，但是可以使用指示燃烧 定相的另一个适合的参数。此外，虽然燃烧质量将被论述为指示的平均有效压力（MEP)值 的变化系数（C0V)，但是可以使用指示燃烧质量的另一个适合的参数。
[0122] 外源输入328可以包括不直接受节气门阀112、EGR阀170、涡轮增压器、进气凸轮 相位器148以及排气凸轮相位器150影响的参数。例如，外源输入328可以包括发动机速 度、涡轮增压器入口空气压力、IAT、目标空气/燃料混合物和/或一个或多个其他参数。反 馈输入330可以包括例如发动机102的估计出的扭矩输出、涡轮增压器的涡轮160-1下游 的排气压力、IAT、发动机102的APC、估计出的剩余稀释、估计出的外部稀释和/或一个或 多个其他适合的参数。反馈输入330可以使用传感器(例如，IAT)来测量和/或基于一个 或多个其他参数来估计。
[0123] 由序列确定模块316识别出的每个可能序列包括用于目标值266至270中的每一 个的N个值的一个序列。换言之，每个可能序列包括用于目标废气门打开面积266的N个 值的序列、用于目标节气门打开面积267的N个值的序列、用于目标EGR打开面积268的N 个值的序列、用于目标进气凸轮相位器角269的N个值的序列以及用于目标排气凸轮相位 器角270的N个值的序列。N个值中的每一个是用于N个未来控制回路中的对应回路。N 是大于或等于一的整数。
[0124] 成本模块332基于对于可能序列确定的预测参数和输出参考值356确定用于目标 值266至270的每个可能序列的成本值。以下进一步论述示例性成本确定。
[0125] 选择模块344分别基于可能序列的成本来选择目标值266至270的可能序列中的 一个。例如，选择模块344可以选择可能序列中具有最低成本、受制于致动器约束348和输 出约束352的一个序列。在各个实施中，模型324可以选择可能序列中具有最低成本同时 满足致动器约束348和输出约束352的一个序列。
[0126] 在各个实施中，可以在成本确定中考虑到致动器约束348和输出约束的满足。换 言之，成本模块332可以进一步基于致动器约束348和/或输出约束352来确定成本值。如 以下进一步论述，基于如何确定成本值，选择模块344将选择可能序列中最佳实现基础空 气扭矩请求308同时最小化APC受制于致动器约束348和输出约束352的一个序列。
[0127] 选择模块344可以分别将目标值266至270设置为选定可能序列的N个值中的第 一值。换言之，选择模块344可以将目标废气门打开面积266设置为用于目标废气门打开 面积266的N个值的序列中的N个值的第一值，将目标节气门打开面积267设置为用于目 标节气门打开面积267的N个值的序列中的N个值的第一值，将目标EGR打开面积268设 置为用于目标EGR打开面积268的N个值的序列中的N个值的第一值，将目标进气凸轮相 位器角269设置为用于目标进气凸轮相位器角269的N个值的序列中的N个值的第一值， 并且将目标排气凸轮相位器角270设置为用于目标排气凸轮相位器角270的N个值的序列 中的N个值的第一值。
[0128] 在下一个控制回路期间，MPC模块312识别可能序列、产生用于可能序列的预测参 数、确定可能序列中的每一个的成本、选择可能序列中的一个并且将目标值266至270设置 为选定可能序列中的第一组目标值266至270。此过程继续用于每一个控制回路。
[0129] 致动器约束模块360 (参见图2)设置用于目标值266至270中的每一个的致动器 约束348中的一个。换言之，致动器约束模块360设置用于节气门阀112的致动器约束、用 于EGR阀170的致动器约束、用于废气门阀162的致动器约束、用于进气凸轮相位器148的 致动器约束以及用于排气凸轮相位器150的致动器约束。
[0130] 用于目标值266至270中的每一个的致动器约束348包括用于相关目标值的最大 值和用于那个目标值的最小值。致动器约束模块360通常可以将致动器约束348设置为用 于相关致动器的预定操作范围。更具体来说，致动器约束模块360通常可以分别将致动器 约束348设置为用于节气门阀112、EGR阀170、废气门162、进气凸轮相位器148以及排气 凸轮相位器150的预定操作范围。
[0131] 然而，致动器约束模块360在某些情况下可以选择性地调整致动器约束348中的 一个或多个。例如，当在给定发动机致动器中诊断出故障时，致动器约束模块360可以调整 用于那个给定致动器的致动器约束以使得用于那个发动机致动器的操作范围变窄。仅举另 一个实例而言，例如，对于故障诊断(诸如凸轮相位器故障诊断、节气门诊断或EGR诊断)，致 动器约束模块360可以调整致动器约束以使得用于给定致动器的目标值遵循随时间的预 定时间表或者改变预定量。对于遵循随时间的预定时间表或者改变预定量的目标值而言， 致动器约束模块360可以将最小和最大值设置为相同的值。被设置为相同值的最小和最大 值可以迫使对应的目标值被设置为与最小和最大值相同的值。致动器约束模块360可以随 时间改变最小和最大值被设置为的值以使得目标值遵循预定排程。
[0132] 输出约束模块364 (参见图2)设置用于发动机102的预测扭矩输出、预测CA50、 IMEP的预测C0V、预测剩余稀释以及预测外部稀释的输出约束352。用于每一个预测值的 输出约束352可以包括用于相关的预测参数的最大值和用于那个预测参数的最小值。例 如，输出约束352可以包括最小扭矩、最大扭矩、最小CA50和最大CA50、MEP的最小COV和 IMEP的最大C0V、最小剩余稀释和最大剩余稀释以及最小外部稀释和最大外部稀释。
[0133] 输出约束模块364通常可以分别将输出约束352设置为用于相关的预测参数的预 定范围。然而，输出约束模块364在一些情况下可以改变输出约束352中的一个或多个。例 如，输出约束模块364可以延迟最大CA50,诸如当发动机102内发生爆震时。举另一个实 例，输出约束模块364可以在低负载条件下增加 IMEP的最大COV，诸如在可能需要IMEP的 较高COV来实现给定扭矩请求的发动机怠速过程中。也可以调整输出约束352中的一个或 多个以用于催化剂136、上游氧气传感器176和/或下游氧气传感器177的诊断，如下文进 一步论述。
[0134] 参考模块368 (参见图2)分别产生用于目标值266至270的参考值356。参考值 356包括用于目标值266至270中的每一个的参考。换言之，参考值356包括参考废气门打 开面积、参考节气门打开面积、参考EGR打开面积、参考进气凸轮相位器角以及参考排气凸 轮相位器角。
[0135] 参考模块368可以例如基于空气扭矩请求265、基础空气扭矩请求308和/或一 个或多个其他适合的参数来确定参考值356。参考值356分别提供用于设置目标值266至 270的参考。参考值356可以用来确定用于可能序列的成本值。还可以鉴于一个或多个其 他原因来使用参考值356,诸如由序列确定模块316用来确定可能序列。
[0136] 作为产生可能目标值的序列和确定每个序列的成本的替代或添加，MPC模块312 可以使用凸优化技术来识别具有最低成本的可能目标值的序列。例如，MPC模块312可以 使用二次规划（QP)解算器(诸如丹齐格QP解算器）来确定目标值266至270。在另一个实 例中，MPC模块312可以产生用于目标值266至270的可能序列的成本值的面，并且基于成 本面的斜率来识别具有最低成本的一组可能目标值。MPC模块312随后可以测试那组可能 目标值以确定那组可能目标值是否满足致动器约束348和/或其他约束。MPC模块312选 择具有最低成本同时满足致动器约束348和/或其他约束的可能目标值组。
[0137] 成本模块332可以基于以下各项之间的关系来确定用于目标值266至270的可能 序列的成本：预测扭矩与基础空气扭矩请求308 ;预测APC与零；可能目标值与相应致动器 约束348 ;其他预测参数与相应输出约束352 ;以及可能目标值与相应参考值356。所述关 系可以例如被加权以控制每个关系对成本的影响。
[0138] 仅举例而言，成本模块332可以基于以下方程来确定用于目标值266至270的可 能序列的成本：
其中Cost是用于目标值266至270的可能序列的成本，TPi是用于N个控制回路中的 第i个控制回路的发动机102的预测扭矩，BATR是基础空气扭矩请求308,并且wT是与预 测发动机扭矩与参考发动机扭矩之间的关系相关的加权值。APCPi是用于N个控制回路中 的第i个控制回路的预测APC，并且wA是与预测APC与零之间的关系相关的加权值。
[0139] 成本模块332可以基于以下更详细的方程来确定用于目标值266至270的可能序 列的成本：
该方程受制于致动器约束348和输出约束352。Cost是用于目标值266至270的可能 序列的成本。TPi是用于N个控制回路中的第i个控制回路的发动机102的预测扭矩，BATR 是基础空气扭矩请求308,并且wT是与预测发动机扭矩与参考发动机扭矩之间的关系相关 的加权值。APCPi是用于N个控制回路中的第i个控制回路的预测APC，并且wA是与预测 APC与零之间的关系相关的加权值。
[0140] PTTOi是用于N个控制回路中的第i个控制回路的可能目标节气门开度，TORef是 参考节气门开度，并且wTV是与可能目标节气门开度与参考节气门开度之间的关系相关的 加权值。PTWGOi用于N个控制回路中的第i个控制回路的可能目标废气门开度，WGORef是 参考废气门开度，并且wWG是与可能目标废气门开度与参考废气门开度之间的关系相关的 加权值。
[0141] PTEGROi是用于N个控制回路的第i个控制回路的可能目标EGR开度，EGRRef是 参考EGR开度，并且wEGR是与可能目标EGR开度与参考EGR开度之间的关系相关的加权值。 PTICi是用于N个控制回路的第i个控制回路的可能目标进气凸轮相位器角，ICPRef是参 考进气凸轮相位器角，并且wIP是与可能目标进气凸轮相位器角与参考进气凸轮相位器角 之间的关系相关的加权值。PTECi是用于N个控制回路的第i个控制回路的可能目标排气 凸轮相位器角，ECPRef是参考排气凸轮相位器角，并且wEP是与可能目标排气凸轮相位器 角与参考排气凸轮相位器角之间的关系相关的加权值。
[0142] P是与输出约束352的满足相关的加权值。e是成本模块332可以基于输出约束 352是否将被满足来设置的变量值。例如，当预测参数大于或小于对应的最小或最大值(例 如，至少预定量）时，成本模块332可以增加 e。当满足所有输出约束352时，成本模块332 可以将e设置为零。P可以大于加权值wT、加权值wA和其他加权值（wTV、wWG、wEGR、wIP、 wEP)，这样使得如果未满足输出约束352中的一个或多个则对于可能序列确定的成本将是 巨大的。这可以帮助防止选择其中未满足输出约束352中的一个或多个的可能序列。
[0143] 加权值wT可以大于加权值wA以及加权值wTV、wWG、wEGR、wIP和wEP。以此方式， 预测发动机扭矩与基础空气扭矩请求308之间的关系之间的关系对成本具有较大影响，且 因此对可能序列中的一个的选择具有较大影响，如以下进一步论述。成本随着预测发动机 扭矩与基础空气扭矩请求308之间的差异增加而增加，且反之亦然。
[0144] 加权值wA可以小于加权值wT并且大于加权值wTV、wWG、wEGR、wIP和wEP。以此 方式，预测APC与零之间的关系对成本具有较大影响，但是小于预测发动机扭矩与基础空 气扭矩请求308之间的关系的影响。成本随着预测APC与零之间的差异增加而增加，且反之 亦然。虽然示出并且已经论述零的示例性使用，但是可以使用预定最小APC来取代零。另 外，虽然论述了最小化APC的实例，但是在各个实施中，可以确定并最大化效率参数。例如， 效率参数可以是预测扭矩除以预测APC。
[0145] 因此，基于预测APC与零之间的差异确定成本有助于确保APC将被最小化。当基 于实际APC控制加燃料以实现目标空气/燃料混合物时，减少APC减少燃料消耗。由于选 择模块344可以选择可能序列中具有最低成本的一个序列，所以选择模块344可以选择可 能序列中最佳实现基础空气扭矩请求308同时最小化APC的一个序列。
[0146] 加权值wTV、wWG、wEGR、wIP和wEP可以小于所有其他加权值。以此方式，在稳态 操作过程中，目标值266至270可以分别设置接近参考值356或者处于所述参考值。然而， 在瞬间操作过程中，MPC模块312可以调整目标值266至270远离参考值356以实现基础 空气扭矩请求308,同时最小化APC并且满足致动器约束348和输出约束352。
[0147] 在操作中，MPC模块312可以确定用于可能序列的成本值。MPC模块312随后可以 选择可能序列中具有最低成本的一个。MPC模块312接下来可以确定选定可能序列是否满 足致动器约束348。如果满足，则可以使用可能序列。如果不满足，则MPC模块312基于选 定的可能序列来确定满足致动器约束348并且具有最低成本的可能序列。MPC模块312可 以使用满足致动器约束348并且具有最低成本的可能序列。
[0148] 现在参照图4,呈现描绘使用MPC (模型预测控制）来控制节气门阀112、进气凸轮 相位器148、排气凸轮相位器150、废气门162 (且因此涡轮增压器）以及EGR阀170的示例 性方法的流程图。控制可以从404开始，其中扭矩请求模块224基于调整后的预测扭矩请 求263和调整后的即时扭矩请求264来确定空气扭矩请求265。
[0149] 在408,扭矩转换模块304可以将空气扭矩请求265转换为基础空气扭矩请求308 或者转换为另一种适合的类型的扭矩以供MPC模块312使用。在412,序列确定模块316基 于基础空气扭矩请求308来确定目标值266至270的可能序列。
[0150] 在416,预测模块323确定用于目标值的每个可能序列的预测参数。预测模块323 基于发动机102的模型324、外源输入328和反馈输入330来确定用于可能序列的预测参 数。更具体来说，基于目标值266至270的可能序列、外源输入328和反馈输入330,预测模 块323使用模型324产生用于N个控制回路的发动机102的预测扭矩序列、用于N个控制 回路的预测APC序列、用于N个控制回路的预测量外部稀释序列、用于N个控制回路的预测 量剩余稀释序列、用于N个控制回路的预测燃烧定相值序列以及用于N个控制回路的预测 燃烧质量值序列。
[0151] 在420,成本模块332分别确定用于可能序列的成本。仅举例而言，成本模块332 可以基于以下方程来确定用于目标值266至270的可能序列的成本
或者基于以下方程
该方程受制于致动器约束348和输出约束352,如以上所描述。
[0152] 在424,选择模块344分别基于可能序列的成本来选择目标值266至270的可能序 列中的一个序列。例如，选择模块344可以选择可能序列中具有最低成本同时满足致动器 约束348和输出约束352的一个。因此，选择模块344可以选择可能序列中最佳实现基础 空气扭矩请求308同时最小化APC并满足输出约束352的一个序列。作为在412确定目标 值230至244的可能序列并且在420确定每个序列的成本的替代或添加，MPC模块312可 以使用如以上论述的凸优化技术来识别具有最低成本的可能目标值序列。
[0153] 在425, MPC模块312可以确定可能序列中的选定序列是否满足致动器约束348。 如果425为真，则控制可以通过428继续。如果425为假，则在426, MPC模块312可以基于 选定的可能序列来确定满足致动器约束348并且具有最低成本的可能序列，并且控制可以 通过428继续。可以使用满足致动器约束348并且具有最低成本的可能序列，如以下论述。
[0154] 在428,第一转换模块272将目标废气门打开面积266转换为目标占空比274以应 用于废气门162,第二转换模块276将目标节气门打开面积267转换为目标占空比278以应 用于节气门阀112。在428,第三转换模块280还将目标EGR打开面积268转换为目标占空 比282以应用于EGR阀170。第四转换模块还可以分别将目标进气凸轮相位器角269和目 标排气凸轮相位器角270转换为目标进气占空比和目标排气占空比以用于进气凸轮相位 器148和排气凸轮相位器150。
[0155] 在432,节气门致动器模块116控制节气门阀112以实现目标节气门打开面积 267,并且相位器致动器模块158分别控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150以实 现目标进气凸轮相位器角269和目标排气凸轮相位器角270。例如，节气门致动器模块116