专利名称：用于改善零扭矩识别的修正扭矩模型的方法
技术领域：
本发明涉及用于确定发动机4丑矩的方法和系统。
背景技术：
本节仅仅提供与本发明相关的背景资料，可能不构成现有 技术。 基于扭矩的控制可以应用于内燃机以获得理想的驱动特 性。基于发动机扭矩的控制系统将车辆的加速踏板位置解释为发动机 扭矩需求。所述发动机被控制来传递所述需求的发动机扭矩以提供理想 的驱动特性。存在各种用于预测发动机扭矩的扭矩模型。可以理解， 所述模型是不能精确的地满足所有理想的驱动特性。 在所述扭矩模型中的误差可以影响所述车辆的综合驱动 特性。特别是，误差可以影响撞击控制。当撞击管理启动时，这在零扭 矩附近是特别真实的。传统的系统通过使用保守的冲击区域边界(在 零扭矩附近的扭矩限制，其中应用速率限制)来计算扭矩模型中的误 差，其被嵌入以包含扭矩误差容许限度。这种方法的后果是降级了性 能。更多的时间花费在通过用于每个越过零的扭矩要求的速率限制区上 因此，牺牲了发动机的响应时间。较好的扭矩精确度，尤其在零扭矩 附近，将通过允许沖击区域大小的减少改善所述响应时间。
发明内容
相应地，提供一扭矩修正系统。所述系统包括基于误 差传递模型和多个扭矩模型参数估计扭矩误差的扭矩误差估计模块；和 基于所述扭矩误差修正标准扭矩的修正扭矩一莫块。 另 一方面，提供一种用在控制内燃机中用于估计发动机扭 矩的方法。所述方法包括基于扭矩模型计算一标准扭矩；基于扭矩 模型的扭矩模型参数的传递分析确定扭矩误差模型；对所述扭矩误差 模型使用 一修正方法以确定一扭矩误差；和基于所述扭矩误差和标准 扭矩计算被估计的扭矩。 本发明应用的进一 步的方面从下述详细说明中将变得明 显。应当理解，所述说明和具体实施例只是为了说明的目的，决不是为 了限制该发明的范围。
这里说明的附图只是为了说明的目的，决不是为了限制该
发明的范围。 图1是车辆内动力系统的功能方框图。 图2是发动机扭矩估计系统的数据流程图。 图3是一数据流程图，其说明了一扭矩误差估计模块。 图4是一流程图，该流程图说明了用于估计扭矩误差并修
正发动才几扭矩的方法。
具体实施例方式
下面的说明实际上只是示意性的，不是对本发明及其应用 或运用的限制。应当理解在整个附图中，相应的附图标记表示类似或 对应的部件和特征。这里用到的，术语模块指的是专用集成电路 (ASIC),电子电路，处理器(共用，专用，或集群)以及执行一个或 多个软件或固定软件的存贮器，组合逻辑电路，和/或其他合适的提供 上述功能的元件。 参见图1 ,显示了通常表示为IO的车辆。所述车辆包括 发动机12,其通过变矩器(TC) 16驱动变速器14。空气通过节气门18 吸入发动机12。 所述空气与燃油混合并在发动机12的气缸(未显示) 内燃烧以产生发动机扭矩。变矩器16通过输入轴20提供发动机扭矩至 变速器。
速度信号。涡轮一转速传i器《34检测变矩器16中涡轮的转速并产生涡 轮转速信号。发动机温度传感器36检测发动机12的温度并产生发动 才几温度信号。所述温度传感器36可以4全测发动才几冷却液和发动才几油两 者至少一个的温度。控制模块40接收上述信号并确定一被估计的发动 机扭矩值。控制模块40基于所述被估计的发动机扭矩控制发动机12 和变速器14至少一个的操作。 现在参见图2 , —数据流程图说明了发动机扭矩估计系统 的各种实施例，所述发动机扭矩估计系统可以嵌入所述控制模块40内。 根据本发明的扭矩估计系统的各种实施例可以包括多个嵌入控制模块 40内的子模块。显示的子模块可以结合和/或进一步地分开以类似地估 计发动机扭矩。至所述模块的输入可以从车辆10 (图1 )检测，所述输 入接收来自车辆10内其他的控制模块(未显示)的信息，或由控制模 块40内的其他的子模块确定。在各种实施例中，图2的控制模块40 包括扭矩误差估计模块50和修正扭矩模块52。 扭矩误差估计模块50对每个可能影响总误差的输入参数 使用误差传递分析估计系统的扭矩误差66。 误差可以通过输入参数例 如摩擦，辅助设备载荷，扭矩模型输入(即每气缸的空气，点火，发动 机转速，温度)，和扭矩模型本身误差引入。为便于讨论，下文将使 用扭矩模型输入例如每气缸58内的空气，火花60,和发动机转速62作 为输入参数进行讨论。扭矩误差估计模块50使用回归法来控制来自每 个输入参数的误差的修正率。所述修正扭矩模块52接收被估计的扭矩 误差66和标准扭矩57作为输入。修正扭矩模块52基于所述被估计的 扭矩误差66修正所述标准扭矩57。 修正4丑矩68通过所述修正4丑矩才莫 块52输出以供控制模块40内其他的模块使用。 参见图3 , —数据流程图更详细地说明了扭矩误差估计模 块50。 所述扭矩误差估计模块50可以包括启动模块70，变矩器(TC) 扭矩模块71 ，比较模块72和误差模块74。 所述变矩器扭矩模块71基 于多区域Kotwicki模型确定变矩器扭矩56。所述Kotwicki模型的论述 可以在1983年的SAE论文820393号中发现。多区域Kotwicki模型由 下列等式说明
<formula>formula see original document page 6</formula>(1)
区域a力)，a(,)可以由滑动率确定，其中滑动率由涡轮速度 )和发动机或泵速度(e^扁p )以及下列等式确定 iS7z》 二 6紋6 / ^ pw， (2)
在各种实施例中，三个区域可以被确定，其中a(,)由小于0.90的 滑动率确定；a(,)由在0.90和1.03之间的滑动率确定；和《3(0由大于 1.03的滑动率确定。 为了实行使用Kotwicki ^^莫型的修正(自适应)方法，可 以建立启动标准以防止在模型无效的区域修正。启动模块70接收发动 机转速62和涡轮转速64作为输入，确定滑动和滑动率，并基于所述滑 动和所述滑动率估计启动状况。在各种实施例中，用于使用多区域 Kotwicki模型修正的启动情况可以如下滑动率小于0.80;滑动率大于 1,08;和稳态条件。稳态条件可以由滑动变量的导数确定。 比较模块72基于变矩器扭矩56和标准扭矩57计算扭矩 差78。比较模块72设定等于所述变矩器扭矩56和所述标准扭矩57之 间差的扭矩差78。 误差模块74接收扭矩差78,启动标记76,和各种 参数作为输入。当所述启动标记是真时，误差模块74通过将当前的扭 矩差78合并入当前的误差模型之内以修正所述误差模型。所述误差模 型的结构由对任何可能影响扭矩计算误差的参数进行误差传递分析而 预先确定。这样的参数可以包括摩擦,辅助设备载荷，并且各种至扭矩 模型的输入参数。 在各实施例中，总误差()可以是摩擦引起的误差 (￡，)，辅助设备载荷引起的误差(，扭矩模块输入引起的误差 ，和模块的公知误差之和，表示为
mod
f—f+f+f (3)
五^可以由确定为发动机转速(RPM)和流体温度(Temp) 函数的粘性误差()，和确定为流体温度(Temp)函数的库仑摩 擦误差(￡ , fc )确定。计算方法如下
~c《醒(丽，—) ( 4 )￡_基于影响扭矩的车辆的各种电动载荷，例如动力转向 (￡ps ),发电机(￡。
),辅助设备元件()和(￡,。)确定。计算 方法如下
五，=五p s (5VeehwgfF/zee//4"g/e)+ ￡。
(￡7￡<:/"'(:(3/丄0"<3^)+ ￡^ci (i^PM)+
(5) ￡—基于每气缸中的空气误差(￡，04/^,肿司)，排气再 生i吴差()，点火i吴差(e^0S^t，i PA/))，恒定i吴差(五画'un'), 和任何发动才几转速相关误差()确定。计算方法如下
五甲,五。,C'阔+ K孤一"秋阔《咖, (6) —使用模块项并假定为线性关系的简化的扭矩误差模块产
生
<formula>formula see original document page 8</formula> 每个独立项的更详细的分析将产生包括高介项的更复杂的方程，例
如
<formula>formula see original document page 8</formula<formula>formula see original document page 8</formula> 其中所述希腊字母e项基于修正策略例如加权递归最小
二乘方(WRLS)方法确定。所述被估计的扭矩误差(E)被输出以供图2 的修正扭矩模块52使用。 现在参见图4，说明了修正发动机扭矩的方法的流程图。 所述方法可以在发动机运行期间连续地执行。在步骤100控制如上所 述基于多区域Kotwicki模型计算变矩器扭矩。在步骤102控制估计所 述启动情况。在步骤102如果所述启动情况满足，在步骤104 —测量 误差从标准扭矩和变矩器扭矩确定。在步骤106所述误差模型估计扭 矩误差并使用一修正方法例如加权递归最小二乘方法修正所述测量误 差。在步骤108所述被估计的扭矩误差然后应用到所述标准扭矩。 本领域技术人员从上述说明可以理解，本发明充分的说明 可以以各种形式执行。所以，尽管本发明已经结合特别的例子进行了 描述，本发明的真正的范围将不会被因此限制因为在研究所述附图，所 述说明书及其后的权利要求的基础上其他的改进对本领域技术人员来 说将变得显而易见。
权利要求
1.一种用于控制内燃机的扭矩估计系统，包括基于误差传递模型和多个扭矩模型参数估计扭矩误差的扭矩误差估计模块；和基于所述扭矩误差修正标准扭矩的修正扭矩模块。
2. 如权利要求1所述的系统，进一步地包括基于数学扭矩模型计 算标准扭矩的扭矩模型模块。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所述扭矩模型是回归扭矩模型 和物理才莫型中的至少 一个。
4. 如权利要求l所述的系统，其中所述扭矩误差估计模块包括 基于变矩器模型计算变矩器(TC)扭矩的变矩器扭矩模块； 计算所述变矩器扭矩和所述标准扭矩之间的差值的比较模块；和 基于所述差值，所述误差传递模型，和所述多个扭矩模型参数产生扭矩误差的误差模块。
5. 如权利要求4所述的系统，其中所述变矩器模型是多区域 Kotwicki模型。
6. 如权利要求5所述的系统，其中所述多区域Kotwicki模型的区 域是基于滑动的。
7. 如权利要求1所述的系统，其中所述多个扭矩模型参数是点火、 发动机转速、和每气缸中的空气量中的至少一个。
8. 如权利要求l所述的系统，其中所述多个扭矩模型参数基于摩 擦，发动机负荷，和辅助设备载荷中的至少一个。
9. 如^又利要求1所述的系统，进一步包括选4奪性地启动所述扭矩 误差估计以估计所述扭矩误差的启动模块，其中所述启动模块基于滑 动率和稳态条件选择性地启动所述扭矩误差估计。
10. 如权利要求9所述的系统，其中所述启动模块基于发动机转 速和涡轮转速确定滑动率。
11. 如权利要求9所述的系统，其中所述稳态条件可以由滑动变 量的导数确定。
12. —种用在控制内燃机中的用于估计发动机扭矩的方法，包括 基于扭矩模型计算标准扭矩；基于扭矩模型的扭矩模型参数的误差传递分析确定扭矩误差模型；对所述扭矩误差模型使用 一修正方法以确定一扭矩误差；和 基于所述扭矩误差和标准扭矩计算被估计的扭矩。
13. 如权利要求12所述的方法，其中所述确定包括当满足启动情 况时确定所述扭矩误差模型，其中所述启动情况基于滑动和稳态条件确定。
14. 如权利要求13所述的方法，进一步包括基于发动机转速和涡 轮转速计算滑动。
15. 如权利要求13所述的方法，进一步包括基于滑动变量的导数 确定稳态条件。
16. 如权利要求12所述的方法，其中所述修正方法是加权递归最 小二乘方方法。
17. 如权利要求12所述的方法，其中所述计算被估计的扭矩包括 将所述扭矩误差加到所述标准扭矩上。
18. 如权利要求12所述的方法，其中所述计算标准扭矩包括基于 扭矩的数学模型计算标准扭矩。
19. 如权利要求18所述的方法，其中所述数学模型是回归扭矩模 型和物理#莫型中的至少 一个。
全文摘要
本发明提供一扭矩修正系统。所述系统包括基于误差传递模型和多个扭矩模型参数估计扭矩误差的扭矩误差估计模块；和基于所述扭矩误差修正标准扭矩的修正扭矩模块。
文档编号F02D29/02GK101161999SQ20071018017
公开日2008年4月16日 申请日期2007年10月10日 优先权日2006年10月10日
发明者D·J·斯特罗 申请人:通用汽车环球科技运作公司