專利名稱：用于產(chǎn)生基于模型的系統(tǒng)控制參數(shù)的構(gòu)架的制作方法
用于產(chǎn)生基于模型的系統(tǒng)控制參數(shù)的構(gòu)架 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明大體上涉及用于控制物理系統(tǒng)(physical system)操作的控 制技術(shù)，更具體地涉及一種用于產(chǎn)生基于模型的系統(tǒng)控制參數(shù)的控 制構(gòu)架(control framework)。
背景
時(shí)常伴隨現(xiàn)有的開環(huán)和閉環(huán)控制策略實(shí)現(xiàn)的校準(zhǔn)負(fù)擔(dān)需要得至'J 最大程度的減小。而且還需要配置基于模型的控制策略，使得改進(jìn) 的模型在精度和/或性能方面，可簡(jiǎn)單地取代控制策略中相應(yīng)的現(xiàn)有 ^^莫型，以取得即時(shí)的系統(tǒng)性能改良。而且還需要提供對(duì)物理系統(tǒng)在 非特定的操作工況下，即在專門為其設(shè)計(jì)現(xiàn)有控制策略的操作工況 以外的條件下的性能優(yōu)化。這里所述基于模型的控制構(gòu)架構(gòu)思致力 于實(shí)現(xiàn)這些以及其它控制策略目標(biāo)。
概要
本發(fā)明可包括所附權(quán)利要求中所引用的 一個(gè)或多個(gè)特征，和/或 一個(gè)或多個(gè)以下特征和其組合。產(chǎn)生控制參數(shù)以控制物理系統(tǒng)的操 作的控制構(gòu)架可包括一個(gè)或多個(gè)嵌入斗莫型(embedded model),目標(biāo)邏 輯(objective logic), 目標(biāo)優(yōu)化邏輯(objective optimization logic)和解約 束還輯(solution constraining logic),嵌入才莫型各產(chǎn)生與物理系統(tǒng)的不 同操作參數(shù)相對(duì)應(yīng)的;f莫型輸出，其取決于(as a function of)—個(gè)或多個(gè) 與物理系統(tǒng)的操作工況相對(duì)應(yīng)的操作值和許多解參數(shù)(solution parameters),目標(biāo)邏輯產(chǎn)生取決于所述數(shù)量的才莫型輸出和一個(gè)或多個(gè) 系統(tǒng)性能目標(biāo)值的標(biāo)量性能量度(scalar performance metric),目標(biāo)優(yōu) 化邏輯按照最大程度地減小標(biāo)量性能量度的方式而產(chǎn)生許多無約束解參數(shù)，并且解約束邏輯按照限制至少一個(gè)無約束解參數(shù)的操作范 圍的方式而從所述許多無約束解參數(shù)中確定所述許多解參數(shù)?？刂?參數(shù)可對(duì)應(yīng)于所述許多無約束解參數(shù)或所述許多解參數(shù)。
所述多個(gè)嵌入模型可配置成用于產(chǎn)生相應(yīng)的模型輸出，其還取 決于 一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值中的至少其中 一個(gè)目標(biāo)值。
目標(biāo)邏輯還可配置成產(chǎn)生取決于一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值的標(biāo)量性能 量度。
目標(biāo)優(yōu)化邏輯還可配置成用于產(chǎn)生取決于至少其中一個(gè)控制參 數(shù)的所述許多無約束解參數(shù)。
解約束邏輯還可配置成用于產(chǎn)生所述許多解參數(shù)中的至少其中
一個(gè)解參數(shù)，其取決于所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值中的至少其 中一個(gè)目標(biāo)值。
作為備選或作為附加，解約束邏輯還可配置成用于產(chǎn)生所述許 多解參數(shù)中的至少其中 一個(gè)解參數(shù)，其取決于所述多個(gè)嵌入模型中 的其中 一個(gè)或多個(gè)嵌入模型所提供的至少一個(gè)模型極限。
控制構(gòu)架還可包括控制參數(shù)處理邏輯(processing logic),其配置 成可處理至少其中一個(gè)控制參數(shù)，并產(chǎn)生一個(gè)輸出，其控制至少一 個(gè)與物理系統(tǒng)相關(guān)的促動(dòng)器。解約束邏輯還可配置成用于產(chǎn)生所述 許多解參數(shù)中的至少其中一個(gè)解參數(shù)，其取決于至少一個(gè)由控制參 數(shù)處理邏輯提供給解約束邏輯的反饋值。
所述多個(gè)才莫型輸出值可限定一個(gè)矢量Y,所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性 能目標(biāo)值可限定一個(gè)矢量YT,并且所述一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值可限定一 個(gè)矢量W，而且目標(biāo)邏輯可配置成可確定一個(gè)差矢量作為矢量Y和 YT之間的差，并且確定標(biāo)量性能量度作為矢量W和差矢量函數(shù)的矢 量?jī)?nèi)積。例如目標(biāo)邏輯可配置成可根據(jù)關(guān)系式U二W.(Y-YT)來確定標(biāo) 量性能量度，其中U是標(biāo)量性能量度。作為另一示例，目標(biāo)邏輯可 配置成可根據(jù)關(guān)系式11=\￥.(丫-丫。2來確定標(biāo)量性能量度，其中U是 標(biāo)量性能量度。作為另一示例，目標(biāo)邏輯可配置成可根據(jù)關(guān)系式U-W.IY-Yd來確定標(biāo)量性能量度，其中U是標(biāo)量性能量度。作為還 有的另一示例，目標(biāo)邏輯可配置成可根據(jù)關(guān)系式U=W.|(Y-YT)/YT* 確定標(biāo)量性能量度，其中U是標(biāo)量性能量度。
所述許多解參數(shù)可限定一個(gè)矢量X,所述許多無約束解參數(shù)可限 定一個(gè)矢量X'，并且可將標(biāo)量性能量度指定為U,而且目標(biāo)優(yōu)化邏 輯可配置成可根據(jù)直接搜索優(yōu)化技術(shù)而產(chǎn)生取決于U和X以及特定 步長(zhǎng)(step size)的X'。例如，目標(biāo)優(yōu)化邏輯可配置成可根據(jù)隨機(jī)游動(dòng) 4尤4匕算'法(random walk optimization algorithm)而產(chǎn)生耳又7夬于U ,口 X以 及特定步長(zhǎng)的X'。作為另一示例，目標(biāo)優(yōu)化邏輯可配置成可根據(jù)帶 步長(zhǎng)調(diào)整的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法，而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng) 的x'。作為另一示例，目標(biāo)優(yōu)化邏輯可配置成可根據(jù)帶方向利用的 隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法，而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的x'。作為
另一示例，目標(biāo)優(yōu)化邏輯可配置成可根據(jù)帶方向利用和步長(zhǎng)調(diào)整的
隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法，而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的x'。作為
另一示例，目標(biāo)優(yōu)化邏輯可配置成可根據(jù)隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法的變量
而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的x'。作為另一示例，目標(biāo)優(yōu)化 邏輯可配置成可根據(jù)單變量?jī)?yōu)化算法而產(chǎn)生取決于U和X以及特定
步長(zhǎng)的x'。
物理系統(tǒng)可以是例如包括空氣處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。在這個(gè)實(shí)施
例中，控制構(gòu)架可配置成用于產(chǎn)生燃料數(shù)量指令值(commanded fuel quantity value)作為其中一個(gè)控制參數(shù)，并且產(chǎn)生噴射啟動(dòng)指令值作 為另 一控制參數(shù)。與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的燃料系統(tǒng)可響應(yīng)于加燃料的要求 而為發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料，并且控制計(jì)算機(jī)可包括響應(yīng)于燃料數(shù)量指令 值和噴射啟動(dòng)指令值而產(chǎn)生加燃料指令的加燃料邏輯。
在這個(gè)實(shí)施例中，控制構(gòu)架還可配置成用于產(chǎn)生充氣流量指令 值(commanded charge flow value)作為其中 一個(gè)控制參數(shù)，并且產(chǎn)生排 氣再循環(huán)(EGR)分?jǐn)?shù)指令值作為另 一控制參數(shù)?？諝馓幚硐到y(tǒng)可包括 流通式地聯(lián)接在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管一端和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管對(duì)端上的排氣再循環(huán)(EGR)導(dǎo)管，以及響應(yīng)于EGR控制信號(hào)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)排氣 流過EGR導(dǎo)管的EGR閥，并且控制計(jì)算機(jī)可包括響應(yīng)于充氣流量 指令值和EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生EGR控制信號(hào)的充氣管理器邏輯。 空氣處理系統(tǒng)還可包括渦輪增壓器，其具有流通式地聯(lián)接在發(fā)動(dòng)機(jī) 的排氣歧管上的可變幾何渦輪(VGT), VGT響應(yīng)于VGT控制信號(hào)而 控制渦輪的臨界流量，并且控制計(jì)算機(jī)可包括響應(yīng)于充氣流量指令 值和排氣再循環(huán)分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生VGT控制信號(hào)的充氣管理器邏 輯?？諝馓幚硐到y(tǒng)還可包括排氣節(jié)流閥，其設(shè)置成與將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣 歧管流通式地聯(lián)接至周圍環(huán)境的排氣導(dǎo)管對(duì)準(zhǔn)，排氣節(jié)流閥響應(yīng)于 排氣節(jié)流閥控制信號(hào)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流過排氣導(dǎo)管，并且充氣管 理器邏輯可響應(yīng)于充氣流量指令值和EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生VGT 控制信號(hào)。
在這個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)嵌入模型可包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩模 型，其產(chǎn)生估算取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭 矩的模型輸出。作為備選或作為附加，所述多個(gè)嵌入模型可包括峰 值氣缸壓力模型，其產(chǎn)生估算取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的 峰值氣缸壓力的模型輸出。作為備選或作為附加，所述多個(gè)嵌入模
型可包括發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度模型產(chǎn)生估算取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操 作參數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度的模型輸出。作為備選或作為附加，所述 多個(gè)嵌入模型可包括NOx模型，其產(chǎn)生估算取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng) 機(jī)操作參數(shù)的由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOX的模型輸出。作為備選或作為附 加，所述多個(gè)嵌入模型可包括干燥顆粒物質(zhì)模型，其產(chǎn)生估算取決 于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的干燥顆粒物質(zhì)的模 型輸出。
作為備選或作為附加，所述多個(gè)嵌入模型可包括多個(gè)燃料極限 值模型，其各產(chǎn)生不同的燃料流量極限值的輸出，用于限制發(fā)動(dòng)機(jī) 的加燃料。所述多個(gè)燃料極限值;漠型可包括峰值氣缸壓力(PCP)燃料 極限值模型，其產(chǎn)生取決于目標(biāo)PCP極限值的PCP極限燃料流量值作為模型輸出，所包括的目標(biāo)PCP極限值作為所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng) 性能目標(biāo)值中的其中 一個(gè)目標(biāo)值，并取決于 一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的操 作參數(shù)。作為備選或作為附加，所述多個(gè)燃料極限值模型可包括排 氣溫度燃料極限值模型，其產(chǎn)生取決于目標(biāo)排氣溫度極限值的排氣 溫度極限的燃料流量值作為模型輸出，所包括的目標(biāo)排氣溫度極限 值作為所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值中的其中 一個(gè)目標(biāo)值，并取 決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)。作為備選或作為附加，所述多
個(gè)燃料極限值模型可包括干燥顆粒物質(zhì)(DPM)燃料極限值模型，其產(chǎn) 生取決于目標(biāo)DPM極限值的DPM極限燃料流量值作為沖莫型輸出， 所包括的目標(biāo)DPM極限值作為所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值中的 其中一個(gè)目標(biāo)值，并取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)。
在這個(gè)實(shí)施例中，解約束邏輯可包括許多約束函數(shù)，其各通過
定的操作范圍內(nèi)，而產(chǎn)生所述許多解參數(shù)中的規(guī)定的解參數(shù)。例如， 其中一個(gè)解參數(shù)可以是噴射啟動(dòng)指令值，并且所述許多約束函數(shù)可 包括噴射啟動(dòng)(SOI)約束邏輯，其確定最大和最小的噴射啟動(dòng)極限值， 其各取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和形成其中一個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出扭矩目標(biāo)值，并且將相應(yīng)的無約束噴射啟動(dòng)指令值的操作范圍限 制在最大和最小噴射啟動(dòng)極限值之間。作為另一示例，其中一個(gè)解 參數(shù)可以是燃料數(shù)量指令值，并且所述許多約束函數(shù)可包括燃料數(shù) 量極限邏輯，其將相應(yīng)的無約束燃料數(shù)量指令值限制在最大扭矩加 燃料值，最小扭矩加燃料值和無約束燃料數(shù)量指令值的較大者，由 其中 一個(gè)嵌入模型所產(chǎn)生的峰值氣缸壓力燃料極限值，由其中另一 個(gè)嵌入模型產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度燃料極限值，以及由其中另 一嵌 入模型產(chǎn)生的干燥顆粒物質(zhì)燃料極限值中的最小值上。作為另 一 示 例，其中一個(gè)解參數(shù)可以是充氣流量指令值，并且其中另一個(gè)控制 參數(shù)是EGR分?jǐn)?shù)指令值，而且控制構(gòu)架還可包括充氣管理邏輯，其 響應(yīng)于充氣流量指令值和EGR分?jǐn)?shù)指令值而控制與發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣處理系統(tǒng)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)促動(dòng)器，并且所述許多約束函數(shù)可包括充
氣極限調(diào)節(jié)邏輯，其限制相應(yīng)的無約束充氣流量指令值和EGR分?jǐn)?shù) 指令值，其取決于從充氣管理邏輯反饋至充氣極限調(diào)節(jié)邏輯的信息。
充氣極限調(diào)節(jié)邏輯可配置成可通過限制相應(yīng)的無約束充氣流量 指令值而產(chǎn)生充氣流量指令值，所述充氣流量值取決于從充氣管理 邏輯反饋至充氣極限調(diào)節(jié)邏輯的充氣流量信息。作為備選或作為附 加，充氣極限調(diào)節(jié)邏輯可配置成可通過限制相應(yīng)的無約束EGR分?jǐn)?shù) 指令值而產(chǎn)生EGR分?jǐn)?shù)指令值，所述EGR分?jǐn)?shù)值取決于從充氣管 理邏輯反饋至充氣極限調(diào)節(jié)邏輯的EGR分?jǐn)?shù)信息。
在這個(gè)實(shí)施例中，燃料數(shù)量極限邏輯還可配置成可確定EGR失 效值，其取決于無約束燃料數(shù)量指令值、干燥顆粒物質(zhì)燃料極限值 和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。充氣極限調(diào)節(jié)邏輯可配置成如果EGR失效值為真時(shí)， 可產(chǎn)生零要求的EGR分?jǐn)?shù)值，或者只要EGR分?jǐn)?shù)指令值大于最小 的EGR分?jǐn)?shù)值時(shí)，產(chǎn)生EGR分?jǐn)?shù)指令值。
用于控制物理系統(tǒng)操作的控制系統(tǒng)可包括傳感器，促動(dòng)器，控 制計(jì)算機(jī)，以及響應(yīng)于控制參數(shù)而控制促動(dòng)器操作的裝置，傳感器 產(chǎn)生指示物理系統(tǒng)的操作工況的傳感數(shù)據(jù)，促動(dòng)器配置成控制物理 系統(tǒng)的操作特征，控制計(jì)算機(jī)包括接收解參數(shù)和傳感數(shù)據(jù)的嵌入模 型，目標(biāo)邏輯，目標(biāo)優(yōu)化邏輯，以及約束邏輯，嵌入模型產(chǎn)生與物 理系統(tǒng)的操作參數(shù)相對(duì)應(yīng)的模型輸出，目標(biāo)邏輯產(chǎn)生取決于模型輸 出和系統(tǒng)性能目標(biāo)值的標(biāo)量性能量度，目標(biāo)優(yōu)化邏輯按照最大程度 地減小標(biāo)量性能量度的方式產(chǎn)生無約束解參數(shù)，并且約束邏輯通過 限制無約束解參數(shù)的操作范圍而從無約束解參數(shù)中確定解參數(shù)，其 中控制參數(shù)可以是無約束解參數(shù)或解參數(shù)。
響應(yīng)于控制參數(shù)以便控制促動(dòng)器操作的裝置可包括與控制計(jì)算 機(jī)相關(guān)，并配置成處理控制參數(shù)，且產(chǎn)生促動(dòng)器控制信號(hào)的控制參 數(shù)處理邏輯，以及響應(yīng)于促動(dòng)器控制信號(hào)，以產(chǎn)生促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào) 而控制促動(dòng)器操作的促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路。或者，響應(yīng)于控制參數(shù)，以便控制促動(dòng)器操作的裝置可包括響 應(yīng)于控制參數(shù)而產(chǎn)生促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以便控制促動(dòng)器操作的促動(dòng) 器驅(qū)動(dòng)電路。
傳感器可以是物理傳感器，其配置成可檢測(cè)物理系統(tǒng)的操作狀 態(tài)，并產(chǎn)生指示操作狀態(tài)的傳感器信號(hào)?；蛘?，傳感器可以是包括 在控制計(jì)算機(jī)中的評(píng)估算法，評(píng)估算法評(píng)估物理系統(tǒng)的操作狀態(tài)， 其取決于物理系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)其它操作工況，并產(chǎn)生指示操作狀 態(tài)的傳感數(shù)據(jù)。
物理系統(tǒng)可以是包括空氣處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。
述而變得更為清楚。
附圖簡(jiǎn)介


圖1是用于產(chǎn)生基于模型的控制參數(shù)，以控制物理系統(tǒng)的操作 的控制構(gòu)架的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖2是在具有空氣處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)的上下文中所
顯示的圖1控制構(gòu)架的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖3是說明圖2中所示的控制計(jì)算機(jī)的一些內(nèi)部特征的框圖， 其包括在燃燒管理器塊的上下文中實(shí)現(xiàn)的圖1的控制構(gòu)架。
圖4是圖3的系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖5是組成圖4系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊部分的機(jī)器管理器邏輯塊 的 一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖6是組成圖5機(jī)器管理器邏輯塊部分的排放物管理器邏輯塊 的 一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖7是組成圖5機(jī)器管理器邏輯塊部分的排放物目標(biāo)、極限和 權(quán)重計(jì)算塊的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖8是組成圖7排放物目標(biāo)、極限和權(quán)重計(jì)算塊部分的權(quán)重計(jì) 算塊的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。圖9是組成圖4系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊部分的發(fā)動(dòng)機(jī)管理器塊的
一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖10是組成圖9發(fā)動(dòng)機(jī)管理器塊部分的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)管理器邏輯 塊的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖11是組成圖3燃燒管理器塊部分的系統(tǒng)模型塊的一個(gè)說明性 實(shí)施例的框圖。
圖12是組成圖11系統(tǒng)模型塊部分的參數(shù)模型塊的一個(gè)說明性 實(shí)施例的框圖。
圖13是組成圖12參數(shù)模型塊部分的流量和比例計(jì)算塊的一個(gè) 說明性實(shí)施例的框圖。
圖14是組成圖12參數(shù)模型塊部分的扭矩和GSFC模型塊的一 個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖15是組成圖12參數(shù)模型塊部分的PCP模型塊的一個(gè)說明性 實(shí)施例的框圖。
圖16是組成圖12參數(shù)模型塊部分的排氣溫度;t莫型塊的一個(gè)說 明性實(shí)施例的框圖。
圖17是組成圖16排氣溫度模型塊部分的排氣溫差計(jì)算塊的一 個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖18是組成圖12參數(shù)模型塊部分的NOx模型塊的一個(gè)說明性 實(shí)施例的框圖。
圖19是組成圖12參數(shù)模型塊部分的DPM^t型塊的一個(gè)說明性 實(shí)施例的框圖。
圖20是組成圖11系統(tǒng)模型塊部分的加燃料極限值才莫型塊的一 個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖21是組成圖20加燃料極限值模型塊部分的PCP燃料極限值 沖莫型的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖22是組成圖20加燃料極限值;漠型塊部分的排氣溫度燃料極 限值模型的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。圖23是組成圖20加燃料極限值模型塊部分的DPM燃料極限值 模型的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖24是組成圖20加燃料極限值模型塊部分的加燃料計(jì)算塊的 一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖25是組成圖3燃燒管理器塊部分的目標(biāo)邏輯塊的一個(gè)說明性 實(shí)施例的框圖。
圖26是組成圖3燃燒管理器塊部分的目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊的一個(gè)說 明性實(shí)施例的框圖。
圖27是組成圖26目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊部分的單位矢量發(fā)生器塊的 一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖28是圖26的"最佳X"塊的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖29是組成圖3燃燒管理器塊部分的解約束邏輯塊的一個(gè)說明 性實(shí)施例的框圖。
圖30是組成圖28解約束邏輯塊部分的燃料數(shù)量極限邏輯塊的 一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖31是組成圖30燃料數(shù)量極限邏輯塊部分的最大扭矩加燃料 邏輯塊的 一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖32是組成圖28所述解約束邏輯塊部分的CHM極限調(diào)節(jié)邏輯 塊的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖。
圖33是組成圖28解約束邏輯塊部分的SOI邏輯的一個(gè)說明性 實(shí)施例的框圖。
圖34是組成圖3燃燒管理器塊部分的輸出調(diào)節(jié)塊的一個(gè)說明性 實(shí)施例的框圖。
說明性實(shí)施例的描述 出于促進(jìn)理解本發(fā)明原理的目的，現(xiàn)在將參照附圖中所顯示的 許多說明性實(shí)施例，并將使用專用語言來描述它。
現(xiàn)在參見圖1，其顯示了控制系統(tǒng)10的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖，其包括物理系統(tǒng)12和實(shí)現(xiàn)控制構(gòu)架16的控制計(jì)算機(jī)14，控制 構(gòu)架16用于產(chǎn)生基于模型的控制參數(shù)，以便控制物理系統(tǒng)12的操 作。物理系統(tǒng)12可以是任何已知的物理系統(tǒng)，其可具有一個(gè)或多個(gè) 傳感器或傳感系統(tǒng)，例如，20廣20j, 24r24K， 32,-32h，其產(chǎn)生與系 統(tǒng)12相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)操作工況相對(duì)應(yīng)的傳感數(shù)據(jù)，并且該物理系 統(tǒng)還具有一個(gè)或多個(gè)促動(dòng)器，例如，48,-48M， 56廣56p，其響應(yīng)于一 個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的促動(dòng)器控制信號(hào)而控制系統(tǒng)12的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的 操作特征，從而基于一個(gè)或多個(gè)性能目標(biāo)，通過內(nèi)置在控制計(jì)算機(jī)14 中的一個(gè)或多個(gè)控制算法可以開環(huán)或閉環(huán)方式控制物理系統(tǒng)12。物 理系統(tǒng)12的示例包括，但并不局限于可包括一個(gè)或多個(gè)可控制的子 系統(tǒng)；例如燃料系統(tǒng)，空氣處理系統(tǒng)，排氣后處理系統(tǒng)，反閉鎖制 動(dòng)系統(tǒng)，自動(dòng)或自動(dòng)化的手動(dòng)傳動(dòng)裝置等等在內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)，住宅或 商業(yè)器械，包括聲音和視頻處理設(shè)備的大型和小型娛樂系統(tǒng)，信號(hào) 識(shí)別以及其它信號(hào)處理設(shè)備，這僅舉幾個(gè)例子而言。
在圖1所示的一般化的控制系統(tǒng)10中，內(nèi)置在控制計(jì)算機(jī)14 中的控制構(gòu)架16包括嵌入才莫型塊18，其接收采用由相應(yīng)的物理系統(tǒng) 傳感器20,-20j所產(chǎn)生，并通過相應(yīng)的信號(hào)途徑22廣22;接收的任意數(shù) 量，如J個(gè)傳感器信號(hào)形式的傳感數(shù)據(jù)作為輸入，其中J可以是任何 正整數(shù)。嵌入一莫型塊18可備選或額外地接收采用由內(nèi)置在控制計(jì)算 機(jī)14的虛擬傳感器邏輯塊28中的相應(yīng)的"虛擬"傳感器所產(chǎn)生，并通 過相應(yīng)的信號(hào)路徑30「30l接收的任意數(shù)量，如L個(gè)傳感器值形式的 傳感數(shù)據(jù)作為輸入，其中L可以是任何正整數(shù)。虛擬傳感器邏輯塊28 配置成可接收采用由相應(yīng)的物理系統(tǒng)傳感器24廣2、所產(chǎn)生，并通過 相應(yīng)的信號(hào)路徑26廠26k接收的任何數(shù)量，如K個(gè)傳感器信號(hào)形式的 傳感數(shù)據(jù)，其中K可以是任何正整數(shù)。虛擬傳感器邏輯塊28包括一 個(gè)或多個(gè)己知的軟件算法，其配置成可基于"K"個(gè)傳感器信號(hào)的其中 任一傳感器信號(hào)任何其組合而估算出"L"個(gè)物理系統(tǒng)操作工況。應(yīng)當(dāng) 理解，雖然圖1中所示的傳感器2(V20j只提供"J"個(gè)傳感器信號(hào)給嵌入模型塊18，并且所示傳感器24廣24K只將"k"個(gè)傳感器信號(hào)提供給 虛擬傳感器邏輯塊28,但是嵌入模型塊18和虛擬傳感器邏輯塊28 可備選地共享由傳感器20廣20j和24廣24k提供的可用侍感器信號(hào)的任
何其中 一個(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)。
控制計(jì)算機(jī)14還包括系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊36,其接收的采用由 相應(yīng)的物理系統(tǒng)傳感器32,-32H所產(chǎn)生，并通過相應(yīng)的信號(hào)路徑34廣 34h接收的任何數(shù)量，如H個(gè)傳感器信號(hào)形式的傳感數(shù)據(jù)作為輸入。 系統(tǒng)性能邏輯塊36包括一個(gè)或多個(gè)軟件算法，其可響應(yīng)于由一個(gè)或 多個(gè)傳感器32廣32pj產(chǎn)生的傳感數(shù)據(jù)而產(chǎn)生系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT，其 包含各與物理系統(tǒng)12相關(guān)的規(guī)定的性能目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)系 統(tǒng)性能目標(biāo)值。系統(tǒng)性能邏輯塊36還可包括一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)充的軟件 算法，其可響應(yīng)于由一個(gè)或多個(gè)傳感器32'-32H產(chǎn)生的傳感數(shù)據(jù)而產(chǎn) 生權(quán)重矢量W，其包含一個(gè)或多個(gè)可各分配給規(guī)定的其中一個(gè)系統(tǒng) 性能目標(biāo)值的權(quán)重值。系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量Yt和機(jī)重矢量W中的任一 個(gè)可以是隨時(shí)間而變化的或不隨時(shí)間變化的，和/或響應(yīng)于與物理系 統(tǒng)12相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)操作工況包括，例如，占空因數(shù)，環(huán)境操作 工況，總的系統(tǒng)容量等等。應(yīng)當(dāng)理解，各個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值和各個(gè) 權(quán)重值可基于傳感數(shù)據(jù)和/或可校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)值。還應(yīng)當(dāng)理解，雖然圖 1中所示的傳感器20廣20j將"J"個(gè)傳感器信號(hào)只提供給嵌入模型塊 18，所示的傳感器24廣24K將"K"個(gè)傳感器信號(hào)只提供給虛擬傳感器 邏輯塊28,并且所示的傳感器32廣32jj將"H"個(gè)傳感器信號(hào)只提供給 系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊36，但是嵌入模型塊18，虛擬傳感器邏輯塊28 和系統(tǒng)性能邏輯塊36可備選地共享由傳感器20廠20p 24「2~和 3 2 j - 3 2 H提供的可用傳感器信號(hào)中的任何其中 一 個(gè)或多個(gè)傳感器信 號(hào)。在任何情況下，出于本文獻(xiàn)的目的，術(shù)語"傳感數(shù)據(jù)"應(yīng)該被理解 為包含由物理傳感器20廣20;, 24廣24k和32,-32H中的任何其中一個(gè)或 多個(gè)物理傳感器所產(chǎn)生的傳感器信號(hào)，以及由內(nèi)置在虛擬傳感器邏 輯塊28中的任何其中一個(gè)或多個(gè)"虛擬"傳感器所產(chǎn)生的傳感器值。圖1中所示的嵌入模型塊18可包括任何數(shù)量的數(shù)學(xué)系統(tǒng)模型，
其產(chǎn)生模型輸出矢量Y，其包含一個(gè)或多個(gè)取決于一個(gè)或多個(gè)模型 輸入的模型輸出值。模型輸入可包括控制構(gòu)架輸出矢量X,和系統(tǒng) 性能目標(biāo)矢量Yt中任何其中一個(gè)或其組合，控制構(gòu)架輸出矢量X包 含由基于模型的控制構(gòu)架16所產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)，由所述 傳感數(shù)據(jù)源中的任何其中一個(gè)或其組合所產(chǎn)生的傳感數(shù)據(jù)，如圖1 中的虛線所示。所述數(shù)量的數(shù)學(xué)系統(tǒng)模型各可以是經(jīng)驗(yàn)或基礎(chǔ)數(shù)學(xué) 模型，其描述了在形成控制構(gòu)架輸出矢量X的一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)， 和/或通過傳感數(shù)據(jù)而確定的物理系統(tǒng)12的一個(gè)或多個(gè)操作工況，以 及限定物理系統(tǒng)12的不同操作參數(shù)的模型輸出之間的關(guān)系。所述數(shù) 量的模型的其中任何 一 個(gè)可以是模型知識(shí)和處理器處理能力所容許 盡可能簡(jiǎn)單或復(fù)雜的，并且應(yīng)當(dāng)理解，包括在控制構(gòu)架輸出矢量X 中的數(shù)據(jù)精度將通常隨著模型精度的提高而提高。
基于模型的控制構(gòu)架16還包括產(chǎn)生標(biāo)量性能量度U的目標(biāo)邏輯 塊38，標(biāo)量性能量度U取決于至少包含一個(gè)或多個(gè)模型輸出值的模 型輸出矢量Y，以及包含一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的系統(tǒng)性能目 標(biāo)矢量YT。在系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊36還配置成用于產(chǎn)生權(quán)重矢量 W的系統(tǒng)10的實(shí)施例中，目標(biāo)邏輯塊38配置成用于產(chǎn)生標(biāo)量性能 量度U,其還取決于包含一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值的權(quán)重矢量W。目標(biāo)邏 輯塊38配置成可利用許多數(shù)學(xué)目標(biāo)表達(dá)式中的任一表達(dá)式而將包含 在模型輸出矢量Y中的一個(gè)或多個(gè)模型輸出值，和包含在系統(tǒng)性能 目標(biāo)矢量YT中的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值變換成標(biāo)量性能量度 U?？捎糜诋a(chǎn)生標(biāo)量性能量度U的一類說明性數(shù)學(xué)表達(dá)式包括但并不 局限于許多不同矢量?jī)?nèi)積表達(dá)式中的任何一個(gè)表達(dá)式。這種矢量?jī)?nèi) 積表達(dá)式的示例包括，但不局限于U=W<Y-YT)， U=W.(Y-YT)2， U=W.|Y-Y, U=W.| 100x(YT-Y)/YT| 。
基于模型的控制構(gòu)架16還包括按照最大程度地減小標(biāo)量性能量 度U的方式產(chǎn)生解矢量X'的目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊40,其包含一個(gè)或多個(gè)無約束控制參數(shù)值。在所示的實(shí)施例中，例如，目標(biāo)優(yōu)化塊40配置 成可執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)"直接搜索"優(yōu)化技術(shù)，因?yàn)檫@種優(yōu)化技術(shù)通過不 需要使用實(shí)際模型的知識(shí)。對(duì)比而言，傳統(tǒng)的基于梯度優(yōu)化技術(shù)通 常需要使用實(shí)際模型的知識(shí)，并且因此需要使用圖1目標(biāo)優(yōu)化邏輯
塊40中的一個(gè)或多個(gè)直接搜索優(yōu)化技術(shù)，從而容許目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)與 圖1中所示的^^型函數(shù)分開。以下將參見圖28來描述用于產(chǎn)生BX 的一個(gè)說明性軟件結(jié)構(gòu)的示例。在任何情況下，目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊40 的設(shè)計(jì)目標(biāo)可通常包括穩(wěn)定度，收斂速度，尋找全局最大最小值的 能力，以及可得到的處理能力。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到初 始解矢量可從一次運(yùn)行至下次運(yùn)行都保持在存儲(chǔ)器中，或者當(dāng)系統(tǒng) 在不同的操作模式之間轉(zhuǎn)變時(shí)， 一 系列初始解可在操作期間應(yīng)用于 速度收斂解。
在所示的實(shí)施例中，目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊40可配置成用于產(chǎn)生取決 于標(biāo)量性能量度U的解矢量X'，以及控制構(gòu)架輸出矢量X，如圖1 中虛線所示?？蛇x的是，如虛線所示，目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊40可配置成 用于產(chǎn)生"最佳X", BX,其相當(dāng)于許多最近標(biāo)量性能量度值U的其 中一個(gè)最小值。通過選擇控制構(gòu)架輸出矢量X,其相當(dāng)于許多最近 標(biāo)量性能量度值U的其中一個(gè)最小值，可最大程度地減小解矢量X 的"搜索"。在任何情況下，可用于目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊的帶特定步長(zhǎng)的己 知優(yōu)化算法的示例包括但不局限于隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法，帶步長(zhǎng)調(diào)整 的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法，帶方向利用的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法，帶方向利 用和步長(zhǎng)調(diào)整的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法，單變量?jī)?yōu)化算法，這些示例優(yōu) 化算法的一個(gè)或多個(gè)變體，以及一個(gè)或多個(gè)定制優(yōu)化算法。
基于模型的控制構(gòu)架16還包括解約束邏輯塊42，其按照限制至 少其中 一個(gè)包含在解矢量X'中的無約束控制參數(shù)值的操作范圍的方 式而產(chǎn)生取決于解矢量X'的控制構(gòu)架輸出矢量X，其包含一個(gè)或多 個(gè)系統(tǒng)控制參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1虛線中所示，解約束邏 輯塊42可接收系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT作為另一輸入，并且在這個(gè)實(shí)施例中，解約束邏輯塊42可配置成可限制其中一個(gè)或多個(gè)無約束控
制參數(shù)值的操作范圍，其取決于包含在系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量Yt中的其 中一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值。作為補(bǔ)充或備選，解約束邏輯塊42 可從內(nèi)置在控制計(jì)算機(jī)14中，并由控制計(jì)算機(jī)14執(zhí)行的一個(gè)或多 個(gè)其它軟件算法和/或從控制計(jì)算機(jī)14以外的一個(gè)或多個(gè)其它系統(tǒng)或 子系統(tǒng)中接收反饋矢量F作為另一輸入，如圖1中虛線所示。在這 個(gè)實(shí)施例中，解約束邏輯塊42可配置成可限制一個(gè)或多個(gè)無約束控 制參數(shù)值的操作范圍，其取決于包含在反饋矢量F中的一個(gè)或多個(gè) 反饋值。作為補(bǔ)充或備選，嵌入模型塊18可包括一個(gè)或多個(gè)參數(shù)極 限值模型，并且在這個(gè)實(shí)施例中，解約束邏輯42可從嵌入模型塊18 中接收模型極限矢量ML作為另一輸入，如圖1中虛線所示。在這 個(gè)實(shí)施例中，解約束邏輯塊42可配置成可限制一個(gè)或多個(gè)無約束控 制參數(shù)值的操作范圍，其取決于包含在模型極限矢量ML中的一個(gè) 或多個(gè)模型極限。作為備選或補(bǔ)充，解約束邏輯塊42可配置成用于 產(chǎn)生"最佳X"值，BX，而非如上所述將該函數(shù)并入到目標(biāo)優(yōu)化邏輯 塊40中。在任何情況下，解約束邏輯塊42配置成可基于一個(gè)或多 個(gè)相應(yīng)的極限值而限制包含在解矢量X'中的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化解值的 范圍。通常，本領(lǐng)域中技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可針對(duì)所需的瞬變性 能強(qiáng)加限制，但是還可備選或補(bǔ)充地強(qiáng)加穩(wěn)定狀態(tài)的限制。本領(lǐng)域 中的技術(shù)人員將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到解約束邏輯塊42的持續(xù)作用可指示系 統(tǒng)老化，并且解約束邏輯塊42因此可配置成用于產(chǎn)生診斷信息 DIAG，如圖1中所示，以便將診斷信息報(bào)告給內(nèi)置在控制計(jì)算機(jī)14 中或內(nèi)置在控制計(jì)算機(jī)14外部的其它診斷處理電路中的診斷處理邏 輯(未顯示)。
在一個(gè)實(shí)施例中，由解約束邏輯塊42產(chǎn)生的控制構(gòu)架輸出矢量 X。限定了一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)XrXM，其可通過許多信號(hào)路徑46,-46M而直接提供給相應(yīng)的輸入促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路44，其中M可以是任 何正整數(shù)。促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路44的相應(yīng)輸出通過信號(hào)路徑50廣50m而電連接在促動(dòng)器48廣48m上，其中由控制構(gòu)架16產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè) 控制參數(shù)X,-XM通過促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)控制電路44而直接控制所述數(shù)量的 促動(dòng)器，48廣48m的操作，以控制相應(yīng)的物理系統(tǒng)12的操作特征。作 為備選或補(bǔ)充，由解約束邏輯塊42產(chǎn)生的控制構(gòu)架輸出矢量X可限 定提供給控制參數(shù)處理邏輯塊52的一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)XM+1-XN， 其中N可以是任何大于M的正整數(shù)。控制參數(shù)處理邏輯塊52可包 括許多軟件算法，其配置成可處理一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)XM+1-XN,并 產(chǎn)生許多，如P個(gè)輸出信號(hào)，其通過相應(yīng)的信號(hào)路徑54,-54p而提供 給相應(yīng)的促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路44的輸入，其中P可以是任何正整數(shù)。促 動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路44的相應(yīng)輸出通過信號(hào)路徑58廣58p而電連接在促動(dòng)器 56,-56p上，使得由控制構(gòu)架16產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)XM+1-XN 經(jīng)過處理而形成用于通過促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)控制電路44控制相應(yīng)促動(dòng)器 56,-56P的操作的"P"控制信號(hào)，其則控制相應(yīng)的物理系統(tǒng)12的操作 特征。在一個(gè)備選實(shí)施例中，可提供控制構(gòu)架輸出矢量X只作為嵌 入模型塊18的反饋矢量，在這種情況下可選地由目標(biāo)優(yōu)化塊40產(chǎn) 生的"最佳X"矢量BX，如圖1中虛線所示，或可選地由解約束邏輯 塊42產(chǎn)生的"最佳X"矢量BX，如上所述，可用于將一個(gè)或多個(gè)控制 參數(shù)X,-Xw提供給促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路44和/或控制參數(shù)處理邏輯塊52。
應(yīng)當(dāng)理解，基于模型的控制構(gòu)架16可響應(yīng)于由任何其中一個(gè)傳 感器2(V20J斤產(chǎn)生的傳感數(shù)據(jù)，和/或響應(yīng)于由內(nèi)置在虛擬傳感器邏 輯塊28中的一個(gè)或多個(gè)"虛擬"傳感器所產(chǎn)生的傳感數(shù)據(jù)，和/或響應(yīng) 于由系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊36所產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值， 以確定控制構(gòu)架輸出矢量X，其包含一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)，用于控 制任何其中一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)方式的促動(dòng)器48-48m和/或56廣56p的操 作。作為備選或補(bǔ)充，控制構(gòu)架16可嚴(yán)格地響應(yīng)于校準(zhǔn)數(shù)據(jù)值，以 確定控制構(gòu)架輸出矢量X,其包含一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)，用于控制 任何其中 一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)方式的促動(dòng)器48「48M和/或56廣56p的操作。
現(xiàn)在參見圖2，其在用于內(nèi)燃機(jī)102控制系統(tǒng)100的上下文中顯示了圖1控制構(gòu)架的一個(gè)說明性實(shí)施例的框圖，內(nèi)燃機(jī)102具有空
氣處理系統(tǒng)，其包括EGR閥128和渦輪增壓器108以及用于控制渦 輪增壓器渦輪116的臨界流量的一個(gè)或多個(gè)促動(dòng)器176,180。應(yīng)當(dāng)理 解，后文中參見圖2-33所顯示和所描述的系統(tǒng)100的實(shí)施例只是作 為用于闡述相對(duì)于圖1所顯示和所描述的控制構(gòu)架的一個(gè)說明性實(shí) 施例的目的示例而提供的，并且并不意圖以任何方式限制本文所附 的權(quán)利要求的范圍。如以上簡(jiǎn)要所述，利用這里所顯示和所描述的 控制構(gòu)架概念的其它物理系統(tǒng)，同樣落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)， 其一些示例在本文中有所描述。
在任何情況下，系統(tǒng)100包括具有進(jìn)氣歧管104的內(nèi)燃機(jī)102, 進(jìn)氣歧管104通過進(jìn)氣導(dǎo)管110而流通式地聯(lián)接在渦輪增壓器108 的壓縮機(jī)106上。渦輪增壓器的壓縮機(jī)106包括聯(lián)接在進(jìn)氣導(dǎo)管112 上的接收新鮮大氣的壓縮機(jī)入口，以及流通式地聯(lián)接在進(jìn)氣導(dǎo)管110 上的壓縮機(jī)出口。可選的是，如圖2中虛線所示，系統(tǒng)100可包括 己知結(jié)構(gòu)的空氣進(jìn)氣冷卻器114,其同進(jìn)氣導(dǎo)管110同軸地設(shè)置在渦 輪增壓器的壓縮機(jī)106和進(jìn)氣歧管104之間。渦輪增壓器的壓縮機(jī)106 通過傳動(dòng)軸118而機(jī)械地聯(lián)接在渦輪增壓器的渦輪116上，其中渦 輪116包括通過排氣導(dǎo)管122而流通式地聯(lián)接在發(fā)動(dòng)機(jī)120的排氣 歧管上的渦輪入口。渦輪116的渦輪出口通過排氣導(dǎo)管124而流通 式地聯(lián)接到周圍環(huán)境中。
組成系統(tǒng)100 —部分的排氣再循環(huán)系統(tǒng)包括EGR閥128設(shè)置成
同軸。EGR閥128的EGR出口通過EGR導(dǎo)管126而流通式地取d妻 在EGR冷卻器130的入口 ， EGR冷卻器130具有流通式地聯(lián)4妻在進(jìn) 氣導(dǎo)管110上的出口。 EGR冷卻器130以已知的方式配置成可冷卻 流過EGR導(dǎo)管126的再循環(huán)的排氣。EGR閥128具有己知的結(jié)構(gòu)， 并且是可電子控制的，這將在以下更詳細(xì)地描述，從而選擇性地控 制再循環(huán)的排氣從排氣歧管120至進(jìn)氣歧管104的流動(dòng)。系統(tǒng)100包括控制計(jì)算機(jī)132,其通?？刹僮鞯乜刂坪凸芾戆l(fā)動(dòng) 機(jī)102的整個(gè)操作?？刂朴?jì)算機(jī)132包括存儲(chǔ)單元135以及許多用 于與聯(lián)接在發(fā)動(dòng)機(jī)102上的各種傳感器和系統(tǒng)接口的輸入與輸出。 在一個(gè)實(shí)施例中，控制計(jì)算機(jī)132是基于微處理器的，并且可以是 已知的控制單元，有時(shí)稱為電子或發(fā)動(dòng)機(jī)控制才莫塊(ECM),電子或發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)等等，或可備選地是一種能夠如后文所述進(jìn)行操 作的通用控制電路。在任何情況下，控制計(jì)算機(jī)132包括一個(gè)或多 個(gè)軟件算法，如后文中更詳細(xì)所述，其儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器135中，并配 置成可實(shí)行以上相對(duì)于圖1所述的控制構(gòu)架概念。
控制計(jì)算機(jī)132包括許多用于從與系統(tǒng)100相關(guān)的各種傳感器 或傳感系統(tǒng)中接收信號(hào)的輸入。例如，系統(tǒng)100包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳 感器134，其通過信號(hào)路徑136而電連接在控制計(jì)算機(jī)132的發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速輸入ES上。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器134可操作地檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)102的 轉(zhuǎn)速，并在信號(hào)路徑136上產(chǎn)生指示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)。 在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器134是霍耳效應(yīng)傳感器，其可操作地通過 齒輪或調(diào)節(jié)輪上形成的許多等角度間隔開的齒的傳感路徑，來確定 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。或者，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器134可以是如剛才所述可操 作的任何其它己知的傳感器，包括但并不局限于可變磁阻傳感器等。
系統(tǒng)100還包括進(jìn)氣歧管溫度傳感器138,其設(shè)置成與發(fā)動(dòng)機(jī)102 的進(jìn)氣歧管104流體式連通，并通過信號(hào)路徑140而電連接到控制 計(jì)算機(jī)132的進(jìn)氣歧管溫度輸入IMT上。進(jìn)氣歧管溫度傳感器138 可以具有已知的結(jié)構(gòu)，并且可操作地在信號(hào)路徑140上產(chǎn)生指示進(jìn) 入進(jìn)氣歧管104的空氣充氣溫度的溫度信號(hào)，其中流入進(jìn)氣歧管104 的空氣充氣通常由渦輪增壓器的壓縮機(jī)106所提供的新鮮空氣與通 過EGR閥128可控制地進(jìn)行傳送再循環(huán)排氣組成。
系統(tǒng)100還包括設(shè)置成與進(jìn)氣歧管104流體式連通，并通過信 號(hào)路徑144而電連接在控制計(jì)算機(jī)132的進(jìn)氣歧管壓力輸入IMP上 的進(jìn)氣歧管壓力傳感器142?；蛘?，壓力傳感器142可設(shè)置成與進(jìn)氣導(dǎo)管102流體式連通。在任何情況下，壓力傳感器142可具有己知 結(jié)構(gòu)，并且可操作地在信號(hào)路徑144上產(chǎn)生指示進(jìn)氣導(dǎo)管102和進(jìn) 氣歧管104中的壓力的壓力信號(hào)。
系統(tǒng)100還包括壓差傳感器，或AP傳感器146，其具有一個(gè)通 過導(dǎo)管148而流通式地聯(lián)接在EGR閥128下游的EGR導(dǎo)管126上 的入口 ，和通過導(dǎo)管150而流通式地連4妄在EGR閥128上游的EGR 導(dǎo)管126上的相對(duì)的入口 ?；蛘撸?lián)接的AP傳感器146可橫跨與EGR 導(dǎo)管126同軸設(shè)置的另一節(jié)流機(jī)構(gòu)。在任何情況下，AP傳感器146 可具有己知的結(jié)構(gòu)，并通過信號(hào)路徑152而電連接到控制計(jì)算機(jī)132 的AP輸入上。AP傳感器146可操作地在信號(hào)路徑152上提供指示 剛才所述EGR閥128或其它節(jié)流機(jī)構(gòu)上的壓差的壓差信號(hào)。
系統(tǒng)100還包括己知的EGR促動(dòng)器154，其可電子控制地選擇 性地將EGR閥128相對(duì)于基準(zhǔn)位置進(jìn)行定位，/人而通過EGR閥128 而控制再循環(huán)排氣的流動(dòng)。還包含EGR閥位置傳感器156，其通過 信號(hào)路徑158而電連接在控制計(jì)算機(jī)132的EGR閥位置輸入EGRP 上。傳感器156可具有己知結(jié)構(gòu)，并可操作地通過確定EGR閥促動(dòng) 器154相對(duì)于基準(zhǔn)促動(dòng)器位置的位置，并在信號(hào)路徑158上產(chǎn)生指 示EGR閥128相對(duì)于其基準(zhǔn)位置的位置的位置信號(hào)，而確定EGR 閥128的位置。
系統(tǒng)100還包括EGR冷卻器出口溫度傳感器160，其設(shè)置成與 EGR冷卻器出口孔附近的EGR導(dǎo)管126流體式連通，并通過信號(hào)路 徑162而電連接到控制計(jì)算機(jī)132的EGR冷卻器出口溫度輸入COT 上。EGR冷卻器出口溫度傳感器160可具有己知的結(jié)構(gòu)，并可操作 地在信號(hào)路徑162上產(chǎn)生指示離開EGR冷卻器130的排氣出口孔的 排氣溫度的溫度信號(hào)。或者，溫度傳感器160可定位在沿著EGR導(dǎo) 管126的其它地方，位于適合檢測(cè)離開EGR冷卻器130的排氣出口 孔的排氣溫度的位置。
系統(tǒng)100還包括與排氣導(dǎo)管124同軸設(shè)置的后處理系統(tǒng)(ATS)164。 ATS 164可以是一種的配置成可執(zhí)行許多減少排氣排放功 能的己知的排氣后處理系統(tǒng)，其包括例如，但不局限于減少排氣顆 粒，減少NOx(氮氧化物)，減少SOx^危的氧化物)，減少未燃燒的,友 氫化合物(UHC)和/或相似的排氣。ATS 164可包括許多傳感器，其包 括例如，但并不局限于一個(gè)或多個(gè)溫度、壓力、流率、還原劑水平 和/或其它傳感器，其可操作地提供與一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入和/或離開ATS 164的排氣屬性相關(guān)的信息和/或與ATS本身操作相關(guān)的信息。ATS 164還可包括專用的信號(hào)處理電路(未顯示)，其配置成可處理由一個(gè) 或多個(gè)與ATS 164相關(guān)的傳感器所提供的信號(hào)，并且將相應(yīng)的ATS 操作信息，ATS指令和/或ATS限制信息以后處理信息矢量A的形 式，通過信號(hào)路徑或路徑166而提供給控制計(jì)算機(jī)132。在題名為"用 于將電構(gòu)件安裝到后處理濾波器上的裝置"的美國(guó)專利申請(qǐng)出版物 No.US2005/0005773 Al中公開了剛才所述的包括許多傳感器和信號(hào) 處理電路的后處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，其發(fā)明公開通過引用而結(jié)合 在本文中。在圖2所示的實(shí)施例中，ATS 164配置成可提供至少排氣 溫度要求值，排氣溫度極限值，還原劑剩余值，NOx效率值，干燥 顆粒物質(zhì)(DPM)效率值以及未燃燒的碳?xì)浠衔?UHC)效率值作為后 處理信息矢量A的一部分。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，ATS 164 可備選地配置成可提供或多或少的信息作為后處理信息矢量A的一 部分，并且所需要的特殊信息將通常由應(yīng)用規(guī)定。
控制計(jì)算機(jī)132還包括許多用于控制一個(gè)或多個(gè)與系統(tǒng)100相 關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)功能的輸出。例如，系統(tǒng)100包括通過許多，如N個(gè)信 號(hào)路徑170而電連接在控制計(jì)算機(jī)132的燃料指令輸出FC上的燃料 系統(tǒng)168，其中N可以是任何正整數(shù)。燃料系統(tǒng)168響應(yīng)于由控制 計(jì)算機(jī)132產(chǎn)生的加燃料指令FC,以便以己知方式將燃料供給發(fā)動(dòng) 機(jī)102。
控制計(jì)算機(jī)132可操作地將EGR閥控制信號(hào)EGR供給促動(dòng)器 驅(qū)動(dòng)電路172,并且促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路172則可操作地通過信號(hào)路徑174而將EGR促動(dòng)器控制信號(hào)EGRC提供給EGR促動(dòng)器154。 EGR促 動(dòng)器154響應(yīng)于EGR促動(dòng)器控制信號(hào)EGRC，從而以己知方式控制 EGR閥128相對(duì)于其基準(zhǔn)位置的位置。
在所示的實(shí)施例中，渦輪增壓器的渦輪116是具有促動(dòng)器的可 變幾何渦輪(VGT),其大體上被指定為176,響應(yīng)于VGT促動(dòng)器控 制信號(hào)VGTC而以己知方式控制渦輪116的臨界流量。在這個(gè)實(shí)施 例中，控制計(jì)算機(jī)132可操作地將VGT控制信號(hào)VGT供給促動(dòng)器 驅(qū)動(dòng)電路172,并且促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路172則可操作地通過信號(hào)路徑178 而將VGT促動(dòng)器控制信號(hào)VGTC供給VGT促動(dòng)器176。
系統(tǒng)100還包括與排氣導(dǎo)管124同軸設(shè)置的排氣節(jié)流閥或閥 180。雖然圖2中所示的排氣節(jié)流閥定位在后處理系統(tǒng)164的上游， 但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，節(jié)流閥180可備選地定位在ATS 164的下游?；蛘撸艢夤?jié)流閥180可定位成與渦輪增壓器渦輪116 的上游排氣導(dǎo)管122同軸。在任何情況下，排氣節(jié)流閥180響應(yīng)于 任何排氣節(jié)流閥促動(dòng)器控制信號(hào)EXC，以控制排氣流動(dòng)，從而控制 渦輪增壓器的渦輪116的運(yùn)行效率。在這個(gè)實(shí)施例中，控制計(jì)算機(jī)132 可操作地將排氣節(jié)流閥控制信號(hào)EX供給促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路172,并且 促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路172則可操作地通過信號(hào)路徑182而將排氣節(jié)流閥 促動(dòng)器控制信號(hào)EXC供給排氣節(jié)流閥180。
現(xiàn)在參見圖3,其顯示了圖2的控制計(jì)算機(jī)132的一些內(nèi)部特征 的一個(gè)說明性的配置框圖，其包括燃燒管理器塊204的上下文中實(shí) 現(xiàn)的圖1控制構(gòu)架的一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)形式?？刂朴?jì)算機(jī)132包括虛擬 傳感器邏輯塊200，其相當(dāng)于圖1 一般化系統(tǒng)10中所示的虛擬傳感 器邏輯塊28，并且其接收信號(hào)路徑136上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES,信 號(hào)路徑144上的進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)IMP,信號(hào)路徑140上的進(jìn)氣歧 管溫度信號(hào)IMT,信號(hào)路徑162上的EGR冷卻器出口溫度COT,信 號(hào)路徑152上的壓差信號(hào)AP,和信號(hào)路徑158上的EGR閥位置信號(hào) EGRP作為輸入。虛擬傳感器邏輯塊200可操作地估算與通過進(jìn)氣歧管104而進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102的充氣(新鮮空氣和再循環(huán)排氣的組合)流率 相對(duì)應(yīng)的充氣流率CF，以及EGR分?jǐn)?shù)EGRFR,其與通過進(jìn)氣歧管 104進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102的由再循環(huán)排氣組成的總充氣的分?jǐn)?shù)相對(duì)應(yīng)。
在所示的實(shí)施例中，虛擬傳感器邏輯塊200配置成可首先估算 充氣流率值CF，和EGR流率EGRF,之后估算取決于所估算的CF 和EGRF值的EGR分?jǐn)?shù)值EGRF。在一個(gè)實(shí)施例中，塊200配置成 可通過首先估算充氣進(jìn)氣系統(tǒng)的容積效率(tiv)，之后利用傳統(tǒng)的速度/ 密度方程計(jì)算取決于"v的CF，從而估算出充氣流量值CF?？墒褂?任何用于估算"v的己知技術(shù)，并且在塊200的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù) 己知的基于泰勒馬赫數(shù)的容積效率方程計(jì)算tiv如下
nv-A,((Bore/D產(chǎn)(stroke,ES)B/sqrt(f R*IMT)*[(1 +EP/IMP》+A2]}+A3 (1),
其中AP A2，八3和B都是基于映射的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)而適合容積效 率方程的校準(zhǔn)參數(shù)，
Bore是進(jìn)氣閥孔的長(zhǎng)度， D是進(jìn)氣閥直徑，
stroke是活塞沖程長(zhǎng)度，其中Bore、 D和stroke與發(fā)動(dòng)機(jī)幾何形 狀相關(guān)，
Y和R是己知的常數(shù)(例如，Y * R = 387.414 Wkg/deg K).
ES是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， IMP是進(jìn)氣歧管壓力， EP是排氣壓力，EP=IMP+AP，和 IMT-進(jìn)氣歧管溫度。
利用根據(jù)前面方程估算的容積效率值"v,塊200配置成可根據(jù) 如下方程來估算充氣流量值CF: CF - tiv * VDIS * ES * IMP/(2*R*IMT) 其中，
tiv是所估算的容積效率，
V，是發(fā)動(dòng)機(jī)排量，并且通常與發(fā)動(dòng)機(jī)幾何形狀相關(guān)，ES M動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，
IMP是進(jìn)氣歧管壓力，
R是己知的氣體常數(shù)(例如，53.3fWbf/lbnn。F^R-287J/Kg。K),和
IMT是進(jìn)氣歧管溫度。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可備選地計(jì)算或根據(jù)其它己知 技術(shù)確定充氣流量值CF。例如，系統(tǒng)100可選地包括質(zhì)量流量傳感 器(未顯示)，其設(shè)置成與導(dǎo)管110和EGR導(dǎo)管126的接頭下游的進(jìn) 氣導(dǎo)管110同軸，或備選地適合地設(shè)置成與進(jìn)氣歧管104流體式連 通，并且控制計(jì)算機(jī)132可配置成可以已知的方式，直接從這種傳 感器所提供的信息中確定充氣流量值。作為另 一示例，控制計(jì)算機(jī)132 可配置成可根據(jù)一種或多種不同于剛才所述的己知的充氣流量估算 技術(shù)而估算充氣流量值CF。任何這種用于確定充氣流量值CF的備 選機(jī)構(gòu)和/或技術(shù)，都落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，塊200配置成可估算取決于壓差值A(chǔ)P的EGR 流率EGRF，進(jìn)氣歧管壓力IMP, EGR冷卻器出口溫度COT，以及 有效的流通截面EFA,其對(duì)應(yīng)于纟皮限定穿過EGR導(dǎo)管126的流動(dòng)截 面積。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，塊126配置成可估算有效的流通截 面值EFA，其取決于EGR閥位置信號(hào)EGRP。在這個(gè)實(shí)施例中，塊 200可包括一個(gè)或多個(gè)使EGR位置值EGRP與有效的流通截面值EFA 相關(guān)聯(lián)的方程，圖表和/或表?；蛘撸瑝K200可配置成可根據(jù)其它己 知的技術(shù)而確定有效的流通截面值EFA。在任何情況下，塊200可 操作地根據(jù)如下方程而估算EGR的流量值EGRF:
EGRF - EFA * sqrtfl(2 * AP * !MP)/(R * COT)I] (3),
其中EFA是有效的穿過EGR導(dǎo)管38的流通截面，
△P是跨過EGR問36的壓差，
IMP是進(jìn)氣歧管壓力，
R是己知的氣體常數(shù)(例如，53.3 ft-lbf/lbm 。R烕R = 287 J/Kg 。K), COT是EGR冷卻器出口溫度?；蛘?，塊200可額外地配置成可確定與發(fā)動(dòng)機(jī)102所產(chǎn)生的排 氣溫度相對(duì)應(yīng)的排氣溫度值，并且在方程(3)中用排氣溫度值替代EGR 冷卻器出口溫度值。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，可將塊200配置成可 估算取決于許多發(fā)動(dòng)機(jī)操作工況的排氣溫度，并且在題名為"用于
估算發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度的系統(tǒng)"的美國(guó)專利No.6,508，242 B2中描述了 與這種塊200配置相關(guān)的細(xì)節(jié)，該美國(guó)專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人， 并且其發(fā)明公開通過引用而結(jié)合在本文中。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將 認(rèn)識(shí)到，或者可根據(jù)其它己知的排氣溫度估算技術(shù)來計(jì)算排氣溫度 值?；蛘撸到y(tǒng)100可包括排氣溫度傳感器(未顯示)，并且可將控制 計(jì)算機(jī)132配置成可以己知的方式直接從這種傳感器所提供的信息 中確定排氣溫度信息。任何這種用于確定排氣溫度值的備選機(jī)構(gòu)和/ 或技術(shù)，都落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
在任何情況下，在題名為"用于估算EGR質(zhì)量流量和EGR分 數(shù)的系統(tǒng)和方法"的待決的美國(guó)專利No.6，837，227 B2中描述了與前 述EGR流率估算技術(shù)，以及其它合適的EGR流率估算技術(shù)的相關(guān) 詳細(xì)細(xì)節(jié)，該美國(guó)專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并且其發(fā)明公開通 過引用而結(jié)合在本文中。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可使用其 它己知技術(shù)來估算或確定EGR流率值EGRF。例如，系統(tǒng)100可包 括具有己知結(jié)構(gòu)，并且流通式地聯(lián)接在進(jìn)氣導(dǎo)管20和EGR導(dǎo)管126 接頭下游的進(jìn)氣歧管104或進(jìn)氣導(dǎo)管110上的CO或C02傳感器。 這種CO或C02傳感器將可操作地產(chǎn)生指示進(jìn)入進(jìn)氣歧管104中的 空氣充氣中CO或C02水平的信號(hào)，并且可使用這種信息，利用己 知方程來確定EGR流率值EGRF。作為另一示例，系統(tǒng)100可包4舌 與EGR導(dǎo)管126(未顯示)同軸設(shè)置的質(zhì)量流率傳感器，并且在這樣一 個(gè)實(shí)施例中，可將控制計(jì)算機(jī)132配置成可直接從這種傳感器中接 收EGR質(zhì)量流率信息，在這種情況下，可從塊200中省略剛才所述 的EGR流率估算技術(shù)。作為又一示例，控制計(jì)算機(jī)132可包括其它 EGR流率評(píng)估算法，例如上面參考文獻(xiàn)中所述的一種或多種算法，其中控制計(jì)算機(jī)132可操作地根據(jù)一個(gè)或多個(gè)這種備選EGR流率估 算策略而估算EGR流率。任何和所有這種備選EGR流率確定技術(shù) 和策略落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
在任何情況下，在根據(jù)任一前述技術(shù)所確定的EGR流率EGRF 和充氣流率CF的條件下，塊200配置成可估算EGR分?jǐn)?shù)值EGRFR 作為CF和EGRF的比值；即EGRFR=CF/EGRF。應(yīng)當(dāng)理解，剛才所 述的EGR分?jǐn)?shù)值EGRFR的計(jì)算代表基于假定穿過EGR閥128的恒 定的排氣溫度和穿過EGR閥128的穩(wěn)定的排氣流量的基礎(chǔ)上對(duì)這個(gè) 參數(shù)的簡(jiǎn)化近似，并且可忽略由于在再循環(huán)排氣穿過EGR閥128和 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中到達(dá)相應(yīng)的EGR分?jǐn)?shù)之間的可變的時(shí)間延遲所引起的 影響。在題名為"用于估算EGR質(zhì)量流量和EGR分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)和方 法"的待決的美國(guó)專利No.6,837,227 B2中描述了用于確定這種假定 條件的策略相關(guān)的詳細(xì)細(xì)節(jié)，該美國(guó)專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人， 并且其發(fā)明公開通過引用而結(jié)合在本文中。在任何情況下，虛擬傳 感器塊200提供充氣流量值CF,和EGR分?jǐn)?shù)值EGRFR作為輸出。
圖3中所示的控制計(jì)算機(jī)132還包括系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202， 其接收信號(hào)路徑166上的后處理信息矢量A，信號(hào)路徑136上的發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，以及內(nèi)部產(chǎn)生的扭矩控制信號(hào)或值TQC作為輸入。 扭矩控制信號(hào)TQC相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩指令值或目標(biāo)值，并且可 通過一種或多種內(nèi)置在存儲(chǔ)器135中的已知的控制算法而產(chǎn)生，其 可操作地產(chǎn)生取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作工況的TQC;例如，由 與車輛攜帶的發(fā)動(dòng)機(jī)102相關(guān)的加速踏板(未顯示)所產(chǎn)生的扭矩請(qǐng)求 信號(hào)，由已知的巡航控制算法產(chǎn)生的扭矩請(qǐng)求信號(hào)，和/或由一個(gè)或 多個(gè)相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩極限算法產(chǎn)生的 一 個(gè)或多個(gè)扭矩極限 值。在任何情況下，圖3中所示的系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202相當(dāng)于 參見圖1所示和所述的系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊36。在圖3所示的實(shí)施 例中，塊202可操作地產(chǎn)生系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT，以及權(quán)重矢量W 作為輸出。后文將相對(duì)于圖4-10更完整地顯示和描述系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202的一個(gè)說明性實(shí)施例。
控制計(jì)算機(jī)132還包括燃燒管理器塊204,其相當(dāng)于參見圖1所 示和所述的基于模型的控制構(gòu)架16。燃燒管理器塊204包括系統(tǒng)模 型塊206，其相當(dāng)于參見圖1所示和所述的嵌入^^莫型塊18。在所示 的實(shí)施例中，系統(tǒng)模型塊206接收作為輸入由解約束邏輯塊212產(chǎn) 生的輸出矢量X,分別由虛擬傳感器邏輯塊200產(chǎn)生的充氣流量CF 和EGR分?jǐn)?shù)值EGRFR，以及信號(hào)路徑140上的進(jìn)氣歧管溫度IMT, 信號(hào)路徑144上的進(jìn)氣歧管壓力值IMP，信號(hào)路徑136上的發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速信號(hào)ES,以及組成系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量Yt—部分的一個(gè)或多個(gè)系 統(tǒng)性能目標(biāo)值。在一個(gè)實(shí)施例中，如將在后文中參見圖11-24更詳細(xì) 所述，系統(tǒng)模型塊206包括許多數(shù)學(xué)模型，其各產(chǎn)生不同的系統(tǒng)IOO 的操作參數(shù)作為輸出，并且由這種模型所提供的信息上由塊206以 組成才莫型輸出矢量Y的許多^f莫型輸出值的形式而產(chǎn)生的。圖3中所 示的系統(tǒng)模型塊206還包括許多燃料極限值模型，其各產(chǎn)生不同模 型的燃料極限值作為輸出，并且這種模型所提供的信息是由塊206 以組成模型極限矢量ML的許多模型極限的形式而產(chǎn)生的。在一個(gè) 備選實(shí)施例中，系統(tǒng)沖莫型塊206可包括以上相對(duì)于虛擬傳感器邏輯 塊200所述的充氣流量和EGR分?jǐn)?shù)^t型，在這種情況下，可省略塊 200，并且可將估算充氣流量CF和EGR分?jǐn)?shù)EGRFR所需要的各種 輸入信號(hào)直接提供給系統(tǒng)^t型塊206 。
燃燒管理器塊204還包括目標(biāo)邏輯塊208,其相當(dāng)于參見圖l所 示和所述的目標(biāo)邏輯塊38。目標(biāo)邏輯塊208接收模型輸出矢量Y、 系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量Yj和權(quán)重矢量W作為輸入，并且產(chǎn)生取決于它們 的標(biāo)量性能量度U作為輸出。以下將參見圖25更完整地顯示和描迷 目標(biāo)邏輯塊208的一個(gè)說明性實(shí)施例。
標(biāo)量性能量度U和輸出矢量X各提供給目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210作 為輸入，其相當(dāng)于參見圖1所示和所述的目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊40。目標(biāo) 優(yōu)化邏輯塊210可操作地以最大程度地減小標(biāo)量性能量度U的方式而產(chǎn)生無約束解矢量X'。在所示的實(shí)施例中，目標(biāo)優(yōu)化塊210還可 操作地產(chǎn)生"最佳X"矢量BX，其對(duì)應(yīng)于許多最近的標(biāo)量性能量度值 U的最優(yōu)的其中一個(gè)值。以下將參見圖26-28更完整地顯示和描述目 標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210的一個(gè)說明性實(shí)施例。
燃燒管理器塊204還包括解約束邏輯塊212,其相當(dāng)于以上參見 圖1所示和所述的解約束邏輯塊42。解約束邏輯塊212接收由目標(biāo) 優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生的無約束解矢量X',由系統(tǒng)模型塊206產(chǎn)生的 模型極限矢量ML,信號(hào)路徑136上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，組成系 統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯矢量YT—部分的許多系統(tǒng)性能目標(biāo)值，以及由充氣 管理器塊216產(chǎn)生的反饋矢量F作為輸入，充氣管理器塊216將在 后文進(jìn)行更完整的描述。解約束邏輯塊212可操作地產(chǎn)生輸出矢量 X,其與根據(jù)解約束邏輯塊212所約束的矢量X'相對(duì)應(yīng)。在所示的實(shí) 施例中，輸出矢量X如同"最佳X"矢量BX —樣包括噴射啟動(dòng)指令值， 燃料數(shù)量指令值，EGR分?jǐn)?shù)指令值，和充氣流量指令值。以下將參 見圖29-32更完整地顯示和描述解約束邏輯塊212的一個(gè)說明性實(shí)施 例。
在所示的實(shí)施例中，燃燒管理器塊204還包括輸出調(diào)節(jié)塊214， 其接收"最佳X"矢量BX,并且產(chǎn)生噴射啟動(dòng)指令值CSOI,燃料數(shù)量 指令值CFQ, EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR，和充氣流量指令值CCF 作為輸出。以下將參見圖33更完整地顯示和描述指令超弛邏輯塊214 的一個(gè)說明性實(shí)施例。
控制計(jì)算機(jī)132還包括從燃燒管理器塊204接收噴射啟動(dòng)指令 值CSOI和燃料數(shù)量指令值CFQ作為輸入，并在信號(hào)路徑170上產(chǎn) 生加燃料指令值FC作為輸出的加燃料邏輯塊218。在一個(gè)實(shí)施例中， 塊218包括一個(gè)或多個(gè)己知的控制算法，其以本領(lǐng)域中眾所周知的 方式響應(yīng)于至少CSOI和CFQ，以確定加燃料指令值FC。加燃料系 統(tǒng)168響應(yīng)于加燃料指令值FC,以便如以上所述為發(fā)動(dòng)機(jī)102供給 燃料。
43控制計(jì)算機(jī)132還包括充氣管理器塊216,其接收EGR分?jǐn)?shù)指 令值CEGRFR和由燃燒管理器塊204產(chǎn)生的充氣流量指令值CCF作 為輸入，并產(chǎn)生EGR控制信號(hào)EGR， VGT控制信號(hào)VGT,和排氣 節(jié)流閥控制信號(hào)EX，以及反饋矢量F提供給燃燒管理器塊204。充 氣管理器塊216以己知方式響應(yīng)于至少CCF和CEGRFR信號(hào)，以確 定并提供空氣處理系統(tǒng)控制信號(hào)EGR， VGT和EX，以及反饋矢量F。 例如在一個(gè)實(shí)施例中，可將充氣管理器塊216作為如分別在美國(guó)專 利No.6,480,782 B2和No.6,408,834 Bl中所示和所述的充氣極限管理 器和變換管理器塊的組合而實(shí)現(xiàn)，以上專利都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓 人，并且其發(fā)明公開各自通過引用而結(jié)合在本文中。在任何情況下， 控制計(jì)算機(jī)132在圖3所示的各種邏輯塊的引導(dǎo)下，可操作地控制 發(fā)動(dòng)機(jī)102的加燃料系統(tǒng)168,以及發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣處理系統(tǒng)，其 取決于各種發(fā)動(dòng)機(jī)操作工況，后處理系統(tǒng)操作狀態(tài)條件和目標(biāo)操作 工況，這將在后文中進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
現(xiàn)在參見圖4,其顯示了圖3系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202的一個(gè)說 明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊202包括機(jī)器管理器塊230，其 接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，扭矩指令信號(hào)TQC，和后處理矢量A作為 輸入。機(jī)器管理器塊230響應(yīng)于前述輸入信號(hào)和值而產(chǎn)生許多采用 發(fā)動(dòng)機(jī)控制矢量EC形式的發(fā)動(dòng)機(jī)控制值，以及許多采用發(fā)動(dòng)機(jī)權(quán)重 矢量EW形式的發(fā)動(dòng)機(jī)權(quán)重值。以下將參見圖5-8描述圖4中所示的 機(jī)器管理器塊230的一個(gè)說明性實(shí)施例相關(guān)的細(xì)節(jié)。
系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202還包括發(fā)動(dòng)機(jī)管理器塊232，其接收發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES,和發(fā)動(dòng)機(jī)控制矢量EC，和由機(jī)器管理器塊230產(chǎn) 生的發(fā)動(dòng)機(jī)權(quán)重矢量EW作為輸入。發(fā)動(dòng)機(jī)管理器塊232響應(yīng)于前 面的輸入信號(hào)和值而產(chǎn)生系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT，并提供權(quán)重矢量W, 作為系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202的輸出。后文中將參見圖9-10描述發(fā) 動(dòng)機(jī)管理器塊232的一個(gè)說明性實(shí)施例的相關(guān)細(xì)節(jié)。
現(xiàn)在參見圖5,其顯示了組成圖4系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202部分的機(jī)器管理器塊230的一個(gè)說明性實(shí)施例。機(jī)器管理器塊230包括 排;^文物管理器塊234，其具有接收扭矩指令值TQC的扭矩輸入T， 以及接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的速度輸入S。排放物管理器塊234響 應(yīng)于扭矩和速度輸入而產(chǎn)生許多采用排放物管理器極限矢量EML形 式的排放物管理器極限值。排放物管理器極限矢量EML和后處理矢 量A，各作為輸入而供給排放物目標(biāo)、極限和權(quán)重計(jì)算塊236,如圖 5中所示。排放物目標(biāo)、極限和權(quán)重計(jì)算塊236響應(yīng)于排放物管理器 極限矢量EML,和后處理矢量A而產(chǎn)生許多采用發(fā)動(dòng)機(jī)極限矢量EL 形式的發(fā)動(dòng)機(jī)極限值，許多采用機(jī)器管理器發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量MMEC 形式的機(jī)器管理器發(fā)動(dòng)機(jī)指令值，以及上面參見圖4所述的發(fā)動(dòng)機(jī) 權(quán)重矢量EW。扭矩指令值TQC,發(fā)動(dòng)機(jī)極限矢量EL，和機(jī)器管理 器發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量MMEC，如圖5中所示結(jié)合而形成由機(jī)器管理器 塊230產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量EC。
現(xiàn)在參見圖6,其顯示了組成圖5機(jī)器管理器塊230部分的排放 物管理器塊234的一個(gè)說明性實(shí)施例。塊234包括BSNOX ^ l限確定 塊238，其接收扭矩指令值TQC，和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值ES作為輸入。塊 238可操作地利用其之間己知的關(guān)系式而確定取決于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩指令 值TQC和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ES的BSNOX極限值。在一個(gè)實(shí)施例中，塊238 作為將扭矩和速度值映射到BSNOX極限值上的表而被實(shí)現(xiàn)，但是塊 238可備選地采用儲(chǔ)存在控制計(jì)算機(jī)132的存儲(chǔ)器135中的一個(gè)或多 個(gè)數(shù)學(xué)方程， 一個(gè)或多個(gè)框圖或圖表等形式來實(shí)現(xiàn)。BSNOX極限確 定塊238的輸出^皮供給限制器240,其具有規(guī)定的下極限值和上極限 值；例如，分別為0和6。限制器塊240的輸出是BSNOX極限值 BSNOXL，其組成了排放物管理器極限矢量EML的一部分。塊234 還包括BSDPM(干燥顆粒物質(zhì))限制確定塊242，其也接收發(fā)動(dòng)機(jī)扭 矩指令值TQC，和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值ES作為輸入。BSDPM極限確定塊 242響應(yīng)于扭矩和速度值而確定取決于它的BSDPM極限值。在一個(gè) 實(shí)施例中，塊232采用將扭矩和速度值映射到BSDPM極限值上的表的形式來實(shí)現(xiàn)，但是塊242可備選地采用一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)方程，框 圖或圖表等形式來實(shí)現(xiàn)。BSDPM確定塊242的輸出作為輸入凈皮供給 限制器塊244，其具有規(guī)定的下極限值和上極限值；例如，分別為1 和20。限制器塊244的輸出是BSDPM極限值，即BSDPML,其組 成了排放物管理器極限矢量EML的一部分。塊244還包括存儲(chǔ)位置 246,其存儲(chǔ)了 BSUHC(未燃燒的碳?xì)浠衔?極限值，即BSUHCL, 其組成了排放物管理器極限值EML的一部分。
現(xiàn)在參見圖7,其顯示了組成圖5機(jī)器管理器塊230 —部分的排 放物目標(biāo)、極限和權(quán)重計(jì)算塊236的一個(gè)說明性實(shí)施例。塊236包 括存儲(chǔ)位置250,其存儲(chǔ)了總體燃料指令目標(biāo)值GSFCT，其組成了 機(jī)器管理器發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量MMEC的一部分。塊236還包括數(shù)據(jù)提 取塊252,其接收后處理矢量A作為輸入，并且可操作地提取排氣 溫度請(qǐng)求值，其組成后處理矢量A的一部分。塊252的輸出是，與 從后處理矢量A中提取的排氣溫度請(qǐng)求值相對(duì)應(yīng)的機(jī)器管理器排氣 溫度指令值MMEXTC,其中MMEXTC組成機(jī)器管理器發(fā)動(dòng)機(jī)指令 矢量MMEC的一部分。
另一數(shù)據(jù)提取塊254接收后處理矢量A作為輸入，并且可操作 地提取NOX、 DPM和UHC效率值組成后處理矢量A的一部分。這 些效率值被供給求和節(jié)點(diǎn)256的減法輸入，求和節(jié)點(diǎn)256具有^v存 儲(chǔ)器塊258中接收矢量的加法輸入。求和節(jié)點(diǎn)的輸出被供給乘法塊260 的第一輸入，乘法塊260具有接收由圖5排放物管理器塊234所產(chǎn) 生的排放物管理器極限矢量EML的第二輸入。乘法塊260可操作地 將求和塊256的輸出值乘以相應(yīng)的組成排放物管理器極限矢量EML 的極限值，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出值；例如，(l-NOx效率)xBSNOXL等 等。這三個(gè)由乘法塊260產(chǎn)生的值組成了發(fā)動(dòng)機(jī)管理器指令矢量MMC 的一部分，其本身組成了機(jī)器管理器發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量MMEC的一部 分，如圖7中所示。
后處理矢量A還提供給另 一數(shù)據(jù)提取塊262，其配置成可從后處理矢量A中提取排氣溫度極限值EXTL。從后處理矢量A中提取的 排氣溫度極限值EXTL，作為機(jī)器管理器排氣溫度極限值MMEXTL 由塊262提供，其組成了發(fā)動(dòng)機(jī)極限矢量EL的一部分，如圖7中所 示。存儲(chǔ)器塊264,266和268分別存儲(chǔ)了機(jī)器管理器NOx極限 MMNOXL，機(jī)器管理器DPM極限MMDPML，以及機(jī)器管理器UHC 極限MMUHCL。 MMNOXL、 MMDPML和MMUHCL各自形成發(fā) 動(dòng)機(jī)極限矢量EL的一部分，如圖7中所示。
后處理矢量A被提供給另 一數(shù)據(jù)提取塊270,其可操作地-提取還 原劑殘留值RRV,其相當(dāng)于殘留在后處理系統(tǒng)164中的排;^文物還原 劑流體的數(shù)量(見圖2)。還原劑殘留值RRV被提供至"比較大"塊272 的第一輸入，"比較大"塊272具有第二輸入，其接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊 274中的最小還原劑值MINRED。如果與殘留在后處理系統(tǒng)164中的 還原劑數(shù)量相對(duì)應(yīng)的還原劑殘留值RRV,大于校準(zhǔn)的最小還原劑值 MINRED時(shí)，塊272的輸出為"真"，否則為"假"。塊272的輸出被提 供給真/假塊276的控制輸入，真/假塊276具有接收分別儲(chǔ)存在存儲(chǔ) 器塊278和280中的"真"和"假''值的第二和第三數(shù)據(jù)輸入。真/假塊276 的輸出相當(dāng)于"容許燃料優(yōu)化"值A(chǔ)FO，并且作為輸入提供給權(quán)重計(jì) 算塊282。只要還原劑殘留值RRV大于最小還原劑值MINRED， AFO 就為"真"，否則為"假"。權(quán)重計(jì)算塊282在第二輸入處接收后處理矢 量A，如圖7中所示。權(quán)重計(jì)算塊282可操作地處理AFO值，以及 后處理值，形成后處理矢量A,并且產(chǎn)生組成發(fā)動(dòng)機(jī)權(quán)重矢量EW 的許多權(quán)重值。在所示的示例中，權(quán)重計(jì)算塊282配置成用于產(chǎn)生 扭矩權(quán)重值TW，總體燃料指令權(quán)重值GFSCW，排氣溫度權(quán)重值 EXTW， NOx權(quán)重值NOXW,干燥顆粒物質(zhì)權(quán)重值DPMW,以及未 燃燒的碳?xì)浠衔餀?quán)重值UHCW。前面的權(quán)重值組合限定了發(fā)動(dòng)機(jī) 權(quán)重矢量EW，如圖7中所示。
現(xiàn)在參見圖8，其顯示了組成圖7排放物目標(biāo)和權(quán)重計(jì)算塊236 部分的權(quán)重計(jì)算塊282的一個(gè)說明性實(shí)施例。塊282包括存儲(chǔ)器塊284,存儲(chǔ)了機(jī)器管理器^t丑矩權(quán)重值MMTW,其相當(dāng)于由塊282產(chǎn) 生的扭矩權(quán)重值TW。機(jī)器管理器總體燃料指令權(quán)重值MMGSFCW, 儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊288中，并作為"真"值輸入而提供給真/假塊286。真 /假塊286的"假"值輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊290中的恒定的值；例 如0，并且真/假塊286的控制輸入接收由圖7的真Af叚塊276產(chǎn)生的" 容許燃料優(yōu)化"值A(chǔ)FO。真/假塊286的輸出是由塊282產(chǎn)生的總體燃 料指令權(quán)重值GSFCW,并且在所示的實(shí)施例中等于機(jī)器管理器總體 燃料指令權(quán)重值MMGSFCW,只要APO為"真"，或否則為零。機(jī)器 管理器排氣溫度權(quán)重值MMEXTW，儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊292中，并且相 當(dāng)于由塊282產(chǎn)生的排氣溫度權(quán)重值EXTW。
后處理矢量A被提供給第一數(shù)據(jù)提取塊292，其可操作地提取 NOx效率值NOXE，后處理矢量A,并將NOXE作為第一輸入提供 給NOX權(quán)重函數(shù)塊294。塊294接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊296中的高的 NOx權(quán)重值NOXWH作為第二輸入，并且接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊298 中的低的NOx權(quán)重值NOXWL作為第三輸入。NOX權(quán)重函數(shù)塊294 可以是任何已知函數(shù)，其可操作地將NOx效率值NOXE變換成NOx 權(quán)重分?jǐn)?shù)值NOXWFR,其分別受到NOXWH和NOXWL值的約束。 由函數(shù)塊294產(chǎn)生的NOx權(quán)重分?jǐn)?shù)值NOXWFR,被提供給乘法塊300 的第一輸入，乘法塊300具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊302中的最大NOx 權(quán)重值NOXWMAX的第二輸入。乘法塊300的輸出是由塊282產(chǎn)生 的NOx權(quán)重值NOXW，并且是儲(chǔ)存在塊302中的最大可容許的NOx 權(quán)重值乘以由函數(shù)塊294計(jì)算的取決于NOx效率值NOXE的分?jǐn)?shù) NOx權(quán)重值，NOx效率值NOXE由塊292從后處理矢量A中提取。
后處理矢量A還提供給第二數(shù)據(jù)提取塊304,其可操作地^v后處 理矢量A中提取干燥顆粒物質(zhì)(DPM)效率值DPME,并將DPME作 為第一輸入提供給DPM權(quán)重函數(shù)塊306。塊306接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器 塊308中的較高DPM權(quán)重值DPMWH作為第二輸入，并且4婁收儲(chǔ) 存在存儲(chǔ)器塊310中的較低DPM權(quán)重值DPMWL作為第三輸入。DPM權(quán)重函數(shù)塊306可以是任何已知函數(shù)，其可操作地將DPM效率值 DPME，變換成DPM權(quán)重分?jǐn)?shù)值DPMWFR，其分別受到DPMWH 和DPMWL值的約束。由函數(shù)塊306產(chǎn)生的DPM權(quán)重分?jǐn)?shù)值 DPMWFR,被提供給乘法塊312的第一輸入，乘法塊314具有接收 儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊302中的最大DPM權(quán)重值DPMWMAX的笫二輸入。 乘法塊312的輸出是由塊282產(chǎn)生的DPM權(quán)重值DPMW，并且是 儲(chǔ)存在塊314中的最大可容許的DPM權(quán)重值乘以由函數(shù)塊306計(jì)算 的取決于DPM效率值DPME的分?jǐn)?shù)DPM權(quán)重值，DPM效率值DPME 由塊304從后處理矢量A中提取。
后處理矢量A還提供給第二數(shù)據(jù)提取塊316，其可操作地從后處 理矢量A中提取未燃燒的碳?xì)浠衔?UHC)效率值UHCE，并將UHCE 作為第一輸入提供給UHC權(quán)重函數(shù)塊318。塊318接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ) 器塊320中的高的UHC權(quán)重值UHCWH作為第二輸入，并且"l妻收儲(chǔ) 存在存儲(chǔ)器塊322中的低的UHC權(quán)重值UHCWL作為第三輸入。UHC 權(quán)重函數(shù)塊318可以是任何已知函數(shù)，其可操作地將UHC效率值 UHCE,變換成UHC權(quán)重分?jǐn)?shù)值UHCWFR，其分別受到UHCWH 和UHCWL值的約束。由函數(shù)塊318產(chǎn)生的UHC權(quán)重分?jǐn)?shù)值 UHCWFR,被提供給乘法塊324的第一輸入，乘法塊326具有接收 儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊302中的最大UHC權(quán)重值UHCWMAX的第二輸入。 乘法塊324的輸出是由塊282產(chǎn)生的UHC權(quán)重值UHCW,并且是儲(chǔ) 存在塊326中的最大可容許的UHC權(quán)重值乘以由函數(shù)塊318計(jì)算的 取決于UHC效率值UHCE的分?jǐn)?shù)UHC權(quán)重值，UHC效率值UHCE 由塊316從后處理矢量A中提取。
應(yīng)該注意的是，組成發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)指令值，EC， 和組成發(fā)動(dòng)機(jī)權(quán)重矢量EW的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)權(quán)重值，都由圖4的機(jī)器 管理器塊230產(chǎn)生，其取決于由后處理矢量A提供的信息，并因此 取決于后處理系統(tǒng)164的能力(例如效率)。這種因果關(guān)系基于同圖2 系統(tǒng)100的其余構(gòu)件通常較快的響應(yīng)時(shí)間比較而言，后處理系統(tǒng)164
49內(nèi)在的延遲響應(yīng)的基礎(chǔ)上。
現(xiàn)在參見圖9，其顯示了組成圖4系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202部分 的發(fā)動(dòng)機(jī)管理器塊232的一個(gè)說明性實(shí)施例。塊232包括發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié) 構(gòu)管理器塊330，其具有接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸入 ES，以及接收扭矩指令值TQC的扭矩輸入T，扭矩指令值TQC組 成發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量EC的一部分。發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)管理器塊330可操作地 處理發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩輸入信號(hào)，并產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)管理器扭矩指令值 EMTC，發(fā)動(dòng)機(jī)管理器峰值氣缸壓力極限EMPCPL，以及結(jié)構(gòu)管理器 排氣溫度極限值SMEXTL。 EMTC和EMPCPL各自形成系統(tǒng)性能目 標(biāo)邏輯矢量Yt的一部分，并且將SMEXTL提供給最小塊332的第 一輸入，最小塊332具有接收機(jī)器管理器排氣溫度極限值MMEXTL 的第二輸入，其組成發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量EC的一部分。代表SMEXTL 和MMEXTL最小值的最小塊332的輸出，限定了機(jī)器管理器排氣溫 度極限值EMEXTL,并組成系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯矢量Yt的一部分。機(jī) 器管理器NOx極限MMNOXL,機(jī)器管理器干燥顆粒物質(zhì)極限 MMDPML，機(jī)器管理器未燃燒的碳?xì)浠衔飿O限MMUHCL,機(jī)器 管理器排氣溫度指令MMEXTC，和機(jī)器管理器BSUHC指令值 MMBSUHCC,分別各作為傳遞值EMNOXL， EMDPML, EMUHCL， EMEXTC和EMUHCC來提供，各自形成系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯矢量YT 的一部分。雖然圖中沒有作特別顯示，但是機(jī)器管理器塊232還可 配置成可強(qiáng)加較低的未燃燒的碳?xì)浠衔飿O限，例如EMUHCL,以 防止，或至少最大程度地減小EGR閥128和/或EGR冷卻器130的 浸漆。
機(jī)器管理器塊232還包括制動(dòng)器特定-總體變換塊(brake specific-to-gross conversion block)334,其接收由發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)管理器塊330產(chǎn) 生的發(fā)動(dòng)機(jī)管理器扭矩指令值EMTC以及總體燃料指令扭矩值 GSFCT作為輸入，其組成發(fā)動(dòng)機(jī)指令矢量EC —部分。塊334響應(yīng) 于EMTC和GSFCT輸入而將制動(dòng)器特定扭矩值變換成機(jī)器管理器總體燃料指令EMGSFCC，其組成系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯矢量YT的一部分。 另一變換塊336接收由發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)管理器塊330產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)管理 器扭矩指令值EMTC，發(fā)動(dòng)機(jī)管理器BSNOx指令MMBSNOXC，以 及發(fā)動(dòng)機(jī)管理器BSDPM指令MMBSDPMC作為輸入。塊336可操 作地將制動(dòng)器特定輸入值變換成絕對(duì)的機(jī)器管理器干燥顆粒物質(zhì)指 令值EMDPMC,其組成系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯矢量Yt的一部分。發(fā)動(dòng) 機(jī)權(quán)重矢量EW直接穿過機(jī)器管理器塊232而組成由系統(tǒng)性能目標(biāo) 邏輯塊202產(chǎn)生的權(quán)重矢量W。
現(xiàn)在參見圖10,其顯示了組成圖9發(fā)動(dòng)機(jī)管理器塊232部分的 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)管理器330的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中， 在扭矩輸入T處接收的扭矩指令值TQC，其直接穿過塊330而組成 發(fā)動(dòng)機(jī)管理器扭矩指令值EMTC。峰值氣缸壓力極限確定塊338接 收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES作為輸入，并以己知的方式處理該速度信號(hào)而 產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)管理器峰值氣缸壓力極限值EMPCPL。同樣，排氣溫度 極限確定塊340接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES作為輸入，并以己知的方式 處理該速度信號(hào)而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)管理器排氣溫度極限值SMEXTL 。
在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202因而可操作地處 理由后處理系統(tǒng)164提供的，采用后處理矢量A形式的信息，以及 發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩指令和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息，以確定分別采用矢量Yt和W形 式的系統(tǒng)目標(biāo)和權(quán)重值。如后文中將更詳細(xì)所述，燃燒管理器塊204 配置成以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)100的操作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)目標(biāo)值的方式而控制 一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)促動(dòng)器。應(yīng)當(dāng)理解，系統(tǒng)性能目標(biāo)邏輯塊202可備 選地配置成用于產(chǎn)生系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT，和/或權(quán)重矢量W,其取 決于更多或更少的輸入目標(biāo)和操作工況，并且塊202的任何這種備 選配置都落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)理解，機(jī)器管理器塊230可或包括用于確定排放物目標(biāo)和 權(quán)重的任何一個(gè)或多個(gè)策略，并且這里所示和所述的機(jī)器管理器塊 230的細(xì)節(jié)僅僅是作為示例而提供的。類似地，發(fā)動(dòng)機(jī)管理器塊232可包括或多，或少或不同的用于保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的參數(shù)，并且這里
所示和所述的發(fā)動(dòng)機(jī)管理器塊232的細(xì)節(jié)只是作為示例而提供的。
現(xiàn)在參見圖11,其顯示了組成圖3燃燒管理器塊204部分的系 統(tǒng)模型塊206的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)模型 塊206包括參數(shù)模型塊348，其具有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸入ES，進(jìn)氣歧管 溫度輸入IMT,和進(jìn)氣歧管壓力輸入IMP,其分別接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 進(jìn)氣歧管溫度和進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)。參數(shù)模型塊348還包括充氣流 量指令值輸入CCF，指令的EGR分?jǐn)?shù)輸入CEGRFR,燃料數(shù)量指令 值輸入CFQ，和噴射啟動(dòng)指令值輸入CSOI，其分別接收組成輸出矢 量X—部分的指令的充氣流量，指令的EGR分?jǐn)?shù)，燃料數(shù)量指令值 和噴射啟動(dòng)指令值。如后文中將更詳細(xì)所述，參數(shù)模型塊348可操 作地處理前述輸入信號(hào)，并產(chǎn)生才莫型化的以加侖每秒為單位的加燃 料值MFGPS，模型化的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值MTQ，模型化的總體加 燃料指令值MGSFC，模型化的排氣溫度值MEXT，模型化的NOx 輸出值MNOX，模型化的干燥顆粒物質(zhì)值MDPM，和模型化的峰值 氣缸壓力值MPCP作為模型輸出矢量Y。參數(shù)模型塊348還可操作 地將模型排氣溫度值MEXT，等容積壓力值ISOP,等熵壓力值 ISENP,以及能量分?jǐn)?shù)值EFR提供給加燃料極限值模型塊350。
除了前述輸入以外，加燃料極限值模型塊350還接收充氣流量 值CF，和由圖3虛擬傳感器邏輯塊200產(chǎn)生的EGR分?jǐn)?shù)值EGRFR, 以及進(jìn)氣歧管溫度IMT，和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ES值作為輸入。作為補(bǔ)充輸 入，加燃料極限值模型塊還接收峰值氣缸壓力極限值PCPL,排氣溫 度極限值EXTL，和干燥顆粒物質(zhì)極限值DPML，其各自形成系統(tǒng)性 能目標(biāo)邏輯矢量Yt的一部分。如后文中將更詳細(xì)所述，加燃料極限 值模型塊350可操作地處理前述輸入信號(hào)，并產(chǎn)生模型化的峰值氣 缸壓力燃料極限值MPCPFL,模型化的排氣溫度燃料極限值 MEXTFL,和^^型化的干燥顆粒物質(zhì)燃料極限值MDPMFL作為輸出 值，其各自形成模型極限矢量ML的一部分，如圖11中所示。現(xiàn)在參見圖12,其顯示了組成圖11系統(tǒng)模型塊206部分的參數(shù) 才莫型塊348的一個(gè)說明性實(shí)施例。塊348包括流量和比率計(jì)算塊352, 其接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，燃料數(shù)量指令值CFQ,和充氣流量指令 值CCF作為輸入。如后文中將參見圖13更詳細(xì)所述，塊352可操作 地處理前述輸入信號(hào)和值，并產(chǎn)生才莫型化的以加侖每秒為單位的加 燃料值MFGPS,以千克/秒為單位的充氣流量值CFKPS，以及充氣 燃料比值CFR。塊348還包括單位變換塊354，其接收充氣流量指令 值CCF作為輸入，并可操作地將充氣流量指令值CCF,從磅質(zhì)量/分 鐘的單位lbm/min變換成千克/秒kg/s。
塊348還包括扭矩和總體加燃料指令模型塊356,其接收燃料數(shù) 量指令值CFQ,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，噴射啟動(dòng)指令值CSOI,和由 流量和比率計(jì)算塊352所產(chǎn)生的以千克/秒為單位的燃料指令值 CFKPS作為輸入。如后文中將參見圖14更詳細(xì)所述，扭矩和總體燃 料指令模型塊356可操作地處理前述輸入信號(hào)和值，并產(chǎn)生作為輸 出才莫型扭矩值MTQ，和^t型化的總體加燃料指令值MGSFC。
塊348還包括峰值氣缸壓力(PCP)模型塊358，其接收由流量和 比率計(jì)算塊352產(chǎn)生的以千克/秒為單位的燃料指令值CFKPS，噴射 啟動(dòng)指令值CSOI，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，和進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)IMP 作為輸入。如后文中將參見圖15更詳細(xì)所述，PCP模型塊358可操 作地處理前述輸入信號(hào)和值，并產(chǎn)生才莫型峰值氣缸壓力值MPCP、等 熵壓力值ISENP和等容積壓力值ISOP作為輸出。
參數(shù)模型塊348還包括排氣溫度模型塊360,其接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 信號(hào)ES,進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)IMP，由流量和比率塊352產(chǎn)生的充氣 燃料比值CFR,進(jìn)氣歧管溫度信號(hào)IMT,和噴射啟動(dòng)指令值CSOI 作為輸入。如后文中將參見圖16-17更詳細(xì)所述，排氣溫度^t型塊360 可操作地處理前述信號(hào)和值，并產(chǎn)生能量分?jǐn)?shù)值EFR，和一莫型排氣 溫度值MEXT作為輸出。
參數(shù)模型塊348還包括NOx模型塊362,其接收噴射啟動(dòng)指令值CSOI, EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，燃料數(shù) 量指令值CFQ,進(jìn)氣歧管溫度信號(hào)IMT,和由流量和比率計(jì)算塊352 產(chǎn)生的以千克/秒為單位的加燃料指令值CFKPS作為輸入。如后文中 將參見圖18更詳細(xì)所述，NOx沖莫型塊362可操作地處理前面的輸入 信號(hào)，并產(chǎn)生模型化的NOx值MNOX作為輸出。
參數(shù)模型塊348還包括干燥顆粒物質(zhì)(DPM)模型塊364，其接收 由排氣溫度模型塊360產(chǎn)生的模型化的排氣溫度值MEXT，由流量 和比率計(jì)算塊352產(chǎn)生的以千克/秒為單位的燃料指令值CFKPS， EGR 分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR，燃料數(shù)量指令值CFQ，和由單位變換塊354 產(chǎn)生的充氣流量指令值CCF作為輸入。如后文中將參見圖19更詳細(xì) 所述，DPM模型塊364可操作地處理前面的輸入信號(hào)，并產(chǎn)生模型 化的干燥顆粒物質(zhì)值MDPM作為輸出。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然參數(shù)模型塊348如圖12中所示包括扭矩和 GSFC, PCP，排氣溫度，NOx和DPM模型，但是塊348可備選地 配置成包括更多或更少的^f莫型?？刹⑷氲綁K348中的補(bǔ)充才莫型的示 例，其包括但不局限于未燃燒的碳?xì)浠衔?UHC)模型、氧化硫(SOx) 模型以及其它排放物和/或非排放物相關(guān)的模型。參數(shù)模型塊348的 任何這種備選配置都落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖13，其顯示了組成圖12參數(shù)模型塊348部分的流量 和比率計(jì)算塊352的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊352 包括算術(shù)運(yùn)算符塊370,其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊372中的變換值， 例如，0.4532578的除法輸入，其中變換值代表千克(kg)和磅質(zhì)量(lbm) 的比率。第一乘法輸入塊370接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊374中的另一變 換值，例如7.079,其代表磅質(zhì)量(lbm)和加侖(gal.)的比率。算術(shù)塊370 的第三乘法輸入連接到第二算術(shù)塊376的輸出上，其具有接收儲(chǔ)存 在存儲(chǔ)器塊378中的變換值，例如，lx^的除法輸入，其中這個(gè)變換 值代表毫克(mg)和千克(kg)的比率。塊376的第一乘法輸入連接到第 三算術(shù)塊380的輸出上，其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊382中的整數(shù)值的乘法輸入，其中該整數(shù)值相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸數(shù)。塊380 的除法輸入接收儲(chǔ)存在塊384中的另一整數(shù)值，例如2。由算術(shù)塊380 產(chǎn)生的值因此是發(fā)動(dòng)機(jī)102中的氣缸數(shù)除以2。算術(shù)塊376的第二乘 法輸入接收燃料數(shù)量指令值CFQ(以mg/str為單位)，并且算術(shù)塊376 的第三乘法輸入接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES,其通過變換塊386而從每 分鐘轉(zhuǎn)數(shù)變換成每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù)。算術(shù)塊376的輸出是以千克/秒為單位 的燃料指令值CFKPS,并且作為塊352的輸出提供給算術(shù)塊370的 第二乘法輸入。算術(shù)塊370的輸出是以加侖每秒為單位的;f莫型化的 燃料值MFGPS，其由塊352產(chǎn)生。
以千克/秒為單位的燃料指令值CFKPS還提供給MAX塊388的 第一輸入，MAX塊388具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊390中的常數(shù)，例 如，0.001的第二輸入。MAX塊388的輸出被供給第四算術(shù)塊392 的除法輸入，第四算術(shù)塊392具有接收充氣指令值CCF的乘法輸入。 塊388和390為塊392提供除零保護(hù)，并且算術(shù)塊392的輸出是充 氣燃料比值CFR，其作為塊352的輸出而產(chǎn)生，作為指令的充氣流 量CCF，和以千克/秒為單位的燃^F指令值CFKPS的比率。
現(xiàn)在參見圖14,其顯示了組成圖12參數(shù)模型塊348 —部分的扭 矩和總體加燃料指令值GSFC模型塊356的一個(gè)說明性實(shí)施例。在 所示的實(shí)施例中，塊356包括接收噴射啟動(dòng)指令值CSOI的延遲塊 400,并且延遲塊400的輸出被提供給算術(shù)塊402的減法輸入，算術(shù) 塊402具有接收噴射啟動(dòng)指令值CSOI的加法輸入。塊402的輸出提 供給乘法塊404的第一乘法輸入，乘法塊404具有接收表406輸出 的笫二乘法輸入，表406具有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES和燃料指令值CFQ 作為輸入。表406填充有SOI調(diào)整扭矩的增益值，其取決于發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速信號(hào)ES和燃料數(shù)量指令值CFQ。乘法塊404的輸出被供給限制 器塊408，其接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊410中的最大SOI扭矩調(diào)整值 SOITAMAX作為上極限值，并且接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊412中的最小 SOI扭矩調(diào)整值SOITAMIN作為下極限值。限制器塊408的輸出因而是噴射啟動(dòng)指令值CSOI在延遲周期上的變化和由表406產(chǎn)生的 SOI調(diào)整扭矩的增益值的乘積，SOI調(diào)整扭矩的增益值分別具有 SOITAMIN和SOITAMAX的下限和上限。
限制器塊408的輸出被供給求和塊414的笫一加法輸入，求和 塊414具有接收燃料數(shù)量指令值CFQ的第二加法輸入。求和塊414 的輸出被供給另一表416的第一輸入，所述另一表416具有接收發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的第二輸入。表416填充有取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào) ES，以及求和塊414的輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值，并且表416的輸 出由塊356于其扭矩輸出TQ處產(chǎn)生，并且相當(dāng)于由參數(shù)模型塊348 產(chǎn)生的才莫型化的扭矩值MTQ。
表416的輸出被供給乘法塊418的第一乘法輸入，所述乘法塊418 具有接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的第二乘法輸入。塊418的輸出被供給 變換塊420，其可操作地將單位revxftxlbs/min變換成馬力HP。塊420 的馬力輸出作為輸入提供給零點(diǎn)以上夾緊塊422，其具有提供給算術(shù) 塊424的除法輸入的輸出。塊422因此為算術(shù)塊424提供了除零保 護(hù)。塊424的乘法輸入接收以千克/秒為單位的加燃料指令值CFKPS, 其通過變換塊426而從kg/s單位變換成lbm/min單位。算術(shù)塊424 的輸出被供給限制器塊428,其接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊430中的最大總 體燃料指令值GFSCMAX作為上限，并且接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊432 中的最小總體燃料指令值GSFCMIN作為下限。限制器塊428的輸出 限定塊356的總體燃料指令輸出GSFC，并相當(dāng)于由參數(shù);f莫型塊348 產(chǎn)生的模型化的總體燃料指令MGSFC。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這里參見圖13和14所示和所 述扭矩和總體燃料模型只是代表這種模型的一個(gè)示例，并且可備選 或補(bǔ)充地使用取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)而限定的其它扭矩 和總體燃料模型。任何這種備選或補(bǔ)充的扭矩和總體燃料模型都落 在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖15,其顯示了組成圖12參數(shù)^^莫型塊348—部分的PCP模型塊358的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊358包括 變換塊450，其接收進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)IMP作為輸入，并且將該信 號(hào)從單位psi變換成Pa。變換塊450的輸出提供給乘法塊452的第一 乘法輸入，乘法塊452具有第二乘法輸入，其接收數(shù)學(xué)函數(shù)塊454 的輸出。數(shù)學(xué)函數(shù)塊454具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊458中的 PCPGAMMA值的笫一輸入，以及接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊456中的比 值CRATIO的第二輸入。數(shù)學(xué)函數(shù)塊454可操作地計(jì)算取決于升高 至PCPGAMMA乘冪的CRATIO值的輸出值。在塊358的ISENP輸 出處提供乘法塊452的輸出，其相當(dāng)于由參數(shù)模型塊348根據(jù)函數(shù) ISENP=IMPxCRATIOPCPGAMMA而產(chǎn)生的等熵壓力值。
塊358還包括求和塊460，其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊462中的 才莫型常數(shù)值"A"的第一加法輸入。求和塊460的第二加法輸入^f妄收乘 法塊464的輸出，乘法塊464具有接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的第一乘 法輸入，其通過變換塊474而從每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)變換成弧度每秒。塊464 的第二乘法輸入接收求和塊466的輸出，求和塊466具有接收另一 乘法塊470輸出的笫一加法輸入，乘法塊470具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ) 器塊472中的模型常數(shù)值"D"的第一輸入，以及接收變換后的發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的第二乘法輸入。求和塊466的第二輸入接收儲(chǔ)存在存 儲(chǔ)器塊468中的另一模型常數(shù)值"B"。
求和塊460的第三加法輸入接收乘法塊476的輸出，乘法塊476 具有接收另一求和塊478輸出的第一乘法輸入。塊478的第一加法 輸入接收乘法塊480的輸出，乘法塊480具有接收變換后的發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的第一輸入，以及接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊482中的另一沖莫 型常數(shù)值"F"的第二乘法輸入。塊478的第二加法輸入接收儲(chǔ)存在存 儲(chǔ)器塊484中的另一模型常數(shù)值"C"，并且塊478的第三加法輸入接 收乘法塊486的輸出。塊486具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊488中的另 一;f莫型常數(shù)值"E"的第一乘法輸入，以及接收噴射啟動(dòng)指令值CSOI 的第二乘法輸入，其乘以儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊490中的-1值。存儲(chǔ)器塊490的輸出還提供給塊476的第二乘法輸入。
求和塊460的輸出提供給塊358的ISOP輸出，并且代表由參數(shù) 模型塊 348 根據(jù)函數(shù) ISOP=A+BxES+CxCSOI+D x ES2+ExSOI2+FxESxSOI產(chǎn)生的等容積壓力值。求和塊460的輸出還 被供給乘法塊492的第一乘法輸入，其具有接收以千克/秒為單位的 加燃料指令值CFKPS的第二乘法輸入。塊492的輸出被供給求和節(jié) 點(diǎn)494的第一加法輸入，求和節(jié)點(diǎn)494具有^l妄收由塊452產(chǎn)生的等 熵壓力值ISENP的第二加法輸入。求和節(jié)點(diǎn)494的輸出作為輸入#皮 供給變換塊496，其可操作地將壓力單位Pa變換成psi。變換塊496 的輸出是PCP沖莫型估算值，并且提供給塊358的PCP輸出，其相當(dāng) 于由參數(shù)模型塊348根據(jù)函數(shù)MPCP=ISENP+ISOPxCFKPS而產(chǎn)生的 模型化的峰值氣缸壓力值MPCP。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這里參見圖15所示和所述PCP 模型只是代表一個(gè)PCP模型示例，并且可備選或補(bǔ)充地使用限定PCP 的取決于一個(gè)或多個(gè)其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作工況的其它PCP模型。例如， 在題名為"用于估算內(nèi)燃機(jī)中的峰值氣缸壓力的系統(tǒng)"的美國(guó)專利 No.6,782，737B2中描述了可并入到參數(shù) f莫型塊348中的一個(gè)備選或補(bǔ) 充的PCP模型，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并且其發(fā)明公開通 過引用而結(jié)合在本文中。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將想起其它PCP模型， 并且任何這種備選或補(bǔ)充的PCP模型都落在所附權(quán)利要求的范圍 內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖16，其顯示了組成圖12參數(shù)模型塊348 —部分的排 氣溫度模型塊360的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊360 包括邏輯或塊500，其具有接收算術(shù)塊502輸出的笫一輸入，算術(shù)塊 502具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊504中的值"l"的第一輸入，以及接收 由流量和比率計(jì)算塊352產(chǎn)生的充氣燃料比CFR的第二輸入。如果"1" 大于或等于充氣燃料比CFR，那么塊502產(chǎn)生"1"，否則產(chǎn)生"O"。邏 輯或塊500的第二輸入接收另一算術(shù)運(yùn)算符塊506的輸出，另一算術(shù)運(yùn)算符塊506具有接收儲(chǔ)存在塊504中的值"r的第一輸入，以及 接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的第二輸入。如果儲(chǔ)存在塊504中的"l"大 于或等于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，那么算術(shù)運(yùn)算符塊506產(chǎn)生'T',否則 產(chǎn)生"0"。邏輯或塊500的輸出提供給真/假塊508的控制輸入，真/假 塊508在其"真"輸入處接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊510中的零值，并在其" 假"輸入處接收排氣AT計(jì)算塊512的AT輸出。
塊512接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，充氣燃料比值CFR，噴射啟動(dòng) 指令值CSOI，和進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)IMP作為輸入。如將參見圖17 更詳細(xì)所述，排氣AT塊512可操作地處理前述輸入，并產(chǎn)生提供給 真/，￡塊508的溫差值A(chǔ)T作為第一輸出，并產(chǎn)生于塊360的能量分 數(shù)輸出EFR處所產(chǎn)生的能量分?jǐn)?shù)值EFR作為第二輸出。
現(xiàn)在參見圖17，其顯示了組成圖16排氣溫度模型塊360 —部分
的排氣AT計(jì)算塊512的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊
512包括求和塊520，其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊522中的補(bǔ)償參數(shù)
值OFFP的第一加法輸入。塊520的第二加法輸入接收乘法塊524的
輸出，乘法塊524具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊526中的噴射啟動(dòng)參數(shù)
值SOIP的第一乘法輸入，以及接收噴射啟動(dòng)指令值CSOI的第二乘
法輸入。塊520的第三加法輸入接收乘法塊528的輸出，乘法塊528
具有接收的儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊530中的速度參數(shù)值SPEEDP的第一乘
法輸入，以及接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的第二乘法輸入。塊520的第
四加法輸入接收乘法塊532的輸出，乘法塊532具有接收儲(chǔ)存在存
儲(chǔ)器塊534中的進(jìn)氣歧管壓力參數(shù)IMPP的第一乘法輸入，以及接收
進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)IMP的第二乘法輸入。求和塊520的輸出是由塊 512才艮才居方禾呈EFROFFP + SOn^CSOI + SPEEDP下S + IMMP"MP產(chǎn)生的能量
分?jǐn)?shù)值EFR。
求和塊520的EFR輸出還被供給算術(shù)塊536的乘法輸入，算術(shù) 塊536具有接收MAX塊538輸出的除法輸入。MAX塊538的第一 輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊540中的常數(shù)值"l",并且第二輸入接收由
59流量和比率計(jì)算塊352產(chǎn)生的充氣燃料比值CFR。塊538和540因 而為塊536提供除零保護(hù)。算術(shù)塊536的輸出^皮供給塊512的AT輸 出，并根據(jù)方程AT-EFR/CFR而產(chǎn)生AT值。
再次參見圖16,真/假塊508的輸出#皮供給求和節(jié)點(diǎn)514的第一 加法輸入，求和節(jié)點(diǎn)514具有接收進(jìn)氣歧管溫度信號(hào)IMT的第二加 法輸入。求和節(jié)點(diǎn)514的輸出是塊360的排氣溫度輸出EXT，其提 供由參數(shù)模型塊348產(chǎn)生的排氣溫度模型值MEXT。只要發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速信號(hào)ES小于或等于1,或者充氣燃料比值CFR小于或等于1,那 么邏輯或塊500的輸出為'T'或"真"，并且真AR塊508的輸出因而為 零。在這種情況下，由塊360產(chǎn)生的排氣溫度估值EXT是進(jìn)氣歧管 溫度值IMT。如果另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES大于1，并且充氣 燃料比值CFR大于1,那么邏輯或塊500的輸出為"0"或"假"，并且 真/假塊508的輸出因而是由排氣AT值計(jì)算塊512產(chǎn)生的AT值。在 這種情況下，根據(jù)方程EXT=IMT+AT可計(jì)算由塊360產(chǎn)生的排氣溫 度估值EXT。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這里參見圖16和17所示和所 述的排氣溫度模型只是代表一個(gè)排氣溫度模型示例，并且可備選或 補(bǔ)充地使用限定EXT的取決于一個(gè)或多個(gè)其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作工況的其 它排氣溫度模型。任何這種備選或補(bǔ)充的排氣溫度模型都落在所附 權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖18，其顯示了組成圖12參數(shù)模型塊348—部分的NOx 沖莫型塊362的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊362包括 求和塊550，其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊552中的;f莫型常數(shù)"A"的第 一加法輸入。塊550的第二加法輸入接收乘法塊554的輸出，乘法 塊554具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊556中的模型常數(shù)"B"的第一輸入， 以及接收EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR的第二乘法輸入。塊550的笫三 加法輸入接收乘法塊558的輸出，乘法塊558具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ) 器塊560中的另一模型常數(shù)"C"的第一乘法輸入，以及接收噴射啟動(dòng)指令值CSOI的笫二乘法輸入，其乘以儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊562中的"-r。 塊550的第四加法輸入接收乘法塊564的輸出，乘法塊564具有接 收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊566中的另一模型常數(shù)"D"的第一乘法輸入，以及 接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的第二乘法輸入，其通過變換塊568而從每 分鐘轉(zhuǎn)數(shù)變換成弧度每秒。塊550的第五加法輸入接收乘法塊570 的輸出，乘法塊570具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊572中的另一模型常 數(shù)"E"的第一乘法輸入，以及接收燃料數(shù)量指令值CFQ的第二乘法輸 入，其通過變換塊574而從mg/st變換成kg/st。塊550的第六加法輸 入接收乘法塊576的輸出，乘法塊576具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊578 中的模型常數(shù)"F"的第一乘法輸入，以及接收變換塊580輸出的第二 乘法輸入。變換塊580的輸入輸出求和節(jié)點(diǎn)582的接收，求和節(jié)點(diǎn)582 具有接收進(jìn)氣歧管溫度信號(hào)IMT的第一加法輸入，以及接收儲(chǔ)存在 存儲(chǔ)器塊584中的常數(shù)值；例如460的第二加法輸入。進(jìn)氣歧管溫 度信號(hào)IMT以。C為單位來提供，并且由塊584加上460而將溫度單 位變換為。R。然后，變換塊580利用己知關(guān)系式，將溫度單位從。R 變換成。K 。求和塊550的輸出根據(jù)方程u=A+BxCEGRFR-OCSOI+DxES+ExCFQ+FxIMT而產(chǎn)生參數(shù)u。
求和塊550的輸出作為輸入被供給算術(shù)運(yùn)算符塊586,其可操作 地到將"e"升到"u"乘冪，其中"u"是剛才所述的求和塊550的輸出。算 術(shù)運(yùn)算符塊586的輸出作為乘法塊588的第一乘法輸入而提供，乘 法塊588具有接收由流量和比率計(jì)算塊352產(chǎn)生的以千克/秒值為單 位的燃料指令值CFKPS的第二乘法輸入。乘法塊588的輸出作為輸 入提供給變換塊590，其可操作地將kg/s變換成g/h。變換塊590的 輸出限定塊362的NOx輸出，其相當(dāng)于參數(shù)才莫型塊348的^^莫型化的 MNOX輸出。由塊362產(chǎn)生的NOx沖莫型值MNOX遵循方程 MNOX=CFKPSxeu，其中
u - A + B*CEGR(=R - C*CSOI + D*ES + E*CFQ + PIMT 。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這里參見圖18所示和所述NOx模型只是代表一個(gè)NOx模型示例，并且可備選或補(bǔ)充地使用取決于
一個(gè)或多個(gè)其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作工況而限定的其它NOx才莫型。例如，在 題名為"用于估算由內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的排氣中NOX含量的系統(tǒng)，，的美 國(guó)專利No.6,697,729 B2中描述了可并入到參數(shù);f莫型塊348中的一個(gè) 備選或補(bǔ)充的NOx模型，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并且其發(fā) 明公開通過引用而結(jié)合在本文中。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將想起其它 NOx模型，并且任何這種備選或補(bǔ)充的NOx模型都落在所附權(quán)利要 求的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖19,其顯示了組成圖12參數(shù)沖莫型塊348—部分的DPM 才莫型塊364的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊364包括 MAX塊600,其具有接收由流量和比率塊352產(chǎn)生的以千克/秒為單 位的加燃料指令值CFKPS的第一輸入，以及接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊602 中的常數(shù)值，例如lxe-s的第二輸入。MAX塊600的輸出提供給算 術(shù)塊604的除法輸入，因而塊600和602為塊604提供了除零保護(hù)。 塊604的乘法輸入接收乘法塊606的輸出，乘法塊606具有"^妄收充 氣流量指令值CCF的第一乘法輸入，以及接收求和節(jié)點(diǎn)608輸出的 第二乘法輸入，求和節(jié)點(diǎn)608具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊610中的常 數(shù)值，例如'T'的加法輸入，以及接收EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR的 減法輸入。算術(shù)塊604的輸出代表空氣-燃料比值，并且作為輸入提 供給低的燃料乘法器塊612,其具有提供給求和塊614第一加法輸入 的輸出。塊614的第二加法輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊616中的常數(shù) 值，例如'T'。求和塊614的輸出提供》合乘法塊618的第一乘法輸入。 乘法塊618的第二乘法輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊620中的常數(shù)值， 例如lxe-6，并且塊618的第三乘法輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊622中 的另一常數(shù)，例如0.8315。塊620提供變換kg/mg，并且塊622提供 變換stdm3/kg。
DPM ;f莫型塊364還包括另一求和塊624，其具有接收儲(chǔ)存在存 儲(chǔ)器塊626中的模型常數(shù)"A"的第一加法輸入。塊624的第二加法輸入接收乘法塊628的輸出，乘法塊628具有接收EGR分?jǐn)?shù)指令值 CERFR的第一乘法輸入，和接收另一模型常數(shù)"B"的第二乘法輸入。 塊624的第三加法輸入接收乘法塊632的輸出，乘法塊632具有接 收燃料數(shù)量指令值CFQ的第一乘法輸入，其通過變換塊634從mg/st 變換成kg/st，以及接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊636中的另 一模型常數(shù)"C"的 第二乘法輸入。塊624的第四加法輸入接收乘法塊638的輸出，乘 法塊638具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊640中的另一;f莫型常數(shù)"D"的第一 乘法輸入，以及第二乘法輸入，其接收配置成可將。R變換成。K溫度 換算塊642的輸出。變換塊642的輸入接收求和節(jié)點(diǎn)644的輸出， 求和節(jié)點(diǎn)644具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊646中的常數(shù)值，例如460 的第一加法輸入，以及接收由排氣溫度模型塊360產(chǎn)生的模型化的 排氣溫度值MEXT的第二加法輸入。如以上參見圖18所述，塊642，644 和646可操作地將模型化的排氣溫度值MEXT從。C單位變換成'K。
求和塊624的輸出作為輸入提供給數(shù)學(xué)函數(shù)塊648,其配置成可 根據(jù)方程eu而產(chǎn)生輸出，其中"u"是求和塊624的輸出，并通過方程 u-A + B"EGRFR + C^CFQ + yMEXT而限定。數(shù)學(xué)函數(shù)塊648的輸出作
為第一輸入提供給MIN塊650，其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊652中 的常數(shù)值，例如9.99的第二輸入。MIN塊650的輸出代表一個(gè)估算 的NOX值，其具有由塊652建立的上極限值。MIN塊650的輸出作 為輸入提供給變換塊654，其具有可操作地將MIN塊650所產(chǎn)生的 估算的NOx值變換為干燥顆粒物質(zhì)(DPM)單位的函數(shù)f(u)。塊654 的輸出提供給乘法塊618的第四乘法輸入。
乘法塊618的輸出作為輸入提供給限制器塊656,其具有儲(chǔ)存在 存儲(chǔ)器塊658中的上極限值UL;例如0.005,并且具有儲(chǔ)存在存儲(chǔ) 器塊660中的下極限值LL;例如0。限制器塊656的輸出提供給乘 法塊662的第一乘法輸入，乘法塊662具有第二乘法輸入，其接收 由流量和比率計(jì)算塊352提供的以千克/秒為單位的加燃料指令值 CFKPS。乘法塊662的輸出估算干燥顆粒物質(zhì)值DPM，并通過變換塊664將kg/s變換成g/h。變換塊664的輸出是DPM模型塊364的 DPM輸出，其相當(dāng)于由參數(shù)模型塊348產(chǎn)生的模型化的DPM值 MDPM。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這里參見圖19所示和所述DPM 模型只是代表一個(gè)DPM模型示例，并且可備選或補(bǔ)充地使用取決于 一個(gè)或多個(gè)其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作工況而限定的其它DPM^^莫型。任何這種 備選或補(bǔ)充的DPM模型都落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖20，其顯示了組成圖11系統(tǒng)模型塊206 —部分的加 燃料極限值模型塊350的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中， 塊350包括峰值氣缸壓力(PCP)燃料極限值模型塊670,其接收組成 系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT—部分的峰值氣缸壓力極限值PCPL,由PCP 模型塊358產(chǎn)生的等容積壓力值ISOP，以及也由PCP沖莫型塊358產(chǎn) 生的等熵壓力值ISENP作為輸入。如后文中將參見圖21更詳細(xì)所述， PCP燃料極限值模型塊670可操作地處理前述輸入，并產(chǎn)生峰值氣 缸壓力燃料極限值PCPFL作為輸出。
加燃料極限值模型塊350還包括排氣溫度燃料極限值模型塊 672,其接收組成系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT —部分的排氣溫度極限值 EXTL,由排氣溫度模型塊360產(chǎn)生的能量分?jǐn)?shù)比EFR，進(jìn)氣歧管進(jìn) 氣溫度信號(hào)IMT,以及充氣流量值CF作為輸入。如將在后文中參見 圖22更詳細(xì)所述，排氣溫度燃料極限值模型塊672可操作地處理前 述輸入信號(hào)，并產(chǎn)生排氣溫度燃料極限值EXTFL作為輸出。
加燃料極限值;漠型塊350還包括DPM燃料極限值沖莫型塊674， 其接收充氣流量值CF,組成系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量Yt—部分的干燥顆粒 物質(zhì)極限值DPML， EGR分?jǐn)?shù)值EGRFR，由排氣溫度才莫型塊360產(chǎn) 生的模型化的排氣溫度值MEXT，以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES作為輸入。 如后文中將參見圖23更詳細(xì)所述，DPM燃料極限值才莫型塊674可操 作地處理前述輸入，并產(chǎn)生千燥顆粒物質(zhì)燃料極限值DPMFL作為輸 出。分別由模型塊670,672和674產(chǎn)生的PCPFL, EXTFL和DPMFL 值組成提供給加燃料計(jì)算塊676的燃料極限輸入的數(shù)據(jù)矢量FLI，加 燃料計(jì)算塊676還接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES作為輸入。如后文中將參 見圖24更詳細(xì)所述，加燃料計(jì)算塊676可操作地處理前述輸入信號(hào)， 并產(chǎn)生燃料極限矢量FL作為輸出，其作為輸入提供給第一級(jí)過濾器 塊678，第一級(jí)過濾器塊678還接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊680中的過濾器 常數(shù)值FC。第一級(jí)過濾器塊678的輸出相當(dāng)于由加燃料極限值模型 塊350產(chǎn)生的模型極限矢量ML,并攜帶模型化的峰值氣缸壓力燃料 極限值MPCPFL，模型化的排氣溫度極限值MEXTFL，和模型化的 干燥顆粒物質(zhì)燃料極限值MDPMFL。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然加燃料模型塊350如圖20中所示包括PCP，排 氣溫度和DPM燃料極限值模型，但是塊350可備選地配置成包括更 多或更少的模型?？刹⑷氲綁K350中的補(bǔ)充對(duì)莫型的示例，其包括但 不局限于未燃燒的碳?xì)浠衔?UHC)燃料極限值模型，氧化硫(SOX) 燃料極限值模型，渦輪增壓器速度燃料極限值模型以及其它排放物 和/或非排放物相關(guān)的模型。加燃料極限值模型塊350的任何這種備 選配置都落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖21,其顯示了組成圖20加燃料極限值;漠型塊350 — 部分的PCP燃料極限值才莫型670的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí) 施例中，塊670包括算術(shù)塊，其具有接收零點(diǎn)以上夾緊塊692輸出 的除法輸入，零點(diǎn)以上夾緊塊692接收等容積壓力值ISOP作為輸入。 零點(diǎn)以上夾緊塊692為塊690提供除零保護(hù)。算術(shù)塊690還包括接 收求和節(jié)點(diǎn)694輸出的乘法輸入，求和節(jié)點(diǎn)694具有接收峰值氣缸 壓力極限值PCPL的加法輸入，其通過變換塊696從psi單位變換成 Pa。求和節(jié)點(diǎn)694的減法輸入接收等熵壓力值ISENP。算術(shù)塊690 的輸出限定PCP燃料極限值模型塊670的PCPFL輸出，并產(chǎn)生相應(yīng) 的峰值氣缸燃料極限值PCPFL。
現(xiàn)在參見圖22，其顯示了組成圖20加燃料極限值模型塊350的
65一部分的排氣溫度燃料極限值模型672的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所 示的實(shí)施例中，塊672包括算術(shù)塊700,其具有接收排氣溫度極限值 EXTL的加法輸入，和接收進(jìn)氣歧管溫度值IMT的減法輸入。求和 塊700的EFR輸出^皮供給算術(shù)塊702的乘法輸入，算術(shù)塊702具有 接收MAX塊704輸出的除法輸入。能量分?jǐn)?shù)值EFR被供給MAX 塊704的第一輸入，并且MAX塊704的第二輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器 塊706中的常數(shù)值，例如0.01。塊704和706因而為塊702提供除 零保護(hù)。塊702的輸出提供給乘法塊708的第一乘法輸入，乘法塊708 具有接收由虛擬傳感器邏輯塊200(圖3)產(chǎn)生的充氣流量值CF的第二 乘法輸入。乘法塊708的輸出作為輸入提供給變換塊710，其配置成 可將單位lbm/min變換成kg/s。變換塊710的輸出限定排氣溫度燃料 極限值才莫型塊672的EXTL輸出，并且產(chǎn)生相應(yīng)的排氣溫度燃料極 限值EXTFL。
現(xiàn)在參見圖23，其顯示了組成圖20加燃料極限值模型塊350的 一部分的DPM燃料極限值才莫型674的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的 實(shí)施例中，圖74包括求和節(jié)點(diǎn)720，其具有接收千燥顆粒物質(zhì)極限 值DPML的加法輸入，和接收由DPM才莫型塊730產(chǎn)生的估算的干燥 顆粒物質(zhì)值DPM的減法輸入。求和節(jié)點(diǎn)720的輸出代表干燥顆粒物 質(zhì)誤差值，并且通過數(shù)學(xué)函數(shù)塊722進(jìn)行平方運(yùn)算，之后作為第一 輸入提供給燃燒優(yōu)化邏輯塊724。塊724可操作地處理DPM誤差值， 并產(chǎn)生相應(yīng)的燃料值作為輸出，其作為輸入提供給具有下極限值和 上才及限值；例如分別為0和200的限制器塊726,并將限制器塊726 的燃料流量輸出提供給流量計(jì)算塊728的燃料流量輸入，以及燃燒 優(yōu)化邏輯塊724的第二輸入。流量計(jì)算塊728還接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信 號(hào)ES作為輸入，并且可操作地處理發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和燃料流量輸入值， 并產(chǎn)生相應(yīng)的干燥顆粒物質(zhì)燃料極限值DPMFL，其限定了 DPM燃 料極限值;漠型塊674的輸出。由流量計(jì)算塊728產(chǎn)生的DPMFL值提 供給DPM模型塊730的燃料數(shù)量輸入FQ,并且由限制器塊726產(chǎn)生的燃料流量值以千克/秒為單位提供給DPM模型塊730的燃料流量 輸入FFKPS。模型化的排氣溫度輸入MEXT接收由排氣溫度^^莫型塊 360產(chǎn)生的模型化的排氣溫度值MEXT,并且EGR分?jǐn)?shù)輸入EGRFR 接收由虛擬傳感器邏輯塊200產(chǎn)生的EGR分?jǐn)?shù)值EGRFR。 DPM模 型塊730的充氣流量輸入CF接收由虛擬傳感器邏輯塊200產(chǎn)生的充 氣流量值CF,其通過變換塊732從lbm/min變換成kg/s。 DPM模型 塊730可與圖19中所示的DPM模型塊364是相同的，利用圖23中 所示的輸入、信號(hào)和值。
應(yīng)該注意的是，PCP燃料極限值模型塊670和排氣溫度燃料極 限值模型塊672各分別轉(zhuǎn)化為如圖15和16中所示的相應(yīng)的PCP模 型塊358和相應(yīng)的排氣溫度沖莫型塊360。對(duì)比而言，DPM燃^f^及限 值模型塊674代表迭代解(iteration solution)的燃料極限值模型，其包 含如圖19中所示的整個(gè)DPM模型364,并且配置成可最大程度地減 小在估算的干燥顆粒物質(zhì)值DPM與組成系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量Yt—部 分的干燥顆粒物質(zhì)極限值DPML之間的誤差。
現(xiàn)在參見圖24，其顯示了組成圖20加燃料極限值模型塊350 — 部分的加燃料計(jì)算塊676的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中， 塊676包括算術(shù)塊750，其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊752中的常數(shù)值， 例如2的第一乘法輸入。塊750的第二乘法輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器 塊754中的另 一常數(shù)，例如lxe6。塊750的除法輸入接收MAX塊756 的輸出，MAX塊756具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊758中的常數(shù)，例如 lxe-s的笫一輸入，和接收乘法塊760輸出的笫二輸入。乘法塊760 的第一輸入接收與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊762中的發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸數(shù)相 對(duì)應(yīng)的常數(shù)值。塊760的第二乘法輸入接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，其 通過變換塊764從每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)變換成每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù)。算術(shù)塊750的另 一乘法輸入接收燃料極限輸入矢量FLI,其攜帶燃料極限值PCPFL， EXTFL，和DPMFL，如圖20中所示。算術(shù)塊750的輸出是供給限 制器塊的數(shù)據(jù)矢量，其具有下極限值和上極限值，例如分別為0和500，并且限制器塊766的輸出限定了由塊676產(chǎn)生的燃料極限矢量 FL。
現(xiàn)在參見圖25,其顯示了組成圖3燃燒管理器塊204部分的目 標(biāo)邏輯塊208的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊208包 括接收系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT作為輸入的數(shù)據(jù)提取塊770。塊770配 置成可提取組成矢量YT的各種數(shù)據(jù)值，并將這種值提供給零點(diǎn)以上 夾緊塊772，在將這種數(shù)據(jù)值提供給算術(shù)塊774的除法輸入之前，其 可操作地提供各提取數(shù)據(jù)值的下限。模型輸出矢量Y作為輸入提供 給另一數(shù)據(jù)提取塊776，其可操作地提取由系統(tǒng)模型塊206產(chǎn)生的各 模型輸出值，并可將這種提取值提供給求和節(jié)點(diǎn)778的減法輸入， 求和節(jié)點(diǎn)778具有加法輸入，其接收由數(shù)據(jù)提取塊770從系統(tǒng)性能 目標(biāo)矢量YT中提取的相應(yīng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)值。求和節(jié)點(diǎn)778的輸出是攜 帶與各種數(shù)據(jù)值之間差值相對(duì)應(yīng)的值的數(shù)據(jù)矢量，包括系統(tǒng)性能目
標(biāo)值YT，以及由模型輸出矢量Y攜帶的相應(yīng)的模型輸出值。塊774 的第二乘法輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊780中的常數(shù)值，例如100。塊 774的輸出作為輸入提供給絕對(duì)值塊782，其具有供給標(biāo)量或"點(diǎn)"積 塊784的笫一輸入的輸出，標(biāo)量或"點(diǎn)"積塊784具有接收由系統(tǒng)性能 目標(biāo)邏輯塊202產(chǎn)生的權(quán)重矢量W的第二輸入。塊784的輸出限定 了由目標(biāo)邏輯塊208產(chǎn)生的標(biāo)量性能量度U。如以上所述，目標(biāo)邏 輯塊208可配置成可根據(jù)任意數(shù)量的目標(biāo)差函數(shù)而估算標(biāo)量性能量 度U，并且在圖25所示的實(shí)施例中，根據(jù)方程I^W.卩00x(Yt-Y)/Yt1 來計(jì)算標(biāo)量性能量度U。
現(xiàn)在參見圖26,其顯示了組成圖2燃燒管理器塊204部分的目 標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊210 包括單位矢量產(chǎn)生器790,其從算術(shù)輸出塊806的輸出中接收啟用值 E，并當(dāng)^f支啟用值E啟用時(shí)，產(chǎn)生單位數(shù)據(jù)矢量UV。由塊790產(chǎn)生 的單位數(shù)據(jù)矢量UV提供給乘法塊792的第一乘法輸入，乘法塊792 具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊794中的步長(zhǎng)值STEP的第二乘法輸入。STEP值相當(dāng)于用于優(yōu)化算法的計(jì)算步長(zhǎng)或時(shí)間。塊792的第三乘法 輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊796中的步長(zhǎng)調(diào)整值，其中步長(zhǎng)調(diào)整值通 過如圖26中所示的目標(biāo)優(yōu)化邏輯進(jìn)行連續(xù)計(jì)算，并且乘以儲(chǔ)存在塊 794中的STEP值，從而調(diào)整到目標(biāo)優(yōu)化算法的計(jì)算步長(zhǎng)。乘法塊792 的輸出是被供給求和節(jié)點(diǎn)798的第一加法輸入的數(shù)據(jù)矢量，求和節(jié) 點(diǎn)798具有接收輸出矢量X的第二加法輸入，其^皮延遲塊804延遲 一個(gè)計(jì)算循環(huán)。求和節(jié)點(diǎn)798的輸出是#皮供給真/假塊800的"真"輸 入的數(shù)據(jù)矢量，真/假塊800具有"假"輸入接收分別^f皮延遲塊804和802 延遲的輸出矢量X的第二延遲量。真/假塊800的控制輸入接收算術(shù) 運(yùn)算符塊806的輸出，其還將啟用值E提供給單位矢量產(chǎn)生器塊790, 其中算術(shù)運(yùn)算符塊806具有接收另一延遲塊808輸出的第一輸入， 另一延遲塊808具有與塊806的第二輸入共享的輸入，并接收另一 延遲塊810的輸出。延遲塊810的輸入是標(biāo)量性能量度U,從而算 術(shù)塊806的一個(gè)輸入接收標(biāo)量性能量度U的單延遲表征，并且第二 輸入接收標(biāo)量性能量度U的雙延遲表征。在所示的實(shí)施例中，算術(shù) 運(yùn)算符塊806是"小于"塔算符，從而當(dāng)由塊810產(chǎn)生的標(biāo)量性能量度 U的單延遲表征小于由塊808產(chǎn)生的標(biāo)量性能量度U的雙延遲表征， 塊806的輸出為"真"，否則為"假"。真/假塊800的輸出是無約束解矢 量X'。
輸出矢量x還被供給"最佳x"邏輯塊812的"xr輸入，以及第
一延遲塊814。第一延遲塊814的輸出^L供給塊812的"X2"輸入，并 且還供給第二延遲塊814，其輸出被供給塊812的"X3"輸入。類似地， 標(biāo)量性能量度U被供給邏輯塊812的"Ul"輸入，并且還供給第三延 遲塊814。第三延遲塊814的輸出被供給塊812的"U2"輸入，并且還 供給第四延遲塊814，其輸出被供給塊812的"U3"輸入。因而標(biāo)量性 能量度值，Ul-U3對(duì)應(yīng)于由于燃燒管理器塊204的三個(gè)最近迭代而 引起的三個(gè)最近的標(biāo)量性能量度值，并且輸出矢量Xl-X3類似地對(duì) 應(yīng)于由燃燒管理器塊204的三個(gè)最近迭代而引起的三個(gè)最近的輸出矢量。如以下將參見圖28更完整所述，"最佳X"邏輯塊812可操作 地選擇其中一個(gè)輸出矢量X1-X3,作為"最佳的"輸出矢量BX。
如以上所述，目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210可配置成可符合許多己知的 直接搜索優(yōu)化算法。在圖26的實(shí)施例中，所示的優(yōu)化算法是己知的 帶方向利用的隨機(jī)游動(dòng)和步長(zhǎng)調(diào)整優(yōu)化算法，但是應(yīng)當(dāng)理解，或者 可使用任何己知的優(yōu)化算法，例如以上所述的任何一種或多種優(yōu)化 算法。
現(xiàn)在參見圖27，其顯示了組成圖26目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210部分的 單位矢量發(fā)生器塊790的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中， 塊790包括配置成可隨機(jī)地產(chǎn)生矢量RV的隨機(jī)矢量發(fā)生器820。隨 機(jī)矢量發(fā)生器820的輸出是被供給平方函數(shù)塊822的輸入，以及供 給算術(shù)塊828的乘法輸入的數(shù)據(jù)矢量。平方函數(shù)塊822可操作地對(duì) 由塊820產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)數(shù)據(jù)矢量各值進(jìn)行平方運(yùn)算，并將相應(yīng)的平 方數(shù)據(jù)值矢量供給求和塊824，其配置成可對(duì)組成由塊822產(chǎn)生的平 方數(shù)據(jù)矢量的平方數(shù)據(jù)值求和。求和節(jié)點(diǎn)824的輸出是供給平方根 函數(shù)塊826的標(biāo)量值，平方根函數(shù)塊826可操作地估算由求和節(jié)點(diǎn)824 產(chǎn)生的總計(jì)數(shù)據(jù)值的平方根，并將相應(yīng)的平方根值供給算術(shù)塊828 的除法輸入。算術(shù)塊828配置成可計(jì)算由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器820產(chǎn)生的 數(shù)據(jù)矢量中的各數(shù)據(jù)值和由塊826產(chǎn)生的平方根值的比，并且產(chǎn)生 相應(yīng)的數(shù)據(jù)值作為輸出，其組成由塊790產(chǎn)生的單位矢量UV。當(dāng)啟 用值從非啟用狀態(tài)改變到啟用狀態(tài)時(shí)，由目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生 的啟用值E啟用單位矢量發(fā)生器塊790,以產(chǎn)生和寄存單位矢量UV。
現(xiàn)在參見圖28,其顯示了組成圖26目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210部分的 最佳X邏輯塊812的一個(gè)"^兌明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，MIN 塊830配置成可接收三個(gè)標(biāo)量性能量度值Ul-U3，并產(chǎn)生具有最小 量值的標(biāo)量性能量度作為輸出。第一標(biāo)量性能量度U1，和MIN塊830 的輸出作為等式塊832的兩個(gè)輸入，從而只有當(dāng)Ul是三個(gè)標(biāo)量性能 量度值Ul-U3的其中一個(gè)具有最小量值的標(biāo)量性能量度值時(shí)，等式
70塊832的輸出為真。等式塊832的輸出被供給真/假塊834的控制輸 入，真/假塊834具有接收數(shù)1的真輸入和接收另一真/假塊836輸出 的假輸入，另一真/假塊836具有接收數(shù)2的真輸入和接收數(shù)3的假 輸入。真/假塊836的控制輸入接收另一等式塊838的輸出，另一等 式塊838具有接收MIN塊830輸出的第一輸入，以及接收第二標(biāo)量 性能量度U2的第二輸入。因而，只有當(dāng)U2是三個(gè)標(biāo)量性能量度值 Ul-U3的其中一個(gè)具有最小量值的標(biāo)量性能量度值時(shí)，等式塊838 的輸出為真。假如這樣，真/假塊產(chǎn)生數(shù)的2和輸出，等等產(chǎn)生數(shù)的 3和輸出。根據(jù)真/假塊836的輸出，真/假塊834類似地產(chǎn)生數(shù)1作 為等式塊832的輸出為真，或者產(chǎn)生數(shù)2或3作為輸出。真/j叚塊834 的輸出因而為數(shù)例如l， 2或3，其相當(dāng)于其中一個(gè)具有最小量值的標(biāo) 量性能量度值U1-U3。
真/假塊834的輸出被供給中繼840的控制輸入，中繼840具有 第一、第二和第三數(shù)據(jù)輸入，其分別接收相應(yīng)的第一、第二和第三 輸出矢量X1， X2和X3。中繼840的輸出是"最佳"輸出矢量BX，其 是輸出矢量Xl-X3的其中一個(gè)矢量，其對(duì)應(yīng)于真/假塊834輸出處所 產(chǎn)生的數(shù)。因而，例如如故標(biāo)量性能量度U2的量值是Ul-U3量值 中最小的，那么由中繼840產(chǎn)生的最佳X矢量BX將是X2。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210和最佳X邏輯塊812如圖26 和28中所示和所述配置成可處理三個(gè)U值和X矢量，但是目標(biāo)優(yōu)化 邏輯塊210和最佳X邏輯塊812可備選地配置成可處理任何數(shù)量如 N個(gè)U值和X矢量，從而從這"N"個(gè)最近的輸出矢量X1-XN中選擇 "最佳"輸出矢量BX,其取決于這"N"個(gè)最近的標(biāo)量性能量度值Ul-UN。
現(xiàn)在參見圖29,其顯示了組成圖3燃燒管理器塊204的一部分 的解約束邏輯212的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，解約 束邏輯塊212包括燃料數(shù)量極限邏輯塊844，其接收通過數(shù)據(jù)提取塊 842而從系統(tǒng)性能目標(biāo)矢量YT中提取的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值TTQ，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES，以及由目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生的組成無約束解 矢量X'—部分的無約束燃料數(shù)量指令值CFQ'作為輸入，并且還4妄收 模型化的峰值氣缸壓力極限值MPCPL，模型化的排氣溫度極限值 MEXTL,以及才莫型化的干燥顆粒物質(zhì)極限值MDPML作為輸入，所 有這些組成由系統(tǒng)模型塊206產(chǎn)生的模型極限矢量ML的一部分。 如后文中將參見圖30和31更詳細(xì)所迷，燃料數(shù)量極限邏輯塊844 可操作地處理前述輸入信號(hào)，并產(chǎn)生燃料數(shù)量指令值CFQ，和EGR 失效值EGRD作為輸出。燃料數(shù)量指令值CFQ由燃料數(shù)量極限邏輯 塊844提供給真/假塊846的假輸入，真/假塊846具有從塊848中接 收燃料數(shù)量超越值(override value)FQOV的真輸入，以及從塊850中 接收燃料數(shù)量用戶超越值FQUO的控制輸入。真/假塊846用于用戶 超越由燃料數(shù)量極限邏輯塊844所產(chǎn)生的燃料數(shù)量指令值CFQ，并 且如果FQUO為真，則產(chǎn)生燃料數(shù)量超越值FQOV作為其輸出，否 則產(chǎn)生燃料數(shù)量指令值CFQ作為其輸出。真/假塊846的輸出作為輸 入提供給限制器塊852，其具有下極限值和上極限值；例如分別為0 和500，并且限制器塊850的輸出是組成輸出矢量X —部分的燃料 數(shù)量指令值CFQ。
無約束soi指令值csor，組成由目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生的無
約束解矢量X'的一部分，其提供給真/假塊854的假輸入，真/假塊854 具有從塊856中接收SOI超越值S0I0V1的真輸入，以及從塊858 中接收SOI用戶超越值S0IU0的控制輸入。真/假塊854用于用戶超
越無約束的soi指令值csor，并且如果soiuo為真，則產(chǎn)生soi 超越值soiov作為其輸出，否則產(chǎn)生無約束燃料數(shù)量指令值csor
作為其輸出。真/假塊854的輸出作為輸入提供給限制器塊860，其 具有下極限值和上極限值；例如分別為-10和10,并且限制器塊860 的輸出是組成輸出矢量X—部分的SOI指令值CSOI。
解約束邏輯塊212還包括充氣管理器(CHM)極限調(diào)節(jié)邏輯塊 862，其接收由圖3的充氣管理器塊216提供的反饋矢量F,無約束充氣流量指令值CCF,以及無約束EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR'，和 來自燃料數(shù)量極限邏輯塊844的EGR失效值EGRD作為輸入信號(hào)， 無約束充氣流量指令值CCF，和無約束EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR' 組成由目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生的無約束解矢量XI的一部分。如后 文中將參見圖32更詳細(xì)所述，充氣管理器極限調(diào)節(jié)邏輯塊862可操 作地處理前述輸入信號(hào)，并產(chǎn)生充氣流量指令值CCF,和EGR分?jǐn)?shù) 指令值CEGRFR作為輸出。充氣流量指令值CCF由CHM極限調(diào)節(jié) 邏輯塊862提供給真/假塊864的假輸入，真/假塊864具有從塊866 中接收充氣流量超越值CFOV的真輸入，以及從塊868中接收充氣 流量用戶超越值CFUO的控制輸入。真/假塊864用于用戶超越由CHM 極限調(diào)節(jié)邏輯塊862所產(chǎn)生的燃料流量指令值CCF,并且如果CFUO 為真，則產(chǎn)生燃料流量超越值CFOV作為其輸出，否則產(chǎn)生燃料流 量指令值CCF作為其輸出。真/假塊864的輸出作為輸入提供給限制 器塊870，其具有下極限值和上極限值；例如分別為0和80,并且 限制器塊870的輸出是組成輸出矢量X —部分的充氣流量指令值 CFQ。 EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR，由CHM極限調(diào)節(jié)邏輯塊862提 供給真/假塊872的假輸入，真/假塊872具有從塊874中接收EGR 分?jǐn)?shù)超越值EFROV的真輸入，以及接收從塊876中EGR分?jǐn)?shù)用戶 超越值EFRUO的控制輸入。真/假塊872用于用戶超越由CHM極限 調(diào)節(jié)邏輯塊862所產(chǎn)生的EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR,并且如果EFRUO 為真，則產(chǎn)生EGR分?jǐn)?shù)超越值EFROV作為其輸出，否則產(chǎn)生EGR 分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR作為其輸出。真/假塊872的輸出作為輸入提供 給限制器塊878,其具有下極限值和上極限值；例如分別為0和30， 并且限制器塊878的輸出是組成輸出矢量X —部分的EGR分?jǐn)?shù)指令 值CEGRFR 。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然解約束邏輯塊212如圖29中所示包括燃料數(shù)量 極限邏輯和CHM極限調(diào)節(jié)邏輯，但是塊212可備選地配置成可包括 更多或更少的參數(shù)約束策略。例如，解約束邏輯塊212可備選或補(bǔ)充地包括SOI約束邏輯塊，其配置成可根據(jù)規(guī)定的準(zhǔn)則而約束無約
束soi指令值csor,其組成無約束輸出矢量x'的一部分。本領(lǐng)域
中的技術(shù)人員應(yīng)該想到可并入到塊212中的其它備選或補(bǔ)充的參數(shù) 約束策略的示例，并且包括在塊212中的任何這種補(bǔ)充的參數(shù)約束 策略都落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖30，其顯示了組成圖28解約束邏輯塊212的一部分 的燃料數(shù)量極限邏輯塊844的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例 中，塊844包括求和節(jié)點(diǎn)880，其具有4^收目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī):扭矩值TTQ 的第一加法輸入，和接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊882中的最大扭矩補(bǔ)償值 MAXTQOFF的第二加法輸入。求和節(jié)點(diǎn)880的輸出代表TTQ和 MAXTQOFF的總和，并被供給最大扭矩加燃料邏輯塊884的最大扭 矩輸入MXT。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES作為第二輸入供給塊884，并且如 后文中將參見圖31更詳細(xì)所述，塊884可操作地處理前述輸入，并 提供最大扭矩加燃料值MXTF作為輸出，其供給MIN塊886的第一 輸入。
另 一求和節(jié)點(diǎn)888具有4妄收目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值TTQ的加法輸入， 以及接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊890中的最小扭矩補(bǔ)償值MINTQOFF的減 法輸入。求和節(jié)點(diǎn)888的輸出代表TTQ和MINTQOFF之間的差值， 并供給最小扭矩加燃料邏輯塊892的最小扭矩輸入MNT，最小扭矩 加燃料邏輯塊892具有接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸入 ES。如后文中將參見圖31所述，最小扭矩加燃料邏輯塊892可操作 地處理前述輸入信號(hào)和值，并產(chǎn)生最小扭矩燃料值MNTF作為輸出， 其供給MAX塊894的第一輸入，MAX塊894具有接收無約束燃料 數(shù)量指令值CFQ'的第二輸入，其組成了由目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生 的無約束解矢量X'的一部分。MAX塊894的輸出作為第二輸入浮皮供 給MIN塊886。 MIN塊886的第三、第四和笫五輸入分別接收模型 化的峰值氣缸壓力極限值MPCPL,模型化的排氣溫度極限值 MEXTL，和模型化的干燥顆粒物質(zhì)極限值MDPML，所有這些組成由系統(tǒng)模型塊206產(chǎn)生的模型極限矢量ML的一部分。MIN塊886 可操作地產(chǎn)生最小MXTF、 MPCPL、 MEXTL、 MDPML和MNTF和
CFQ'之最大值作為燃料數(shù)量指令值CFQ。
模型化的干燥顆粒物質(zhì)極限值MDPML，作為第一輸入還被供給 MAX塊896，其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊898中的常數(shù)，例如0.1 的第二輸入。MAX塊896的輸出被供給算術(shù)塊900的除法輸入，因 此塊896和898為塊900提供除零保護(hù)。算術(shù)塊900的乘法輸入接 收無約束燃料數(shù)量指令值CFQ'，其組成由目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生 的無約束解矢量X'的一部分。CFQ1和MDPML的比值限定了流量 控制參數(shù)FCLR,其作為輸入提供給滯后開關(guān)塊902。開關(guān)塊902的" 真"開關(guān)點(diǎn)由FCLR"on"l'司值表904的FCLRON輸出來提供，其接收 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES作為輸入。表904填充有各取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ES 的開關(guān)點(diǎn)值。開關(guān)塊902的"假"開關(guān)點(diǎn)由FCLR"off'閾值表906的 FCLROFF輸出來提供，其接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES作為輸入。表906 填充有各取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ES的開關(guān)點(diǎn)值FCLROFF。滯后開關(guān)902 的輸出EGR失效值EGRD，并且只要算術(shù)塊900的FCLR輸出大于 低開關(guān)點(diǎn)，F(xiàn)CLROFF， EGRD則為"真"或"r'，并且只要算術(shù)塊900 的FCLR輸出低于上開關(guān)點(diǎn)FCLRON， EGRD則為"假"或"0"。
現(xiàn)在參見圖31，其顯示了組成圖30燃料數(shù)量極限邏輯塊844 — 部分的最大扭矩加燃料邏輯塊884的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的 實(shí)施例中，塊884包括真/假塊912,其具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊910 中的噴射啟動(dòng)扭矩-燃料調(diào)整值SOTFA的"真"輸入。真/假塊912的" 假"輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊914中的常數(shù)值；例如0。真/假塊912 的控制輸入由算術(shù)輸出部件916的輸出提供，其具有第一輸入以及 第二輸入，第一輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊918中的噴射啟動(dòng)調(diào)整的 燃料閾值SOIADFTH,第二輸入接收由扭矩-燃料表920產(chǎn)生的總體 燃料值GF。表920接收由求和節(jié)點(diǎn)880產(chǎn)生的最大扭矩值MXT, 和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES作為輸入，最大扭矩值MXT是目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭
75矩值TTQ,和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊882中的(見圖30)最大扭矩補(bǔ)償值 MAXTQOFF之和。表920填充有各取決于MXT和ES的總體加燃 料值GF。塊916的算術(shù)運(yùn)算符"小于或等于"運(yùn)算符，從而只要 SOIADFTH小于或等于由表920產(chǎn)生的總體加燃料值GF,那么真/ 假塊912的輸出就是儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊910中的SOI扭矩-燃料調(diào)整值 SOTFA，否則為零。
真/假塊912的輸出被供給算術(shù)塊922的減法輸入，算術(shù)塊922 具有接收由扭矩-燃料表920產(chǎn)生的總體加燃料值GF的加法輸入。 算術(shù)塊922的輸出是由塊884產(chǎn)生的最大扭矩燃料值MXTF，并且 是由表920產(chǎn)生的總體加燃料值GF，和真/假塊912輸出之間的差值。 圖30的最小扭矩加燃料邏輯塊892可類似于圖1中所示的塊884構(gòu) 造而成，除了扭矩-燃料表920接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)ES,和由求和節(jié) 點(diǎn)888產(chǎn)生的最小扭矩值MMT作為輸入以外，最小扭矩值MMT是 目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值TTQ，和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)位置890(見圖30)中的最小扭 矩補(bǔ)償值MINTQOFF之間的差值。
現(xiàn)在參見圖32，其顯示了組成圖29解約束邏輯塊212的一部分 的充氣管理器極限調(diào)整邏輯塊862的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的 實(shí)施例中，塊862包括乘法塊930，其具有第一乘法輸入和第二乘法 輸入，笫一乘法輸入接收由圖3的充氣管理器塊216產(chǎn)生的組成反 饋矢量F —部分的指令的充氣流量極限值CCFl,并且第二乘法輸入 接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊932中的充氣流量指令分?jǐn)?shù)值CFCF。乘法塊930 的輸出被供給求和塊934的第一加法輸入，求和塊934具有接收另 一乘法塊936輸出的第二加法輸入。塊936的第一乘法輸入接收由 圖3的充氣管理器塊216提供(或備選地由系統(tǒng)沖莫型塊206提供)的組 成反饋矢量F —部分的充氣流量值CF,并且笫二乘法輸入接收儲(chǔ)存 在存儲(chǔ)器塊938中的充氣流量反々貴分?jǐn)?shù)值CFFF。求和塊934的輸出 供給真/假塊938和944的"真"輸入，并且代表實(shí)際的充氣流量值CF, 和指令的充氣流量極限值CFFL的加權(quán)和。真/假塊938的"假"輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊940中的常數(shù)值，例如0，并且真/假塊944的" 假"輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊946中的另一常數(shù)值，例如70。真/假塊 938的控制輸入是指令的充氣流量低值，CCFl,并且真/假塊944的 控制輸入是指令的充氣流量高值CCFH，其各自形成由充氣管理器塊 216產(chǎn)生的反饋矢量F的 一 部分。真/假塊93 8的輸出作為限制器塊942 的下限LL,并且真Af叚塊944的輸出作為限制器塊942的上限UL。 由目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生的組成無約束解矢量XI —部分的無約束 充氣流量指令值CCF,其供給限制器塊942的另一輸入，并且限制 器塊942可操作地根據(jù)CCFH的邏輯狀態(tài)而將CCF'限制在UL和CF 及CCFl的加權(quán)和的上限，并根據(jù)CCF^的邏輯狀態(tài)而將CCF限制在 LL或CF和CCFt加權(quán)和的下限。在任何情況下，限制器塊942的輸 出是由塊862產(chǎn)生的充氣流量指令值CCF。
塊862還包括具有第一乘法輸入和笫二乘法輸入的乘法塊950， 第一乘法輸入接收由圖3的充氣管理器塊216產(chǎn)生的組成反饋矢量F 一部分的指令的EGR分?jǐn)?shù)極限值CEGRFR^，并且第二乘法輸入接 收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊952中的EGR分?jǐn)?shù)指令值EFCF。乘法塊950的 輸出被供給求和塊954的第一加法輸入，求和塊956具有接收另一 乘法塊936輸出的第二加法輸入。塊956的第一乘法輸入接收由圖3 的充氣管理器塊216提供(或備選地由系統(tǒng)模型塊206提供)的組成反 饋矢量F —部分的EGR分?jǐn)?shù)值EGRFR,并且第二乘法輸入接收儲(chǔ) 存在存儲(chǔ)器塊958中的EGR分?jǐn)?shù)反饋分?jǐn)?shù)值EFFF。求和塊954的 輸出被供給真/假塊960和966的"真"輸入，并且代表實(shí)際EGR分?jǐn)?shù) 值EGRFR，和指令的EGR分?jǐn)?shù)極限值CEGRFRl的加權(quán)和。真/假塊 960的"假"輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊962中的常數(shù)值，例如0，并且" 假"輸入真/假塊966接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊968中的另一常數(shù)值，例如 100。真/假塊960的控制輸入是指令的EGR分?jǐn)?shù)低值CEGRFRl，并 且真/假塊966的控制輸入是指令的EGR分?jǐn)?shù)高值EGRFRH，其各自 形成由充氣管理器塊216產(chǎn)生的反々貴矢量F的一部分。真/假塊960的輸出作為限制器塊964的下限LL，并且真AfFi塊966的輸出作為限 制器塊964的上限UL,由目標(biāo)優(yōu)化邏輯塊210產(chǎn)生的組成無約束解 矢量X"—部分的無約束EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR',其供給限制器 塊964的另一輸入，并且限制器塊964可操作地根據(jù)CEGRFRH的 邏輯狀態(tài)而將CEGRFR'限制在UL和EGRFR及CEGRFRl的加權(quán)和 的上限，并根據(jù)CEGRFR^的邏輯狀態(tài)而將CEGRFR'限制在LL或 EGRFR和CEGRFRL的加權(quán)和的下限。在任何情況下，限制器塊964 的輸出提供給另一真/假塊970的假輸入，真/假塊970具有從塊972 中接收零值的真輸入，并且具有接收由圖29的燃料數(shù)量極限邏輯塊 844所產(chǎn)生的EGR失效信號(hào)的控制輸入。真Mi塊970的輸出是由塊 862產(chǎn)生的EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR。只要EGR失效信號(hào)EGRD 是未啟用的，或假的，那么由塊862產(chǎn)生的EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR 將是由限制器塊964產(chǎn)生的EGR分?jǐn)?shù)指令值。如果另一方面，EGR 失效信號(hào)EGRD是啟用的或真的，那么EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR 將失效或?yàn)榱恪?br> 現(xiàn)在參見圖33，其顯示了組成圖29解約束邏輯塊212的一部分 的SOI邏輯塊875的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊875 包括三維特定計(jì)時(shí)表973，其接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩 值TTQ作為輸入，并且產(chǎn)生特定噴射啟動(dòng)(SOI)值NOMSOI作為輸 出，其通過表973而確定，其取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。 特定噴射啟動(dòng)值NOMSOI供給一對(duì)求和節(jié)點(diǎn)975和979的加法輸入。 求和節(jié)點(diǎn)975的減法輸入4妻收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊977中的恒定的最小 SOI補(bǔ)償值MINOFF。求和節(jié)點(diǎn)975的輸出因而是特定噴射啟動(dòng)值 NOMSOI，和最小SOI補(bǔ)償值MINOFF之間的差值，并供給限制器 985的下限輸入。求和節(jié)點(diǎn)979的另一加法輸入接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊 981中的恒定的最大SOI補(bǔ)償值MAXOFF。求和節(jié)點(diǎn)979的輸出因 而是特定噴射啟動(dòng)值NOMSOI，和最大SOI補(bǔ)償值MAXOFF之間 的差值，并供給限制器985的上限輸入。限制器985的信號(hào)輸入接收無約束SOI指令值CSOI'。限制器985的輸出是噴射啟動(dòng)指令值 CSOI。在操作過程中，SOI邏輯塊875產(chǎn)生噴射啟動(dòng)指令值CSOI， 無約束CSOI值CSOI'被限制于NOMSOI-MINOFF的下限和 NOMSOI+MAXOFF的上限。
現(xiàn)在參見圖34,其顯示了組成圖3燃燒管理器塊204部分的輸 出調(diào)節(jié)邏輯塊214的一個(gè)說明性實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，塊214 包括第一級(jí)過濾器974,其接收組成輸出矢量X —部分的充氣流量 指令值CCF作為輸入，并且接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊976中的過濾器常 數(shù)值FC1。過濾器塊974的輸出是由燃燒管理器塊204產(chǎn)生的充氣 流量指令值CCF，并且是過濾后的充氣流量指令值CCF，其組成輸 出矢量X的一部分。
塊214還包括第二個(gè)第一級(jí)過濾器塊978,其接收真/假塊982 的輸出作為輸入，并且接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊980中的過濾器常數(shù)值 FC2。真/假塊982的"真"輸入是EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR，其組成 輸出矢量X的一部分，并且真/假塊982的"假"輸入是儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器 塊988中的常數(shù)，例如0。真/假塊982的控制輸入是算術(shù)運(yùn)算符塊984 的輸出，其具有接收組成輸出矢量X —部分的EGR分?jǐn)?shù)指令值 CEGRFR的第一輸入，并且具有接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊986中的最小 EGR分?jǐn)?shù)值MINEGRFR的第二輸入。塊984的算術(shù)運(yùn)算符是"大于" 運(yùn)算符，從而只要CEGRFR大于最小EGR分?jǐn)?shù)值MINEGRFR，那 么真/假塊982的輸出就是組成輸出矢量X —部分的EGR分?jǐn)?shù)指令 值CEGRFR，否則為零。如果塊984的輸出為"假"，那么真/假塊982 的輸出為零，如同過濾器塊978和塊214的CEGRFR輸出，從而指 令零值EGR流量。如果另一方面，塊982的輸出為"真"，那么真Af艮 塊982的輸出就是組成輸出矢量X —部分的EGR分?jǐn)?shù)指令值 CEGRFR,并且過濾器塊978的輸出是由燃燒管理器塊204產(chǎn)生的 EGR分?jǐn)?shù)指令值CEGRFR。
塊214包括第三個(gè)第一級(jí)過濾器990，其接收組成輸出矢量X —部分的燃料數(shù)量指令值CFQ作為輸入，并且接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊992 中的過濾器常數(shù)值FC3。過濾器塊990的輸出是由燃燒管理器塊204 產(chǎn)生的燃料數(shù)量指令值CFQ,并且是過濾后的燃料數(shù)量指令值CFQ， 其組成輸出矢量X的一部分。塊214還包括第四個(gè)第一級(jí)過濾器994, 其接收組成輸出矢量X —部分的噴射啟動(dòng)指令值CSOI作為輸入， 并且接收儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器塊996中的過濾器常數(shù)值FC4。過濾器塊994 的輸出是由燃燒管理器塊204產(chǎn)生的噴射啟動(dòng)指令值CSOI,并且是 過濾后的噴射啟動(dòng)指令值CSOI,其組成輸出矢量X的一部分。
這里所述的控制構(gòu)架使用 一種基于模型的解決方案，其中模型 輸出基于傳感器數(shù)據(jù)。因而這種控制構(gòu)架提供在廣泛的操作工況范 圍上的精度，包括特定的操作工況。由這種構(gòu)架產(chǎn)生的解因此對(duì)當(dāng) 前操作工況始終是最優(yōu)化的，并且在所有操作工況下是健壯的。
雖然已經(jīng)在前面附圖和描述中詳細(xì)顯示并描述了本發(fā)明，但是 應(yīng)該認(rèn)為這些圖解和描述本質(zhì)上是說明性的而非限制性的，應(yīng)當(dāng)理 解，本文只是顯示并描述了說明性的實(shí)施例，并且處于本發(fā)明精神 范圍內(nèi)的所有變型和改型都將得到防護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生用于控制物理系統(tǒng)操作的控制參數(shù)的控制構(gòu)架，所述控制構(gòu)架包括一個(gè)或多個(gè)嵌入模型，其各產(chǎn)生與所述物理系統(tǒng)的不同操作參數(shù)相對(duì)應(yīng)的模型輸出，其取決于一個(gè)或多個(gè)與所述物理系統(tǒng)的操作工況相對(duì)應(yīng)的操作值和許多解參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)解參數(shù)；目標(biāo)邏輯，其產(chǎn)生取決于一個(gè)或多個(gè)模型輸出和一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的標(biāo)量性能量度；目標(biāo)優(yōu)化邏輯，其以最大程度地減小所述標(biāo)量性能量度的方式而產(chǎn)生許多無約束解參數(shù)；和解約束邏輯，其從所述許多無約束解參數(shù)中，以限制至少其中一個(gè)所述無約束控制參數(shù)的操作范圍的方式來確定所述許多解參數(shù)；其中，所述控制參數(shù)對(duì)應(yīng)于所述許多無約束控制參數(shù)與所述許多解參數(shù)的其中之一。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè)嵌 入模型中的至少其中 一 個(gè)嵌入模型配置成用于產(chǎn)生相應(yīng)的模型輸 出，所述模型輸出還取決于所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的至少 其中一個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo)邏 輯還配置成用于產(chǎn)生取決于一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值的標(biāo)量性能量度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo)優(yōu) 化邏輯還配置成用于產(chǎn)生取決于所述許多解參數(shù)的所述許多無約束 解參數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述解約束 邏輯還配置成用于產(chǎn)生所述許多解參數(shù)中的至少其中一個(gè)解參數(shù)， 其取決于所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值中的至少其中一個(gè)目標(biāo)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo)優(yōu) 化邏輯包括解選擇邏輯，其響應(yīng)于所述標(biāo)量性能量度的多個(gè)最近迭 代運(yùn)算，并響應(yīng)于所述許多無約束解參數(shù)的相應(yīng)的多個(gè)最近迭代運(yùn) 算，以確定所述控制參數(shù)為所述許多無約束解參數(shù)的多個(gè)最近迭代 中的其中一個(gè)迭代，其具有相應(yīng)的所述標(biāo)量性能量度的多個(gè)最近迭 代中的其中一個(gè)迭代，所述多個(gè)最近迭代中的所述其中一個(gè)迭代具 有相關(guān)于所述標(biāo)量性能量度的多個(gè)最近迭代中的其余迭代的最小量 值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，還包括控制 參數(shù)處理邏輯，其配置成可處理至少其中一個(gè)控制參數(shù)，并產(chǎn)生一 個(gè)輸出，所述輸出控制至少一個(gè)與所述物理系統(tǒng)相關(guān)的促動(dòng)器；并且，所述解約束邏輯還配置成用于產(chǎn)生所述許多解參數(shù)中的 至少其中一個(gè)解參數(shù)，其取決于至少一個(gè)由所述控制參數(shù)處理邏輯 提供給所述解約束邏輯的反^t值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述解約束 邏輯還配置成用于產(chǎn)生所述許多解參數(shù)中的至少其中一個(gè)解參數(shù)， 其取決于由所述嵌入模型的其中 一個(gè)或多個(gè)嵌入模型所提供的至少 一個(gè)模型極限。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè)才莫 型輸出值限定了矢量Y,所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值限定了矢 量Yt，并且所述一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值限定了矢量W;其中，所述目標(biāo)邏輯配置成可確定作為所述矢量Y與Yt之差的 差矢量A,并確定所述標(biāo)量性能量度作為所述矢量W和所述差矢量 函數(shù)的矢量?jī)?nèi)積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 邏輯配置成可根據(jù)關(guān)系式U-W.(Y-YT)來確定所述標(biāo)量性能量度，其 中U是所述標(biāo)量性能量度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo)邏輯配置成可根據(jù)關(guān)系式U=W.(Y-YT)2來確定所述標(biāo)量性能量度， 其中U是所述標(biāo)量性能量度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 邏輯配置成可根據(jù)關(guān)系式1^W.IY-YTl來確定所述標(biāo)量性能量度，其 中U是所述標(biāo)量性能量度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 邏輯配置成可根據(jù)關(guān)系式LNW.I(Y-Y》/Y^來確定所述標(biāo)量性能量 度，其中U是所述標(biāo)量性能量度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述許多 解參數(shù)限定了矢量X，所述許多無約束解參數(shù)限定了矢量X',并且 所述標(biāo)量性能量度被指定為U;其中，所述目標(biāo)優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)直接搜索優(yōu)化技術(shù)而產(chǎn) 生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法而產(chǎn)生取決于U和X以及 特定步長(zhǎng)的X'。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)帶步長(zhǎng)調(diào)整的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法而產(chǎn)生取決 于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)帶方向利用的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法而產(chǎn)生取決 于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)帶方向利用和步長(zhǎng)調(diào)整的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法 而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法的變體而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的x'。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)單變量?jī)?yōu)化算法而產(chǎn)生取決于U和X以及特 定步長(zhǎng)的X'。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述物理 系統(tǒng)是包括空氣處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述控制 構(gòu)架配置成用于產(chǎn)生燃料數(shù)量指令值作為其中一個(gè)控制參數(shù)，并且 產(chǎn)生噴射啟動(dòng)指令值作為另 一控制參數(shù)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制構(gòu)架，其特征在于，還包括燃 料系統(tǒng)，其響應(yīng)于加燃料指令而為發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料；其中，所述控制計(jì)算機(jī)包括加燃料邏輯，其響應(yīng)于燃料數(shù)量指 令值和噴射啟動(dòng)指令值而產(chǎn)生加燃料指令。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述控制 構(gòu)架配置成用于產(chǎn)生充氣流量指令值作為其中一個(gè)控制參數(shù)，并且 產(chǎn)生排氣再循環(huán)(EGR)分?jǐn)?shù)指令值作為另一控制參數(shù)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述空氣 處理系統(tǒng)包括一端流通式地聯(lián)接在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管上、并且及響應(yīng)于EGR控制信號(hào)而控制通過所述EGR導(dǎo)管的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流 量的EGR閥；其中，所述控制計(jì)算機(jī)包括充氣管理器邏輯，其響應(yīng)于充氣流 量指令值和EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生所述EGR控制信號(hào)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述空氣 處理系統(tǒng)包括渦輪增壓器，其具有流通式地聯(lián)接在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排 氣歧管上的可變幾何渦輪(VGT)，所述VGT響應(yīng)于VGT控制信號(hào)以 控制所述渦輪的臨界流量；其中，所述控制計(jì)算機(jī)包括充氣管理器邏輯，其響應(yīng)于充氣流量指令值和EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生所述VGT控制信號(hào)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述空氣 處理系統(tǒng)包括與將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管流通式地聯(lián)接到周圍環(huán)境上的排 氣導(dǎo)管同軸設(shè)置的排氣節(jié)流閥，所述排氣節(jié)流閥響應(yīng)于排氣節(jié)流閥 控制信號(hào)而控制通過所述排氣導(dǎo)管的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量；其中，所述控制計(jì)算機(jī)包括充氣管理器邏輯，其響應(yīng)于充氣流 量指令值和EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生所述VGT控制信號(hào)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè)嵌入模型包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩模型，其產(chǎn)生取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng) 機(jī)操作參數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩估值作為模型輸出。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè) 嵌入模型包括峰值氣缸壓力模型，其產(chǎn)生取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī) 操作參數(shù)的峰值氣缸壓力估值作為模型輸出。
30. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè)嵌入模型包括發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度模型，其產(chǎn)生取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng) 機(jī)操作參數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度估值作為模型輸出。
31. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè) 嵌入模型包括NOx模型，其產(chǎn)生由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的取決于一個(gè)或多個(gè) 發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的NOx估值作為才莫型輸出。
32. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè) 嵌入模型包括干燥顆粒物質(zhì)模型，其產(chǎn)生由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的取決于一 個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的干燥顆粒物質(zhì)估值作為模型輸出。
33. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè) 嵌入模型包括多個(gè)燃料極限值模型，其各產(chǎn)生用于限制發(fā)動(dòng)機(jī)加燃 料的不同燃料流量極限值作為輸出。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè) 燃料極限值模型包括峰值氣缸壓力(PCP)燃料極限值模型，其產(chǎn)生取 決于目標(biāo)PCP極限值的PCP極限燃料流量值作為模型輸出，并取決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作值，所包括的目標(biāo)PCP極限值作為所述 一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值中的其中 一個(gè)目標(biāo)值。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè) 燃料極限值模型包括排氣溫度燃料極限值模型，其產(chǎn)生取決于目標(biāo) 排氣溫度極限值的排氣溫度極限的燃料流量值作為^f莫型輸出，并取 決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)，所包括的目標(biāo)排氣溫度極限值 作為所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值中的其中 一個(gè)目標(biāo)值。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè) 燃料極限值模型包括干燥顆粒物質(zhì)(DPM)燃料極限值模型，其產(chǎn)生取 決于目標(biāo)DPM極限值的DPM極限燃料流量值作為才莫型輸出，并取 決于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)，所包括的目標(biāo)DPM極限值作為 所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值中的其中 一個(gè)目標(biāo)值。
37. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 邏輯還配置成用于產(chǎn)生取決于一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值的標(biāo)量性能量度。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述多個(gè) 模型輸出值限定了矢量Y，所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值限定了 矢量Yt，并且所述一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值限定了矢量W;其中，所述目標(biāo)邏輯配置成可確定作為所述矢量Y和Yt之差的 差矢量A，并確定所述標(biāo)量性能量度作為所述矢量W和差矢量函數(shù) 的矢量?jī)?nèi)積。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 邏輯配置成可根據(jù)關(guān)系式U=W.|100x(Y-Y》/YTl來確定所述標(biāo)量性能 量度，其中U是所述標(biāo)量性能量度。
40. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述許多 解參數(shù)限定了矢量X,所述許多無約束解參數(shù)限定了矢量X'，并且 所述標(biāo)量性能量度被指定為U;其中，所述目標(biāo)優(yōu)化邏輯配置成用于產(chǎn)生取決于U和X以及特 定步長(zhǎng)的X'。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)帶方向利用和步長(zhǎng)調(diào)整的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法 而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
42. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述解約 束邏輯包括許多約束函數(shù)，其各通過將所述相應(yīng)數(shù)量的無約束解參 數(shù)中的其中規(guī)定的解參數(shù)限制在可限定的操作范圍內(nèi)，而產(chǎn)生所述 許多解參數(shù)中的規(guī)定的解參數(shù)。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的控制構(gòu)架，其特征在于，其中一個(gè)控制參數(shù)是燃料數(shù)量指令值；其中，所述許多約束函數(shù)包括燃料數(shù)量極限邏輯，其將相應(yīng)的 無約束燃料數(shù)量指令值限制于最大扭矩加燃料值的最小限度，最小 扭矩加燃料值和無約束燃料數(shù)量指令值中的較大者，由其中一個(gè)嵌 入^t型產(chǎn)生的峰值氣缸壓力燃料極限值，由其中另 一個(gè)嵌入模型產(chǎn) 生的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度燃料極限值，以及由其中又一個(gè)嵌入模型產(chǎn)生 的干燥顆粒物質(zhì)燃料極限值中的最小值。
44. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述燃料 數(shù)量極限邏輯配置成可確定最大和最小扭矩加燃料值，其各取決于 形成其中一個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩目標(biāo)值和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的控制構(gòu)架，其特征在于，其中一個(gè) 控制參數(shù)是充氣流量指令值，并且其中另一個(gè)控制參數(shù)是EGR分?jǐn)?shù) 指令值；其中，所述控制構(gòu)架還包括充氣管理邏輯，其響應(yīng)于充氣流量 指令值和EGR分?jǐn)?shù)指令值而控制與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣處理系統(tǒng)相關(guān) 的一個(gè)或多個(gè)促動(dòng)器；其中，所述許多約束函數(shù)包括極限調(diào)節(jié)邏輯，其限制相應(yīng)的無 約束充氣流量指令值和EGR分?jǐn)?shù)指令值，其取決于從所述充氣管理 邏輯反饋至所述極限調(diào)節(jié)邏輯的信息。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述充氣 極限調(diào)節(jié)邏輯配置成可通過限制相應(yīng)的無約束充氣流量指令值而產(chǎn) 生充氣流量指令值，所述充氣流量值取決于從所述充氣管理邏輯反 饋至所述充氣極限調(diào)節(jié)邏輯的充氣流量信息。
47. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述充氣 極限調(diào)節(jié)邏輯配置成可通過限制相應(yīng)的無約束EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn) 生EGR分?jǐn)?shù)指令值，所述EGR分?jǐn)?shù)值取決于從所述充氣管理邏輯 反饋至所述極限調(diào)節(jié)邏輯的EGR分?jǐn)?shù)信息。
48. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的控制構(gòu)架，其特征在于，所述燃料 數(shù)量極限邏輯還配置成可確定EGR失效值，其取決于無約束燃料數(shù) 量指令值、干燥顆粒物質(zhì)燃料極限值和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的控制構(gòu)架，其特征在于，其中一個(gè) 控制參數(shù)是EGR分?jǐn)?shù)指令值；其中，所述控制構(gòu)架還包括充氣管理邏輯，其響應(yīng)于EGR分?jǐn)?shù) 指令值而控制與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣處理系統(tǒng)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)促動(dòng) 器；并且所述控制構(gòu)架還包括極限調(diào)節(jié)邏輯，其配置成可通過限制 相應(yīng)的無約束EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生EGR分?jǐn)?shù)指令值，所述EGR分?jǐn)?shù)信息；并且，所述極限調(diào)節(jié)邏輯可配置成如果EGR失效值為真時(shí)可產(chǎn) 生零要求的EGR分?jǐn)?shù)值，或者只要EGR分?jǐn)?shù)指令值大于最小的EGR 分?jǐn)?shù)值時(shí)，則產(chǎn)生所述EGR分?jǐn)?shù)指令值。
50. —種產(chǎn)生用于控制物理系統(tǒng)操作的控制參數(shù)的方法，所述 .方法包括如下步驟維持一個(gè)或多個(gè)嵌入模型，其各產(chǎn)生與所述物理系統(tǒng)的不同操作參數(shù)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)模型輸出，所述模型輸出取決于 一個(gè)或多個(gè)與 所述物理系統(tǒng)操作工況相對(duì)應(yīng)的操作值以及許多解參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)解參數(shù)；產(chǎn)生取決于所述多個(gè)模型輸出和 一 個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的標(biāo)量性能量度；以最大程度地減小所述標(biāo)量性能量度的方式而產(chǎn)生許多無約束 解參數(shù)；從所述許多無約束解參數(shù)中，以限制所述許多無約束控制參數(shù) 中的至少其中 一個(gè)控制參數(shù)的操作范圍的方式，來確定所述許多解 參數(shù)；選擇所述許多解參數(shù)和所述許多無約束解參數(shù)的其中之一來作 為控制參數(shù)。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)嵌入 模型中的至少其中 一個(gè)嵌入模型配置成用于產(chǎn)生相應(yīng)的模型輸出， 所述模型輸出還取決于所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的至少其中 一個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值。
52. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生標(biāo)量 性能量度的步驟包括產(chǎn)生還取決于一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值的標(biāo)量性能量 度。
53. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生許多 無約束解參數(shù)的步驟包括產(chǎn)生所述許多無約束解參數(shù)，其還取決于所述許多解參數(shù)的至少其中 一個(gè)解參數(shù)。
54. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述確定所述 許多解參數(shù)的步驟包括確定所述許多解參數(shù)的至少其中 一個(gè)解參 數(shù)，其取決于所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的至少其中 一個(gè)系統(tǒng) 性能目標(biāo)值。
55. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，還包括處理至 少其中 一個(gè)控制參數(shù)以產(chǎn)生輸出的步驟，所述輸出控制至少 一個(gè)與 所述物理系統(tǒng)相關(guān)的促動(dòng)器；其中，確定所述許多解參數(shù)的所述步驟包括，確定所述許多解參數(shù)的至少其中一個(gè)解參數(shù)，其取決于在處理至少其中一個(gè)控制參 數(shù)以產(chǎn)生輸出的所述步驟中所產(chǎn)生的至少一個(gè)反饋值。
56. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，確定所述許多 解參數(shù)的所述步驟包括，確定所述許多解參數(shù)的至少其中一個(gè)解參 數(shù)，其取決于由所述多個(gè)嵌入^^莫型的其中 一個(gè)或多個(gè)嵌入才莫型所提 供的至少一個(gè)模型極限。
57. 根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)^t型 輸出值限定了矢量Y，所述一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值限定了矢量 YT,并且所述一個(gè)或多個(gè)權(quán)重值限定了矢量W;其中，所述產(chǎn)生標(biāo)量性能量度的步驟包括，確定所述矢量Y與 YT之間的差值作為差矢量A，并且計(jì)算所述標(biāo)量性能量度，其作為 所述矢量W和所述差矢量函數(shù)的矢量?jī)?nèi)積。
58. 根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生標(biāo)量 性能量度的步驟包括，根據(jù)關(guān)系式U-W.(Y-YT)來計(jì)算所述標(biāo)量性能 量度，其中U是所述標(biāo)量性能量度。
59. 根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生標(biāo)量 性能量度的步驟包括，根據(jù)關(guān)系式U=W.(Y-YT)2來計(jì)算所述標(biāo)量性 能量度，其中U是所述標(biāo)量性能量度。
60. 根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生標(biāo)量 性能量度的步驟包括，根據(jù)關(guān)系式U=W.|Y-YTl來計(jì)算所述標(biāo)量性能 量度，其中U是所述標(biāo)量性能量度。
61. 根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生標(biāo)量 性能量度的步驟包括，根據(jù)關(guān)系式LNW.I(Y-YT)/YTl來計(jì)算所述標(biāo)量 性能量度，其中U是所述標(biāo)量性能量度。
62. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述許多解參 數(shù)限定了矢量X，所述許多無約束解參數(shù)限定了矢量X',并且所述 標(biāo)量性能量度被指定為U;其中，所述產(chǎn)生許多無約束解參數(shù)的步驟包括，根據(jù)直接搜索優(yōu)化技術(shù)而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的x'。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生許多 無約束解參數(shù)的步驟包括，根據(jù)隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法而產(chǎn)生取決于U 和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
64. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生許多 無約束解參數(shù)的步驟包括，根據(jù)帶步長(zhǎng)調(diào)整的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法而 產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
65. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生許多 無約束解參數(shù)的步驟包括，根據(jù)帶方向利用的隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法而 產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
66. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生許多 無約束解參數(shù)的步驟包括，根據(jù)帶方向利用和步長(zhǎng)調(diào)整的隨機(jī)游動(dòng) 優(yōu)化算法而產(chǎn)生取決于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
67. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生許多 無約束解參數(shù)的步驟包括，根據(jù)隨機(jī)游動(dòng)優(yōu)化算法的變體而產(chǎn)生取 決于U和X以及特定步長(zhǎng)的X'。
68. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生許多 無約束解參數(shù)的步驟包括，根據(jù)單變量?jī)?yōu)化算法而產(chǎn)生取決于U和 X以及特定步長(zhǎng)的X'。
69. —種用于控制物理系統(tǒng)操作的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括產(chǎn)生指示所述物理系統(tǒng)操作狀態(tài)的傳感數(shù)據(jù)的傳感器； 配置成可控制所述物理系統(tǒng)的操作特征的促動(dòng)器； 控制計(jì)算機(jī)，其包括接收解參數(shù)和傳感數(shù)據(jù)任一個(gè)的嵌入模型，所述嵌入模型產(chǎn)生與所述物理系統(tǒng)的操作參數(shù)相對(duì)應(yīng)的模型輸出；目標(biāo)邏輯，其產(chǎn)生取決于所述模型輸出和系統(tǒng)性能目標(biāo)值的標(biāo)量性能量度；目標(biāo)優(yōu)化邏輯，其以最大程度地減小所述標(biāo)量性能量度的方式而產(chǎn)生無約束解參數(shù)；和約束邏輯，其通過限制所述無約束解參數(shù)的操作范 圍而產(chǎn)生所述解參數(shù)，所述控制參數(shù)對(duì)應(yīng)于所述無約 束解參數(shù)和所述解參數(shù)的其中一個(gè)；和 響應(yīng)于所述控制參數(shù)以控制所述促動(dòng)器操作的裝置。
70. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入 才莫型配置成用于產(chǎn)生還取決于所述系統(tǒng)性能目標(biāo)值的才莫型輸出。
71. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo) 邏輯還配置成用于產(chǎn)生取決于權(quán)重值的標(biāo)量性能量度。
72. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯還配置成用于產(chǎn)生取決于所述解參數(shù)的無約束解參數(shù)。
73. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述約束 邏輯還配置成用于產(chǎn)生取決于所述系統(tǒng)性能目標(biāo)值的解參數(shù)。
74. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，響應(yīng)于所 述控制參數(shù)而控制所述促動(dòng)器操作的所述裝置包括與所迷控制計(jì)算機(jī)相關(guān)的控制參數(shù)處理邏輯，其配置成可處理 所述控制參數(shù)并產(chǎn)生促動(dòng)器控制信號(hào)；和促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，其響應(yīng)于所述促動(dòng)器控制信號(hào)而產(chǎn)生用于控 制所述促動(dòng)器操作的促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
75. 根據(jù)權(quán)利要求74所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述約束 邏輯還配置成用于產(chǎn)生所述解參數(shù)，其取決于由所述控制參數(shù)處理 邏輯提供給所述約束邏輯的反饋值。
76. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，響應(yīng)于所 述控制參數(shù)以便控制所述促動(dòng)器操作的所述裝置包括促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電 路，所述促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路響應(yīng)于所述控制參數(shù)而產(chǎn)生促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，以便控制所述促動(dòng)器操作。
77. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述約束 邏輯還配置成用于產(chǎn)生所述解參數(shù)，其取決于由所述嵌入模型提供 的模型極限。
78. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感 器是物理傳感器，其配置成可檢測(cè)所述物理系統(tǒng)的操作狀態(tài)，并產(chǎn) 生指示所述操作狀態(tài)的傳感器信號(hào)。
79. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感 器是包括在所述控制計(jì)算機(jī)中的評(píng)估算法，所述評(píng)估算法評(píng)估所述 物理系統(tǒng)的操作狀態(tài)，并產(chǎn)生指示所述操作狀態(tài)的傳感數(shù)據(jù)，所述 操作狀態(tài)取決于所述物理系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)其它操作工況。
80. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述物理 系統(tǒng)是包括空氣處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。
81. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 參數(shù)是燃料數(shù)量指令值；其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括響應(yīng)于加燃料指令而為所述發(fā)動(dòng)機(jī)供 給燃料的燃料系統(tǒng)；并且，所述控制計(jì)算機(jī)還包括響應(yīng)于燃料數(shù)量指令值而產(chǎn)生加 燃料指令的加燃料邏輯。
82. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所迷控制 參數(shù)是噴射啟動(dòng)參數(shù)指令值；其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括響應(yīng)于加燃料指令而為所述發(fā)動(dòng)機(jī)供 給燃料的燃料系統(tǒng)；并且所述控制計(jì)算機(jī)還包括響應(yīng)于噴射啟動(dòng)參數(shù)指令值而產(chǎn)生 加燃料指令的加燃料邏輯。
83. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 參數(shù)是充氣流量指令值；其中，所述空氣處理系統(tǒng)包括一端流通式地l關(guān)接在所述發(fā)動(dòng)機(jī)再循環(huán)(EGR)導(dǎo)管，以及響應(yīng)于EGR控制信號(hào)而控制通過所述EGR 導(dǎo)管的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量的EGR閥；并且，所述控制計(jì)算機(jī)包括充氣管理器邏輯，其響應(yīng)于充氣流 量指令值而產(chǎn)生所述EGR控制信號(hào)。
84. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣 處理系統(tǒng)包括渦輪增壓器，其具有流通式地聯(lián)接在EGR導(dǎo)管下游的 排氣歧管上的可變幾何渦輪(VGT)，所述VGT響應(yīng)于VGT控制信號(hào) 以控制所述渦輪的臨界流量；其中，所述充氣管理器邏輯響應(yīng)于充氣流量指令值而產(chǎn)生所述 VGT控制信號(hào)。
85. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣 處理系統(tǒng)包括與流通式地將所述排氣歧管聯(lián)接到周圍環(huán)境中的排氣 導(dǎo)管同軸設(shè)置的排氣節(jié)流閥，所述EGR導(dǎo)管流通式地聯(lián)接在所述排 氣節(jié)流閥上游的排氣導(dǎo)管上，所述排氣節(jié)流閥響應(yīng)于排氣節(jié)流閥控 制信號(hào)而控制通過所述排氣導(dǎo)管的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量；其中，所述充氣管理器邏輯響應(yīng)于充氣流量指令值而產(chǎn)生所述 VGT控制信號(hào)。
86. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 參數(shù)是排氣再循環(huán)(EGR)分?jǐn)?shù)指令值；其中，所述空氣處理系統(tǒng)包括一端流通式地聯(lián)接在所述發(fā)動(dòng)機(jī) 的進(jìn)氣歧管上、并且其對(duì)端連接在所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管上的EGR導(dǎo) 管，以及響應(yīng)于EGR控制信號(hào)而控制通過所述EGR導(dǎo)管的發(fā)動(dòng)機(jī) 排氣流量的EGR閥；并且，所述控制計(jì)算機(jī)包括充氣管理器邏輯，其響應(yīng)于EGR分 數(shù)指令值而產(chǎn)生所述EGR控制信號(hào)。
87. 根據(jù)權(quán)利要求86所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣 處理系統(tǒng)包括渦輪增壓器，其具有流通式地聯(lián)接在EGR導(dǎo)管下游的 排氣歧管上的可變幾何渦輪(VGT)，所述VGT響應(yīng)于VGT控制信號(hào)以控制渦輪的臨界流量；其中，所述充氣管理器邏輯響應(yīng)于EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生所述 VGT控制信號(hào)。
88. 根據(jù)權(quán)利要求86所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣 處理系統(tǒng)包括與流通式地將所述排氣歧管聯(lián)接到周圍環(huán)境中的排氣 導(dǎo)管同軸設(shè)置的排氣節(jié)流閥，所述EGR導(dǎo)管流通式地聯(lián)d妻在所述排 氣節(jié)流閥上游的排氣導(dǎo)管上，所述排氣節(jié)流閥響應(yīng)于排氣節(jié)流閥控 制信號(hào)而控制通過所述排氣導(dǎo)管的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量；其中，所述充氣管理器邏輯響應(yīng)于EGR分?jǐn)?shù)指令值而產(chǎn)生所述 VGT控制信號(hào)。
89. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo) 邏輯還配置成用于產(chǎn)生取決于權(quán)重值的標(biāo)量性能量度。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo) 邏輯配置成可根據(jù)關(guān)系式LNW.I100x(YT-Y)/YTi而確定所述標(biāo)量性能 量度，其中U是所述標(biāo)量性能量度，W是所述權(quán)重值，Y是所述模 型輸出，并且YT是所述系統(tǒng)性能目標(biāo)。
91. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo) 優(yōu)化邏輯配置成可根據(jù)直接搜索優(yōu)化算法而產(chǎn)生取決于所述標(biāo)量性 能量度、所述解參數(shù)和特定步長(zhǎng)的無約束解參數(shù)。
92. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 參數(shù)是噴射啟動(dòng)指令值；其中，所述約束邏輯包括噴射啟動(dòng)(SOI)約束邏輯，其確定最大 和最小噴射啟動(dòng)極限，并且將相應(yīng)的無約束噴射啟動(dòng)指令值的操作 范圍限制在所述最大和最小噴射啟動(dòng)極限之間，所述最大和最小噴 射啟動(dòng)極限各取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和限定了所述系統(tǒng)性能目標(biāo)值的發(fā) 動(dòng)機(jī)輸出扭矩目標(biāo)值。
93. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 參數(shù)是燃料數(shù)量指令值；其中，所述約束邏輯包括燃料數(shù)量極限邏輯，其將無約束燃料 數(shù)量指令值限制于最大扭矩加燃料值、最小扭矩加燃料值與所述無 約束燃料數(shù)量指令值的較大值、峰值氣缸壓力燃料極限值、發(fā)動(dòng)機(jī) 排氣溫度燃料極限值，以及干燥顆粒物質(zhì)燃料極限值的最小值。
94. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 參數(shù)是充氣流量指令值；其中，響應(yīng)于所述控制參數(shù)以便控制所述促動(dòng)器操作的所述裝 置包括與所述控制計(jì)算機(jī)相關(guān)、并且配置成可處理充氣流量指令值 和產(chǎn)生促動(dòng)器控制信號(hào)的指令處理邏輯，以及響應(yīng)于所述促動(dòng)器控 制信號(hào)以產(chǎn)生促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制所述促動(dòng)器操作的促動(dòng)器驅(qū)動(dòng) 電路；其中，所述約束邏輯包括充氣極限調(diào)節(jié)邏輯，其限制相應(yīng)的無 約束充氣流量指令值，所述的無約束充氣流量指令值取決于從所述 指令處理邏輯反饋至所述充氣極限調(diào)節(jié)邏輯的信息。
95. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 參數(shù)是排氣再循環(huán)(EGR)分?jǐn)?shù)指令值；其中，響應(yīng)于所述控制參數(shù)以便控制所述促動(dòng)器操作的所述裝 置包括與所述控制計(jì)算機(jī)相關(guān)、并且并配置成可處理EGR分?jǐn)?shù)指令 值和產(chǎn)生促動(dòng)器控制信號(hào)的指令處理邏輯，以及響應(yīng)于所迷促動(dòng)器 控制信號(hào)以產(chǎn)生促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制所述促動(dòng)器操作的促動(dòng)器驅(qū) 動(dòng)電路；其中，所述約束邏輯包括充氣極限調(diào)節(jié)邏輯，其限制相應(yīng)的無 約束EGR分?jǐn)?shù)指令值，所述的無約束EGR分?jǐn)?shù)指令值取決于從所 述指令處理邏輯反^t至所述充氣極限調(diào)節(jié)邏輯的信息。
全文摘要
一種產(chǎn)生用于控制物理系統(tǒng)操作的控制參數(shù)的控制構(gòu)架，包括一個(gè)或多個(gè)嵌入模型、目標(biāo)邏輯、目標(biāo)優(yōu)化邏輯和解約束邏輯，嵌入模型各產(chǎn)生與物理系統(tǒng)的不同操作參數(shù)相對(duì)應(yīng)的模型輸出，所述操作參數(shù)取決于一個(gè)或多個(gè)物理系統(tǒng)的操作工況和/或和許多解參數(shù)，目標(biāo)邏輯產(chǎn)生取決于所述許多模型輸出和一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)性能目標(biāo)值的標(biāo)量性能量度，目標(biāo)優(yōu)化邏輯以最大程度地減小標(biāo)量性能量度的方式來產(chǎn)生許多無約束解參數(shù)，并且解約束邏輯按照限制至少其中一個(gè)無約束解參數(shù)的操作范圍的方式而從所述許多無約束解參數(shù)中確定所述許多解參數(shù)?？刂茀?shù)可對(duì)應(yīng)于所述許多無約束解參數(shù)或所述許多解參數(shù)的其中一個(gè)。
文檔編號(hào)G05B13/02GK101578558SQ200680014644
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月2日
發(fā)明者L·J·布拉克尼 申請(qǐng)人:卡明斯公司