CN104343554B - 控制提供到车轮的扭矩量以防止非故意加速的***和方法 - Google Patents

控制提供到车轮的扭矩量以防止非故意加速的***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了控制提供到车轮的扭矩量以防止非故意加速的***和方法。根据本公开原理的***包括车轴扭矩确定模块、发动机扭矩确定模块、扭矩安全模块和发动机扭矩控制模块。所述车轴扭矩确定模块基于驾驶员输入和车辆速度确定车轴扭矩请求。基于第一涡轮机速度和是否施用了变扭器离合器中的至少一个以及所述车轴扭矩请求，所述发动机扭矩确定模块确定发动机扭矩请求。所述扭矩安全模块基于所述驾驶员输入、所述车辆速度和发动机速度中的至少一个确定安全扭矩请求。所述发动机扭矩控制模块基于所述发动机扭矩请求和所述安全扭矩请求中的一个控制由发动机产生的扭矩量。

Description

控制提供到车轮的扭矩量以防止非故意加速的***和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年7月31日提交的美国临时申请第61/860,307号的利益。上述申请的公开通过参考而将其全文纳入本文。
技术领域
本公开涉及内燃发动机，并且更具体地，涉及用于控制提供到车轮的扭矩量以防止非故意加速的***和方法。
背景技术
本文提供的背景技术描述是出于大致呈现本公开背景的目的。当前提及的发明人的工作（以在此背景技术部分中所描述的为限）以及在提交时不可能另外视为现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技术。
内燃发动机燃烧气缸之内的空气和燃料混合物来驱动活塞，从而产生驱动扭矩。到发动机内的空气流经由节气门调整。更具体地，节气门调整节气面积，从而增加或减少到发动机内的空气流。当节气面积增大时，到发动机内的空气流增加。燃料控制***调节喷射燃料的速率，以将期望的空气/燃料混合物提供到气缸，并且/或者实现期望的扭矩输出。提供到气缸的空气和燃料的量增加，则发动机的扭矩输出升高。
在火花点火式发动机中，火花引发提供到气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压燃式发动机中，气缸中的压缩使提供到气缸的空气/燃料混合物燃烧。火花正时和空气流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，而燃料流可以是用于调节压燃式发动机的扭矩输出的主要机制。
发明内容
如果用于确定发动机扭矩请求的变速器档位低于实际档位，则基于发动机扭矩请求控制发动机扭矩输出可能引起非故意加速。根据本公开的***和方法通过比较发动机扭矩请求与安全扭矩请求防止非故意加速。根据本公开原理的***包括车轴扭矩确定模块、发动机扭矩确定模块、扭矩安全模块和发动机扭矩控制模块。所述车轴扭矩确定模块基于驾驶员输入和车辆速度确定车轴扭矩请求。基于第一涡轮机速度和是否施用了变扭器离合器中的至少一个以及所述车轴扭矩请求，所述发动机扭矩确定模块确定发动机扭矩请求。所述扭矩安全模块基于所述驾驶员输入、所述车辆速度和发动机速度中的至少一个确定安全扭矩请求。所述发动机扭矩控制模块基于所述发动机扭矩请求和所述安全扭矩请求中的一个控制由发动机产生的扭矩量。
方案1. 一种***，包括：
车轴扭矩确定模块，所述车轴扭矩确定模块基于驾驶员输入和车辆速度确定车轴扭矩请求；
发动机扭矩确定模块，所述发动机扭矩确定模块基于第一涡轮机速度和是否施用变扭器离合器中的至少一个以及所述车轴扭矩请求来确定发动机扭矩请求；
扭矩安全模块，所述扭矩安全模块基于所述驾驶员输入、所述车辆速度和发动机速度中的至少一个确定安全扭矩请求；以及
发动机扭矩控制模块，所述发动机扭矩控制模块基于所述发动机扭矩请求和所述安全扭矩请求中的一个控制由发动机产生的扭矩量。
方案2. 根据方案1所述的***，其中，当所述发动机扭矩请求小于或等于所述安全扭矩请求时，所述发动机扭矩控制模块基于所述发动机扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
方案3. 根据方案2所述的***，其中，当所述发动机扭矩请求大于所述安全扭矩请求时，所述发动机扭矩控制模块基于所述安全扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
方案4. 根据方案2所述的***，其中，所述扭矩安全模块基于第一安全扭矩请求和第二安全扭矩请求中的最大值确定所述安全扭矩请求。
方案5. 根据方案4所述的***，其中，所述扭矩安全模块基于发动机动力请求和所述发动机速度确定所述第一安全扭矩请求。
方案6. 根据方案5所述的***，进一步包括发动机动力请求模块，所述发动机动力请求模块基于所述驾驶员输入和所述车辆速度确定所述发动机动力请求。
方案7. 根据方案6所述的***，其中，所述发动机动力请求模块：
基于所述驾驶员输入和所述车辆速度确定变速器档位；以及
基于所述变速器档位确定所述发动机动力请求。
方案8. 根据方案4所述的***，其中，所述扭矩安全模块基于车轴扭矩请求、变速器档位和第二涡轮机速度确定所述第二安全扭矩请求。
方案9. 根据方案8所述的***，进一步包括变速器档位估计模块，所述变速器档位估计模块基于所述发动机速度和所述车辆速度确定所述变速器档位。
方案10. 根据方案9所述的***，进一步包括涡轮机速度估计模块，所述涡轮机速度估计模块基于所述车辆速度和所述估计变速器档位估计所述第二涡轮机速度。
方案11. 一种方法，包括：
基于驾驶员输入和车辆速度确定车轴扭矩请求；
基于第一涡轮机速度和是否施用变扭器离合器中的至少一个以及所述车轴扭矩请求来确定发动机扭矩请求；
基于所述驾驶员输入、所述车辆速度和发动机速度中的至少一个确定安全扭矩请求；以及
基于所述发动机扭矩请求和所述安全扭矩请求中的一个控制由发动机产生的扭矩量。
方案12. 根据方案11所述的方法，进一步包括：当所述发动机扭矩请求小于或等于所述安全扭矩请求时，基于所述发动机扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
方案13. 根据方案12所述的方法，进一步包括：当所述发动机扭矩请求大于所述安全扭矩请求时，基于所述安全扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
方案14. 根据方案13所述的方法，进一步包括：基于第一安全扭矩请求和第二安全扭矩请求中的最大值确定所述安全扭矩请求。
方案15. 根据方案14所述的方法，进一步包括：基于发动机动力请求和所述发动机速度确定所述第一安全扭矩请求。
方案16. 根据方案15所述的方法，进一步包括：基于所述驾驶员输入和所述车辆速度确定所述发动机动力请求。
方案17. 根据方案16所述的方法，进一步包括：
基于所述驾驶员输入和所述车辆速度确定变速器档位；以及
基于所述变速器档位确定所述发动机动力请求。
方案18. 根据方案14所述的方法，进一步包括：基于所述车轴扭矩请求、变速器档位和第二涡轮机速度确定所述第二安全扭矩请求。
方案19. 根据方案18所述的方法，进一步包括：基于所述发动机速度和所述车辆速度估计所述变速器档位。
方案20. 根据方案19所述的方法，进一步包括：基于所述车辆速度和所述估计变速器档位来估计所述第二涡轮机速度。
本公开的进一步的应用领域将通过详细说明、权利要求和附图变得明显。详细说明和具体实例旨在仅用于阐述的目的，而并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本公开将通过详细说明和附图将得到更全面理解，在这些附图中：
图1是根据本公开原理的实例发动机***的功能框图；
图2是根据本公开原理的实例控制***的功能框图；以及
图3是显示根据本公开原理的实例控制方法的流程图。
在这些附图中，附图标记可以重新使用以识别相似和/或等同元件。
具体实施方式
根据本公开的***和方法可以基于车轴扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。该***和方法可以基于踏板位置和车辆速度确定车轴扭矩请求。该***和方法可以基于车轴扭矩请求和变速器损失（变速器中的扭矩损失）确定发动机扭矩请求。该***和方法随后可以基于发动机扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
基于变速器档位（transmission gear）、与变扭器相关联的涡轮机速度以及是否施用了变扭器离合器，该***和方法可以确定变速器损失。因而，当生成发动机扭矩请求时，该***和方法考虑变速器档位、涡轮机速度以及是否施用了变扭器离合器。因而，相对于用于控制发动机扭矩的其他***和方法，该***和方法提高了驾驶性能。
变速器档位的精确度可以低于可以测量的安全参数，例如发动机速度或车辆速度。该***和方法可以通过车轴扭矩请求除以与变速器档位相关联的传动比来确定发动机扭矩请求。因而，如果用于确定发动机扭矩请求的变速器档位低于实际档位，则基于发动机扭矩请求控制发动机扭矩输出可能引起非故意加速。
根据本公开的***和方法通过比较发动机扭矩请求与安全扭矩请求防止非故意加速。如果发动机扭矩请求小于或等于安全扭矩请求，则该***和方法基于发动机扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。如果发动机扭矩请求大于安全扭矩请求，则该***和方法基于安全扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
安全扭矩请求可以是第一安全扭矩请求和第二安全扭矩请求中的最大值。该***和方法可以基于发动机动力请求和发动机速度确定第一安全扭矩请求。该***和方法可以基于踏板位置和车辆速度确定发动机动力请求。
该***和方法可以基于车轴扭矩、估计变速器档位和估计涡轮机速度确定第二安全扭矩请求。该***和方法可以基于发动机速度和车辆速度估计变速器档位。该***和方法可以基于车辆速度和估计变速器档位估计涡轮机速度。
现参考图1，发动机***100包括发动机102，该发动机102燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。由发动机102产生的驱动扭矩的量基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入。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***，该巡航控制***可以是改变车辆速度以维持预定净车距的自适应巡航控制***。
空气穿过进气***108被吸入发动机102内。仅是举例，进气***108可以包括进气歧管110和节气阀112。仅是举例，节气阀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控制节气致动器模块116，该节气致动器模块116调整节气阀112的开度以控制吸入进气歧管110内的空气量。
来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的气缸内。尽管发动机102可以包括多个气缸，但出于阐明目的，示出了单个代表性的气缸118。仅是举例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM114可以停用部分气缸，从而可以在某些发动机运行状况下提高燃料经济性。
发动机102可以利用四冲程循环运行。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）每旋转一周期间，在气缸118之内发生四个冲程中的两个。因此，要使气缸118经历所有四个冲程，则曲轴必须旋转两周。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气穿过进气阀122被吸入到气缸118内。ECM114控制燃料致动器模块124，燃料致动器模块124调整燃料喷射以实现期望的空气/燃料比。燃料可以在中心位置或在多个位置（例如在每一气缸的进气阀122附近）处被喷射到进气歧管110内。在各种实施方案中，燃料可以被直接喷射到气缸内、或者喷射到与气缸相关联的混合室内。燃料致动器模块124可以中止将燃料喷射到被停用的气缸。
在气缸118中，被喷射的燃料与空气混合并形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118之内的活塞（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，在此情况下气缸118中的压缩点燃空气/燃料混合物。替代地，发动机102可以是火花点火式发动机，在此情况下火花致动器模块126基于来自ECM114的信号为气缸118中的火花塞128通电，该火花塞128点燃空气/燃料混合物。火花正时可以相对于当活塞处于其最高位置（称为上止点（TDC））的时间来规定。
火花致动器模块126可以通过规定在TDC之前或之后多久处生成火花的正时信号来控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的运行可以与曲轴角度同步。在各种实施方案中，火花致动器模块126可以中止向停用的气缸提供火花。
生成火花可以被称为点火事件。火花致动器模块126可以具有改变用于每一点火事件的火花正时的能力。当火花正时信号在上一次点火事件与下一次点火事件之间被改变时，火花致动器模块126可以甚至有能力改变下一次点火事件的火花正时。在各种实施方案中，发动机102可以包括多个气缸，并且火花致动器模块126可以为发动机102中的所有气缸以相同量改变相对于TDC的火花正时。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为活塞到达TDC与活塞返回至下止点（BDC）的时间之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上运动并将燃烧副产物穿过排气阀130排出。燃烧副产物经由排气***134从车辆中排出。
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。在各种实施方案中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制用于气缸118的多个进气阀（包括进气阀122），并且/或者可以控制多个气缸排（包括气缸118）的进气阀（包括进气阀122）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制用于气缸118的多个排气阀，并且/或者可以控制用于多个气缸排（包括气缸118）的排气阀（包括排气阀130）。
进气阀122打开的时间可以通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC改变。排气阀130打开的时间可以通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC改变。阀致动器模块158可以基于来自ECM114的信号控制进气和排气凸轮相位器148、150。当被实施时，可变阀升程也可以由阀致动器模块158控制。
阀致动器模块158可以通过禁止进气阀122和/或排气阀130的打开来停用气缸118。阀致动器模块158可以通过使进气阀122与进气凸轮相位器148脱离联接来禁止进气阀122的打开。类似地，阀致动器模块158可以通过使排气阀130与排气凸轮相位器150脱离联接来禁止排气阀130的打开。在各种实施方案中，阀致动器模块158可以利用凸轮轴之外的装置（例如，电磁或电动液压致动器）控制进气阀122和/或排气阀130。
发动机***100可以包括向进气歧管110提供加压空气的增压设备。例如，图1示出了包括热涡轮机160-1的涡轮增压器，热涡轮机160-1由流经排气***134的热排气提供动力。涡轮增压器还包括由涡轮机160-1驱动的冷空气压缩机160-2，该冷空气压缩机160-2压缩导入到节气阀112内的空气。在各种实施方案中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可以压缩来自节气阀112的空气并将压缩空气输送到进气歧管110。
废气门162可以允许排气绕过涡轮机160-1，由此减小涡轮增压器的增压（进气空气压缩量）。ECM114可以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可以通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。在各种实施方案中，多个涡轮增压器可以由增压致动器模块164控制。涡轮增压器可以具有可以由增压致动器模块164控制的可变几何构造。
中冷器（未示出）可以耗散掉压缩空气充量中所包含的部分热，所述热随着空气被压缩而生成。压缩空气充量还可以已吸收了来自排气***134的部件的热量。尽管出于阐述目的而被显示为分离的，但是涡轮机160-1和压缩机160-2可以附接到彼此，从而将进气空气设置为非常靠近热排气。
发动机***100可以包括废气再循环（EGR）阀170，该阀170选择性地将排气改向回到进气歧管110。EGR阀170可以位于涡轮增压器的涡轮机160-1的上游。EGR阀170可以由EGR致动器模块172控制。
发动机***100可以利用曲轴位置（CKP）传感器180测量曲轴的位置。发动机冷却剂的温度可以利用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182测量。ECT传感器182可以位于发动机102之内或者位于冷却剂循环的其它位置处，例如散热器（未示出）。
进气歧管110之内的压力可以利用歧管绝对压力（MAP）传感器184测量。在各种实施方案中，作为环境空气压力与进气歧管110之内的压力之差的发动机真空度可以被测量。流入到进气歧管110内的空气的质量流量可以利用质量空气流（MAF）传感器186测量。在各种实施方案中，MAF传感器186可以位于还包括节气阀112的壳体中。车辆的速度可以利用可以位于车轮处的车辆速度（VS）传感器188测量。
节气致动器模块116可以利用一个或更多个节气位置传感器（TPS）190监测节气阀112的位置。吸入到发动机102内的空气的环境温度可以利用进气温度（IAT）传感器192测量。ECM114可以利用来自传感器的信号以作出用于发动机***100的控制决定。
ECM114可以与变速器控制模块（TCM）194通信，以协调变速器（未示出）中的换档。例如，在换档期间，ECM114可以减小发动机扭矩。ECM114可以与混合动力控制模块（HCM）196通信，以协调发动机102与电机198的运行。电机198也可以充当发电机，并且可以用于产生用于由车辆电***使用和/或用于存储于电池中的电能。在各种实施方案中，ECM114、TCM194和HCM196的各种功能可以集成到一个或更多个模块内。
变扭器（未示出）可以用于将发动机102以液压方式联接到变速器。变扭器可以包括叶轮和涡轮机。叶轮可以机械联接到发动机102。涡轮机可以按液压方式联接到叶轮，并且可以驱动变速器。变扭器还可以包括锁止离合器，该锁止离合器将涡轮机锁定到叶轮，从而机械地联接叶轮和涡轮机。涡轮机的速度可以利用可以将涡轮机速度输出到TCM194的涡轮机速度传感器（未示出）测量。
现参考图2，ECM114的实例实施方案包括车轴扭矩确定模块202、车轴扭矩调节模块204和发动机扭矩确定模块206。车轴扭矩确定模块202基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入和来自VS传感器188的车辆速度确定车轴扭矩请求。车轴扭矩确定模块202可以基于例如如下关系式确定车轴扭矩请求：
（1）
其中，Tacc是加速扭矩，PP是踏板位置，VS是车辆速度，并且ZPT是零踏板扭矩。该关系式可以具体化为方程式和/或查询表。
加速扭矩是实现车辆的期望加速度所需的车轴扭矩（车轮处的扭矩）的量。如关系式（1）所示，加速扭矩是踏板位置和车辆速度的函数。当驾驶员从加速器踏板移走其足部时，零踏板扭矩可以用于控制由发动机102产生的扭矩量，如下文更为详细地讨论到的。
加速扭矩可以基于例如如下关系式确定：
（2）
其中，ACCEL是车辆的期望加速度，M是车辆质量，并且R是车轮半径。该关系式可以具体化为方程式和/或查询表。如关系式（2）所示，期望加速度是踏板位置和车辆速度的函数。车轴扭矩确定模块202输出车轴扭矩。
车轴扭矩调节模块204基于动力系***的实际响应和动力系***的期望响应调节车轴扭矩请求。动力系***可以包括发动机102、变速器、变扭器以及将变速器联接到车轮的传动系（未示出）。动力系***的一阶响应可以等于从命令车轴扭矩的第一时间到实现90%的车轴扭矩的第二时间的时段。一阶响应可以利用等于一阶响应的三分之一的时间常数特征化。车轴扭矩调节模块204可以基于例如如下关系式确定被调节车轴扭矩请求：
（3）
其中τact是动力系***响应的实际时间常数，τdes是动力系***响应的期望时间常数，并且s是拉普拉斯变换的复自变数。
实际时间常数可以基于发动机速度函数以及命令扭矩与在该发动机速度处的最大扭矩的比值确定。该函数可以具体化为方程式和/或查询表。此外，该函数可以通过将动力系***放置在动力计上来预定。替代地，车轴扭矩调节模块204可以基于动力系***的一阶响应实时地估计实际时间常数。期望扭矩可以基于车辆速度函数和期望车轴扭矩确定。该函数可以具体化为方程式和/或查询表，并且可以利用提高驾驶性能的目标来预定。
发动机扭矩确定模块206基于被调节车轴扭矩请求确定发动机扭矩请求。发动机扭矩确定模块206可以基于例如如下关系式确定发动机扭矩请求：
（4）
其中Teng是发动机扭矩请求，OFF是偏离量，并且SC是标量。该关系式可以具体化为方程式和/或查询表。偏离量和标量可以是变速器损失的测量量，如下面更详细地讨论的。
期望发动机速度模块208基于由车轴扭矩确定模块202、变速器档位和涡轮机速度确定的车轴扭矩请求来确定期望发动机速度。例如，当变扭器离合器未施用时，期望发动机速度模块208可以基于例如如下关系式确定期望发动机速度：
（5）
其中，Neng_des是期望发动机速度，Nturb是涡轮机速度，并且Gear是变速器档位。该关系式可以具体化为方程式和/或查询表。期望发动机速度模块208可以从TCM194接收变速器档位和涡轮机速度。
在一个实例中，关系式（5）可以具体化为例如如下方程式：
（6）
其中，SL是动力系***的总旋转损失（total spin losses），ηE是变速器效率，并且ηR是变速器、变速箱（未示出）与差动器（未示出）的扭矩比，TR是变扭器的扭矩比，并且k是因数。如方程式（6）所示，总旋转损失可以是变速器档位的函数，而变扭器扭矩比和k因数可以是涡轮机速度与期望发动机速度的比值的函数。变速器效率、变速器扭矩比和k因数可以例如通过将动力系***放置在动力计上来预定。在一个实例中，k因数可以等于发动机速度除以发动机102的扭矩输出的平方根的商。方程式（6）可以按迭代方式离线解得，并且结果可以存储在查询表中。然后，利用查询表，期望发动机速度可以基于车轴扭矩请求、变速器档位和涡轮机速度实时确定。
在另一实例中，当变扭器离合器被施用时，期望发动机速度模块208可以基于例如如下关系式确定期望发动机速度：
（7）
其中，Slipdes是变扭器中的期望转差（slip）。变扭器转差等于发动机速度和涡轮机速度之差。期望发动机速度模块208可以从TCM194接收期望转差。TCM194可以调节期望转差以提高燃料经济性并降低振动。
变速器损失模块210确定由发动机扭矩确定模块206用来确定发动机扭矩的标量和偏离量。变速器损失模块210可以基于例如如下关系式确定标量：
（8） 。
变速器损失模块210可以基于例如如下关系式确定偏离量：
（9） 。
变速器损失模块210可以从TCM194接收涡轮机速度和变速器档位。
发动机速度控制模块212输出发动机扭矩请求以控制发动机速度。当ECM114从扭矩控制模式转换到速度控制模式时（例如，当驾驶员从加速器踏板移走其足部时），发动机速度控制模块212可以将发动机扭矩请求设定为等于零踏板扭矩。当来自车轴扭矩确定模块202的车轴扭矩请求小于阈值（例如，预定值）时，发动机速度控制模块212可以输出零踏板扭矩，从而指示驾驶员足部离开加速器踏板。只有当发动机速度控制模块212输出零踏板扭矩时，零踏板扭矩才可以用于控制由发动机102产生的扭矩量。
发动机速度控制模块212可以调节零踏板扭矩以减小期望发动机速度和实际发动机速度之差。发动机速度控制模块212可以线性地降低用于车辆减速的期望发动机速度直到达到空转速度，并随后将期望发动机速度维持在空转速度处。发动机速度控制模块212可以基于来自CKP传感器180的曲轴位置确定实际发动机速度。
发动机扭矩控制模块214控制由发动机102产生的扭矩量。当由车轴扭矩确定模块202输出的车轴扭矩请求大于或等于阈值时，发动机扭矩控制模块214可以基于由发动机扭矩确定模块206输出的发动机扭矩请求来控制发动机扭矩输出。当由车轴扭矩确定模块202输出的车轴扭矩请求小于阈值时，发动机扭矩控制模块214可以基于由发动机速度控制模块212输出的发动机扭矩请求来控制发动机扭矩输出。
发动机扭矩控制模块214可以通过调节期望节气面积、期望燃料加注速率和/或期望火花正时来控制由发动机102产生的扭矩量。发动机扭矩控制模块214可以将期望节气面积、期望燃料加注速率和期望火花正时分别输出到节气致动器模块116、燃料致动器模块124和火花致动器模块126。节气致动器模块116可以基于期望节气面积调整节气阀112。燃料致动器模块124可以基于期望燃料加注速率调整燃料喷射。火花致动器模块126可以基于期望火花正时调整火花塞128。
发动机动力确定模块216基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入和来自VS传感器188的车辆速度确定发动机动力请求。发动机动力确定模块216可以基于例如如下关系式确定发动机动力请求：
（10）
其中，Teng是发动机扭矩请求，并且Neng_des是期望发动机速度。关系式（10）中的发动机扭矩请求可以不同于基于关系式（4）至（9）确定的发动机扭矩请求。期望发动机速度可以基于如上所述的关系式（5）至（7）确定。
如关系式（10）所示，发动机扭矩ET是踏板位置和车辆速度的函数。在一个实例中，发动机动力确定模块216可以基于例如如下关系式确定发动机扭矩ET：
（11） 。
如关系式（11）所示，总转差损失、变速器效率和扭矩比ηR可以是变速器档位的函数，而扭矩比TR可以是涡轮机速度与期望发动机速度的比值的函数。涡轮机速度可以通过车辆速度除以扭矩比ηR确定。
在确定发动机动力请求时，发动机动力确定模块216可以假设变速器正在升档。因而，发动机动力确定模块216可以基于变速器升档安排表（schedule）确定变速器档位，该变速器升档安排表可以包括踏板位置和车辆速度对于变速器档位的预定映射图。此外，发动机动力确定模块216可以基于变扭器离合器安排表确定是否施用变扭器离合器，该变扭器离合器安排表可以包括踏板位置和车辆速度对于变扭器离合器的施用状态的预定映射图。变扭器离合器安排表可以是变速器正在升档还是正在降档的函数。由于变速器可能并不正在升档，因此受变速器正在升档的假设影响的关系式（10）和（11）中的值可以不同于关系式（5）至（9）中的对应值。
第一扭矩安全模块218确定第一安全扭矩请求。第一扭矩安全模块218可以基于发动机动力请求和实际发动机速度确定第一安全扭矩请求。例如，第一扭矩安全模块218可以利用例如如下关系式确定第一安全扭矩请求：
（12）
其中，Tmax_eng是安全发动机扭矩请求和对应于由驾驶员请求的加速度量的发动机扭矩之间的最大差。该最大差可以被预定，以及/或者可以基于变速器档位确定。
档位估计模块220估计变速器档位。档位估计模块220可以基于第一速度比和传动比误差估计变速器档位。第一速度比可以等于对应于车辆最低档位（即，一档）的涡轮机速度除以实际发动机速度。对应于车辆最低档的涡轮机速度可以基于车辆速度与传动比ηR的乘积计算，该传动比ηR可以是假设档位（例如，一档）的函数。
传动比误差可以等于变速器的测量传动比与变速器的命令传动比之差。测量传动比可以基于变速器输入轴速度和变速器输出轴速度确定。变速器输入轴速度可以基于发动机速度以及变扭器的传动比确定。变速器输出轴速度可以基于车辆速度以及变速箱与差动器的传动比确定。命令传动比可以基于命令档位确定。档位估计模块220可以从TCM194接收命令档位。
在估计变速器档位时，档位估计模块220可以确定第一速度比和齿传动比误差是否满足一定条件。这些条件可以取决于是否正在进行变速器换档。档位估计模块220可以基于从TCM194接收的输入确定是否正在进行换档。
如果并未进行换档，则档位估计模块220可以确定传动比误差是否小于阈值以及第一速度比是否处于预定范围之内。如果传动比误差小于阈值并且第一速度比处于预定范围之内，则档位估计模块220可以增大计数器。如果计数器大于或等于预定计数，则档位估计模块220可以将估计档位设定为等于命令档位。
如果传动比误差大于阈值并且/或者第一速度比处于预定范围之外，则档位估计模块220可以将估计档位设定为等于最低可能档位。档位估计模块220可以通过比较第一速度比和与每一档位相关联的预定范围来确定最低可能档位。当第一速度比处于与档位相关联的预定范围之内时，档位估计模块220可以包括在一组可能档位中的一个档位。
如果正在进行换档，则档位估计模块220可以确定测量传动比是否处于第一范围之内，传动比误差是否小于第一阈值以及第一速度比是否处于预定范围之内。第一范围可以在下限和上限之间。下限可以等于命令传动比和第二阈值之差。上限可以是估计传动比和第三阈值之和。估计传动比可以基于前一迭代循环中的估计变速器档位来确定。
如果测量齿传动比处于第一范围之内，传动比误差小于第一阈值并且第一速度比处于预定范围之内，则档位估计模块220可以增大计数器。否则，档位估计模块220可以基于其他标准估计变速器档位。如果计数器大于或等于预定计数，则档位估计模块220可以将估计档位设定为等于命令档位。
档位估计模块220可以确定测量传动比是否处于第一范围之内，前一传动比误差是否小于第二阈值以及第一速度比是否处于预定范围之内。前一传动比误差为前一迭代循环中确定的传动比误差。如果测量齿传动比处于第一范围之内，前一传动比误差小于第二阈值并且第一速度比处于预定范围之内，则档位估计模块220可以将估计档位设定为等于来自前一迭代循环的估计档位。
涡轮机速度估计模块222估计涡轮机速度。涡轮机速度估计模块222可以通过使车辆速度除以变速器传动比来估计涡轮机速度。变速器传动比可以基于估计变速器档位确定。例如，变速器中的每一档位可以与预定传动比相关联。
第二扭矩安全模块224确定第二安全扭矩请求。第二扭矩安全模块可以基于估计变速器档位和估计涡轮机速度确定第二安全扭矩请求。例如，第二扭矩安全模块可以基于例如如下关系式确定第二安全扭矩请求：
（13）
其中，Tmax_axl是安全发动机扭矩请求和对应于由驾驶员请求的加速度量的车轴扭矩之间的最大差。该最大差可以被预定，以及/或者可以基于变速器档位确定。
第三扭矩安全模块226基于第一和第二安全扭矩请求确定第三安全扭矩请求。第三扭矩安全模块226可以将第三安全扭矩请求设定为等于第一和第二安全扭矩请求中的最大值。在各种实施方案中，第一扭矩安全模块218、第二扭矩安全模块224和/或第三扭矩安全模块226可以在单一扭矩安全模块中实施。
发动机扭矩控制模块214可以比较第三安全扭矩请求与由发动机扭矩确定模块206输出的发动机扭矩请求。当发动机扭矩请求小于或等于第三安全扭矩请求时，发动机扭矩控制模块214可以基于发动机扭矩请求控制发动机扭矩输出。当发动机扭矩请求大于第三安全扭矩请求时，发动机扭矩控制模块214可以基于第三安全扭矩请求控制发动机扭矩输出。
现参考图3，用于控制车轴扭矩（车轮处的扭矩）的方法开始于302处。在304处，该方法基于踏板位置、车辆速度和零踏板扭矩确定车轴扭矩请求。例如，该方法可以利用如上讨论的关系式（1）和（2）确定车轴扭矩请求。在306处，该方法基于动力系***的响应时间调节车轴扭矩请求。动力系***可以包括发动机、变速器、以液压方式将发动机联接到变速器的变扭器以及将变速器联接到车轮的传动系。在一个实例中，该方法可以利用如上讨论的关系式（3）调节车轴扭矩请求。
在308处，该方法确定期望发动机速度。当未施用变扭器离合器时，该方法可以基于如上讨论的关系式（5）和（6）确定期望发动机速度。否则，该方法可以基于如上讨论的关系式（7）确定期望发动机速度。变扭器离合器可以用于将变扭器的涡轮机机械联接到变扭器的叶轮。叶轮可以机械联接到发动机。涡轮机可以机械联接到变速器。
在310处，该方法确定指示变速器损失的标量和偏离量。该方法可以利用如上讨论的关系式（8）基于涡轮机速度和期望发动机速度确定标量。该方法可以利用如上讨论的关系式（9）基于变速器档位确定偏离量。
在312处，该方法确定发动机扭矩请求。该方法可以基于被调节车轴扭矩、标量和偏离量确定发动机扭矩请求。例如，该方法可以利用如上讨论的关系式（4）确定发动机扭矩请求。
在314处，该方法确定发动机动力请求。该方法可以基于踏板位置、车辆速度和变速器档位确定发动机动力请求。例如，该方法可以利用如上讨论的关系式（10）和（11）确定发动机动力请求。在确定发动机动力请求时，该方法可以假设变速器正在升档，并且变扭器离合器被施用。因而，该方法可以基于变速器升档安排表确定变速器档位，该变速器升档安排表可以是踏板位置和车辆速度对于变速器档位的预定映射图。
在316处，该方法确定第一安全扭矩请求。该方法可以基于发动机动力请求和实际发动机速度确定第一安全扭矩请求。例如，该方法可以利用如上讨论的关系式（12）确定第一安全扭矩请求。
在318处，该方法估计变速器档位。该方法可以基于如上相对于图2中的档位估计模块220讨论的实际发动机速度和车辆速度来估计变速器档位。在320处，该方法估计涡轮机速度。该方法可以通过使车辆速度除以与估计档位相关联的传动比来估计涡轮机速度。
在322处，该方法确定第二安全扭矩请求。该方法可以基于被调节车轴扭矩、估计变速器档位和估计涡轮机速度确定第二安全扭矩请求。例如，该方法可以利用如上讨论的关系式（13）确定第二安全扭矩请求。
在324处，该方法确定发动机扭矩请求是否小于或等于第一安全扭矩请求和第二安全扭矩请求中的最大者。当发动机扭矩请求小于或等于最大安全扭矩请求时，该方法在326处继续。否则，该方法在328处继续。在326处，该方法基于发动机扭矩请求控制发动机。在328处，该方法基于最大安全扭矩请求控制发动机。
前文描述在本质上仅仅是阐述性的，而绝非旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的宽泛教导能够以多种形式实施。因此，尽管本公开包括具体实例，但是本公开的真实范围不应当受如此限制，因为在研究了附图、说明书和所附权利要求后，其它修改将变得明显。如本文用到的，短语A、B和C中的至少一个应当解释为意指利用非排他性逻辑OR的逻辑（A或B或C）。应当理解的是，在不改变本公开原理的前提下，方法之内的一个或更多个步骤可以按不同顺序（或者同时）执行。
在包括如下定义的本申请中，术语模块可以替换为术语电路。术语模块可以指代以下项目，是以下项目的一部分或者包括以下项目：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合的模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享的、专用的、或成组的）；储存由处理器执行的代码的存储器（共享的、专用的、或成组的）；提供所述功能的其它合适硬件部件；或者上述项目中的部分或全部的组合，例如，在片上***（system-on-chip）中。
如上所用的术语代码可以包括软件、固件和/或微码，并且可以是指程序、例程、函数、类和/或对象。术语共享的处理器包含执行来自多个模块的部分或全部代码的单个处理器。术语成组的处理器包含与附加处理器组合以执行来自一个或更多个模块的部分或全部代码的处理器。术语共享的存储器包含存储来自多个模块的部分或全部代码的单个存储器。术语成组的存储器包含与附加存储器组合以存储来自一个或更多个模块的部分或全部代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子组。术语计算机可读介质并不包含经过介质传播的瞬时性电和电磁信号，并且因此可以视为有形的且非瞬时性的。非瞬时性的、有形的计算机可读介质的非限制性实例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储装置和光存储装置。
本申请中所述的装置和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来部分或完全实施。计算机程序包含存储于至少一个非瞬时性的、有形的计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包含和/或依赖于存储的数据。

Claims (20)

1.一种用于控制提供到车轮的扭矩量的***，包括：
车轴扭矩确定模块，所述车轴扭矩确定模块基于驾驶员输入和车辆速度确定车轴扭矩请求；
发动机扭矩确定模块，所述发动机扭矩确定模块基于第一涡轮机速度和是否施用变扭器离合器中的至少一个以及所述车轴扭矩请求来确定发动机扭矩请求；
扭矩安全模块，所述扭矩安全模块基于所述驾驶员输入、所述车辆速度和发动机速度中的至少一个确定安全扭矩请求；以及
发动机扭矩控制模块，所述发动机扭矩控制模块基于所述发动机扭矩请求和所述安全扭矩请求中的一个控制由发动机产生的扭矩量。
2.根据权利要求1所述的***，其中，当所述发动机扭矩请求小于或等于所述安全扭矩请求时，所述发动机扭矩控制模块基于所述发动机扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
3.根据权利要求2所述的***，其中，当所述发动机扭矩请求大于所述安全扭矩请求时，所述发动机扭矩控制模块基于所述安全扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
4.根据权利要求2所述的***，其中，所述扭矩安全模块基于第一安全扭矩请求和第二安全扭矩请求中的最大值确定所述安全扭矩请求。
5.根据权利要求4所述的***，其中，所述扭矩安全模块基于发动机动力请求和所述发动机速度确定所述第一安全扭矩请求。
6.根据权利要求5所述的***，进一步包括发动机动力请求模块，所述发动机动力请求模块基于所述驾驶员输入和所述车辆速度确定所述发动机动力请求。
7.根据权利要求6所述的***，其中，所述发动机动力请求模块：
基于所述驾驶员输入和所述车辆速度确定变速器档位；以及
基于所述变速器档位确定所述发动机动力请求。
8.根据权利要求4所述的***，其中，所述扭矩安全模块基于车轴扭矩请求、变速器档位和第二涡轮机速度确定所述第二安全扭矩请求。
9.根据权利要求8所述的***，进一步包括变速器档位估计模块，所述变速器档位估计模块基于所述发动机速度和所述车辆速度估计所述变速器档位。
10.根据权利要求9所述的***，进一步包括涡轮机速度估计模块，所述涡轮机速度估计模块基于所述车辆速度和估计的所述变速器档位估计所述第二涡轮机速度。
11.一种用于控制提供到车轮的扭矩量的方法，包括：
基于驾驶员输入和车辆速度确定车轴扭矩请求；
基于第一涡轮机速度和是否施用变扭器离合器中的至少一个以及所述车轴扭矩请求来确定发动机扭矩请求；
基于所述驾驶员输入、所述车辆速度和发动机速度中的至少一个确定安全扭矩请求；以及
基于所述发动机扭矩请求和所述安全扭矩请求中的一个控制由发动机产生的扭矩量。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：当所述发动机扭矩请求小于或等于所述安全扭矩请求时，基于所述发动机扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：当所述发动机扭矩请求大于所述安全扭矩请求时，基于所述安全扭矩请求控制由发动机产生的扭矩量。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：基于第一安全扭矩请求和第二安全扭矩请求中的最大值确定所述安全扭矩请求。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：基于发动机动力请求和所述发动机速度确定所述第一安全扭矩请求。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：基于所述驾驶员输入和所述车辆速度确定所述发动机动力请求。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
基于所述驾驶员输入和所述车辆速度确定变速器档位；以及
基于所述变速器档位确定所述发动机动力请求。
18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：基于所述车轴扭矩请求、变速器档位和第二涡轮机速度确定所述第二安全扭矩请求。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：基于所述发动机速度和所述车辆速度估计所述变速器档位。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：基于所述车辆速度和估计的所述变速器档位来估计所述第二涡轮机速度。
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