专利名称：主扭矩致动器控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及内燃发动机，尤其涉及发动机致动器控制系统和方法。
背景技术：
在此提供的背景描述是为了大体地介绍本发明的背景。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度、以及描述的在提交的时候可能不能构成现有技术的方面既不明确地也不隐含地被承认为抵触本发明的现有技术。内燃发动机燃烧气缸内的空气燃料混合物以驱动活塞，从而产生驱动扭矩。经由节气门调节进入发动机的空气流量。更具体地，节气门调节节气门位置，从而增大或减小进入发动机的空气流量。随着节气门位置增大，进入发动机的空气流量也增大。燃料控制系统调节喷射燃料的速率，以向气缸提供期望的空气/燃料混合物，和/或获得期望的扭矩输出。增大向气缸提供的空气和燃料的量来增大发动机的扭矩输出。在火花点火式发动机中，火花引起被提供到气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压燃式发动机中，气缸中的压缩使得被提供到气缸的空气/燃料混合物燃烧。火花正时和空气流量可以是用于调节火花点火式发动机的扭矩输出的主要机制，而燃料流量可以是用于调节压燃式发动机的扭矩输出的主要机制。已研制出控制发动机输出扭矩以获得期望扭矩的发动机控制系统。然而，传统的发动机控制系统不会如所需要那样精确地控制发动机输出扭矩。此外，传统的发动机控制系统不会对控制信号提供快速响应，或者在影响发动机输出扭矩的各种装置中协调发动机扭矩控制。传统的发动机控制系统在火花点火式发动机中利用空气流量来控制发动机输出扭矩，而在压燃式发动机中利用燃料来控制发动机输出扭矩。当在发动机控制模块(ECM)中诊断出一个或多个故障时，传统的发动机控制系统关闭(即关掉)发动机。仅举例来说，传统的发动机控制系统可禁止到发动机的燃料和/或防止或限制进入发动机的空气流量以实现发动机关闭。
发明内容
—种发动机控制系统，其包括协调扭矩控制(CTC)模块、诊断模块和致动器限制模块。CTC模块确定用于火花点火式内燃发动机的节气门阀的第一位置，并基于该第一位置控制节气门阀的开度。诊断模块有选择地诊断发动机关闭故障，并且当诊断出发动机关闭故障时禁止基于第一位置的对节气门阀的开度的控制。致动器限制模块基于加速器踏板位置确定用于节气门阀的第二位置，选择第一位置和第二位置中较小的一个，并且当诊断出发动机关闭故障时有选择地将节气门阀的开度限制到第一位置和第二位置中较小的一个。一种发动机控制系统，其包括协调扭矩控制(CTC)模块、诊断模块和致动器限制模块。CTC模块确定用于压燃式内燃发动机的节气门阀的第一位置，并基于第一燃料加注量来控制燃料到发动机的供应。诊断模块有选择地诊断发动机关闭故障，并且当诊断出发动机关闭故障时禁止基于第一燃料加注量的对燃料供应的控制。致动器限制模块基于加速器踏板位置确定用于发动机的第二燃料加注量，选择第一燃料加注量和第二燃料加注量中较小的一个，并且在诊断出发动机关闭故障之后有选择地将燃料到发动机的供应限制到第一燃料加注量和第二燃料加注量中较小的一个。一种发动机控制方法，其包括确定用于火花点火式内燃发动机的节气门阀的第一位置；基于第一位置来控制节气门阀的开度；有选择地诊断发动机关闭故障；当诊断出发动机关闭故障时，禁止基于第一位置的对节气门阀开度的控制；基于加速器踏板位置确定用于节气门阀的第二位置；选择第一位置和第二位置中较小的一个；以及，当诊断出发动机关闭故障时，有选择地将节气门阀的开度限制到第一位置和第二位置中较小的一个。一种发动机控制方法包括确定用于压燃式(或压缩点火式)内燃发动机的节气门阀的第一位置；基于第一燃料加注量来控制燃料到发动机的供应；有选择地诊断发动机关闭故障；当诊断出发动机关闭故障时，禁止基于第一燃料加注量的对燃料供应的控制；基于加速器踏板位置确定用于发动机的第二燃料加注量；选择第一燃料加注量和第二燃料加注量中较小的一个；以及在诊断出发动机关闭故障之后，有选择地将燃料到发动机的供应限制到第一燃料加注量和第二燃料加注量中较小的一个。在还有的其他特征中，上述系统和方法通过由一个或多个处理器执行的计算机程序实现。该计算机程序能存在于有形的计算机可读介质上，诸如但不限于存储器、非易失性数据存储器、和/或其他合适的有形存储介质。方案1. 一种发动机控制系统，包括
协调扭矩控制模块，所述协调扭矩控制模块确定用于火花点火式内燃发动机的节气门阀的第一位置，并且基于所述第一位置来控制所述节气门阀的开度；
诊断模块，所述诊断模块有选择地诊断发动机关闭故障，并且当诊断出所述发动机关闭故障时，所述诊断模块禁止基于所述第一位置的对所述节气门阀开度的控制；
致动器限制模块，所述致动器限制模块当诊断出所述发动机关闭故障时，基于加速器踏板位置确定用于所述节气门阀的第二位置，选择所述第一位置和所述第二位置中较小的一个，并且有选择地将所述节气门阀的开度限制到所述第一位置和所述第二位置中较小的一个。方案2.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述致动器限制模块还基于制动器踏板位置来确定所述第二位置。方案3.根据方案2所述的发动机控制系统，其中，当诊断出所述发动机关闭故障时，所述致动器限制模块在节气门致动器模块中存在故障时关闭所述发动机。方案4.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置小于预定的最小加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到预定的空转位置。方案5.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置大于预定的最大加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到预定的最大位置。方案6.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置小于第一预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到预定的空转位置，并且当所述加速器踏板位置大于第二预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到预定的最大位置。方案7.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，当制动器踏板位置大于零制动器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到所述预定的空转位置。方案8.根据方案7所述的发动机控制系统，其中，当所述制动器踏板位置大于零制动器踏板位置、并且所述加速器踏板位置大于所述第一预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到所述预定的空转位置。方案9.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述协调扭矩控制模块还基于一个或多个输入和使所述一个或多个输入与第一参数相关的一种或多种关系来确定所述
第一参数，并且
其中所述诊断模块基于所述一个或多个输入来确定与所述第一参数对应的第二参数， 并基于所述第一参数与所述第二参数的比较来诊断所述故障。方案10.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述协调扭矩控制模块还将值存储在存储器中的两个不同的位置中，并且
其中所述诊断模块读取所述值，并且基于所述值的比较以及所述值与预期值的比较中的至少一个来诊断所述故障。方案11. 一种发动机控制系统，包括
协调扭矩控制模块，所述协调扭矩控制模块确定用于压燃式内燃发动机的第一燃料加注量，并且基于所述第一燃料加注量来控制燃料到所述发动机的供应；
诊断模块，所述诊断模块有选择地诊断发动机关闭故障，并且当诊断出所述发动机关闭故障时，所述诊断模块禁止基于所述第一燃料加注量的对所述燃料供应的控制；以及
致动器限制模块，所述致动器限制模块在诊断出所述发动机关闭故障之后，基于加速器踏板位置确定用于所述发动机的第二燃料加注量，选择所述第一燃料加注量和所述第二燃料加注量中较小的一个，并且有选择地将燃料到所述发动机的供应限制到所述第一燃料加注量和所述第二燃料加注量中较小的一个。方案12.根据方案11所述的发动机控制系统，其中，所述致动器限制模块还基于制动器踏板位置来确定所述第二燃料加注量。方案13.根据方案12所述的发动机控制系统，其中，当诊断出所述发动机关闭故障时，所述致动器限制模块在燃料致动器模块中存在故障时关闭所述发动机。方案14.根据方案11所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置小于预定的最小加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二燃料量限制到预定的空转燃料量。方案15.根据方案11所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置大于预定的最大加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二燃料量限制到预定的最大燃料量。方案16.根据方案11所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置小于第一预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二燃料量限制到预定的空转燃料量，并且当所述加速器踏板位置大于第二预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二燃料量限制到预定的最大燃料量。
方案17.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，当制动器踏板位置大于零制动器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二燃料量限制到所述预定的空转燃料量。方案18.根据方案17所述的发动机控制系统，其中，当所述制动器踏板位置大于零制动器踏板位置、并且所述加速器踏板位置大于所述第一预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二燃料量限制到所述预定的空转燃料量。方案19.根据方案11所述的发动机控制系统，其中，所述致动器限制模块还基于发动机油温来确定所述第二燃料量。方案20.根据方案19所述的发动机控制系统，其中，所述致动器限制模块随所述发动机油温下降而增大所述第二燃料量，并随所述发动机油温上升而减少所述第二燃料量。本发明的适用性的其它领域将通过以下提供的详细说明而变得明显。应理解的是，详细说明和具体的示例仅为了例示，而不意图用于限制本发明的范围。
通过详细说明和附图，本发明将得到更充分的理解，附图中 图1是根据本发明原理的发动机系统的示例性实现的功能框图2是根据本发明原理的协调扭矩控制(CTC)系统的示例性实现的功能框图； 图3A和:3B分别是根据本发明原理的用于火花点火式发动机系统和压燃式发动机系统的示例性发动机控制系统的功能框图4A和4B分别是根据本发明原理的用于火花点火式发动机系统和压燃式发动机系统的示例性致动器限制模块的功能框图5A和5B分别是根据本发明原理的关于火花点火式发动机系统和压燃式发动机系统的受限致动器值相对加速器踏板位置的示例性图示；以及
图6是根据本发明原理的、描绘了当检测到故障时控制发动机的主扭矩致动器的示例性方法的流程图。
具体实施例方式以下的说明本质上仅是示例性的，并且决不意图用于限制本发明、其应用或使用。 为清楚起见，附图中相同的附图标记用于标识相似的元件。如在此所使用地，短语“A、B、和 C中的至少一个”应解释为表示利用了非排它性的逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应理解的是，在不改变本发明的原理的情况下，可以不同的顺序执行方法内的步骤。如在此所使用地，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的(共用、专用、或分组的)处理器和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能性的其它合适部件。图1包括示例性发动机系统的功能框图，该示例性发动机系统包括多个发动机致动器，例如燃料致动器模块、节气门致动器模块、火花致动器模块。图2包括控制发动机致动器的示例性协调扭矩控制模块的功能框图。每个发动机致动器均控制影响由发动机产生的扭矩量的参数。发动机致动器基于向发动机致动器提供的致动器值来控制参数。主扭矩致动器可以是这样的发动机致动器，该发动机致动器和其他发动机致动器相比能够更大程度地影响由发动机输出的扭矩量。仅举例来说，节气门致动器模块可以是火花点火式发动机系统中的主扭矩致动器，而燃料致动器模块可以是压燃式发动机系统中的主扭矩致动器。图3A和图;3B分别包括对用于火花点火式发动机系统和压燃式发动机系统的主扭矩致动器进行控制的示例性发动机控制系统的功能框图。在有些情况下，诸如双重路径故障和/或双重存储故障之类的一个或多个故障可归因于发动机控制模块(ECM)。通常，当在ECM中诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，ECM可关闭发动机。仅举例来说，协调扭矩控制模块可基于一个或多个输入和使所述一个或多个输入与参数相关的一种或多种关系来确定参数。诊断模块可基于一个或多个输入和一种或多种类似或相同的关系来确定该参数的第二版本。当该参数与该参数的第二版本的差异超过预定的量或百分比时，诊断模块可诊断出ECM中的双重路径故障。仅举另一示例来说，协调扭矩控制模块可有选择地将值存储在两个预定的位置中。诊断模块可从所述预定的位置取回所述两个值。当所述两个值彼此不同或与预期值不同时，诊断模块可诊断ECM中的双重存储故障。在诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，代替关闭发动机，本发明的ECM确定用于主扭矩致动器的受限致动器值。ECM将受限致动器值与由协调扭矩控制模块确定的致动器值相比较。ECM基于两个致动器值中较小的一个来控制主扭矩致动器。这样，代替关闭发动机，尽管是以受限的程度，但ECM允许车辆的驾驶员操作发动机。该机会可允许驾驶员将车辆驾驶至诸如驾驶员的家或车辆服务点之类的期望位置。现在参考图1，其示出了示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，该发动机102基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。仅举例来说，驾驶员输入可包括由诸如加速器踏板位置 (APP)传感器106之类的一个或多个APP传感器测量的一个或多个加速器踏板位置(APP)； 和由诸如制动器位置(BPP)传感器108之类的一个或多个BPP传感器测量的一个或多个制动器位置(BPP)。空气通过节气门阀112被吸入进气歧管110中。仅举例来说，节气门阀112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(114)控制节气门致动器模块116，该节气门致动器模块116调节节气门阀112的开度以控制被吸入进气歧管110的空气的量。来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸。尽管发动机102可包括多个气缸，但为了例示的目的，示出单个代表性的气缸118。仅举例来说，发动机102可包括1、 2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM114可指令气缸致动器模块120有选择地停用所述气缸中的一些，这样可在某些发动机运行条件下改善燃料经济性。发动机102可利用四冲程循环操作。以下描述的四个冲程被命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每次回转期间，在气缸118内发生四个冲程中的两个冲程。因此，气缸118需要两次曲轴回转来经历所有的四个冲程。在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入气缸118。ECM 114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块IM调节燃料喷射以获得期望的空气/燃料比。燃料可在中央位置处或在诸如靠近每个气缸的进气阀122的多个位置处喷射到进气歧管110中。在各种实现(未示出)中，燃料可直接喷射到气缸中，或者可喷射到与气缸相关联的混合室中。燃料致动器模块IM可暂停(或中止)到被停用的气缸的燃料喷射。所喷射的燃料与空气混合，从而形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸 118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压燃式发动机，在这样的情况下，气缸118中的压缩引起空气/燃料混合物点燃。替代性地，发动机102可以是火花点火式发动机，在这样的情况下，火花致动器模块1 基于来自ECM 114的信号给气缸 118中的火花塞1 赋能，从而点燃空气/燃料混合物。可相对于活塞位于其被称为上止点 (TDC)的最高位置处的时刻来规定火花正时。在压燃式发动机系统中，火花致动器模块1 和火花塞1 可以被省略。火花致动器模块1 可由规定了在TDC之前或之后多久产生火花的正时信号来控制。由于活塞位置直接与曲轴旋转相关联，所以火花致动器模块126的操作可与曲轴角度同步。在各种实现中，火花致动器模块1 可暂停到停用气缸的火花的供应。在气缸118内引起燃烧可被称为着火事件。火花致动器模块1 可具有改变每个着火事件的火花正时的能力。另外，火花致动器模块126具有这样的能力，即即使在恰好位于给定着火事件之前的着火事件之后接收到正时信号中的改变的情况下，也能够改变用于给定着火事件的火花正时。在压燃式发动机系统中，可改变燃料喷射正时以改变燃烧正时。在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴。燃烧冲程可被限定为活塞到达TDC与活塞返回至下止点(BDC)的时刻之间的时间。在排气冲程期间，活塞从BDC开始向上移动，并通过排气阀130排出燃烧的副产品。燃烧的副产品经由排气系统134从车辆排出。进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实现中，多根进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可控制用于气缸118的多个进气阀(包括进气阀122)，和/或可控制多个气缸排(包括气缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多根排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可控制用于气缸118的多个排气阀，和/或可控制用于多个气缸排(包括气缸118)的排气阀(包括排气阀130)。气缸致动器模块120可通过禁止进气阀122和/或排气阀130的打开来停用气缸 118。在各种实现中，进气阀122和/或排气阀130可以由不是凸轮轴的装置(例如，电磁致动器)来控制。打开进气阀122的时刻可通过进气凸轮相位器148从而相对于活塞TDC改变。打开排气阀130的时刻可通过排气凸轮相位器150从而相对于活塞TDC改变。相位器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当被实现时，可变阀门升程(未示出)同样可由相位器致动器模块158控制。发动机系统100可包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1示出了涡轮增压器，该涡轮增压器包括由流过排气系统134的热废气提供动力的热涡轮160-1。 涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2，该冷空气压缩机160-2压缩引入节气门阀112的空气。在各种实现中，由曲轴驱动的增压器(未示出)可压缩来自节气门阀112的空气，并将压缩空气输送至进气歧管110。
废气门162可允许排气旁通过涡轮160-1，从而降低涡轮增压器的增压(进气压缩量)。ECM 114可经由增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。在各种实现中，多个涡轮增压器可由增压致动器模块164控制。涡轮增压器可具有能够由增压致动器模块164控制的可变几何形状 (或几何结构)。中间冷却器(未示出)可耗散在压缩空气充量中所包含的热的一部分，所述热是随着空气被压缩而产生的。压缩空气充量还可从排气系统134的部件吸收热。尽管为了例示的目的而分开示出，但涡轮160-1和压缩机160-2可彼此附接，以使进入空气接近热的排气。发动机系统100可包括废气再循环(EGR)阀170，该EGR阀170有选择地将废气重新引导回到进气歧管110。EGR阀170可位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170 可由EGR致动器模块172控制。发动机系统100可利用发动机油温(OT)传感器178测量发动机102内的油的温度。发动机系统100可利用每分钟转数(RPM)传感器180以RPM为单位测量曲轴的速度。 可利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可位于发动机102内，或位于冷却剂循环到的诸如散热器(未示出)之类的其他位置处。可利用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量进气歧管110内的压力。在各种实现中，可测量作为环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差的发动机真空度。可利用空气质量流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110中的空气质量流量。在各种实现中， MAF传感器186可位于还包括节气门阀112的壳体中。节气门致动器模块116可利用一个或多个节气门位置传感器(TPS) 190来监测节气门阀112的位置。可利用进气温度(IAT)传感器192测量被吸入到发动机102中的空气的环境温度。ECM 114可将来自传感器的信号用于做出对发动机系统100的控制决策。ECMl 14可与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档。例如，ECM 114在换档期间可减小发动机扭矩。ECM 114可与混合动力控制模块196通信以协调对发动机102与电动机198的操作。电动机198还可用作发电机，并且可用于产生由车辆电气系统使用和/或用于储存在蓄电池中的电能。在各种实现中，ECM 114、变速器控制模块194和混合动力控制模块 196的各种功能可集成到一个或多个模块中。改变发动机参数的每个系统均可被称为接收致动器值的致动器。例如，节气门致动器模块116可被称为致动器，并且节气门位置可被称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调节节气门阀112的叶片的角度从而获得节气门位置。类似地，火花致动器模块1 可被称为致动器，而对应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他的致动器可包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、 相位器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些致动器，致动器值可分别对应于启用的气缸的数量、燃料加注速率或质量、进气和排气凸轮相位器角度、增压压力和EGR阀位置。ECM 114可控制致动器值，以便使发动机102产生期望的发动机输出扭矩。主扭矩致动器可指相对于其他的发动机致动器具有影响发动机输出扭矩的更大能力的致动器。与给定的发动机相关联的一个或多个发动机致动器可被称为用于给定发动机的主扭矩致动器。仅举例来说，节气门致动器模块116可以是火花点火式发动机系统中的主扭矩致动器。受每缸空气量(APC)影响的其他致动器也可以是火花点火式发动机系统中的主扭矩致动器，诸如相位器致动器模块158和增压致动器模块164。在压燃式发动机系统中，燃料致动器模块1 可以是主扭矩致动器。现在参考图2，其示出了 ECM 114的示例性协调扭矩控制(CTC)模块200的功能框图。CTC模块200的示例性实现包括驾驶员解释模块202。驾驶员解释模块202可基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入中的一个或多个(诸如APP和BPP)来确定驾驶员扭矩请求。驾驶员输入还可基于巡航控制输入，该巡航控制输入可以是改变车辆速度以维持预定的跟随车距的自适应巡航控制系统。驾驶员解释模块202可包括APP到期望扭矩的一个或多个映射，并且可基于这些映射中被选定的映射来确定驾驶员扭矩请求。车轴扭矩仲裁模块204在来自驾驶员解释模块202的驾驶员扭矩请求与其他车轴扭矩请求之间进行仲裁。车轴扭矩(车轮处的扭矩)可由包括发动机102和/或电动机198 的各种源产生。扭矩请求可包括绝对扭矩请求以及相对扭矩请求和渐变(ramp)请求。仅举例来说，渐变请求可包括如下所述的请求，即使扭矩向下渐变至最低发动机关闭扭矩， 或使扭矩从最低发动机关闭扭矩向上渐变。相对扭矩请求可包括暂时的或持久的扭矩减小或增大。其他车轴扭矩请求可包括当检测到正的车轮滑转时由牵引力控制系统所请求的扭矩减小。正的车轮滑转在车轴扭矩克服车轮与路面之间的摩擦并且车轮开始相对于路面滑转时发生。其他车轴扭矩请求还可包括抵消负的车轮滑转的扭矩增大请求，其中车辆的轮胎由于车轴扭矩为负而相对于路面沿另一方向滑转。其他车轴扭矩请求还可包括制动管理请求和车辆超速扭矩请求。制动管理请求可减小车轴扭矩，以便当车辆停止时确保车轴扭矩不超过将车辆保持住的制动能力。车辆超速扭矩请求可减小车轴扭矩，以防止车辆超过预定速度。其他的车轴扭矩请求还可由车辆稳定性控制系统生成。车轴扭矩仲裁模块204基于在接收的扭矩请求之间仲裁的结果输出预测扭矩请求和即时扭矩请求。如以下所讨论地，来自车轴仲裁模块204的预测扭矩请求和即时扭矩请求可在用于控制发动机系统100的致动器之前由CTC模块200的其他模块有选择地调节。—般地说，即时扭矩请求是当前期望的车轴扭矩量，而预测扭矩请求是在短时间内可能需要的车轴扭矩量。因此，CTC模块200控制发动机系统100，以产生与即时扭矩请求相等的车轴扭矩。然而，不同的致动器值的组合可产生相同的车轴扭矩。因此，CTC模块 200可调节致动器值，以在将车轴扭矩仍然维持在即时扭矩请求的同时允许到预测扭矩请求的更快转变。在各种实现中，预测扭矩请求可基于驾驶员扭矩请求。即时扭矩请求可小于预测扭矩请求，例如当驾驶员扭矩请求促使车轮在冰面上滑转时。在这种情况下，牵引力控制系统(未示出)可经由即时扭矩请求来请求减小，并且CTC模块200将由发动机系统100产生的扭矩减小至即时扭矩请求。然而，CTC模块200控制发动机系统100，使得一旦车轮滑转
11停止，发动机系统100就能快速地恢复产生预测扭矩请求。一般地说，即时扭矩请求与较高的预测扭矩请求之间的差可被称为扭矩储备。扭矩储备可表示发动机系统100能够以最小的延迟开始产生的额外扭矩量。快发动机致动器用于增大或减小当前车轴扭矩。如以下更详细地描述地，快发动机致动器是与慢发动机致动器相比较而限定的。在各种实现中，快发动机致动器能够在由慢发动机致动器建立的范围内改变车轴扭矩。在这样的实现中，该范围的上限是预测扭矩请求，而该范围的下限则由快致动器的扭矩容量限制。仅举例来说，快致动器可能仅能够将车轴扭矩减小第一量，其中该第一量是快致动器的扭矩容量的大小。第一量可基于由慢发动机致动器设定的发动机运行条件而改变。当即时扭矩请求在该范围内时，快发动机致动器可被设定成使车轴扭矩等于即时扭矩请求。当CTC模块200请求输出预测扭矩请求时，可控制快发动机致动器以将车轴扭矩改变至该范围的作为预测扭矩请求的顶部。—般地说，当与慢发动机致动器相比较时，快发动机致动器能更快速地改变车轴扭矩。慢致动器能比快致动器更慢地响应它们相应的致动器值中的变化。例如，慢致动器可包括响应于致动器值的变化而需要时间从一个位置移动至另一位置的机械部件。慢致动器的特征还可以在于一旦慢致动器开始实现改变的致动器值，那么用于车轴扭矩开始改变所花费的时间量。一般地，该时间量对于慢致动器而言比对于快致动器要长。另外，即使在开始改变之后，车轴扭矩也可能花更长时间以完全响应慢致动器中的变化。仅举例来说，CTC模块200可将用于慢致动器的致动器值设定成如下值，所述值使得如果将快致动器设定成合适的值则发动机系统100能够产生预测扭矩请求。同时，CTC模块200可将用于快致动器的致动器值设定成如下值，即所述值(给定的慢致动器值)使发动机系统100产生即时扭矩请求而不是预测扭矩请求。因此，快致动器值使发动机系统100产生即时扭矩请求。当CTC模块200决定使车轴扭矩从即时扭矩请求转变至预测扭矩请求时，CTC模块200将用于一个或多个快致动器的致动器值变成与预测扭矩请求对应的值。由于已基于预测扭矩请求设定慢致动器值，所以发动机系统100仅在由快致动器施加的延迟之后就能够产生预测扭矩请求。换句话说，避免由利用慢致动器改变车轴扭矩所另外产生的较长延迟。仅举例来说，当预测扭矩请求等于驾驶员扭矩请求时，扭矩储备可以在即时扭矩请求由于暂时的扭矩减小请求而小于驾驶员扭矩请求时产生。替代性地，可在将即时扭矩请求维持于驾驶员扭矩请求的同时通过将预测扭矩请求增大至高于驾驶员扭矩请求来形成扭矩储备。所得到的扭矩储备能吸收所请求的车轴扭矩中的突然增大。仅举例来说，来自空调或动力转向泵的骤加负载可通过增大即时扭矩请求来平衡。如果即时扭矩请求的增大小于扭矩储备，则该增大能通过利用快致动器而快速地产生。然后，还可增大预测扭矩请求以重新建立早先的扭矩储备。扭矩储备的另一示例使用是减小慢致动器值中的波动。由于慢致动器值的相对低的速度，所以改变它们可产生控制的不稳定性。另外，慢致动器可包括机械部件，所述机械部件在频繁地移动时可汲取更多的功率和/或磨损更快。形成足够的扭矩储备允许在维持慢致动器的值的同时通过经由即时扭矩请求改变快致动器从而实现期望扭矩中的变化。例如，为了维持给定的空转速度，即时扭矩请求可在一定范围内改变。如果将预测扭矩请求设定成高于该范围的水平，则在不需要调节慢致动器的情况下，利用快致动器就能作出维持空转速度的即时扭矩请求中的变化。仅举例来说，在火花点火式发动机中，火花正时可以是快致动器值，而节气门位置可以是慢致动器值。火花点火式发动机可通过施加火花来燃烧例如包括汽油和乙醇的燃料。相比之下，在压燃式发动机中，燃料流量可以是快致动器值，而节气门位置可用作除扭矩以外的关于发动机特性的致动器值。压燃式发动机可经由压缩来燃烧例如包括柴油的燃料。当发动机102为火花点火式发动机时，火花致动器模块1 可以是快致动器，而节气门致动器模块116可以是慢致动器。在接收到新的致动器值之后，火花致动器模块1 可以能够改变用于随后的着火事件的火花正时。当将用于着火事件的火花正时(也称为火花提前)设定成校准值时，在紧接着火事件的燃烧冲程中产生最大扭矩。然而，偏离校准值的火花提前可以减小在燃烧冲程中产生的扭矩量。因此，通过改变火花提前，下一着火事件一出现，则火花致动器模块1 就能够改变发动机输出扭矩。仅举例来说，在车辆设计的校准阶段期间可确定与不同的发动机运行条件对应的火花提前的表，并且基于当前发动机运行条件从该表中选择校准值。相比之下，节气门位置中的变化则要花费较长时间来影响发动机输出扭矩。节气门致动器模块116通过调节节气门阀112的叶片的角度来改变节气门位置。因此，一旦接收到新的致动器值，则当节气门阀112从其早先的位置移动至基于新的致动器值的新的位置时就存在机械延迟。另外，基于节气门阀开度的空气流量变化也经受进气歧管110中的空气输送延迟。此外，进气歧管110中增大的空气流量不被实现为发动机输出扭矩的增大， 直到气缸118在下一进气冲程中接收了该额外的空气，压缩该额外的空气，并开始燃烧冲程时为止。利用这些致动器作为示例，可以通过将节气门位置设定为允许发动机102产生预测扭矩请求的值来形成扭矩储备。同时，可以基于比预测扭矩请求小的即时扭矩请求来设定火花正时。尽管节气门位置生成了用于发动机102产生预测扭矩请求的足够空气流量， 但基于即时扭矩请求，火花正时被延迟(这减小了扭矩)。因此，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求。当需要额外扭矩时，诸如当启动空调压缩机时，或者当牵引力控制确定车轮滑转已终止时，可以基于预测扭矩请求来设定火花正时。通过随后的着火事件，火花致动器模块 1 可以使火花提前回到校准值，这允许发动机102产生利用已存在的空气流量可获得的全部发动机输出扭矩。因此，发动机输出扭矩在不经历来自改变节气门位置的延迟的情况下就可快速地增大至预测扭矩请求。当发动机102为压燃式发动机时，燃料致动器模块1 可以是快致动器，而节气门致动器模块116和增压致动器模块164可以是排放致动器。以这种方式，可基于即时扭矩请求设定燃料质量，并且可基于预测扭矩请求设定节气门位置和增压。节气门位置可产生比满足预测扭矩请求所需空气流量更多的空气流量。继而，所产生的空气流量可多于喷射燃料的完全燃烧所需的空气流量，使得空气/燃料比通常是贫的，并且空气流量中的变化不影响发动机输出扭矩。因此，发动机输出扭矩将等于即时扭矩请求，并可通过调节燃料流量来增大或减小。可基于预测扭矩请求来控制节气门致动器模块116、增压致动器模块164和EGR阀 170，以控制排放和使涡轮迟滞最小。节气门致动器模块116可形成真空，以通过EGR阀170 吸入废气并将该废气吸入到进气歧管110中。车轴扭矩仲裁模块204可向推进扭矩仲裁模块206输出预测扭矩请求和即时扭矩请求。在各种实现中，车轴扭矩仲裁模块204可以向混合动力优化模块208输出预测扭矩请求和即时扭矩请求。混合动力优化模块208确定发动机102应产生多大扭矩和电动机198 应产生多大扭矩。然后，混合动力优化模块208向推进扭矩仲裁模块206输出修正的预测扭矩请求和即时扭矩请求。在各种实现中，混合动力优化模块208可被实现于混合动力控制模块196中。由推进扭矩仲裁模块206接收的预测扭矩请求和即时扭矩请求由车轴扭矩域(车轮处的扭矩)转化成推进扭矩域(曲轴处的扭矩)。该转化可发生在混合动力优化模块208之前、之后，或者作为混合动力优化模块208的一部分发生，或者代替混合动力优化模块208 而发生。推进扭矩仲裁模块206在包括了转化的预测扭矩请求与即时扭矩请求的推进扭矩请求之间进行仲裁。推进扭矩仲裁模块206产生经仲裁的预测扭矩请求和经仲裁的即时扭矩请求。经仲裁的扭矩请求可通过从所接收的请求当中选择获胜请求而产生。替代性地或另外地，可基于所接收请求中的另一接收请求或多个接收请求，通过修改接收请求中的一个接收请求来产生经仲裁的扭矩请求。其他的推进扭矩请求可包括用于发动机超速保护的扭矩减小、用于防止熄火的扭矩增大、和由变速器控制模块194请求的以适应换档的扭矩减小。推进扭矩请求还可由离合器燃料切断产生，这样在驾驶员压下手动变速器车辆中的离合器踏板时就减小了发动机输出扭矩，从而防止了发动机转速的突然爆发(flare)(急剧上升)。RPM控制模块210还可向推进扭矩仲裁模块206输出预测扭矩请求和即时扭矩请求。当ECM 114处于RPM模式时，来自RPM控制模块210的扭矩请求可在仲裁中获胜。当驾驶员将他们的脚从加速器踏板移开时(例如，当车辆空转，或者从较高的发动机转速滑行减慢时)，可选择RPM模式。替代性地或另外地，当来自车轴扭矩仲裁模块204的预测扭矩请求小于预定的扭矩值时，可选择RPM模式。RPM控制模块210从RPM轨迹模块212接收期望的RPM，并控制预测扭矩请求和即时扭矩请求以减小期望的RPM与当前的RPM之间的差。仅举例来说，RPM轨迹模块212可输出用于车辆滑行的线性减小的期望RPM，直到达到空转RPM时为止。然后，RPM轨迹模块 212可继续输出空转RPM来作为期望的RPM。储备/负载模块220从推进扭矩仲裁模块206接收经仲裁的预测扭矩请求和经仲裁的即时扭矩请求。储备/负载模块220可调节经仲裁的预测扭矩请求和经仲裁的即时扭矩请求，以形成扭矩储备和/或补偿一个或多个负载。然后，储备/负载模块220向致动模块2M输出调节的预测扭矩请求和即时扭矩请求。仅举例来说，催化剂起燃过程或冷起动排放的还原过程可能请求延迟的火花提前。因此，储备/负载模块220可将调节的预测扭矩请求增大至高于调节的即时扭矩请求，以便产生用于冷起动排放的还原过程的延迟火花。在另一示例中，可例如通过诊断性侵入式当量t匕 则试(diagnostic intrusive equivalence ratio testing)禾口 / 或新的发动机清扫来直接改变发动机102的空气/燃料比和/或MAF。在开始这些过程之前，可产生或增大扭矩储备，以快速抵消发动机输出扭矩中在这些过程期间由于使空气/燃料混合物贫化而产生的减小。储备/负载模块220还可在预期到诸如动力转向泵操作或空调(A/C)压缩机离合器的接合之类的未来负载的情况下形成或增大扭矩储备。当驾驶员首先请求空调时，可形成用于A/C压缩机离合器的接合的储备。储备/负载模块220在保留调节的即时扭矩请求不变的同时，可增大调节的预测扭矩请求以产生扭矩储备。然后，当A/C压缩机离合器接合时，储备/负载模块220可将即时扭矩请求增加以A/C压缩机离合器被预期施加到发动机 102的负载。致动模块2M从储备/负载模块220接收调节的预测扭矩请求和即时扭矩请求。 致动模块2M确定被调节的预测扭矩请求和即时扭矩请求将如何实现。致动模块2M可以是发动机类型特定的。例如，相对于压燃式发动机而言，致动模块2M可以为了火花点火式发动机而不同地实现，或使用不同的控制方案。在各种实现中，致动模块2M可限定跨所有发动机类型公用的模块与发动机类型特定的模块之间的界限。仅举例来说，发动机类型可包括火花点火式发动机和压燃式发动机。在致动模块2M之前的诸如推进扭矩仲裁模块206之类的模块可以是跨发动机类型而公用的，而致动模块2M和随后的模块可以是发动机类型特定的。例如，在火花点火式发动机系统中，致动模块2 可改变节气门阀112的开度，其中节气门阀112是作为允许宽范围扭矩控制的慢致动器。致动模块2M可利用气缸致动器模块120来禁用气缸，其也用于宽范围的扭矩控制，但可以是慢的，并且可能涉及驾驶性能和排放的问题。致动模块2M可将火花正时用作快致动器。然而，火花正时可能不能提供同样范围的扭矩控制。另外，可能通过火花正时的变化进行的扭矩控制的量(被称为火花储备容量)可随空气流量的变化而变化。在各种实现中，致动模块2M可基于调节的预测扭矩请求来产生空气扭矩请求。 空气扭矩请求可等于被调节的预测扭矩请求，以设定空气流量，使得能通过其他发动机致动器的变化能够实现调节的预测扭矩请求。空气控制模块2 可基于空气扭矩请求确定期望的致动器值。例如，空气控制模块2 可控制期望的歧管绝对压力(MAP)、期望的节气门位置和/或期望的每气缸空气量 (APC)。期望的MAP可用于确定期望的增压，而期望的APC可用于确定期望的凸轮相位器位置。在各种实现中，空气控制模块2 还可确定EGR阀170的打开量。致动模块2M还可产生火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求和燃料扭矩请求。火花扭矩请求可由火花控制模块232使用，以便确定使火花正时从校准的火花提前延迟多少 (这减小了发动机输出扭矩)。气缸关闭扭矩请求可由气缸控制模块236使用，以便确定停用多少气缸。气缸控制模块236可指令气缸致动器模块120停用发动机102的一个或多个气缸。在各种实现中， 可共同停用预先限定的气缸组。气缸控制模块236还可指令燃料控制模块240停止对停用的气缸提供燃料，并且可指令火花控制模块232停止对停用的气缸提供火花。在各种实现中，一旦已经在气缸中存在的任何燃料/空气混合物已经燃烧，那么火花控制模块232就仅停止对该气缸供应火花。在各种实现中，气缸致动器模块120可包括液压系统，所述液压系统为一个或多个气缸有选择地使进气阀和/或排气阀与对应的凸轮轴分离，以便停用这些气缸。仅举例来说，半数气缸的阀作为一组通过气缸致动器模块120来液压地耦接或分离。在各种实现中，在不停止进气阀和排气阀的打开和关闭的情况下，可简单地通过暂停燃料到这些气缸的供应来停用气缸。在这样的实现中，可省略气缸致动器模块120。燃料控制模块240可基于来自致动模块2M的燃料扭矩请求来改变向每个气缸提供的燃料的量(例如质量或速率)。在火花点火式发动机的正常操作期间，燃料控制模块MO 能够以空气主导模式(air lead mode)操作，在该空气主导模式中，燃料控制模块240试图通过基于空气流量来控制燃料流量，从而维持化学计量的空气/燃料比。燃料控制模块240 可确定燃料质量，该燃料质量在与当前每气缸空气量组合时产生化学计量的燃烧。燃料控制模块240可指令燃料致动器模块IM为每个启用的气缸喷射该燃料质量。在压燃式发动机系统中，燃料控制模块240能够以燃料主导模式操作，在该燃料主导模式中，燃料控制模块240为每个气缸确定燃料质量，该燃料质量在使排放、噪音和燃料消耗最小的同时满足了燃料扭矩请求。在燃料主导模式中，基于燃料流量来控制空气流量，并将空气流量控制成产生贫的空气/燃料比。另外，可将空气/燃料比维持成高于预定水平，这可在动态发动机运行条件下防止黑烟的产生。扭矩估计模块244可估计发动机输出扭矩。该估计的扭矩可由空气控制模块2 使用，以便执行对诸如节气门位置、MAP和相位器位置之类的发动机空气流量参数的闭环控制。例如，可限定扭矩关系为，诸如
T=f (APC, S, I，Ε, AF, 0Τ, #)(1)
其中扭矩(T)为每气缸空气量(APC)、火花提前(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(OT)和启用的气缸数量(#)的函数。也可以考虑额外的变量，例如废气再循环(EGR)阀的打开程度。该关系可由方程建模，和/或可存储为查找表。扭矩估计模块244可基于测量的 MAF和当前的RPM来确定APC，从而允许基于实际空气流量的闭环空气控制。当相位器可朝期望位置行进时，所使用的进气凸轮相位器位置和排气凸轮相位器位置可基于实际位置。实际的火花提前可用于估计实际的发动机输出扭矩。当将校准的火花提前值用于估计扭矩时，估计的扭矩可被称作估计的空气扭矩、或简单称作空气扭矩。空气扭矩是如果去除火花延迟(即将火花正时设定为校准的火花提前值)并且给所有的气缸都加注燃料， 则发动机在当前的空气流量下能产生多少扭矩的估计。空气控制模块2 可向节气门致动器模块116输出期望的位置信号。然后，节气门致动器模块116对节气门阀112进行调节以产生期望的位置。空气控制模块2 可基于反演扭矩模型和空气扭矩请求来产生期望的位置信号。空气控制模块2 可使用估计的空气扭矩和/或MAF信号，以便执行闭环控制。例如，可控制期望的位置信号，以使估计的空气扭矩与空气扭矩请求之间的差最小。空气控制模块2 可向增压调度模块248输出期望的歧管绝对压力(MAP)信号。增压调度模块248将期望的MAP信号用于控制增压致动器模块164。然后，增压致动器模块 164控制一个或多个涡轮增压器(例如，包括涡轮160-1和压缩机160-2的涡轮增压器)和
/或增压器。空气控制模块2 还可向相位器调度模块252输出期望的每气缸空气量(APC)信号。基于期望的APC信号和RPM信号，相位器调度模块252可利用相位器致动器模块158 控制进气凸轮相位器148和/或排气凸轮相位器150的位置。返回参考火花控制模块232，校准的火花提前值可基于各种发动机运行条件而改变。仅举例来说，可反演扭矩关系以求解出期望的火花提前。对于给定的扭矩请求(Tdes)而言，可基于如下方程确定期望的火花提前(Sdes)
Sdes=T"1 (Tdes, APC, I，E, AF, 0T, #)(2)
该关系可具体实施为方程和/或查找表。空气/燃料比(AF)可以是实际空气/燃料比，如由燃料控制模块240所报告的那样。当将火花提前设定成校准的火花提前时，所得到的扭矩可以尽可能地接近平均最佳扭矩(MBT)。MBT指的是在利用具有大于预定阈值的辛烷值的燃料并利用化学计量的燃料加注的同时，随着增大火花提前，对于给定的空气流量所产生的最大发动机输出扭矩。该最大扭矩出现时的火花提前被称为MBT火花。由于例如燃料品质(诸如当使用较低辛烷值的燃料时)和环境因素的缘故，校准的火花提前可以稍微不同于MBT火花。因此，校准的火花提前处的扭矩可小于MBT。现在参考图3A和图3B，其分别示出了与火花点火式发动机系统和压燃式发动机系统相关联的示例性发动机控制系统300和350的功能框图。ECM 114可包括CTC模块 200、诊断模块302和致动器限制模块304。如以上所讨论地，CTC模块200通常控制发动机致动器，例如，节气门致动器模块 116、气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158和增压致动器模块 164。在火花点火式发动机系统中，CTC模块200还控制火花致动器模块126。然而，当诊断出可能使ECM 114关闭发动机102的故障时，CTC模块200向致动器限制模块304提供用于主扭矩致动器的致动器值。仅举例来说，图3A的用于火花点火式发动机系统的CTC模块200可向致动器限制模块304传输用于节气门致动器模块116的期望位置。在图:3B的用于压燃式发动机系统的示例中，CTC模块200可向致动器限制模块304 传输燃料质量。诊断模块302有选择地诊断可能使ECM 114关闭发动机102的故障。诊断模块302 还可诊断出可使ECM 114关闭发动机102的一个或多个额外故障。仅举例来说，当发生双重路径故障或双重存储故障时，诊断模块302可有选择地诊断故障。与可归因于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、算术逻辑运算单元(ALU)、堆栈、数学库(math library), 时钟、寄存器配置等的故障的其他发动机停车相关的故障相比，以上这些类型的故障可归因于ECM 114的处理器(未示出)。CTC模块200确定CTC模块200在控制发动机致动器中可使用的各种参数。仅举例来说，CTC模块200确定以上所讨论的参数。由于通常基于由CTC模块200确定的参数来控制发动机致动器，所以由CTC模块200确定的参数可被称为主路径参数。仅举例来说， CTC模块200可确定以上所讨论的扭矩请求、各种发动机容量、各种发动机转速(例如实际的和期望的)、各种发动机扭矩、各种发动机气流参数和各种空气压力。诊断模块302也确定由CTC模块200确定的参数中一个或多个参数。通过诊断模块302的该冗余确定形成了可以被称为ECM 114内的双重或冗余路径的确定，并且由诊断模块302确定的参数可被称为双重路径参数。诊断模块302可相应地基于和在确定主路径参数中由CTC模块200所使用的那些输入和关系相同的输入以及相同或类似的关系来确定双重路径参数。诊断模块302可将主路径参数中的参数与冗余路径参数中对应的参数相比较。当对应的主路径参数与双重路径参数相差超过预定的量或百分比时，诊断模块302可诊断出双重路径故障。在有些情况下，CTC模块200可将主路径参数中的一个参数存储在两个不同的位置中。仅举例来说，CTC模块200将主路径参数存储在存储器(未示出)中的两个不同的预定位置中。诊断模块302可从这两个不同的位置读取参数。诊断模块302可将这两个参数相比较，并且当这两个参数不相等或不同于预期值时诊断出双重存储故障。当诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，通常关闭发动机102。然而，根据本发明，当诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，致动器限制模块304对与主扭矩致动器相关联的致动器值加以限制。这样，本发明的ECM 114允许发动机102保持运转，但 ECM 114限制发动机输出扭矩。当限制与主扭矩致动器相关联的致动器值时，ECM 114可被认为是在以自我保护模式(limp home mode)操作，在该自我保护模式中，发动机输出扭矩受限为允许车辆的驾驶员缓慢地驾驶车辆。当诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，诊断模块302通知致动器限制模块304和CTC模块200。诊断模块302可经由启动信号通知致动器限制模块304和CTC模块200。仅举例来说，当诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，诊断模块302可将启动信号设定成活动状态(例如5V)。当诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，CTC模块200向致动器限制模块 304提供与主扭矩致动器相关联的致动器值。这样，当诊断出发动机关闭故障时，诊断模块 302禁止CTC模块200对节气门致动器模块116的控制。此后，由CTC模块200确定的与主扭矩致动器相关联的致动器值被称为CTC致动器值。当诊断出双重路径故障和/双重存储故障时，启动致动器限制模块304。当自从上次车辆起动(例如，钥匙接通)以来没有检测出双重路径故障和/或双重存储故障时，可禁止致动器限制模块304，并且可向主扭矩致动器提供CTC致动器值。当启动时或者当诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，致动器限制模块 304确定用于主扭矩致动器的受限的致动器值。仅举例来说，如图3A的用于火花点火式发动机的示例性实施例所示，致动器限制模块304可确定用于节气门致动器模块116的受限的位置(或面积)。如图3B的用于压燃式发动机的示例性实施例所示，致动器限制模块304 可确定用于燃料致动器模块124的受限的燃料加注速率或受限的燃料质量。致动器限制模块304选择受限的致动器值和CTC致动器值中较小的一个。致动器限制模块304基于受限的致动器值和CTC致动器值中较小的一个来控制主扭矩致动器。以这样的方式，代替完全关闭发动机102，发动机输出扭矩被限制为允许驾驶员缓慢地操作车辆。缓慢操作车辆的能力允许驾驶员将车辆操纵至诸如驾驶员的家或车辆服务点之类的期望位置。现在参考图4A和图4B，其分别示出了用于火花点火式发动机和压燃式发动机的致动器限制模块304的示例性实现的功能框图。致动器限制模块304可包括受限值确定模块404和选择模块408。参考图4A和火花点火式发动机，受限值确定模块404可确定用于节气门致动器模块116的受限致动器值。更具体地，受限值确定模块404可确定用于节气门致动器模块116 的受限位置。受限值确定模块404可基于APP来确定受限位置。在各种实现中，APP传感器106将APP表示为相对于加速器踏板的静止位置(即，零或0%)的百分比。受限值确定模块404可利用方程、映射或另外的合适关系来确定受限位置，其中所述方程使APP与受限位置相关，所述映射则包括APP到受限位置的索引。在图5A中示出了 APP相对受限位置的示例性图线。现在参考图5A，示例性轨迹504跟踪在各种APP时的受限位置。如由508所指示地，当APP低于第一预定APP时，受限值确定模块404可将受限位置504设定成等于预定空转位置。预定空转位置可对应于节气门阀112在发动机空转期间被打开的位置。仅举例来说，第一预定APP可近似为10%，而预定空转位置可近似为10%。如由512所指示地，当APP大于第二预定APP时，受限值确定模块404同样可将受限位置504设定成等于预定最大位置。预定最大位置可对应于在自我保护模式中节气门阀 112的最大可允许位置。仅举例来说，预定最大位置可近似对应于打开40%，而第二预定APP 可近似为40%。在预定APP与第二预定APP之间，受限位置504可具有如图5A的示例性实施例所示的关于APP的线性关系，或者可具有另外的合适关系。返回参考图4A，受限值确定模块404还可基于BPP确定受限位置。仅举例来说， 当BPP指示了驾驶员正在向制动器踏板施加压力时，受限值确定模块404可将受限位置设定成等于预定空转位置。当BPP指示驾驶员正在向制动器踏板施加压力并且APP大于第一预定APP时，受限值确定模块404可将受限位置设定成等于预定空转位置。在各种实现中， BPP传感器108将BPP表示为相对于制动器踏板的静止位置(即，零或0%)的百分比。当BPP 大于静止位置时，驾驶员可向制动器踏板施加压力。现在参考图4B和压燃式发动机，受限值确定模块404可确定用于燃料致动器模块 124的受限致动器值。更具体地，受限值确定模块404可确定用于燃料致动器模块IM的受限燃料质量或另外的合适燃料加注参数(例如受限的燃料加注速率)。此后，由图3B的受限值确定模块404确定的受限致动器值被称为受限燃料质量。受限值确定模块404可基于APP (例如，％ (百分比))来确定受限燃料质量。受限值确定模块404可利用方程、映射或另外的合适关系来确定受限燃料质量，其中所述方程使APP与受限燃料质量相关，所述映射则包括APP到受限燃料质量的索引。在图5B中示出了 APP相对于受限燃料质量的示例性图线。现在参考图5B，示例性轨迹5M跟踪了在各种APP时的受限燃料质量。如由558 所指示地，当APP小于第一预定APP时，受限值确定模块404可将受限燃料质量5M设定成等于预定空转燃料质量。预定空转燃料质量可对应于在发动机空转期间向每个气缸供应的燃料质量。仅举例来说，第一预定APP可近似为10%。如由562所指示地，当APP大于第二预定APP时，受限值确定模块404还可将受限燃料质量5M设定成等于预定最大燃料质量。预定最大燃料质量可对应于当处于自我保护模式中时的最大可允许燃料质量。仅举例来说，第二预定APP可近似为40%。在第一预定 APP与第二预定APP之间，受限燃料质量M4可具有如图5A的示例性实施例所示的关于APP 的线性关系，或者具有另外的合适关系。返回参考图4B，受限值确定模块404还可基于BPP确定受限燃料质量。仅举例来说，当BPP指示了驾驶员正在向制动器踏板施加压力时，受限值确定模块404可将受限燃料质量设定成等于预定空转燃料质量。当BPP指示了驾驶员正在向制动器踏板施加压力并且 APP大于第一预定APP时，受限值确定模块404可将受限燃料质量设定成等于预定空转燃料质量。受限值确定模块404还可基于OT来确定受限燃料质量。仅举例来说，受限值确定模块404可随OT减小而增大受限燃料质量。随OT减小的该受限燃料质量的增大可抵消摩擦的增大，该摩擦的增大可归因于减小的0T。相反地，受限值确定模块404可随OT增大而减小受限燃料质量。随OT增大的该受限燃料质量的减小可抵消摩擦的减小，该摩擦的减小可归因于增大的0T。受限值确定模块404可利用方程、映射或另外的合适关系来确定受限燃料质量，其中所述方程使OT与受限燃料质量相关，所述映射包括OT到受限燃料质量的索引。参考图4A和图4B，受限值确定模块404向选择模块408提供用于主扭矩致动器的受限致动器值。选择模块408还从CTC模块200接收用于主扭矩致动器的CTC致动器值。 选择模块408在启动时(即当诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时)选择受限致动器值和CTC致动器值中的一个。更具体地，选择模块408选择受限致动器值和CTC致动器值中较小的一个。选择模块408基于受限致动器值和CTC致动器值中较小的一个来控制主扭矩致动器。仅举例来说，选择模块408在如图4A所示的火花点火式发动机系统中基于受限致动器值和CTC致动器值中较小的一个来控制节气门致动器模块116。选择模块在如图4B所示的压燃式发动机系统中基于受限致动器值和CTC致动器值中较小的一个来控制燃料致动器模块124。选择模块408还可校验出在主扭矩致动器中或者在传感器中的一个或多个传感器中没有诊断出故障，所述传感器的输出已用于确定主致动器所用的受限致动器值。仅举例来说，选择模块408可校验出在APP传感器106中或者在BPP传感器108中没有诊断出故障。选择模块408还可在压燃式发动机中校验出在OT传感器178中没有诊断出故障。诊断模块302可有选择地诊断主扭矩致动器、APP传感器106、BPP传感器108和 /或OT传感器178中的故障。仅举例来说，可在APP传感器106、BPP传感器108和/或OT 传感器178中诊断出的故障可包括脱离范围的故障(例如开路或短路状态)、脱离相关性的故障(例如输出的变化大于预定量)、及其他合适类型的故障。如果在主扭矩致动器中诊断出故障，则ECM 114可关闭发动机102。如果在APP传感器106、BPP传感器108和/或OT 传感器178中诊断出故障，则ECM 114可仅允许发动机102空转。现在参考图6，其示出了描绘在可触发发动机关闭的故障时控制主扭矩致动器的示例性方法的流程图。控制可开始于604，其中控制可接收故障发生的指示。控制可在608 处接收用于主扭矩致动器的CTC致动器值。在612处，控制可确定用于主扭矩致动器的受限致动器值。仅举例来说，主扭矩致动器可包括压燃式发动机系统中的燃料致动器模块1 或火花点火式发动机系统中的节气门致动器模块116。控制可基于APP来确定受限的致动器值。控制还可基于BPP来确定受限的致动器值。在压燃式系统中，控制还可基于OT来确定受限的致动器值。控制可在616处确定是否已经发生故障。更具体地，控制可在616处确定是否已在主扭矩致动器中诊断出故障。如果为假，则控制可继续至620 ；如果为真，则控制可在622 处关闭发动机102并结束。控制可在620处确定CTC致动器值是否小于受限致动器值。如果为真，则控制可在6M处基于CTC致动器值来控制主扭矩致动器，并且控制可结束；如果为假，则控制可在 628处基于受限致动器值来控制主扭矩致动器，并且控制可结束。以这样的方式，当诊断出双重路径故障和/或双重存储故障时，控制可基于CTC致动器值和受限的致动器值中较小的一个来控制主扭矩致动器。基于所述值中较小的一个值来控制主扭矩致动器允许驾驶员以受限的程度来操作车辆(即，以自我保护模式)，而不是关闭发动机102。本发明宽广的教导能以各种形式实现。因此，尽管本发明包括特定的示例，但是由于通过对附图、说明书、和所附权利要求书的研究，其它的改进将对熟练的从业者将变得显而易见，所以本发明的真实范围不应如此受限。
2权利要求
1.一种发动机控制系统，包括协调扭矩控制模块，所述协调扭矩控制模块确定用于火花点火式内燃发动机的节气门阀的第一位置，并且基于所述第一位置来控制所述节气门阀的开度；诊断模块，所述诊断模块有选择地诊断发动机关闭故障，并且当诊断出所述发动机关闭故障时，所述诊断模块禁止基于所述第一位置的对所述节气门阀开度的控制；致动器限制模块，所述致动器限制模块当诊断出所述发动机关闭故障时，基于加速器踏板位置确定用于所述节气门阀的第二位置，选择所述第一位置和所述第二位置中较小的一个，并且有选择地将所述节气门阀的开度限制到所述第一位置和所述第二位置中较小的一个。
2.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述致动器限制模块还基于制动器踏板位置来确定所述第二位置。
3.根据权利要求2所述的发动机控制系统，其中，当诊断出所述发动机关闭故障时，所述致动器限制模块在节气门致动器模块中存在故障时关闭所述发动机。
4.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置小于预定的最小加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到预定的空转位置。
5.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置大于预定的最大加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到预定的最大位置。
6.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，当所述加速器踏板位置小于第一预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到预定的空转位置，并且当所述加速器踏板位置大于第二预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到预定的最大位置。
7.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，当制动器踏板位置大于零制动器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到所述预定的空转位置。
8.根据权利要求7所述的发动机控制系统，其中，当所述制动器踏板位置大于零制动器踏板位置、并且所述加速器踏板位置大于所述第一预定加速器踏板位置时，所述致动器限制模块将所述第二位置限制到所述预定的空转位置。
9.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述协调扭矩控制模块还基于一个或多个输入和使所述一个或多个输入与第一参数相关的一种或多种关系来确定所述第一参数，并且其中所述诊断模块基于所述一个或多个输入来确定与所述第一参数对应的第二参数， 并基于所述第一参数与所述第二参数的比较来诊断所述故障。
10.一种发动机控制系统，包括协调扭矩控制模块，所述协调扭矩控制模块确定用于压燃式内燃发动机的第一燃料加注量，并且基于所述第一燃料加注量来控制燃料到所述发动机的供应；诊断模块，所述诊断模块有选择地诊断发动机关闭故障，并且当诊断出所述发动机关闭故障时，所述诊断模块禁止基于所述第一燃料加注量的对所述燃料供应的控制；以及致动器限制模块，所述致动器限制模块在诊断出所述发动机关闭故障之后，基于加速器踏板位置确定用于所述发动机的第二燃料加注量，选择所述第一燃料加注量和所述第二燃料加注量中较小的一个，并且有选择地将燃料到所述发动机的供应限制到所述第一燃料加注量和所述第二燃料加注量中较小的一个。
全文摘要
本发明涉及主扭矩致动器控制系统和方法。具体地，提供了一种发动机控制系统，其包括协调扭矩控制CTC模块、诊断模块和致动器限制模块。CTC模块确定用于火花点火式内燃发动机的节气门阀的第一位置，并基于第一位置来控制节气门阀的开度。诊断模块有选择地诊断发动机关闭故障，并且当诊断出发动机关闭故障时禁止基于第一位置的对节气门阀开度的控制。致动器限制模块基于加速器踏板位置来确定用于节气门阀的第二位置，选择第一位置和第二位置中较小的一个，并且当诊断出发动机关闭故障时有选择地将节气门阀的开度限制到第一位置和第二位置中较小的一个。
文档编号F02D43/00GK102235260SQ201110110529
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年4月30日
发明者J·L·沃尔兴, P·A·鲍尔勒 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司