使用模型预测控制增加催化剂的温度的系统和方法技术方案

公开了使用模型预测控制的汽油发动机中的催化剂熄灯过渡。一种系统包括：催化剂熄灯模块，所述催化剂熄灯模块基于发动机冷却液温度和估计的排气焓选择性地产生第一信号；设定值模块，所述设定值模块响应于接收到第一信号来选择性地开始催化剂熄灯周期并且产生所需排气焓；以及第一模型预测控制(MPC)模块，所述第一MPC模块基于发动机的模型和可能目标值组产生预测参数、基于预测参数和所需排气焓产生用于可能目标值组的成本并且基于成本从多个可能目标值组中选择所述可能目标值组。该系统还包括发动机致动器模块，所述发动机致动器模块基于目标值中的至少一个来调整发动机的致动器。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的交叉引用 此申请涉及2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 502、2014年3 月26日提交的美国专利申请号14/225, 516、2014年3月26日提交的美国专利申请号 14/225,569、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,626、2014年3月26日提交 的美国专利申请号14/225,817、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,896、2014 年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 53U2014年3月26日提交的美国专利申请号 14/225,507、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,808、2014年3月26日提交 的美国专利申请号14/225, 587、2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225, 492、2014 年3月26日提交的美国专利申请号14/226,006、2014年3月26日提交的美国专利申请号 14/226, 12U2014年3月26日提交的美国专利申请号14/225,496。以上申请的全部披露 内容以引用的方式并入本文。
本公开涉及内燃发动机，并且更具体来说，涉及使用模型预测控制增加催化剂的 温度的系统和方法。
技术介绍
本文所提供的
技术介绍
描述的目的在于从总体上介绍本公开的背景。当前提及 的专利技术人的工作一一以在此
技术介绍
部分中所描述的为限一一以及在提交时否则可能不 构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技 术。 内燃发动机在汽缸内燃烧空气与燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。进入 发动机的空气流量通过节气门来调节。更具体来说，节气门调整节气门面积，这增加或减少 进入发动机的空气流量。当节气门面积增加时，进入发动机的空气流量增加。燃料控制系 统调整燃料被喷射的速率从而将所需的空气/燃料混合物提供到汽缸和/或实现所需的扭 矩输出。增加提供到汽缸的空气与燃料的量增加发动机的扭矩输出。 在火花点火发动机中，火花开始提供到汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩 点火发动机中，汽缸中的压缩燃烧提供到汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流量 可以是用于调整火花点火发动机的扭矩输出的主要机构，而燃料流可以是用于调整压缩点 火发动机的扭矩输出的主要机构。 排气系统包括催化剂，诸如三元催化剂。催化剂与流过催化剂的排气的一个或多 个成分反应以减少排气中的排放物。当催化剂温度低于阈值时，催化剂不会有效地减少排 放物。在催化剂熄灯周期期间，催化剂的温度增加到预定催化剂温度。 已经开发出发动机控制系统来控制发动机输出扭矩以实现所需扭矩。然而，传统 的发动机控制系统并不如需要一样精确地控制发动机输出扭矩。另外，传统的发动机控制 系统并不对控制信号提供快速响应或者在影响发动机输出扭矩的各种设备之间协调发动 机扭矩控制。
技术实现思路
-种系统包括：催化剂熄灯模块，所述催化剂熄灯模炔基于发动机冷却液温度和 估计的排气焓选择性地产生第一信号；设定值模块，所述设定值模块响应于接收到第一信 号来选择性地开始催化剂熄灯周期并且产生所需排气焓；以及第一模型预测控制（MPC)模 块，所述第一 MPC模炔基于发动机的模型和可能目标值组产生预测参数、基于预测参数和 所需排气焓产生用于可能目标值组的成本并且基于成本从多个可能目标值组中选择所述 可能目标值组。该系统还包括发动机致动器模块，所述发动机致动器模炔基于目标值中的 至少一个来调整发动机的致动器。 本专利技术包括以下内容： 1. 一种系统，包括： 催化剂熄灯模块，所述催化剂熄灯模炔基于发动机冷却液温度和估计的排气焓选 择性地产生第一信号； 设定值模块，所述设定值模块响应于接收到所述第一信号选择性地开始催化剂熄 灯周期并且产生所需排气焓； 第一模型预测控制（MPC)模块，所述第一 MPC模块： 基于发动机的模型和可能目标值组产生预测参数； 基于所述预测参数和所述所需排气焓产生用于所述可能目标值组的成本；以及 基于所述成本从多个可能目标值组中选择所述可能目标值组；以及 发动机致动器模块，所述发动机致动器模炔基于目标值中的至少一个来调整所述 发动机的致动器。 2.如方案1所述的系统，其中： 所述预测参数包括预测排气焓；以及 所述第一 MPC模炔基于所述所需排气焓与所述预测排气焓之间的差异来确定所 述成本。 3.如方案2所述的系统，其中所述成本随着所述所需排气焓与所述预测排气焓之 间的差异增加而增加。 4.如方案3所述的系统，其中所述第一 MPC模块选择可能目标值组中具有最低成 本的一个。 5.如方案1所述的系统，其中所述设定值模炔基于所述发动机的排气系统中的催 化剂的温度、所述催化剂中氧气的浓度以及所述催化剂下游的所述排气系统中的排放物浓 度中的至少一个来产生所述所需排气焓。 6.如方案5所述的系统，其中所述设定值模块调整所述所需排气焓以最小化催化 剂熄灯周期，所述催化剂熄灯周期在起动所述发动机时开始并且在所述催化剂温度等于熄 灯温度时结束。 7.如方案6所述的系统，其中所述设定值模块调整所述所需排气焓以最小化在所 述催化剂熄灯周期期间由所述发动机产生的排气中的排放物的量。 8.如方案1所述的系统，其进一步包括排气焓估计模块，所述排气焓估计模炔基 于由所述发动机产生的排气的质量流率、排气的温度以及排气的化学成分来估计当前排气 焓，其中所述第一 MPC模炔基于所述当前排气焓产生所述预测参数。 9.如方案1所述的系统，其进一步包括第二MPC模块，所述第二MPC模块： 基于催化剂的模型和可能目标排气焓产生所述发动机的排气系统中的催化剂的 预测状态； 基于预测催化剂状态产生用于所述可能目标排气焓中的每一个的成本；以及 基于与所述可能目标排气焓中的每一个相关的所述成本来选择所述可能目标排 气焓中的一个。 10.如方案9所述的系统，其中所述预测催化剂状态包括催化剂的预测温度、催化 剂中氧气的预测浓度以及催化剂下游的排气系统中排放物的预测浓度。 11. 一种方法，包括： 基于发动机冷却液温度和估计的排气焓选择性地产生第一信号； 响应于接收到所述第一信号来选择性地开始催化剂熄灯周期； 选择性地产生所需排气焓； 产生可能目标值组； 基于发动机的模型和所述可能目标值组产生预测参数； 基于所述预测参数和所述所需排气焓产生用于所述可能目标值组的成本；以及 基于所述成本从多个可能目标值组中选择所述可能目标值组；以及 基于目标值中的至少一个来调整发动机的致动器。 12.如方案11所述的方法，其进一步包括： 所述预测参数包括预测排气焓；以及 基于所述所需排气焓与所述预测排气焓之间的差异来确定所述成本。 13.如方案12所述的方法，其进一步包括所述成本随着所述所需排气焓与所述预 测排气焓之间的所述差异增加而增加。 14.如方案13所述的方法，其进一步包括选择所述可能目标值组中具有最低成本 的一个。 15.如方案11所述的方法，其进一步包括基于所述发动机的排气系统中的催化剂 的温度、所述催化剂中氧气的浓度以及所述催化剂下游的排气系统中的排放物浓度中的至 少一个来产生所述所需排气焓。 16.如方案15所述的方法，其进一步包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：催化剂熄灯模块，所述催化剂熄灯模块基于发动机冷却液温度和估计的排气焓选择性地产生第一信号；设定值模块，所述设定值模块响应于接收到所述第一信号选择性地开始催化剂熄灯周期并且产生所需排气焓；第一模型预测控制(MPC)模块，所述第一MPC模块：基于发动机的模型和可能目标值组产生预测参数；基于所述预测参数和所述所需排气焓产生用于所述可能目标值组的成本；以及基于所述成本从多个可能目标值组中选择所述可能目标值组；以及发动机致动器模块，所述发动机致动器模块基于目标值中的至少一个来调整所述发动机的致动器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·根斯拉克，G·R·小齐甘，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US