化而变化。

在多种实施方式中，致动模块524可以基于预测转矩请求生成空气转矩请求。空气转矩请求可以等于预测转矩请求，导致空气流被设定，因此能够简单地通过改变为其它致动器来获得预测转矩请求。

空气控制模块528可以基于空气转矩请求确定慢速致动器的期望致动器值。例如，空气控制模块528可以控制期望进气歧管绝对压力(MAP)、期望节气门面积和/或每个气缸的期望空气(APC)。期望MAP可以用来确定期望增压，期望APC可以用来确定期望凸轮相位器位置。

在汽油系统中，致动模块520还可以生成火花转矩请求、气缸关闭转矩请求和燃料质量转矩请求。火花转矩请求可以由点火控制模块532使用来确定从校准点火提前延迟火花到什么程度(其降低发动机转矩输出)。点火控制模块532控制点火致动器模块533。在柴油系统中，燃料质量可以是控制发动机转矩输出的主要致动器。

气缸关闭转矩请求可以由气缸控制模块536使用来确定停用几个气缸。气缸控制模块536可以指示气缸致动器模块120以停用发动机102的一个或多个气缸。在多种实施方式中，可以共同地停用预定组的气缸。气缸控制模块536还可以指示燃料控制模块537以停止向停用的气缸的提供燃料，并且可以指示点火控制模块532以停止向停用的气缸提供火花。

燃料质量转矩请求可以由燃料控制模块537使用来改变提供给每个气缸的燃料量。只是举例来说，燃料控制模块537可以确定燃料质量，该燃料质量与每个气缸的当前空气量结合产生化学计量燃烧。燃料控制模块537可以指示燃料致动器模块539以喷射这个燃料质量给每个启用气缸。在正常的发动机工作期间，燃料控制模块537可以试图保持化学计量空气/燃料比。

燃料控制模块537可以增大燃料质量到化学计算值之上以增大发动机转矩输出并且可以降低燃料质量以降低发动机转矩输出。在多种实施方式中，燃料控制模块537可以接收与化学计量不同的期望空气/燃料比。燃料控制模块537然后可以确定获得期望空气/燃料比的每个气缸的燃料质量。

致动模块524所采取的获得即时转矩请求的方法可以由模式设定来确定。可以给致动模块524提供模式设定，例如通过推进转矩仲裁模块506，并且模式设定可以指示不活动模式、可请求模式、最大范围模式和自动致动模式。

在不活动模式中，致动模块524可以忽略即时转矩请求并且试图获得预测转矩请求。因此致动模块520可以设定火花转矩请求、气缸关闭转矩请求和燃料质量转矩请求成预测转矩请求，这最大化当前发动机空气流条件的转矩输出。可替代地，致动模块524可以设定这些请求为预定(例如超出范围的高)值以禁用延迟点火、停用气缸或降低燃料/空气比所得到的转矩降低。

在可请求模式中，致动模块524可以通过只是调整点火提前来试图获得即时转矩请求。因此，致动模块524可以输出预测转矩请求给空气控制模块528，输出即时转矩请求给点火控制模块532。点火控制模块532将尽可能地延迟点火以试图获得火花转矩请求。如果期望转矩降低是大于火花储备容量(由点火延迟可获得的转矩降低量)，就不能获得转矩降低。

在最大范围模式中，致动模块524可以输出预测转矩请求作为空气转矩请求，输出即时转矩请求作为火花转矩请求。此外，致动模块524可以生成气缸关闭转矩请求，其低得足以使能点火控制模块532以获得即时转矩请求。换句话说，致动模块524可以在仅仅降低点火提前不能获得即时转矩请求的时候降低气缸关闭转矩请求(由此停用气缸)。

在自动致动模式中，致动模块524可以基于即时转矩请求降低空气转矩请求。举例来说，只要需要允许点火控制模块532获得即时转矩请求，就可以仅仅通过调整点火提前来降低空气转矩请求。因此，在自动致动模式中，获得即时转矩请求，同时允许发动机尽可能快地恢复到预测转矩请求。换句话说，通过尽可能地降低快速响应的点火提前，最小化对较慢响应节气门阀修正的使用。

转矩估计模块541可以估计发动机的转矩输出。估计转矩可以由空气控制模块528使用来执行对发动机空气流参数例如MAP、节气门面积和相位器位置的闭环控制。只是举例来说，可以限定出例如方程式1的那种转矩关系，式中，转矩(T)是每气缸空气(APC)、点火提前(S)、进气凸轮相位器位置(I)、排气凸轮相位器位置(E)、空气/燃料比(AF)、油温度(OT)和启用气缸数(#)的函数。

T＝f(APC，S，I，E，AF，OT，#)                       (1)

附加变量可以考虑，例如废气再循环(EGR)阀的开口度。

这个关系可以通过方程式进行建模和/或存储为查询表。转矩估计模块541可以基于测得的MAF和当前RPM确定APC，由此得到基于实际空气流的闭环空气控制。各个模型、方程式和/或表格可以用于单和多脉冲模式。所使用的进气和排气凸轮相位器位置可以基于实际位置，因为相位器可以前进到期望位置。此外，可以使用校准点火提前值。估计转矩可以称为空气转矩(即，在当前空气流下对能够生成多少转矩的估计，不管实际发动机转矩输出，其基于点火提前而变化)。

空气控制模块528可以生成期望进气歧管绝对压力(MAP)信号，其输出给增压调度模块541。增压调度模块541使用期望MAP信号来控制增压致动器模块542。增压致动器模块542然后控制一个或多个涡轮增压器和/或增压器。

空气控制模块528可以生成期望面积信号，其输出给节气门致动器模块543。节气门致动器模块543然后调节节气门阀以产生期望节气门面积。空气控制模块528可以使用估计转矩和/或MAF信号从而执行闭环控制。例如，可以基于估计转矩与空气转矩请求的比较控制期望面积信号。

空气控制模块528还可以生成期望每气缸空气(APC)信号，其输出给相位器调度模块544。基于期望APC信号和RPM信号，相位器调度模块544可以使用相位器致动器模块545控制进气和/或排气凸轮相位器的位置。

回到参照点火控制模块532，可以在多种发动机工作条件下校准点火提前值。只是举例来说，可以反演(inverted)转矩关系以求出期望点火提前。对于给定的转矩请求(T_des)，可以基于方程式2确定期望点火提前(S_des)。

S_des＝T^-1(T_des，APC，I，E，AF，OT，#)                  (2)

这个关系可以具体化为方程式和/或查询表。空气/燃料比(AF)可以是实际比，如燃料控制模块540所指示的。

当把点火提前设成校准点火提前时，得到的转矩可以尽可能地接近平均最佳转矩(MBT)。MBT指的是在点火提前增大时为给定的空气流生成的最大转矩，同时使用具有大于预定阈值的辛烷值的燃料。最大转矩出现时的点火提前可以称为MBT点火。校准点火提前可以不同于MBT点火，由于例如燃料质量(比如低辛烷值的燃料)和环境因素。因此校准点火提前时的点火提前可以小于MBT。

ECM 500还可包括发动机容量模块、多脉冲模式使能模块552和CLO转矩储备模块554。发动机容量模块550确定单和/或多脉冲模式中的发动机转矩容量。多脉冲模式使能模块552基于CLO信号、发动机速度信号(RPM)、大气压信号(BARO)、转矩储备修正信号T_CORR生成多脉冲实际(MPA)和多脉冲期望(MPD)信号。转矩储备修正信号T_CORR可以如何生成的例子在2009年6月10日提交的美国专利申请No.12/481,913中进行描述。

MPA信号指的是所指令的脉冲模式。一旦生成MPA信号，发动机就以所指令的脉冲模式工作。MPA信号提供给储备/负荷模块520、转矩估计模块541、相位器控制或致动器模块544，545、火花控制或致动器模块532，533以及燃料控制或致动器模块539，540。MPD信号指的是稳态期望脉冲模式并且提供给CLO转矩储备模块554和相位器调度或致动器模块544和545。MPD信号是MPA信号的前导指标并且可用于使CTC系统499为单脉冲模式与多脉冲模式之间的转换做准备。下面进一步说明MPA和MPD信号。CLO转矩储备模块554基于MPD信号和例如每气缸空气(APC)信号、发动机速度(RPM)、期望点火提前、冷却剂温度等生成转矩储备修正信号T_CORR。

多脉冲模式使能确定

CTC系统400、499是发动机控制系统，在处于CLO模式时，它们可以某一点火提前正时以多脉冲模式工作，称为多脉冲CLO模式。许多不同的参数影响系统的满足车辆操作员转矩需求和多脉冲CLO工作模式的能力。这些参数中的两个是加速器踏板位置和变速器接合状态，可以在确定是以单或多脉冲模式工作时使用。加速器踏板位置提供车辆操作员意图信息，变速器接合状态是对发动机负荷的指示。其它参数可包括动力转向、空调等等。这些参数可与三大类别相关联。这些类别是：1)飞轮负荷(制动转矩BT_REQ)；2)最大发动机转矩容量T_CAP；和3)多脉冲CLO模式的期望发动机工作条件(例如点火提前)。

制动转矩BT_REQ指的是发动机在曲轴上的输出转矩。可以通过推进转矩仲裁模块506确定制动转矩BT_REQ。怠速时的制动转矩BT_REQ基于变速器温度、变速器状态(例如驻车、空档或前进状态)和发动机的怠速速度。当驾驶员脚尖在踏板(例如非零加速器踏板位置)上时，制动转矩BT_REQ取决于车辆操作员需求(例如加速器踏板位置)、路面(例如车轮摩擦)和变速器传动齿轮。可以使用方程式3确定制动转矩BT_REQ。

BT_REQ＝T_ped+T_IDLE＝T_ENG-T_Acces                         (3)

T_ped是基于加速器踏板位置所请求的转矩。T_IDLE是加速器踏板处于零位(驾驶员没有放上脚尖)时的怠速转矩，T_ENG转矩由发动机产生，T_Acces是发动机辅助设备所使用的转矩。辅助转矩T_Acces可包括动力转向装置转矩T_PS、空调转矩T_AC、交流发电机/发电机转矩T_G等。

最大发动机转矩容量T_CAP可包括最大可用预测和即时转矩T_prcap、T_imcap。最大发动机转矩容量T_CAP是基于发动机的内件负荷、发动机辅助设备(例如动力转向装置、空调、交流发电机/发电机等)的工作以及发动机所接收的空气密度和燃料质量。空气密度影响最大发动机转矩容量，因为空气密度直接与发动机能够消耗的可燃空气量相关。燃料质量影响爆震生成和发动机产生功率的能力。

内件负荷是基于发动机的油和冷却剂温度，这与发动机部件之间的摩擦和空气密度有关。发动机部件之间的摩擦和空气密度影响发动机泵送损耗量。空气密度是基于空气压力和温度。可以通过相应的传感器和上述模块确定和/或检测油和冷却剂温度、空气密度、空气压力和温度。发动机辅助设备负荷是基于发动机速度RPM、交流发电机/发电机状态和空调离合器状态(例如接合或分离)。

延迟火花正时以改善多脉冲CLO模式期间的排放。增大空气流以维持延迟火花正时并持续所需发动机转矩。在多脉冲模式期间，节气门可以处于全开或接近全开的状态。进入发动机的空气流速可以基于燃料模式、点火提前正时和发动机速度RPM而改变。对于给定的环境条件，燃料模式、点火提前正时和发动机速度RPM可以是定值，这引起空气流速的变化以满足多脉冲模式工作。例如，空气流速可以基于发动机怠速时的速度而改变以维持在多脉冲CLO模式的工作并且提供所需点火提前正时，发动机怠速时的速度是基于冷却剂温度。点火提前正时还是冷却剂温度和发动机速度RPM的函数。

多脉冲模式使能模块552确定是否能够维持空气流速以持续工作在多脉冲CLO模式中。多脉冲模式使能模块552可基于空气流速是否能够持续而使能多脉冲CLO模式或从多脉冲CLO模式转换到单脉冲模式。当空气流速能够持续时，多脉冲模式使能模块552可使能多脉冲CLO模式。当空气流速不能持续时，多脉冲模式使能模块552可以从多脉冲CLO模式转换到单脉冲模式。

下述实施例说明转矩域中的三个类别的参数。多脉冲模式使能模块552可基于方程式4(基础方程)确定是否使能或从多脉冲CLO模式转换，式中，CAL₁是第一校准补偿。

BT_REQ+T_CORR＞T_CAP+CAL₁                             (4)

当制动转矩BT_REQ加上转矩储备修正信号T_CORR(对于多脉冲CLO模式)大于最大发动机容量转矩T_CAP加上第一校准补偿CAL₁时，多脉冲模式使能模块552可以把MPD信号设定为False(假)或LOW(低)。这表明，在多脉冲模式中不可以持续制动转矩，并且需要转换成单脉冲模式。

现在还参照图3，示出了示例性制动转矩和最大发动机容量信号的曲线图。在点A处，制动转矩BT_REQ加上转矩储备修正信号T_CORR(对于多脉冲CLO模式)近似等于最大发动机容量转矩T_CAP。箭头560代表转矩储备修正信号T_CORR。

可以通过推进转矩仲裁模块506确定制动转矩BT_REQ。CTC系统400、499可以基于制动转矩BT_REQ使发动机以怠速速度工作。CTC系统400、499可以具有开环信息，例如驻车、空档和前进状态中的变速器负荷和不同发动机速度时的变速器负荷。推进转矩仲裁模块506接收来自闭环发动机速度控制的信息，其考虑了未知负荷或误差。这些未知负荷或误差可以指的是动力转向装置转矩T_PS、路面变化、交流发电机/发电机转矩T_G等等。可以基于加速器踏板位置确定制动转矩BT_REQ。

可以通过CLO转矩储备模块554确定转矩储备修正信号T_CORR。对于当前发动机速度及其它工作条件可以使用转矩模型基于点火提前正时确定转矩储备修正信号T_CORR。转矩模型包括发动机内部负荷和发动机辅助设备负荷。转矩储备修正信号T_CORR可以用来调整空气流。多脉冲CLO模式中的空气流可以大于单脉冲模式中的空气流。以增大的预测转矩请求的形式把辅助空气流指示给致动模块524。

以提供当前工作环境和发动机状态的输入，使用转矩模型可确定最大发动机容量转矩T_CAP。转矩模型可以基于发动机油温度考虑发动机的内部摩擦。转矩模型可以基于交流发电机/发电机转矩、空调状态和空气密度的估计考虑辅助负荷。在一个实施例中，可以基于当前(已燃烧的燃料供应)当量比确定最大发动机容量转矩T_CAP。当前当量比可以等于化学计量空气燃料比除以所指令的当量比。在发动机冷起动期间，由于缺乏燃料的完全燃烧，使用当前当量比。

第一校准补偿CAL₁可以用来调整什么时候从多脉冲CLO模式转换到单脉冲模式。第一校准补偿CAL₁可以用来在预定退出时间之前或之后退出多脉冲CLO模式。第一校准补偿CAL₁还可以用来考虑可能的系统计算误差。

下图4-6，示出了CTC系统的操作方法。现在参照图4，示出了使能多脉冲CLO模式的方法。方法可以从600处开始。在步骤602和604处，多脉冲模式使能模块552可以确定发动机速度RPM什么时候小于第一发动机速度阈值RPM_Low或大于第二发动机速度阈值RPM_HIGH。多脉冲模式使能模块552可以包括发动机速度标准，该标准用于防止在多脉冲CLO模式中工作到预定发动机速度范围。例如，多脉冲模式使能模块552可以防止当发动机速度RPM大于预定发动机速度时以多脉冲模式工作。在一个实施例中，发动机速度等于怠速发动机速度。在所示实施例中，当发动机速度RPM小于第一发动机速度阈值RPM_Low或大于第二发动机速度阈值RPM_HIGH时，多脉冲模式使能模块552前进到步骤610，否则前进到步骤606。

在步骤606，多脉冲模式使能模块552确定环境空气的压力(环境空气压力)什么时候小于预定环境空气的压力(使能压力)。多脉冲模式使能模块552可以包括环境空气压力标准。例如，多脉冲模式使能模块552可以防止当环境空气的压力(环境空气压力)表明系统工作在大于预定高度的高度时以多脉冲CLO模式工作。在所示实施例中，当环境空气的压力(环境空气压力)小于预定环境空气的压力(使能压力)时，多脉冲模式使能模块552前进到步骤612，否则前进到步骤608。

在步骤608，多脉冲模式使能模块552可以确定是否满足方程式4。当满足方程式4时，多脉冲模式使能模块552可以前进到步骤612，否则前进到步骤614。

在步骤610，当工作在基于转矩的模式而不是基于致动器的模式时，多脉冲模式使能模块552可以前进到步骤612。在起动期间和在出现起动爆发时，多脉冲模式使能模块552可以维持工作在多脉冲CLO模式中。起动爆发指的是在起动发动机时发动机速度的峰值或大幅增大。在起动发动机时，CTC系统400、499可以把发动机速度限制为预定起动速度。在起动爆发状态期间生成的一些转矩值不能反映出发动机怠速速度工作所需的和/或满足驾驶员输入转矩需求的转矩。当CTC系统400、499从基于致动器的模式切换到基于转矩的模式时，这些值可以反映出发动机怠速速度工作所需的和/或满足驾驶员输入转矩需求的转矩。

在步骤612，根据当前工作模式，多脉冲模式使能模块552可以维持工作在单脉冲模式中或者转换成单脉冲模式的工作。这个转换可以包括当满足上述转换标准时设定MPD信号LOW，然后设定MPA信号LOW。

在步骤614和616处，多脉冲模式使能模块552可以确定发动机速度RPM什么时候大于或等于第一发动机速度阈值RPM_Low或是小于或等于第二发动机速度阈值RPM_HIGH。在所示实施例中，当发动机速度RPM大于或等于第一发动机速度阈值RPM_Low或是小于或等于第二发动机速度阈值RPM_HIGH时，多脉冲模式使能模块552前进到步骤626，否则前进到步骤618。

步骤602和604用于使能(使能对)，步骤614和616用于禁用(禁用对)。步骤602和604的RPM_Low和RPM_HIGH阈值从步骤614和616所用的RPM_Low和RPM_HIGH阈值偏移以提供滞后作用，这防止在使用相同或单一阈值时在工作模式之间的来回切换。步骤602和604的RPM_Low和RPM_HIGH阈值可以校准成与步骤614和616的RPM_Low和RPM_HIGH阈值相比更进一步地分开彼此。

在步骤618，多脉冲模式使能模块552确定环境空气的压力(环境空气压力)什么时候大于或等于预定环境空气的压力(使能压力)。在所示实施例中，当环境空气的压力(环境空气压力)大于或等于预定环境空气的压力(使能压力)时，多脉冲模式使能模块552前进到步骤620，否则前进到步骤626。

在步骤620，多脉冲模式使能模块552可以确定是否满足方程式4。当满足方程式4时，多脉冲模式使能模块552可以前进到步骤624，否则前进到步骤622，在此评估曲柄空气流模式。

在步骤622，多脉冲模式使能模块552确定CTC系统400、499什么时候工作在曲柄空气流模式中。曲柄空气流模式指的是在转动发动机曲柄期间所提供的预定空气流。当CTC系统400、499工作在曲柄空气流模式时，多脉冲模式使能模块552前进到步骤624。图4的方法可以在步骤626处结束，其可包括保持最后的MPD状态。

在步骤624，根据当前工作模式，多脉冲模式使能模块552可以维持工作在多脉冲模式中或者转换成多脉冲模式的工作。这个转换可以包括设定MPD信号HIGH(高)。

多脉冲CLO模式的转入和转出

当工作在多脉冲CLO模式期间，多脉冲模式使能模块552可以通过把MPD设成LOW来确定是否退出多脉冲CLO模式。CTC系统400、499可以退出多脉冲模式(设定MPA信号为LOW)并且在一定条件下恢复工作在多脉冲模式(把MPA信号设成HIGH)。例如，当脚尖放上加速器踏板(驾驶员请求增大转矩输出)并且随后加速器踏板恢复到(或将近)零踏板位置时，就可以出现多脉冲模式的转出并且随后转回多脉冲模式。这会发生在满足方程式4的时候。

当工作在单脉冲模式的同时，不能确定多脉冲模式的转矩储备修正信号T_CORR。当不能确定多脉冲模式的转矩储备修正信号T_CORR时，多脉冲模式使能模块552使用前次或最后保存的转矩储备修正信号T_CORR值(例如在多脉冲CLO模式中所确定的)。例如，当工作在多脉冲CLO模式期间，多脉冲模式使能模块552和/或CLO转矩储备模块554存储在存储器中并且反复更新转矩储备修正信号T_CORR值。在确定是否满足方程式4时可以使用这个值。滞后作用校准可以用来防止多脉冲CLO模式的切入和切出。例如，当制动转矩BT_REQ加上转矩储备修正信号T_CORR在最大发动机容量转矩T_CAP加上第一校准补偿CAL₁的预定范围之内时，多脉冲模式使能模块552可以停留在单脉冲模式或多脉冲CLO模式，而不在这些模式之间转换。

当脚尖放上加速器踏板或者变速器齿轮状态发生变化时就退出多脉冲CLO模式不会最小化尾气排放。在CLO期间，多脉冲模式使能模块552尽可能地维持工作在多脉冲CLO模式中，同时满足怠速和驾驶员转矩请求。这最小化排放。

图4的方法可以在多脉冲CLO模式有效的时候使用来确定是否从多脉冲CLO模式转出到单脉冲模式。其它标准可以用来确定多脉冲CLO模式和/或CLO模式是否应当有效，例如冷却剂温度、催化剂温度和发动机运行时间。例如，当冷却剂温度大于预定冷却剂温度时，多脉冲模式使能模块552可以防止以多脉冲CLO模式工作，和/或，CTC系统499可以防止以CLO模式工作。作为另一例子，当催化剂温度(排气系统中的催化剂的温度)大于预定催化剂温度时，多脉冲模式使能模块552可以防止以多脉冲CLO模式工作，和/或，CTC系统499可以防止以CLO模式工作。

另一标准可以是发动机运行时间。当发动机运行时间大于预定发动机运行时间时，多脉冲模式使能模块552可以防止以多脉冲CLO模式工作，和/或，CTC系统499可以防止以CLO模式工作。发动机运行时间可以用作备份以确保CTC系统400、499没有工作在多脉冲CLO模式中超过预定最大时间量。当因为已经达到催化剂温度或发动机运行时间标准而结束CLO模式时，CTC系统400、499可以继续进行退出斜坡变化模式。该退出斜坡变化模式可以包括排气和进气凸轮轴相位器位置的斜坡变化、火花正时和转矩储备的斜坡变化。下文进一步描述该退出斜坡变化模式。

CLO模式时的转换控制

多脉冲模式使能模块552可以基于期望多脉冲状态、当前制动转矩负荷和发动机转矩容量确定CTC系统400、499是否在单脉冲模式与多脉冲模式之间转换。下列技术提供在单脉冲模式与多脉冲模式之间的完全连续的转换，而不增大或降低发动机输出转矩(输出转矩的峰值或下降)。

现在还参照图5，示出了确定什么时候在单脉冲与多脉冲模式之间转换的方法。方法可以开始于步骤700。在步骤702，多脉冲模式使能模块552比较MPA信号与MPD信号。当MPA信号不与MPD信号相同时，多脉冲模式使能模块552前进到步骤704，否则在步骤706处结束。当MPA信号不与MPD信号相同时，CTC系统400、499可以工作在过渡模式。

当工作在多脉冲模式时，可以确定多脉冲模式和单脉冲模式的最小点火提前和火花正时。发动机容量模块550能够使用这些信息来用单脉冲模式中的当前空气流和最小点火提前计算最小转矩。这可以称为单脉冲中的最小即时发动机容量转矩T_CAPMINSP。T_CAPMINSP能够用于确定在做出从多脉冲模式到单脉冲模式的转换时转矩范围内的火花延迟的权限。当制动转矩请求大于T_CAPMINSP时，能够在转矩不增大的情况下做出这个转换。

在步骤704，当MPD信号为LOW(或FALSE)时，多脉冲模式使能模块552前进到步骤708，否则前进到步骤710。在步骤710，多脉冲模式使能模块552可以把MPA信号设成HIGH(或TRUE(真))。这切换从单脉冲模式到多脉冲CLO模式的工作。通常，不需要准备来切入多脉冲模式，因为发动机以延迟火花和高空气流工作在CLO模式中。这允许提前火花正时以抵消转入多脉冲模式时的转矩损耗。在步骤708，当制动转矩BT_REQ大于单脉冲模式中的最小即时发动机容量转矩T_CAPMINSP时，多脉冲使能模块552前进到步骤712，否则在步骤714处结束。当MPD信号被设成LOW时，满足步骤708的标准，因为CLO储备T_corr斜坡变化到低值。这减小了单脉冲模式中的最小即时发动机容量转矩T_CAPMINSP和空气流。

转矩标准可以用来确定什么时候能够执行转换。转矩标准可以包括确定制动转矩请求或所需BT_REQ什么时候大于单脉冲模式中的最小即时发动机容量转矩T_CAPMINSP。这可以基于单脉冲模式的当前空气流和最小点火提前确定。转矩标准可以包括方程式5，式中，CAL₂是第二校准补偿。

BT_REQ＞T_CAPMIN+CAL₂                                  (5)

图3中示出了示例性制动转矩和最小即时发动机容量转矩T_CAPMINSP。在点A处，多脉冲模式使能模块552可以设定MPD信号LOW以请求转换到单脉冲模式。在点B处，多脉冲模式使能模块552可以设定MPA信号LOW以转换到单脉冲模式。在点B处，单脉冲模式中的最小即时发动机容量转矩T_CAPMINSP近似等于制动转矩BT_REQ。

在步骤712，设定MPA信号LOW。这切换从多脉冲CLO模式到单脉冲模式的工作。在转换到单脉冲模式之前，多脉冲模式使能模块552调整火花正时来为多脉冲CLO模式提供足够的火花延迟(不提供小于最小点火提前的火花正时)。这降低了多脉冲模式中用当前每气缸空气(APC)所提供的输出转矩，以确保发动机在从多脉冲CLO模式转换到单脉冲模式之前、期间和之后都产生相同的输出转矩。

当处于CLO模式并且没有满足停留在多脉冲CLO模式的一个标准(MPD为LOW)时，多脉冲模式使能模块552使CTC系统400、499工作在过渡模式。在过渡模式期间，CTC系统400、499工作在多脉冲模式。

可校准转换转矩储备用于代替正常计算来确定过渡模式时的转矩储备修正信号T_CORR。转换转矩储备小于正常转矩储备修正信号T_CORR(多脉冲CLO模式的)来降低空气流和提前火花正时。

当满足方程式5时，能够达到制动转矩BT_REQ。多脉冲模式使能模块552可以设定MPD信号LOW以请求转换到单脉冲模式。在从多脉冲模式切换到单脉冲模式之前，使能退出斜坡变化模式。

因为在从多脉冲模式转换到单脉冲模式或在过渡模式期间要求较小的转矩储备，所以单脉冲模式中的最小即时发动机容量转矩T_CAPMINSP(单脉冲模式的有最小火花的当前空气)会随着空气流的降低而减小。当脚尖放上加速器踏板经过预定位置并且空气流恒定了一段时间时，增大制动转矩以满足方程式5。可校准补偿可以加到最小即时发动机容量转矩T_CAPMINSP上来调整过渡模式的时间或切换时间。

当满足了重新进入多脉冲CLO模式的标准(MPD信号转换成HIGH)时，执行向多脉冲CLO模式的转换，而没有不点火或转矩冲击(bump)(发动机输出转矩的峰值或下降)。当CTC系统400、499以大于预定空气流的空气流工作并且把火花正时延迟到小于预定角度时，可以执行回到多脉冲CLO模式的转换。这是因为多脉冲模式可以使用比单脉冲模式增大的空气流和提前的火花正时。调整空气流和/或火花正时以在多脉冲模式中获得与单脉冲模式相同的发动机转矩输出。在一个实施例中，空气流可以维持恒定，可以基于当前APC调整火花正时。

当工作在CLO模式和单脉冲模式时，火花正时可以延迟到最小点火提前来使排放减到最小。因此，向多脉冲模式的转换可以具有最少准备，因为点火提前处于最小。一旦请求就进行向多脉冲模式的切换。

上述技术提供了对单脉冲模式与多脉冲模式控制之间的快速转换的控制，同时满足转矩标准并且以最少排放执行CLO。

退出CLO时的转换控制

在确定完成了CLO模式之后，多脉冲模式使能模块552可以在预定时期退出多脉冲模式以避免对催化剂的过度加热。在发动机输出转矩的变化最小的情况下执行多脉冲模式的退出。可以由于驾驶员的介入(切入前进档或脚尖放上加速器踏板)来执行对多脉冲CLO模式的转换控制。可以在驾驶员介入的情况下执行退出多脉冲CLO模式的转换控制。当发动机工作在怠速速度时，可以执行多脉冲CLO模式时的转换控制。

现在参照图6，示出了在完成CLO模式时退出多脉冲CLO模式的方法。方法可以从步骤750开始。在步骤752，多脉冲模式使能模块552确定是否完成多脉冲CLO模式。当完成多脉冲CLO模式时，多脉冲模式使能模块552前进到步骤754。

在步骤754，多脉冲模式使能模块552发信号通知相位器调度模块544和CLO转矩储备模块554，启用多脉冲CLO模式退出相位。相位器调度模块544使凸轮相位器斜坡变化到用于单脉冲转换的位置。这些位置为单和多脉冲模式都提供稳定燃烧。CLO转矩储备模块554使转矩储备修正信号T_CORR斜坡变化到在怠速时提供最适合向单脉冲转换的空气流和点火提前的转矩储备。在一个实施例中，多脉冲模式使能模块552在多脉冲CLO模式时使用的第一火花正时或点火提前并在单脉冲模式时使用的第二火花正时或点火提前。提供第一和第二点火提前位置从而使单和多脉冲模式的发动机输出转矩都相同。在转换过程中通过使用相同的即时/火花转矩请求来实现点火提前变化，同时在多脉冲模式的转矩映射或模型与单脉冲模式的转矩映射或模型之间切换。这减轻了转矩冲击。

在步骤756，可以把CTC系统400、499校准成从用于在多脉冲CLO模式时提供高效CLO的工作点斜坡变化到公用工作点。为了最小化发动机输出转矩变化而由此做出不引起车辆驾驶员注意的转换，对凸轮轴相位器和转矩储备修正信号T_CORR采用斜坡变化方法。这个斜坡变化方法降低空气流并且增大点火提前。可以基于调整凸轮轴相位器、转矩储备修正信号T_CORR、空气流和火花正时的速度来调整执行斜坡变化方法的时间。斜坡变化转换可以出现在大约1-2秒期间(退出斜坡变化启用期)内。在完成CLO模式时退出多脉冲CLO模式的时间可能比在没有完成CLO时退出多脉冲CLO模式的时间更久。

在步骤758，当空气流和相位器处于公用工作点时，多脉冲模式使能模块552从多脉冲CLO模式中切换到单脉冲模式。这个切换包括切换点火提前，从多脉冲CLO模式时使用的点火提前到单脉冲模式时使用的点火提前。在转换期间基于一致转矩请求调整点火提前。第一转矩模型可以在多脉冲转矩模式时使用，第二转矩模型可以在单脉冲模式时使用。单和多脉冲模式的点火提前可以基于各自的转矩模型。

在一个实施例中，这些模式之间的切换出现在空气流、转矩储备和/或相位器位置处于公用工作点的预定和/或可校准时段的时候。在另一实施例中，这些模式之间的切换出现在空气流、转矩储备和/或相位器位置处于公用工作点并且基于发动机工作参数，例如单脉冲模式的制动转矩和最小即时发动机容量的时候。此实施例中的切换可以基于方程式5的满足。

现在参照图7，示出了示例性发动机控制信号的曲线图。发动机控制信号包括发动机速度信号RPM、排气凸轮轴位置信号CAM_exh、进气凸轮轴位置信号CAM_int、转矩储备修正信号T_CORR、空气流信号MAP、火花正时信号SPK_ADV、怠速积分信号IDLE_int、分段启用信号MPM以及单末期模式信号Single_Late。这些信号表示着发动机起动、多脉冲CLO模式的工作、斜坡变化模式和/或转换模式的工作以及多脉冲CLO模式到单脉冲模式之间的切换。

第一竖线800标志着发动机运行的时候。第二竖线802标志着执行从基于致动器的控制切换到基于转矩的控制的时候。只是举例来说，发动机运行的时候与CTC系统400、499从基于致动器的控制切换到基于转矩的控制的时候之间的第一时段803可以大约为1.0秒。第三竖线804标志着完成多脉冲CLO模式并且催化剂处于预定温度的时候。第四竖线806标志着出现多脉冲与单脉冲模式之间的切换的时候。只是举例来说，多脉冲与单脉冲模式之间的第二时段或过渡时段807可以大约为2-3秒。

在起动期间，通过转动发动机曲柄来增大发动机速度。曲柄转动速度由发动机速度信号RPM的部分808标识。在发动机运行之后，发动机速度易于增大或爆发，由部分810标识。这是因为歧管压力处于环境压力并且发动机产生相应的高转矩输出。歧管压力不会向下泵送，直到发动机以预定发动机速度运行。发动机速度可以限定为预定最大发动机速度。为了限制发动机速度，可以延迟点火提前，如火花正时信号SPK_ADV的部分812所示。只是举例来说，在起动时，点火提前可以为大约10°，在多脉冲CLO模式期间，可以为-15°。

CTC系统400、499可以在转动发动机曲柄时以单末期模式工作，并且在发动机运行的时候切换到以多脉冲CLO模式工作，如MPM和Single_Late信号所示。在切换到基于转矩的控制的时候，CTC系统400、499使能发动机速度控制(在速度控制模块SPDR内)，如图所示，通过在814处增大怠速积分信号IDLE_int以匹配预测转矩请求。

在切换到基于转矩的控制之后并且在多脉冲CLO模式期间，排气和进气凸轮轴位置可以斜坡变化到预定位置，如816、818所示。只是举例来说，进气和排气凸轮轴位置可以分别斜坡变化到高达大约10°和15°。当使能基于转矩的控制的时候，对转矩储备修正信号T_CORR进行初始化、确定和请求。转矩储备的初始化描述如下。只是举例来说，发动机运行的时候与对多脉冲CLO模式的进气和排气凸轮轴定位的时候之间的第三时段821可以大约为1.5秒。

在完成CLO模式之后，排气和进气凸轮轴位置、转矩储备修正信号T_CORR、空气流和点火提前可以斜坡变化到预定工作点，如上所述，并且在820、822、824、826和828处示出。进气和排气凸轮轴位置可以恢复到与发动机起动之前它们所处位置相同的位置或是其它位置。改变节气门位置以降低空气流。只是举例来说，在过渡模式期间点火提前可以增大大约5-8°，在多脉冲模式与单脉冲模式之间切换的时候降低大约1-3°，在切换到用于怠速速度工作的单脉冲模式的时候增大大约5°。转矩储备修正信号T_CORR可以比进气和排气凸轮轴更快的速度进行斜坡变化，以在切换到单脉冲模式之前提供第四或稳定时段829。只是举例来说，此稳定时段可以为0.5秒。当切换到单脉冲模式时，可以延迟点火提前，如830处所示。这在切换前后提供相同的发动机输出转矩。

在切换到单脉冲模式之后，对于怠速速度工作，火花正时可以向上斜坡变化，空气流可以向下斜坡变化，图832、834处所示。这通过使转矩储备修正信号T_corr斜坡变化为0Nm提供。

转矩系统储备初始化

有这样一个点，在这个点处，CTC系统400、499从具有对用于转动曲柄、起动和爆发控制的致动器直接调度的起动性模式切换到基于转矩的控制，其由转矩请求调度致动器。这由图7中的竖线802标识。当CTC系统400、499将要转换到基于转矩的控制的时候，可以启用(速度控制模块SPDR的)速度控制，此时存在零加速器踏板位置，否则启用基于转矩的控制。

为了防止在转换到基于转矩的控制期间致动器转矩请求的突变(转矩请求的不同超过预定值)，执行初始化技术。这个初始化技术用来匹配转换前后致动器转矩请求。

这个初始化技术包括把来自起动控制的空气流请求通过转矩模型转化成预测转矩请求。然后初始化怠速速度控制模块SPDR和转矩储备系统(储备/负荷模块520)以提供预测转矩请求。怠速速度控制模块SPDR和转矩储备系统的初始化包括：A)设定转矩储备修正信号Tcorr(可以称为冷起动排放转矩储备CSETR)，其等于期望冷起动点火提前和当前空气流所提供的转矩；B)设定速度控制预测积分值SCPLV；以及C)设定Δ储备(ΔR)，其等于冷起动排放转矩储备CSETR减去SPDR稳态转矩储备SSTR。提供给推进转矩仲裁模块506的预测转矩储备或转矩储备PTR可以是冷起动排放转矩储备CSETR、速度控制预测积分值SCPIV和Δ储备ΔR的函数，如方程式6所示。

T_PR＝f{CSETR，SCPIV，ΔR}                           (6)

速度控制预测积分值SCPIV等于起动性预测转矩SPT减去冷起动排放转矩储备CSETR、减去变速器负荷、减去SPDR稳态转矩储备SSTR，如方程式7所示。Δ储备如方程式8所示。

SCPIV＝SPT-CSETR-SSTR                               (7)

ΔR＝CSETR-SSTR                               (8)

用于限制起动期间的发动机速度的点火提前转化成转矩值SPARK_limit。怠速速度控制模块SPDR然后进行初始化以通过确定等于起动时的转矩(对于点火提前和当前空气流)减去变速器负荷的速度控制即时积分值提供转矩值SPARK_limit。

可以通过推进转矩仲裁模块506、怠速速度控制模块SPDR、储备/负荷模块520、多脉冲模式使能模块552和空气控制模块528中的相应一个或多个模块和/或相应的基于转矩的控制、速度控制、怠速控制和空气流控制模块和/或系统执行上述基于转矩的控制、速度控制、怠速控制、起动性控制和空气流控制。

MPM转换的空气流初始化

当在多脉冲CLO模式与单脉冲模式之间转换时(从多脉冲CLO模式到单脉冲模式或相反地)，空气流可以保持恒定。空气流的斜坡变化可以出现在转换之后。这允许空气流控制快速起作用以调整产生的转矩(以抵制转矩或产生附加转矩)从而在组合或分开一个气缸事件中的燃料脉冲时提供相同的转矩输出。空气流可以保持在恒定值，以改善空气估计和燃料输送算法。这能够做到，因为在分开或组合脉冲时，空气不可用来抵消转矩变化。一个气缸事件可以指的是气缸的燃烧循环事件或气缸的冲程。

当对于特定空气质量估计空气和确定燃料质量的能力降低时，在冷起动期间启用多脉冲冷起动排放控制。空气流的瞬变能够负面地影响排放输出。在请求空气流变化的时候，冷起动排放空气流控制防止了空气流的瞬变并且提供空气流的受控渐变或斜坡变化。

当从多脉冲模式转换到单脉冲模式或反过来时，CTC系统400、499在转矩模型之间切换。这改变了转矩与致动器请求之间的关系。可以生成不同的转矩请求以获得恒定的空气流。举例来说，当从多脉冲模式转换到单脉冲模式时，可以生成比当前转矩请求更大(以在转矩请求更高的单脉冲中获得相同的高流量)的转矩请求(对于单脉冲模式)以提供或允许得到相同的空气流。

方程式9可以用来确定怠速时的期望空气转矩T_Des，式中，BT_PredDes是期望的预测制动转矩，ΔR是储备转矩的变化。

T_Des＝BT_PredDes+ΔR                               (9)

从方程式9看出，期望APC可以等于转化转矩模型或期望空气转矩T_Des。多脉冲与单脉冲模式之间的转换之前所指令的期望APC可以进行存储以得到转换过程的APC匹配。举例来说，在从多脉冲CLO模式转换到单脉冲模式时，方程式10和11可以用来确定期望多脉冲模式APC和单脉冲模式APC。

APC_DesMPM＝ITM_MPM{BT_PredDes，ΔR_MPM}＝APC_saved    (10)

APC_DesSPM＝ITM_SPM{BT_PredDes，ΔR_SPM}              (11)

APC_DesMPM是多脉冲CLO模式的期望APC。ITM_MPM是多脉冲CLO模式的转化转矩模型，是来自怠速时的怠速速度控制模块SPDR的期望预测制动转矩和多脉冲CLO模式的Δ储备的函数。多脉冲模式的转化转矩模型可以是来自怠速时的怠速速度控制模块SPDR的期望预测制动转矩加上多脉冲CLO模式的Δ储备的函数。APC_saved是所存储期望APC。ITM_SPM是单脉冲模式的转化转矩模型，是来自怠速时的怠速速度控制模块SPDR的期望预测制动转矩和单脉冲模式的Δ储备的函数。单脉冲模式的转化转矩模型可以是来自怠速时的怠速速度控制模块SPDR的期望预测制动转矩加上单脉冲模式的Δ储备的函数。方程式12可以从方程式10和11推导出。

APC_savedMPM＝ITM_SPM{BT_PredDes，ΔR_MPM}              (12)

为基于转矩的控制转化方程式12得到方程式13，式中，TME_APCSPM是使用来自多脉冲CLO模式的所存储期望APC以单脉冲转矩模型对转矩的APC的转矩模型估计。

TME_APCSPM＝BT_PredDes+ΔR_MPM                         (13)

单脉冲模式的Δ储备ΔR_SPM可以使用方程式14确定。

ΔR_SPM＝TME_APCSPM{APC_savedMPM}-BT_PredDes            (14)

从上可知，空气流转矩请求在单脉冲模式与多脉冲模式之间的转换之前、期间和之后提供相同的空气流。储备/负荷模块或储备系统可以进行初始化以使用期望预测制动转矩提供空气转矩请求。当给出不同的制动转矩请求时，空气流请求可以变化，其可以基于驾驶员输入。当在执行初始化的同时驾驶员放开脚尖(加速器踏板恢复到零踏板位置)时，相应的制动转矩请求降低。为了补偿，在减少空气流的同时，执行初始化以在转换之前提供所存储的转矩储备。方程式14的转矩储备和/或期望预测制动转矩可以在转换之前进行存储并且在驾驶员放开脚尖时使用。

当在执行初始化的同时驾驶员放上脚尖(踩下加速器踏板)时，相应的制动转矩请求增大。当驾驶员预测制动转矩恒定时，空气流可以保持在恒定值。当驾驶员放上脚尖时，空气流增大。在这种情况下，可以使用方程式15代替方程式14，式中，BT_PredDesSaved是转换之前所存储的来自怠速时的怠速速度控制模块SPDR的期望预测制动转矩。

ΔR_SPM＝TME_APCSPM{APC_savedMPM}-BT_PredDesSaved         (15)

快速致动器控制

当执行从多脉冲CLO模式到单脉冲模式的转换或反过来时，遵循发动机的期望制动转矩(曲轴转矩)或转矩输出以防止转矩输出中的转矩间断性。防止怠速时转矩输出的间断性，例如突变、爆发或下跌。通过生成基于驾驶员输入转矩需求(例如加速器踏板位置)和/或怠速速度控制的转矩实现转矩请求。通过快速致动器控制提供转矩请求。用即时转矩请求控制快速致动器。

在单脉冲模式与多脉冲模式之间的转换之前、之后和期间(过程中)为转矩输出生成即时转矩请求。发动机输出转矩与点火提前正时的转矩模型关系基于多脉冲CLO模式中的工作和单脉冲模式中的工作而改变。例如，带有用稳态即时/火花转矩请求的转换，改变点火提前正时以在转换前后获得相同的转矩值。通常，在从多脉冲模式转换到单脉冲模式时，延迟点火提前正时，给出相同的空气流。执行初始化以在转换过程中提供一致的即时转矩请求，此时即时转矩请求起源于发动机工作条件，其可以包括多脉冲模式。

上述技术提供了多脉冲模式的工作并且考虑了各种因素，例如变速器状态、驾驶员转矩请求、空气密度、发动机温度等等。这些技术通过改善排放控制同时在相同时段的同时或期间提供良好的驾驶性能，最小化了催化转化器成本。例如，有了降低的排放物生成，排气系统所需的催化剂量降低。这些技术具有最小的校准设定值并且最小化了在单脉冲模式与多脉冲模式之间转换期间的转矩输出变化。

能够以多种形式实施本发明的宽泛教导。因此，尽管本发明包括特定例子，但是本发明的真实范围不会由此受到限制，因为本领域技术人员在研究附图、说明书和下列权利要求书的基础上，将很明显得到其它改型。

Claims (19)

1.一种协调转矩控制系统，包括：

发动机容量模块，其确定发动机的转矩容量并且生成最大发动机转矩容量信号；

多脉冲使能模块，其使能多脉冲模式，所述多脉冲模式包括在燃烧循环期间喷射至少两个脉冲的燃料入发动机气缸；

其中，所述多脉冲使能模块生成多脉冲期望信号以基于所述最大发动机转矩容量信号、催化剂起燃信号、制动转矩请求信号和转矩储备修正信号以所述多脉冲模式工作；以及

催化剂起燃转矩储备模块，其基于所述多脉冲期望信号生成所述转矩储备修正信号。

2.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，所述多脉冲使能模块基于发动机速度信号和大气压信号生成所述多脉冲期望信号。

3.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，所述催化剂起燃转矩储备模块基于每气缸空气信号和发动机速度信号生成所述转矩储备修正信号。

4.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，还包括：

储备和负荷模块，其基于所述转矩储备修正信号生成输出；以及

致动器模块，其基于所述输出生成空气转矩请求信号和火花转矩请求信号。

5.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，当制动转矩请求信号与所述转矩储备修正信号之和大于或等于所述最大发动机转矩容量信号加上补偿时，所述多脉冲使能模块从所述多脉冲模式转换到单脉冲模式。

6.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，当发动机速度在第一预定范围之内并且环境空气压力大于预定空气压力时，所述多脉冲使能模块使能多脉冲模式的工作。

7.如权利要求6所述的协调转矩控制系统，其中，当所述发动机速度在第二预定范围之内时，所述多脉冲使能模块保持多脉冲期望信号状态。

8.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，当制动转矩请求信号大于或等于单脉冲模式的最小即时发动机容量转矩加上补偿时，所述多脉冲使能模块生成多脉冲实际信号来从所述多脉冲模式切换到单脉冲模式。

9.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，当所述多脉冲期望信号表明了多脉冲模式请求并且多脉冲实际信号表明了单脉冲模式请求时，所述多脉冲使能模块转换到所述多脉冲模式。

10.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，当所述多脉冲期望信号表明了单脉冲模式请求、多脉冲实际信号表明了多脉冲模式请求并且所述制动转矩请求信号大于所述单脉冲模式的最小即时发动机容量转矩加上补偿时，所述多脉冲使能模块转换到单脉冲模式。

11.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，当完成催化剂起燃模式时，所述多脉冲使能模块发起退出斜坡变化模式以从所述多脉冲模式转换到单脉冲模式。

12.如权利要求11所述的协调转矩控制系统，还包括相位器调度模块，其在所述退出斜坡变化模式期间使相位器定位斜坡变化。

13.如权利要求11所述的协调转矩控制系统，还包括空气流致动器模块，其在所述退出斜坡变化模式期间基于所述转矩储备修正信号的斜坡变化而使空气流斜坡变化，

其中，所述催化剂起燃转矩储备模块在所述退出斜坡变化模式期间提供所述转矩储备修正信号的斜坡变化。

14.如权利要求11所述的协调转矩控制系统，还包括点火致动器模块，其在所述退出斜坡变化模式期间基于所述转矩储备修正信号的斜坡变化而使火花斜坡变化，

其中，所述催化剂起燃转矩储备模块在所述退出斜坡变化模式期间提供所述转矩储备修正信号的斜坡变化。

15.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，还包括点火致动器模块，其基于多脉冲实际信号调整火花正时，

其中，所述多脉冲使能模块生成所述多脉冲实际信号以从所述多脉冲模式切换到单脉冲模式，

其中，在从所述多脉冲模式切换到所述单脉冲模式时，所述点火致动器模块延迟发动机的火花正时，并且

其中，所述点火致动器模块延迟所述火花正时，从而在所述多脉冲模式期间所产生的发动机的第一输出转矩等于所述单脉冲模式期间所产生的发动机的第二输出转矩。

16.如权利要求1所述的协调转矩控制系统，其中，基于所述转矩储备修正信号生成所述多脉冲期望信号，并且

其中，所述多脉冲期望信号与所述协调转矩控制系统在所述多脉冲模式中工作时的所述转矩储备修正信号相同。

17.一种操作协调转矩控制系统的方法，包括：

确定发动机的转矩容量并且生成最大发动机转矩容量信号；

使能多脉冲模式，所述多脉冲模式包括在燃烧循环期间喷射至少两个脉冲的燃料入发动机气缸；以及

生成多脉冲期望信号以基于所述最大发动机转矩容量信号、催化剂起燃信号和制动转矩请求信号以所述多脉冲模式工作；

其中，基于转矩储备修正信号生成所述多脉冲期望信号。

18.如权利要求17所述的方法，其中，当制动转矩请求信号与所述转矩储备修正信号之和小于所述最大发动机转矩容量信号加上补偿时，使能所述多脉冲模式。

19.如权利要求18所述的方法，还包括在所述多脉冲模式与单脉冲模式之间转换时，通过转矩请求的生成和基于所述多脉冲模式和单脉冲模式的转矩模型的使用来调整发动机的火花正时，从而保持发动机的输出转矩为恒定水平。

Images