负车轮滑移控制系统和方法

专利名称：负车轮滑移控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及内燃发动机，更具体而言涉及发动机控制系统和方法。
背景技术：
此处提供的背景技术的描述是为了概括地描述本发明的背景的目的。在背景技 术部分中描述的当前所属名发明人的工作，以及所述描述中在提交申请的时候可能不作 为现有技术的各个方面，既不明确地也不隐含地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和燃料混合物以驱动活塞，燃烧产生驱动扭矩。 通过节气门调节进入汽油发动机中的空气流量。更具体而言，节气门调节节气门面积， 其增加或者减少进入发动机的空气流量。当节气门面积增加时，进入发动机的空气流量 增加。燃料控制系统调节燃料喷射的速率，以向气缸提供预期的空气/燃料混合物。增 加提供给气缸的空气和燃料的量增加了发动机的扭矩输出。发动机控制系统已经得到研究开发以控制发动机扭矩输出，从而获得预期扭 矩。但是，传统的发动机控制系统没有像期望的那样精确地控制发动机扭矩输出。而 且，传统的发动机控制系统对控制信号不能提供快速反应，或者在影响发动机扭矩输出 的各种装置之间不能协调发动机扭矩控制。

发明内容
一种发动机控制系统，包括导数模块和滑移矫正模块。导数模块确定车辆从动 轮速度的数学导数。当所述数学导数比预定减速度还要负(negative)时，所述滑移矫正 模块执行如下操作中的至少一种禁用由一个或者多个电动马达执行的再生制动、提升 车轴扭矩请求和解锁扭矩转换器。在其它的特征中，从动轮速度包括由与车辆的从动轮之一相关联的轮速传感器 测量的轮速。仍在其它的特征中，从动轮速度包括车辆速度。在进一步特征中，发动机控制系统还包括车辆速度模块，该车辆速度模块以变 速箱输出速度为基础确定车辆速度。仍在进一步特征中，发动机控制系统还包括禁用模块，当一个或者多个电动马 达提供扭矩输出时，该禁用模块禁用滑移矫正模块。在其它的特征中，发动机控制系统还包括禁用模块，当牵引控制系统在车辆的 客舱内被禁用时，该禁用模块禁用滑移矫正模块。仍在其它的特征中，发动机控制系统还包括禁用模块，当在防抱死制动系统 (ABS),轮速传感器和牵引控制系统中的至少一者中已经诊断出故障时，该禁用模块禁 用滑移矫正模块。在进一步特征中，当数学导数变得不比第二预定减速度更负时，所述滑移矫正 模块执行禁用提升车轴扭矩请求和重新开始再生制动这两种操作中的至少一种，其中第二预定减速度不比所述预定减速度更负。仍在进一步特征中，所述滑移矫正模块在预定时间段内提升车轴扭矩请求，并 在该预定时间段之后禁用该提升。在其它特征中，导数模块以预定数目的从动轮速度样本的最小二乘方导数为基 础确定所述数学导数。一种发动机控制方法，包括确定车辆从动轮速度的数学导数；当该数学导数 比预定减速度更负时，执行如下操作中的至少一种禁用由一个或者多个电动马达执行 的再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁扭矩转换器。在其它特征中，发动机控制方法还包括以与车辆的从动轮之一相关联的轮速传 感器测量的轮速为基础确定从动轮速度的数学导数。仍在其它特征中，发动机控制方法还包括以车辆速度为基础确定从动轮速度的 数学导数。在进一步的特征中，发动机控制方法还包括以变速箱输出速度为基础确定车辆 速度。仍在进一步的特征中，发动机控制方法还包括当一个或者多个电动马达提供扭 矩输出时，禁用如下操作中的至少一种禁用再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁扭矩 转换器。在其它特征中，发动机控制方法还包括当在车辆的客舱内使牵引控制系统被禁 用时，禁用如下操作中的至少一种禁用再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁扭矩转换器。仍在其它特征中，发动机控制方法还包括当在防抱死制动系统(ABS)、轮速传 感器和牵引控制系统中的至少一者中已经诊断出故障时，禁用如下操作中的至少一种 禁用再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁扭矩转换器。在进一步特征中，发动机控制方法还包括当数学导数变得不比第二预定减速度 更负时，执行如下操作中的至少一种禁用提升车轴扭矩请求和重新开始再生制动，其 中第二预定减速度不比所述预定减速度更负。仍在进一步特征中，发动机控制方法还包括在预定时间段内提升车轴扭矩请 求，并在该预定时间段之后禁用该提升。在其它特征中，发动机控制方法还包括以预定数目的从动轮速度样本的最小二 乘方导数为基础，确定所述数学导数。本发明还具体公开了以下技术方案。方案1. 一种发动机控制系统，包括导数模块，其确定车辆从动轮速度的数学 导数；和滑移矫正模块，当所述数学导数比预定减速度更负时，所述滑移矫正模块执行 如下操作中的至少一种禁用由一个或者多个电动马达执行的再生制动、提升车轴扭矩 请求和解锁扭矩转换器。方案2.如方案1所述的发动机控制系统，其中从动轮速度包括由轮速传感器测 量的轮速，所述轮速传感器与车辆的从动轮之一相关联。方案3.如方案1所述的发动机控制系统，其中从动轮速度包括车辆速度。方案4.如方案3所述的发动机控制系统，还包括车辆速度模块，该车辆速度模块以变速箱输出速度为基础确定车辆速度。方案5.如方案1所述的发动机控制系统，还包括禁用模块，当一个或者多个电 动马达提供扭矩输出时，该禁用模块禁用滑移矫正模块。方案6.如方案1所述的发动机控制系统，还包括禁用模块，当牵引控制系统在 车辆的客舱内被禁用时，该禁用模块禁用滑移矫正模块。方案7.如方案1所述的发动机控制系统，还包括禁用模块，当在防抱死制动系 统(ABS)、轮速传感器和牵引控制系统中的至少一者中已经诊断出故障时，该禁用模块 禁用滑移矫正模块。方案8.如方案1所述的发动机控制系统，其中当数学导数变得不比第二预定减 速度更负时，所述滑移矫正模块执行禁用提升车轴扭矩请求和重新开始再生制动这两种 操作中的至少一种，其中第二预定减速度不比所述预定减速度更负。方案9.如方案1所述的发动机控制系统，其中所述滑移矫正模块在预定时间段 内提升车轴扭矩请求，并在该预定时间段之后禁用该提升。方案10.如方案1所述的发动机控制系统，其中导数模块以预定数目的从动轮速 度样本的最小二乘方导数为基础确定所述数学导数。方案11. 一种发动机控制方法，包括确定车辆从动轮速度的数学导数；当该 数学导数比预定减速度更负时，执行如下操作中的至少一种禁用由一个或者多个电动 马达执行的再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁扭矩转换器。方案12.如方案11所述的发动机控制方法，还包括以轮速传感器测量的轮速为 基础确定从动轮速度的数学导数，所述轮速传感器与车辆的从动轮之一相关联。方案13.如方案11所述的发动机控制方法，还包括以车辆速度为基础确定从动 轮速度的数学导数。方案14.如方案13所述的发动机控制方法，还包括以变速箱输出速度为基础确 定车辆速度。方案15.如方案11所述的发动机控制方法，还包括当一个或者多个电动马达提 供扭矩输出时，禁用如下操作中的至少一种禁用再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁 扭矩转换器。方案16.如方案11所述的发动机控制方法，还包括当在车辆的客舱内使牵引控 制系统被禁用时，禁用如下操作中的至少一种禁用再生制动、提升车轴扭矩请求和解 锁扭矩转换器。方案17.如方案11所述的发动机控制方法，还包括当在防抱死制动系统 (ABS)、轮速传感器和牵引控制系统中的至少一者中已经诊断出故障时，禁用如下操作 中的至少一种禁用再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁扭矩转换器。方案18.如方案11所述的发动机控制方法，还包括当数学导数变得不比第二预 定减速度更负时，执行如下操作中的至少一种禁用提升车轴扭矩请求和重新开始再生 制动，其中第二预定减速度不比所述预定减速度更负。方案19.如方案11所述的发动机控制方法，还包括在预定时间段内提升车轴扭 矩请求，并在该预定时间段之后禁用该提升。方案20.如方案11所述的发动机控制方法，还包括以预定数目的从动轮速度样本的最小二乘方导数为基础确定所述数学导数。从后面提供的详细描述中，本发明应用的其它领域会变得显而易见。应该理 解，具体实施例的详细描述仅仅是想要用于说明的目的，而不是想要限制本发明的范围。


图1是根据本发明原理的示例性发动机系统的功能框图；图2是根据本发明原理的示例性发动机控制系统的功能框图；图3A-3B是示例性车轮滑移控制模块的功能框图；图4-6是滑移矫正系统的功能框图；以及
图7-8是描述示例性方法的流程图。
具体实施例方式下面的描述在本质上仅仅是示例性的，决不是想要限制本发明、本发明的应用 或者用途。为了清楚，在附图中会使用相同的附图标记来标注类似的元件。此处所应用 的，短语“A、B和C中的至少一个”应该解释为应用非排他逻辑“或”表示逻辑上的 (A或B或C)。应该理解，在不改变本发明原理的情况下，可以以不同的顺序执行方法 中的各个步骤。此处所应用的，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一 个或者多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或者成组的)和存储器、组合逻辑 电路，和/或其它提供所述功能的合适部件。当由于施加在车辆的车轮处的负扭矩而使车辆的轮胎相对于路面滑移时，就会 发生负车轮滑移现象。即使当车轮处的扭矩稍稍为负时，在路面具有低的摩擦系数时， 比如在冰路面条件下，也可能会发生负车轮滑移现象。在某些情况下，由车辆的一个或者多个电动马达执行的再生制动可能会导致负 车轮滑移现象。当驱动扭矩降低时，施加在发动机部件上的摩擦阻力也会导致负车轮滑 移现象。根据本发明的发动机控制模块(ECM)基于再生制动期间轮速的导数来选择性地 检测负车轮滑移现象。当检测到负车轮滑移现象时，ECM启动矫正措施。可以采取的 矫正措施可包括，例如，禁用再生制动、解锁扭矩转换器和提高车辆的一个或者多个从 动轮的车轴扭矩。现在参照图1，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，发动机102基于由驾驶员输入模块104提供的输入和其它的输入来燃烧空 气/燃料混合物，从而为车辆产生驱动扭矩。传递给驾驶员输入模块104的输入可以包 括，例如，一个或者多个加速器踏板位置和一个或者多个制动踏板位置。在装配有牵引 控制系统的车辆中，牵引控制模块106可以向驾驶员输入模块104提供牵引控制(TC)信 号，其表明在车辆的客舱内是否已经使牵引控制系统被启用(即，ON)或者禁用(即， OFF)。虽然此处将描述火花点火汽油式发动机，但是本发明可适用于其它类型的扭矩 产生器，比如乙醇和甲醇燃烧发动机、柴油式发动机、燃料电池发动机、丙烷发动机、和实现一个或者多个电动马达的混合动力式发动机。通过节气门112将空气引入进气 歧管110。例如，节气门112可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块 (ECM) 114控制节气门执行机构模块116，该节气门执行机构模块116调节节气门112的 开度，从而控制引入进气歧管110的空气量。来自进气歧管110的空气被引入发动机102的气缸。虽然发动机102可以包括 多个气缸，但是为了说明的目的，示出了单个代表性气缸118。例如，发动机102可以包 括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114可以指示气缸执行机构模块120 有选择地停用一些气缸，这可以在某些发动机运行条件下改善燃料经济性。来自进气歧管110的空气通过进气门122被引入气缸118。ECM114控制燃料执 行机构模块124，该燃料执行机构模块124调节燃料喷射以获得预期空燃比。可以在中 央位置或者在多个位置，比如在邻近每个气缸的进气门的位置，将燃料喷射进入进气歧 管110。在图1中未示出的各种实施方式中，可以将燃料直接喷射进入气缸或者喷射进入 与各气缸相关联的混合腔内。燃料执行机构模块124可以停止将燃料喷射到被停用的气 缸。喷射的燃料与空气混合并在气缸118内产生空气/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ECM114的信号，火花执行机构模块 126给气缸118内的火花塞128通电，火花塞128点燃空气/燃料混合物。火花的定时可 以相对于活塞在其最高位置的时间来规定，该最高位置称为上死点(TDC)。空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下运动，从而驱动旋转的曲轴(未示出)。 然后活塞又开始向上运动，并通过排气门130排出燃烧的副产品。燃烧的副产品通过排 气系统134从车辆被排出。可以通过表明应该在上死点之前或者之后多远提供火花的定时信号来控制火花 执行机构模块126。从而可以使火花执行机构模块126的操作与曲轴的旋转同步。在各 种实施方式中，火花执行机构模块126可以停止向被停用的气缸提供火花。进气门122可以由进气凸轮轴140控制，而排气门130可以由排气凸轮轴142控 制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴可以控制每个气缸的多个进气门，和/或可以 控制多个气缸排的进气门。类似的，多个排气凸轮轴可以控制每个气缸的多个排气门， 和/或可以控制多个气缸排的排气门。气缸执行机构模块120可以通过使进气门122和 /或排气门130不能打开来使气缸118停用。进气门122被打开的时间可以相对于活塞上死点被进气凸轮移相器148改变。 排气门130被打开的时间可以相对于活塞上死点被排气凸轮移相器150改变。移相器执 行机构模块158基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器 150。在执行过程中，可变气门升程也可以由移相器执行机构模块158控制。发动机系统100可以包括向进气歧管110提供加压空气的升压装置。例如，图 1示出了涡轮增压器160，该涡轮增压器160包括由流经排气系统134的热排气提供动力 的热涡轮机160-1。涡轮增压器160也包括由涡轮机160-1驱动的冷空气压缩机160-2， 其压缩流向节气门112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器可以压缩来自 节气门112的空气并将压缩的空气输送至进气歧管110。废气门162可以允许排气绕过涡轮增压器160，从而降低涡轮增压器160的升压(进气空气压缩的量)。ECM 114通过升压执行机构模块164来控制涡轮增压器160。升 压执行机构模块164可以通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器160的升压。在 各种实施方式中，多个涡轮增压器可以由升压执行机构模块164来控制。涡轮增压器160 可以具有可变的几何形状，其可以由升压执行机构模块164控制。中间冷却器(未示出)可以消散一些压缩空气充量的热量，这些热量是在空气被 压缩的时候产生的。压缩空气充量也可能由于空气与排气系统134的接进而已经吸收了 热量。尽管为了说明的目的示出了分隔开的状态，但是涡轮机160-1和压缩机160-2通 常彼此连接在一起，将进气空气和热排气近距离设置。发动机系统100可以包括排气再循环(EGR)阀170，其选择性地使排气改变方向 返回进气歧管110。该EGR阀170可以设置在涡轮增压器160的上游。该EGR阀170 可以由EGR执行机构模块172控制。发动机102输出的扭矩可以传递给变速箱(未示出)。基于变速箱内啮合的齿轮 齿数比，扭矩选择性地由变速箱经过变速箱输出轴(未示出)被输出。被变速箱输出的 扭矩可以选择性地传递给一个或者多个车轮(未示出)，以推进车辆。变速箱输出速度(TOS)传感器176可以监测变速箱输出轴的旋转并基于变速箱 输出轴的转速速度产生TOS信号。TOS可以用于确定例如车辆速度。在具有防抱死制 动系统(ABS)的车辆中，发动机系统100可以包括轮速传感器，比如轮速传感器178。轮速传感器178测量相关联的车辆车轮的转速，并相应地产生轮速(WS)信号。 虽然在图1中仅仅示出了单个轮速传感器178，但是发动机系统100可以包括多个轮速传 感器。例如，可以为车辆的每个车轮提供一个或者多个轮速传感器。可以被传递发动机扭矩的车轮可以称为从动轮，而不能被传递发动机扭矩的车 轮可以称为非从动轮。相应的，轮速传感器测量从动轮转速可以称作是测量从动轮速度 (DWS)，轮速传感器测量非从动轮转速可以称作是测量非从动轮速度(UDWS)。发动机系统100可以利用发动机速度传感器180来测量曲轴的转速。发动机冷 却剂的温度可以应用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182来测量。ECT传感器182可以 放置在发动机102内，或者放置在冷却剂循环的其它位置上，比如散热器(未示出)上。进气歧管110内的压力可以应用歧管绝对压力(MAP)传感器184来测量。在 各种实施方式中，可以测量发动机真空度，即环境空气压力与进气歧管110内的压力之 差。流入进气歧管Iio内的空气质量流率可以应用质量空气流量(MAF)传感器186来测 量。在各种实施方式中，MAF传感器186可以放置在还具有节气门112的壳体内。节气门执行机构模块116可以应用一个或者多个节气门位置传感器(TPS) 190来 监测节气门112的位置。被引入到发动机102中的空气环境温度可以应用进气空气温度 (IAT)传感器192来测量。ECM 114可以应用来自各传感器的信号做出对发动机系统100 的控制决定。ECM 114可以与变速箱控制模块194通信，从而协调变速箱(未示出)内的换 挡。例如，在换挡过程中，ECM 114可以降低发动机扭矩。ECM也可以与变速箱控制 模块194通信以控制扭矩转换器195的状态(例如，上锁或者解锁)。ECM 114可以与 混合动力控制模块196通信，以协调发动机102和电动马达198的运行。电动马达198也可以用作发电机，且可以用于产生电能，以供车辆电气系统使用和/或储存在电池中。当用作发电机时，电动马达198应用制动扭矩。当电动马达 198用作发电机时，可以说发生了再生制动。混合动力控制模块196可以产生再生制动 信号(参见图3-4)，再生制动信号表明是否正在发生再生制动。在各种实施方式中， ECMl 14、变速箱控制模块194和混合动力控制模块196的各种功能可以集成到一个或者 多个模块中。改变发动机参数的每个系统都可以称为执行机构。每个执行机构接收执行机构 值。例如，节气门执行机构模块116可以称为执行机构，节气门打开面积可以称为执行 机构值。在图1的例子中，节气门执行机构模块116通过调整节气门112的叶片角度来 达到节气门打开面积。类似的，火花执行机构模块126可以称为执行机构，而相应的执行机构值可以 是相对于气缸上死点的火花提前量。其它的执行机构可以包括升压执行机构模块164、 EGR执行机构模块172、移相器执行机构模块158、燃料执行机构模块124和气缸执行机 构模块120。对于这些执行机构来说，执行机构值可以分别对应于升压压力、EGR阀打 开面积、进气和排气凸轮移相器角度、燃料供应速率和启动的气缸数量。ECM 114可以 控制各执行机构值，以便由发动机102产生预期扭矩。现在参照图2，示出了示例性发动机控制系统的功能框图。ECM114的示例性实施方式包括车轴扭矩裁决模块204。车轴扭矩裁决模块204在来 自驾驶员输入模块104的驾驶员输入和其它车轴扭矩请求之间进行裁决。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，巡航控制可以是自 适应巡航控制系统，其使车辆的速度变化以保持预定的跟随距离。扭矩请求可以包括目标扭矩值和斜变请求(ramp request)，比如使扭矩斜变降至 最小发动机关闭扭矩的请求，或者使扭矩斜变升至最小发动机关闭扭矩的请求。车轴扭 矩请求是按照车辆车轮处的扭矩来描述的用于发动机扭矩输出的请求。车轴扭矩请求可 以包括在正车轮滑移期间由牵引控制系统所请求的扭矩降低。车轴扭矩请求还可以包括 抵消负车轮滑移的扭矩请求升高，在负车轮滑移时，由于车轴扭矩是负的，所以车辆的 轮胎相对于路面滑移。车轴扭矩请求还可以包括制动管理请求和车辆超速扭矩请求。制动管理请求可 以降低发动机扭矩，以保证发动机扭矩输出不会超过在车辆被停止时制动器保持车辆的 能力。车辆超速扭矩请求可以降低发动机扭矩输出，以防止车辆超过预定车辆速度。车 轴扭矩请求还可以由车身稳定性控制系统产生。车轴扭矩裁决模块204以所接收的扭矩请求的裁决结果为基础，输出预测扭矩 请求和即时扭矩请求。预测扭矩请求可以描述为ECM114使发动机102准备产生的扭矩 量，且经常以驾驶员的扭矩请求为基础。即时扭矩请求可以描述为当前期望的扭矩量， 其可以小于所述预测扭矩请求。即时扭矩请求可以通过各种快速响应的发动机执行机构来获得，而较慢的发动 机执行机构可以用来为预测扭矩请求做准备。例如，在燃气发动机中，火花提前可以快 速调节，而空气流量和凸轮相位器位置会由于机械滞后时间而反应较慢。而且，空气流 量的变化受进气歧管中的空气输送延迟的影响。此外，空气流量的变化不能表示为扭矩 变化，直到空气已经被引入气缸、与燃料混合、压缩并燃烧。
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车轴扭矩裁决模块204可以输出预测扭矩和即时扭矩请求给推进扭矩裁决模块 206。在各种实施方式中，车轴扭矩裁决模块204可以输出预测扭矩请求和即时扭矩请求 给混合动力优化模块208。混合动力优化模块208确定应该由发动机102产生多少扭矩以 及应该由电动马达198产生多少扭矩。然后，混合动力优化模块208输出修正的预测扭 矩请求和即时扭矩请求给推进扭矩裁决模块206。在各种实施方式中，混合动力优化模块 208可以在混合动力控制模块196中实现。由推进扭矩裁决模块206接收的预测扭矩请求和即时扭矩请求从车轴扭矩域(车 轮处的扭矩)转换成推进扭矩域(曲轴处的扭矩)。该转换可以发生在混合动力优化模块 208之前、之后、作为混合动力优化模块208的一部分或者代替混合动力优化模块208。推进扭矩裁决模块206在推进扭矩请求之间进行裁决，推进扭矩请求包括转换 后的预测和即时扭矩请求。推进扭矩裁决模块206可以产生裁决的预测扭矩请求和裁决 的即时扭矩请求。裁决的扭矩请求可以通过从所接收的请求中选择获胜的请求来产生。 替代地或者另外地，裁决的扭矩请求可以通过以接收的请求中的另外一个或者多个请求 为基础修正所述接收的请求中的一个请求来产生。推进扭矩请求是用于发动机扭矩输出 的请求，其按照曲轴处的扭矩来描述。其它的推进扭矩请求可以包括用于发动机超速保护的扭矩降低、用于防止失速 的扭矩增加、由变速箱控制模块194请求的用于适应换挡的扭矩降低。推进扭矩请求也 可以由切断离合器燃料导致，在手动变速车辆中，当驾驶员踩下离合器踏板时，切断离 合器燃料可以降低发动机扭矩输出。推进扭矩请求还可以包括发动机关闭请求，当检测到严重故障时就会启动发动 机关闭请求。例如，严重故障可以包括检测到车辆盗窃、起动电动机被卡住、电子节气 门控制问题和未预期的扭矩升高。例如，发动机关闭请求可以总是赢得裁决，从而作为 裁决的扭矩被输出，或者可以完全绕过裁决而简单地关闭发动机102。推进扭矩裁决模 块206仍可以接收这些关闭请求，因此，例如可以将合适的数据反馈给其它的扭矩请求 装置。例如，所有其它的扭矩请求装置可以被通知它们已经在裁决中失败。执行模块224接收来自推进扭矩裁决模块206的预测和即时扭矩请求。执行模 块224确定将如何获得预测和即时扭矩请求。执行模块224可以是针对发动机类型的特 定执行模块，对于包含在车辆中的发动机类型(例如汽油式或者柴油式)具有不同的控制 方案。在各种实施方式中，执行模块224可以限定不依赖于发动机的在执行模块224之 前的模块和依赖于发动机的模块之间的边界。例如，在燃气发动机中，执行模块224可以改变节气门112的开度，这就允许宽 范围的扭矩控制。然而，打开和关闭节气门112会导致相对较慢的扭矩变化。禁用气缸 也提供了宽范围的扭矩控制，但类似的是慢的，而且还涉及到操控性能和排放问题。改 变火花提前是相对较快的，但不能提供如此宽范围的扭矩控制。此外，当每个气缸的空 气(air per cylinder)变化时，利用火花所能实现的扭矩控制的量(称为火花容量)发生变 化。在各种实施方式中，执行模块224可以基于预测扭矩请求产生空气扭矩请求。 空气扭矩请求可以与预测扭矩请求相等，导致空气流量被设定，从而可以通过对其它执 行机构的改变来获得预测扭矩请求。
空气控制模块228可以基于空气扭矩请求确定用于慢执行机构的预期执行机构 值。例如，空气控制模块228可以控制预期歧管绝对压力(MAP)、预期节气门面积、和 /或预期每个气缸中的空气(APC)。预期MAP可以用于确定预期升压，预期APC可以 用于确定预期凸轮移相器位置。在各种实施方式中，空气控制模块228还可以确定EGR 阀170开度的量。在气体系统中，执行模块224还可以产生火花扭矩请求、气缸关闭扭矩请求和 燃料质量扭矩请求。火花扭矩请求可以被火花控制模块232用于确定从被校准的火花提 前使火花延迟多少(这降低发动机扭矩输出)。气缸关闭扭矩请求可以被气缸控制模块236用于确定使多少气缸停用。气缸控 制模块236可以指导气缸执行机构模块120来使发动机102的一个或者多个气缸停用。在 各种实施方式中，可以使预先确定的气缸组一起停用。气缸控制模块236还可以指导燃 料控制模块240停止向被停用的气缸提供燃料，还可以指导火花控制模块232停止向被停 用的气缸提供火花。在各种实施方式中，气缸执行机构模块120可以包括液压系统，该液压系统为 一个或者多个气缸选择性地将进气门和/或排气门从相应的凸轮轴分离，从而使这些气 缸停用。例如，通过气缸执行机构模块120使用于半数气缸的气门作为一组被液压地联 接或者分离。在各种实施方式中，通过停止向气缸提供燃料，而不用停止进气门和排气 门的打开和关闭，就可以简单地使这些气缸停用。在这些实施方式中，可以省略气缸执 行机构模块120。燃料质量扭矩请求可以被燃料控制模块240用于改变提供给每个气缸的燃料 量。例如，燃料控制模块240可以确定燃料质量，当与当前每个气缸的空气量组合在一 起时，产生化学计算的燃烧。燃料控制模块240可以指导燃料执行机构模块124为每个 启动的气缸喷射该燃料质量。在正常的发动机运行过程中，燃料控制模块240可以尝试 保持化学计算空燃比。燃料控制模块240可以提高燃料质量使其超过化学计算值以提高发动机扭矩输 出，并且可以降低燃料质量以降低发动机扭矩输出。在各种实施方式中，燃料控制模块 240可以接收与化学计算不同的预期空燃比。然后，燃料控制模块240可以为每个气缸确 定实现所述预期空燃比的燃料质量。在柴油系统中，燃料质量可以是用于控制发动机扭 矩输出的首要执行机构。扭矩估算模块244可以估算发动机102的扭矩输出。该估算的扭矩可以由空气控 制模块228用来执行发动机空气流量参数的闭环控制，所述参数比如节气门面积、MAP 和移相器位置。例如，可以限定扭矩关系，比如(I)T = f(APC, S，I，Ε, AF, OT, #)其中扭矩(T)是每个气缸的空气(APC)、火花提前(S)、进气凸轮移相器位置 (I)、排气凸轮移相器位置(E)、空燃比(AF)、油温(OT)和启动的气缸数目(#)的函 数。可以考虑到另外的变量，比如排气再循环(EGR)阀打开的程度。这个关系可以通过方程来建模，和/或可以存储为查询表。扭矩估算模块244 可以基于所测量的MAF和当前RPM来确定APC，从而允许基于实际空气流量进行闭环 空气控制。所应用的进气和排气凸轮移相器位置可以以实际位置为基础，因为移相器可能正在朝向预期位置行进。虽然实际的火花提前可以用于估算扭矩，但当被校准的火花提前值用于估算扭 矩时，所估算的扭矩可以称为估算的空气扭矩。所估算的空气扭矩是在消除火花延迟 (即，将火花提前设定为校准的火花提前值)且所有气缸都被加注燃料时对在当前空气流 量下发动机102可以产生多少扭矩的估计。空气控制模块228可以产生预期歧管绝对压力(MAP)信号，该信号被输出至升 压调度模块248。升压调度模块248应用该预期MAP信号来控制升压执行机构模块164。 然后，升压执行机构模块164控制一个或者多个涡轮增压器和/或增压器。空气控制模块228可以产生预期面积信号，该信号被输出至节气门执行机构模 块116。然后，节气门执行机构模块116调节节气门112以产生预期节气门面积。空气 控制模块228可以基于逆扭矩模型和空气扭矩请求产生预期面积信号。空气控制模块228 可以应用估算的空气扭矩和/或MAF信号，从而执行闭环控制。例如，可以控制预期面 积信号，以将估算的空气扭矩和空气扭矩请求之间的差异最小化。空气控制模块228还可以产生预期每个气缸的空气(APC)信号，该信号被输出 至移相器调度模块252。以预期APC信号和RPM信号为基础，移相器调度模块252可 以应用移相器执行机构模块158来控制进气凸轮移相器148和/或排气凸轮移相器150的 位置。返回提及火花控制模块232，在不同的发动机操作条件下，可以校准火花提前 值。例如，扭矩关系可以转化为求解预期火花提前。对于给定的扭矩请求(TdJ，预期 火花提前(SdJ可以以下式(2)为基础确定(2) Sdes = T1 (Jdes, APC，I，EAF, OT, #)这个关系可以具体表达为公式和/或查询表。空燃比(AF)可以是实际的比值， 其由燃料控制模块240指出。当将火花提前设定为校准的火花提前时，得到的扭矩可以尽可能地接近平均最 佳扭矩(MBT)。MBT指的是，在应用具有比预定阈值高的辛烷值的燃料且应用化学计 算的燃料供应时，当增加火花提前时对于给定的空气流量所产生的最大扭矩。最大扭矩 发生时的火花提前可以称为MBT火花。由于，例如，燃料品质(比如当应用较低辛烷值 的燃料时)和环境因素，校准的火花提前可能会与MBT火花不同。因此，在校准的火花 提前时的扭矩可能会低于MBT。ECM 114还包括车轮滑移控制模块270，在检测到负车轮滑移时，该模块270启 动矫正措施。车轮滑移控制模块270可以基于从动轮速度的导数或者车辆速度的导数的 最小值来检测车轮滑移(例如由再生制动或者负车轴扭矩导致)。所采取的矫正措施可以 包括，例如禁用再生制动、解锁扭矩转换器195、和/或请求车轴扭矩裁决模块204将车 轴扭矩提高至超过根据裁决会被请求的水平。矫正措施消除或者降低了负车轮滑移，因 此提高了车辆的稳定性和牵引力。当由于车轮滑移控制模块270对负车轮滑移的检测和 矫正而可以执行更多的再生制动时，矫正措施还可以使燃料消耗最小化。现在参照图3A，示出了车轮滑移控制模块270的示例性实施方式的功能框图。 车轮滑移控制模块270可以包括车辆速度模块302、导数模块304、滑移矫正模块306和 启用/禁用模块308。
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车辆速度模块302以由TOS传感器176提供的TOS为基础确定车辆速度。在 其它实施方式中，车辆速度模块302可以以一个或者多个其它合适的输入来确定车辆速 度。车辆速度与车辆的从动轮速度的平均值相对应。以这种方式，在不包括轮速传感器 的车辆中，比如不包括ABS的车辆中，车辆速度可以用作对从动轮速度的精确测量。导数模块304以车辆速度为基础确定车辆速度的导数。更具体而言，导数模块 304以车辆速度的一阶导数为基础确定车辆速度的导数。以这种方式，导数模块304确定 车辆速度的加速度。例如，导数模块304可以以预定数量的车辆速度样本的最小二乘方导数为基础 来确定车辆速度的导数。车辆速度样本的预定数目可以是可校准的，并且可以设定为， 例如大约三个样本。这三个样本可以包括，例如当前车辆速度样本和两个之前的车辆速 度样本。以最小二乘方导数为基础确定车辆速度的导数提供了过滤。车轮滑移矫正模块306检测由一个或者多个电动马达198的再生制动和/或发动 机阻力导致的负车轮滑移。当检测到负车轮滑移时，滑移矫正模块306启动矫正措施以 消除负车轮滑移。滑移矫正模块306可以基于车辆速度的导数来检测负车轮滑移。更具体而言， 当车辆速度的导数小于第一预定减速度时，滑移矫正模块306可以检测到车轮滑移。车 辆速度的导数可以包括最小二乘方导数或者另一个合适的车辆速度的导数。第一预定减 速度可以是可校准的并可以设定为，例如大约-3.0m/s2。在不包括允许牵引控制系统被 禁用的牵引控制模块106的车辆中，第一预定减速度可以设定为较小的减速度(即，接近 于 0.0)。滑移矫正模块306产生表明是否要执行矫正措施的矫正措施信号。当要执行矫 正措施时，可以将矫正措施信号提供给执行矫正措施的一个或者多个模块或系统。当检 测到负车轮滑移时可以执行的矫正措施会在下面结合图4、5和6的示例性实施例进一步 讨论。当正在执行矫正措施时，滑移矫正模块306可以选择性地禁用矫正措施的执 行。例如，当负车轮滑移结束时，滑移矫正模块306可以发出指令返回到正常操作。当 车辆速度的导数变得大于第二预定减速度时，滑移矫正模块306可以确定负车轮滑移已 经结束。第二预定减速度可以是可校准的，并且可设定为，例如大约-2.5m/s2。在不包 括允许牵引控制系统被禁用的牵引控制模块106的车辆中，第二预定减速度也可以设定 为较小的减速度(即，接近于0.0)。启用/禁用模块308选择性地启用和禁用滑移矫正模块306。例如，当牵引控 制系统已经通过牵引控制模块106被禁用时，启用/禁用模块308可以禁用滑移矫正模块 306。以另一种方式来描述，当根据牵引控制模块106的牵引控制输入启用牵引控制系统 时，启用/禁用模块308启用滑移矫正模块306。在一些实施方式中，当不发生再生制动 时，启用/禁用模块308也可以禁用滑移矫正模块306。现在参照图3B，示出了车轮滑移控制模块270的另一种示例性功能框图。图3B 中的车轮滑移控制模块270包括导数模块352、最小值模块354和滑移矫正模块356。车 轮滑移控制模块270还包括诊断模块358和启用/禁用模块360。导数模块352接收从动轮速度并以从动轮速度为基础确定从动轮速度的导数。导数模块352确定从动轮速度的导数为从动轮速度的一阶导数。导数模块352还接收车 辆的其它从动轮中的每一个的从动轮速度，并为其它从动轮速度中的每一个确定各自的 从动轮速度的导数。以这种方式，导数模块352为车辆的从动轮中的每一个确定从动轮 速度的导数。例如，导数模块352可以以预定数目的轮速样本的最小二乘方导数为基础分别 确定轮速导数。车辆速度样本的预定数目可以是可校准的，并且可以设定为，例如大约 三个样本。以最小二乘方导数为基础确定轮速导数提供了过滤。最小值模块354从各从动轮速度的导数中确定最小的从动轮速度导数。最小的 从动轮速度导数与从动轮速度导数中最小的那一个或者最负的那一个相对应。滑移矫正模块356以最小的从动轮速度导数为基础检测负车轮滑移。更具体而 言，当最小的从动轮速度导数小于第一预定减速度时，滑移矫正模块356可以检测到负 车轮滑移。滑移矫正模块356启动矫正措施以消除所检测到的负车轮滑移。滑移矫正模 块356产生表明是否要执行矫正措施的矫正措施信号。当执行矫正措施时，滑移矫正模块356可以选择性地禁用矫正措施的执行。例 如，当负车轮滑移结束时，滑移矫正模块356可以发出指令返回到正常操作。当最小的 从动轮速度导数变得大于第二预定减速度时，滑移矫正模块356可以确定负车轮滑移已 经结束。以牵引控制系统是否已经由牵引控制模块106所禁用以及是否已经诊断出一个 或者多个故障为基础，启用/禁用模块360选择性地禁用滑移矫正模块356。例如，当 牵引控制系统没有被禁用且未诊断出故障时，启用/禁用模块360可以启用滑移矫正模块 356。以另一种方式描述，当牵引控制系统已被禁用或者已经诊断出一个或者多个故障 时，启用/禁用模块360可以禁用滑移矫正模块356。当未发生再生制动时，启用/禁用 模块360也可以禁用滑移矫正模块356。诊断模块358表明是否已经诊断出一个或者多个故障。例如，相关的故障可 以包括一个或者多个轮速传感器中的故障、牵引控制系统中的故障，和/或ABS中的故 障。诊断模块358可以通过执行诊断来确定是否已经发生故障，或者从存储器(未示出) 确定另一个系统或者模块是否已经诊断出故障。现在参照图4、5和6，分别示出了示例性滑移矫正系统400、500和600的功能 框图。在一些实施方式中，车轮滑移控制模块270可以输出矫正措施信号至变速箱控制 模块194，如图4中所示。当变速箱控制模块194接收到要采取矫正措施的指示时，变速 箱控制模块194可以解锁扭矩转换器195。解锁扭矩转换器195将发动机102与变速箱分罔。在一些实施方式中，车轮滑移控制模块270可以输出矫正措施信号至混合动力 控制模块196，如图5所示。当混合动力控制模块196接收到将要采取矫正措施的指示 时，混合动力控制模块196可以禁用再生制动的执行。例如，混合动力控制模块196可 以控制电动马达198停止施加制动扭矩。在其它的实施方式中，如图6中所示，车轮滑移控制模块270可以提供矫正措施 信号至车轴扭矩裁决模块204，以替代性地或者另外地禁用再生制动。在接收将要采取矫 正措施的指示时，车轴扭矩裁决模块204可以提高发动机扭矩输出。更具体而言，车轴
14扭矩裁决模块204可以将预测和/或即时扭矩请求增加至高于会作为车轴扭矩请求的裁决 结果被输出的水平。车轴扭矩裁决模块204可以以预定速率(即在提高时的斜度)来提高预测扭矩和 /或即时扭矩请求。车轴扭矩裁决模块204可以将发动机扭矩输出中提高的量限定到预定 扭矩。预定扭矩可以与会产生预定加速度的扭矩提高相对应。例如预定扭矩可以与预定 加速度-3.0m/s2相对应。车轴扭矩裁决模块204可以针对预定时间段允许发动机扭矩输出的提高。在经 过该预定时间段后，车轴扭矩裁决模块204可以以预定速率(即与提高相反的斜度)降低 发动机扭矩输出。车轴扭矩裁决模块204可以将发动机扭矩输出降低至由裁决结果会被 输出的水平。例如，车轴扭矩裁决模块204可以将预测和/或即时扭矩请求降回至由裁 决的结果会被输出的水平。现在参照图7，示出了描述示例性方法700的流程图。当再生制动发生时，方法 700可以自步骤702开始。方法700还可以检验牵引控制系统还没有被牵引控制模块106 禁用。方法700在步骤702中确定从动轮速度。方法700在步骤704中确定从动轮速度 的导数。在步骤706中，方法700确定最小的从动轮速度的导数。方法700以从动轮速 度的导数中最小的那个或者最负的那个为基础来确定最小的从动轮速度的导数。方法700 在步骤708中确定最小的从动轮速度的导数(minDWS deriv)是否小于第一预定减速度 (first pred decel) 如果为真，方法700进行至步骤710，否则方法700结束。方法700在步骤710中执行矫正措施。在一些实施方式中，所采取的矫正措施可 以包括禁用再生制动。所采取的矫正措施可以替代性地或者另外地包括在预定时间内 暂时提高预测和/或即时扭矩请求(即，车轴扭矩请求)，和/或解锁扭矩转换器195。方法700在步骤712中监控最小的从动轮速度的导数，并在步骤714中确定最小 的从动轮速度的导数是否大于第二预定减速度(second pred decel)。如果为真，方法700 在步骤716中返回至正常操作并结束。如果为假，方法700返回至步骤712并继续监控 最小的从动轮速度的导数。在返回至正常操作过程中，方法700可以，例如重新开始执 行再生制动、将预测和/或即时扭矩请求恢复至由裁决会被输出的水平、和/或重新开始 控制对扭矩转换器195的锁定。现在参照图8，示出了描述另一种示例性方法800的另一个流程图。当发生再 生制动时，方法800可以自步骤802开始。方法800还可以检验牵引控制系统没有被牵 引控制模块106禁用，并且检验没有诊断出一个或者多个故障。方法800在步骤802中 确定车辆速度。例如，方法800可以以TOS为基础确定车辆速度。在其它的实施方式 中，方法800可以以车辆速度的其它合适的测量为基础来确定车辆速度。方法800在步骤804中确定车辆速度的导数。在步骤806中，方法800确定车 辆速度的导数(vehicle speed deriv)是否小于第一预定减速度。如果为真，方法800进行 至步骤808 ；否则，方法800结束。方法800在步骤808中执行矫正措施。在步骤810 中，方法800监控车辆速度的导数。方法800在步骤812中确定车辆速度的导数是否大于第二预定减速度。如果为 真，方法800在步骤814中返回至正常操作并结束。如果为假，方法800返回至步骤810并继续监控车辆速度的导数。 本发明的广泛教导可以以不同的形式来实施。因此，虽然本发明包括具体的实 施例，但是本发明的真正范围不应该如此被限制，因为对本领域的技术人员来说，在学 习附图、说明书和所附的权利要求后，各种其它变型会变得显而易见。
权利要求
1.一种发动机控制系统，包括导数模块，其确定车辆从动轮速度的数学导数；和滑移矫正模块，当所述数学导数比预定减速度更负时，所述滑移矫正模块执行如下 操作中的至少一种禁用由一个或者多个电动马达执行的再生制动、提升车轴扭矩请求 和解锁扭矩转换器。
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中从动轮速度包括由轮速传感器测量的轮 速，所述轮速传感器与车辆的从动轮之一相关联。
3.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中从动轮速度包括车辆速度。
4.如权利要求3所述的发动机控制系统，还包括车辆速度模块，该车辆速度模块以变 速箱输出速度为基础确定车辆速度。
5.如权利要求1所述的发动机控制系统，还包括禁用模块，当一个或者多个电动马达 提供扭矩输出时，该禁用模块禁用滑移矫正模块。
6.如权利要求1所述的发动机控制系统，还包括禁用模块，当牵引控制系统在车辆的 客舱内被禁用时，该禁用模块禁用滑移矫正模块。
7.如权利要求1所述的发动机控制系统，还包括禁用模块，当在防抱死制动系统 (ABS),轮速传感器和牵引控制系统中的至少一者中已经诊断出故障时，该禁用模块禁 用滑移矫正模块。
8.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中当数学导数变得不比第二预定减速度更 负时，所述滑移矫正模块执行禁用提升车轴扭矩请求和重新开始再生制动这两种操作中 的至少一种，其中第二预定减速度不比所述预定减速度更负。
9.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述滑移矫正模块在预定时间段内提升 车轴扭矩请求，并在该预定时间段之后禁用该提升。
10.—种发动机控制方法，包括确定车辆从动轮速度的数学导数；当该数学导数比预定减速度更负时，执行如下操作中的至少一种禁用由一个或者 多个电动马达执行的再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁扭矩转换器。
全文摘要
本发明涉及负车轮滑移控制系统和方法。一种发动机控制系统，包括导数模块和滑移矫正模块。导数模块确定车辆的从动轮速度的数学导数。当该数学导数比预定减速度更负时，滑移矫正模块执行如下操作中的至少一种禁用由一个或者多个电动马达执行的再生制动、提升车轴扭矩请求和解锁扭矩转换器。
文档编号F02D29/02GK102011652SQ20101027395
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月3日 优先权日2009年9月4日
发明者C·E·惠特尼, J·L·沃尔兴, M·L·科奇巴, P·A·鲍尔勒, R·B·杰斯 申请人:通用汽车环球科技运作公司