DE10016858A1 - Vorrichtung zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorverdichtungsvorrichtung - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer VorverdichtungsvorrichtungInfo
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Abstract
Ein elektronisches Motorsteuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorverdichtungsvorrichtung, die in der Lage ist, einen gewünschten Ladedruck zu erzeugen, umfasst ein elektronisch gesteuertes Drosselventil und einen Drucksensor, der in einer Ansaugleitung angeordnet ist, um einen tatsächlichen Ladedruck zu erfassen. Das System berechnet eine Soll-Luftmenge, die in einer geschichteten Verbrennungsart oder bei einer homogenen Magerverbrennungsart verwendet wird, basierend auf zumindest einem Betätigungsgrad des Gaspedals. Das System berechnet weiter den gewünschten Ladedruck basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast und berechnet einen Ladedruck-Korrekturfaktor als das Verhältnis des gewünschten Ladedrucks zum tatsächlichen Ladedruck während der geschichteten Verbrennungsart oder während der homogenen Magerverbrennungsart. Außerdem ist ein Arithmetikabschnitt vorgesehen, um die Soll-Luftmenge durch den Ladedruck-Korrekturfaktor während der geschichteten Verbrennungsart oder während der homogenen Magerverbrennungsart zu korrigieren. Die korrigierte Soll-Luftmenge wird als eine virtuelle Soll-Luftmenge festgelegt. Eine Drosselbetätigungsvorrichtung betätigt das elektronisch gesteuerte Drosselventil, so dass die virtuelle Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird. Auf diese Weise wird die Antwortverzögerung bei einer Änderung des Ladedrucks während der Beschleunigung/Verzögerung in der Mager- oder Ultramagerverbrennungsart korrigiert.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Verbrennungs
kraftmaschine mit einer Vorverdichtervorrichtung, wie beispielsweise einem Kompressor
oder einem Turbovorverdichter (einfach: Turbolader), und insbesondere eine elektro
nisch gesteuerte Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorverdichtungsvorrichtung und
einem elektronischen Treibstoffeinspritzsystem, das zur Umschaltung zwischen zumin
dest einer homogenen Verbrennungsart und einer geschichteten Verbrennungsart ver
wendet wird.
In den letzten Jahren wurden verschiedene Verbrennungskraftmaschinen vorgeschla
gen und entwickelt, die in der Lage sind, in zumindest einer von zwei Verbrennungsar
ten betrieben zu werden, nämlich einer homogenen Verbrennungsart, in der eine Treib
stoffeinspritzung zu einem frühen Zeitpunkt des Ansaughubes eine homogene Luft-
Treibstoffmischung erzeugt, und eine geschichtete Verbrennungsart (eine Verbren
nungsart mit später Einspritzung), bei der eine Treibstoffeinspritzung bis zum Ende des
Verdichtungshubes verzögert wird, um eine geschichtete Luft-Treibstoffmischung zu er
zeugen. Wenn ein Motor beschleunigt wird, der in einem Bereich eines mageren oder
ultramageren Luft-Treibstoffmischungsverhältnisses betrieben wird, das magerer als das
stöchiometrische Luft-Treibstoffmischungsverhältnis (14,6 : 1) ist, also bei einer Be
schleunigung in einer Betriebsart mit Magerverbrennung oder in einer Betriebsart mit
Ultramagerverbrennung, dann gibt es zwei Möglichkeiten, um die Ausgangsleistung des
Motors zu erhöhen. Eine Möglichkeit besteht darin, das Luft-Treibstoffmischungsver
hältnis (A/F oder AFR) in Richtung eines fetteren Luft-Treibstoffverhältnisses zu steuern
oder zu kontrollieren. In diesem Fall stellt der erhöhte Ausstoß von Stickstoffoxiden
(NOx) ein Problem dar. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Druck in der Luft-
Treibstoffmischung durch eine Vorverdichtungsvorrichtung ohne Änderung des A/F zu
erhöhen. Durch das letztere Verfahren ist es möglich, die Ausgangsleistung des Motors
zu erhöhen und gleichzeitig den Ausstoß an NOx zu verringern, wenn in der Betriebsart
mit Magerverbrennung oder in der Betriebsart mit Ultramagerverbrennung beschleunig
wird. Ein derartiges Verfahren wurde in der vorläufigen japanischen Patentveröffentli
chung Nr. 7-158462 offenbart.
Die Änderungscharakteristiken des Ladedrucks, die während einer Beschleunigung ei
nes bei einem stöchiometrischen Luft-Treibstoffverhältnis betriebenen Motors (dieser
Bereich wird im Folgenden als "stöchiometrische Verbrennungsart" oder als "stöchio
metrischer Verbrennungsbereich" bezeichnet) unterscheiden sich etwa von denen wäh
rend einer Beschleunigung mit einem bei magerem Luft-Treibstoffverhältnis betriebenen
Motor (dieser Bereich wird im Folgenden als "Magerverbrennungsart" oder als "Mager
verbrennungsbereich"). Im Vergleich zur Beschleunigung/Verzögerung bei der stöchio
metrischen Verbrennungsart findet bei der Magerverbrennungsart während der Be
schleunigung/Verzögerung eine große Änderung des Ladedrucks statt. Beispielsweise
tritt während der Beschleunigung in der Magerverbrennungsart eine Antwortverzögerung
im Anstieg des Ladedruckes auf. Die Antwortverzögerung des Anstiegs des Ladedrucks
bewirkt eine Verzögerung bei der Erhöhung der Luftmenge, die in die Zylinder des Mo
tors eintritt. Ähnlich tritt während der Verzögerung in der Magerverbrennungsart eine
Antwortverzögerung im Abfall des Ladedrucks auf. Die Antwortverzögerung beim Abfall
des Ladedrucks bewirkt eine Verzögerung bei der Verringerung der Menge an ange
saugter Luft. Aufgrund der Antwortverzögerung bei der Änderung des Ladedrucks unter
scheiden sich die Anstiegs- und Abfalleigenschaften des Motormoments während der
Beschleunigung/Verzögerung bei der Magerverbrennungsart von denen während der
Beschleunigung/Verzögerung in der stöchiometrischen Verbrennungsart. Wie oben be
schrieben wurde, ist beim Vorliegen der Antwortverzögerung bei der Änderung des La
dedrucks die Magerverbrennungsart der stöchiometrischen Verbrennungsart sowohl
hinsichtlich der Anstiegs- und Abfalleigenschaften des Drehmoments als auch hinsicht
lich der Fahreigenschaften unterlegen.
Entsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung einer
Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorverdichtervorrichtung zu schaffen, die die oben
erwähnten Nachteile im Stand der Technik vermeidet.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung einer Verbren
nungskraftmaschine mit einer Vorverdichtervorrichtung und einem elektronischen Treib
stoffeinspritzsystem zu schaffen, die in der Lage ist, Anstiegs- und Abfallcharakteristiken
im Motormoment bereitzustellen, die im Wesentlichen den Beschleunigungs-/Ver
zögerungseigenschaften der stöchiometrischen Verbrennungsart entsprechen, selbst
wenn die Beschleunigung/Verzögerung in der Magerverbrennungsart stattfindet.
Um die obigen oder andere Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, umfasst eine
Vorrichtung zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorverdichtungs
vorrichtung, durch die ein vorbestimmter Ladedruck erzeugbar ist, eine Drosselsteue
rungsvorrichtung, die ein Drosselventil steuert, einen Drucksensor, der in einer An
saugleitung angeordnet ist, um einen tatsächlichen Ladedruck zu messen, eine Steuer
einheit, die so ausgebildet ist, dass sie mit der Drosselsteuerungsvorrichtung zur ge
zielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhängigkeit von einem
Betätigungsgrad des Gaspedals verbindbar ist, wobei die Steuereinheit einen Arithme
tikabschnitt, der in Abhängigkeit von zumindest einem Betätigungsgrad des Gaspedals
eine Soll-Luftmenge berechnet, die in einem Betriebsbereich des Motors mit magerem
Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, einen Arithmetikabschnitt, der den gewünsch
ten Ladedruck in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast berechnet, ei
nen Arithmetikabschnitt, der einen Ladedruck-Korrekturfaktor berechnet, der im Be
triebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis eine Differenz zwischen
dem Soll-Ladedruck und dem Ist-Ladedruck berücksichtigt, und einen Arithmetikab
schnitt aufweist, der die Soll-Luftmenge, die im Betriebsbereich des Motors mit mage
rem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, um den Ladedruck-Korrekturfaktor korri
giert, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen, und die die korrigierte Soll-
Luftmenge als eine virtuelle Soll-Luftmenge bestimmt, sowie eine Drosselbetätigungs
vorrichtung, die das Drosselventil so antreibt, dass die virtuelle Soll-Luftmenge in den
Motor eingesaugt wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Steu
erung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorverdichtervorrichtung, durch die
ein Soll-Ladedruck erzeugbar ist, eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die ein Drossel
ventil steuert, einen Drucksensor, der in einer Einsaugleitung angeordnet ist, um einen
Ist-Ladedruck zu erfassen, eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, mit der Drossel
steuerungsvorrichtung zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils
in Abhängigkeit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals verbunden zu werden, wo
bei die Steuerung einen Arithmetikabschnitt, der eine Soll-Luftmenge in Abhängigkeit
von zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals berechnet, einen Arithmetikab
schnitt, der den Soll-Ladedruck in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motor
last berechnet, einen Arithmetikabschnitt, der einen Ladedruck-Korrekturfaktor berech
net, der eine Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck und dem Ist-Ladedruck berück
sichtigt, und einen Bestimmungsabschnitt, der bestimmt, ob sich der Motor in einem Be
triebsbereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis oder einem Betriebsbereich mit stö
chiometrischem Luft-Treibstoffverhältnis befindet, sowie einen Arithmetik-Logik-
Abschnitt aufweist, der ein von dem Bestimmungsabschnitt erzeugtes Ergebnis berück
sichtigt, um die Soll-Luftmenge durch den Ladedruck-Korrekturfaktor zur Erzeugung ei
ner korrigierten Soll-Luftmenge zu korrigieren und die korrigierte Soll-Luftmenge als tat
sächliche bzw. virtuelle Soll-Luftmenge zu bestimmen, wenn sich der Motor im Betriebs
bereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis befindet, und um die Soll-Luftmenge
selbst als tatsächliche Soll-Luftmenge zu bestimmen, wenn sich der Motor im Betriebs
bereich mit stöchiometrischem Luft-Treibstoffverhältnis befindet, und eine Drosselbetäti
gungsvorrichtung, die das Drosselventil betätigt, so dass die tatsächliche Soll-Luftmenge
in den Motor gesaugt wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst bei einer computergesteu
erten Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorverdichtungsvorrichtung, die in der Lage
ist, einen gewünschten Ladedruck zu erzeugen, ein elektronisches Motorsteuerungs
system zur Korrektur einer Antwortverzögerung bei einer Änderung des Ladedrucks ein
Drosselsteuerungsmittel zur Steuerung eines Drosselventils ein Druckerfassungsmittel,
das in einer Einlassleitung zur Erfassung eines tatsächlichen Ladedrucks angeordnet ist,
eine Steuerungseinheit, die so ausgebildet ist, dass sie elektronisch mit dem Drossel
steuerungsmittel zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Ab
hängigkeit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals verbindbar ist, wobei die Steue
rungseinheit ein Arithmetikmittel zur Berechnung einer Soll-Luftmenge in Abhängigkeit
von zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals in einem Betriebsbereich des Mo
tors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis, ein Arithmetikmittel zur Berechnung des Soll-
Ladedrucks in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast, ein Arithmetik
mittel zur Berechnung eines Ladedruck-Korrekturfaktors, der eine Differenz im Betriebs
bereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis zwischen dem Soll-Ladedruck
und dem Ist-Ladedruck berücksichtigt, und ein Arithmetikmittel zur Korrektur der Soll-
Luftmenge, die im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis
verwendet wird, durch den Ladedruck-Korrekturfaktor aufweist, um eine korrigierte Soll-
Luftmenge zu erzeugen, und um die korrigierte Soll-Luftmenge als tatsächliche Soll-
Luftmenge zu bestimmen, sowie ein Drosselbetätigungsmittel zur Betätigung des Dros
selventils, so dass die tatsächliche Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst bei einem computerge
steuerten Verbrennungskraftmotor mit einer Vorverdichtungsvorrichtung, die in der Lage
ist, einen Soll-Ladedruck zu erzeugen, ein elektronisches Motorsteuerungssystem zur
Korrektur einer Antwortverzögerung bei einer Änderung des Ladedruckes ein Drossel
steuerungsmittel zur Steuerung eines Drosselventils ein Druckerfassungsmittel, das in
einer Einlassleitung zur Erfassung eines tatsächlichen Ladedrucks angeordnet ist, eine
Steuerungseinheit, die ausgebildet ist, mit dem Drosselsteuerungsmittel zur gezielten
Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhängigkeit von einem Betäti
gungsgrad des Gaspedals verbunden zu werden, wobei die Steuerungseinheit ein
Arithmetikmittel zur Berechnung einer Soll-Luftmenge basierend von zumindest dem Be
tätigungsgrad des Gaspedals, ein Arithmetikmittel zur Berechnung des Soll-Ladedrucks
in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast, ein Arithmetikmittel zur Be
rechnung eines Ladedruck-Korrekturfaktors, der eine Differenz zwischen dem Soll-
Ladedruck und dem Ist-Ladedruck berücksichtigt, und ein Bestimmungsmittel zur Be
stimmung aufweist, ob sich der Motor in einem Betriebsbereich mit magerem Luft-
Treibstoffverhältnis oder in einem Betriebsbereich mit einem stöchiometrischen Luft-
Treibstoffverhältnis befindet, und ein Arithmetik-Logik-Mittel aufweist, das ein durch den
Bestimmungsabschnitt erzeugtes Ergebnis berücksichtigt, um die Soll-Luftmenge um
den Ladedruck-Korrekturfaktor zu korrigieren und eine korrigierte Soll-Luftmenge zu er
zeugen, und um die korrigierte Soll-Luftmenge als tatsächliche Soll-Luftmenge festzule
gen, wenn sich der Motor im Betriebsbereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis be
findet, und um die Soll-Luftmenge selbst als tatsächliche Soll-Luftmenge zu bestimmen,
wenn sich der Motor im Betriebsbereich mit stöchiometrischem Luft-Treibstoffverhältnis
befindet, sowie ein Drosselbetätigungsmittel zur Betätigung des Drosselventils, so dass
die tatsächliche Soll-Luftmenge in dem Motor gesaugt wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zur
Korrektur einer Antwortverzögerung bei einer Änderung des Ladedrucks in einer com
putergesteuerten Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorverdichtungsvorrichtung,
durch die ein Soll-Ladedruck erzeugbar ist, und mit einem Drosselventil, dessen Dros
selöffnung in Abhängigkeit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals gezielt gesteuert
wird, wobei das Verfahren das Erfassen eines tatsächlichen Ladedrucks, das Berechnen
einer Soll-Luftmenge, die in einem Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-
Treibstoffverhältnis verwendet wird, in Abhängigkeit von zumindest dem Betätigungs
grad des Gaspedals, Berechnen des Soll-Ladedrucks in Abhängigkeit von der Motor
drehzahl und der Motorlast, Berechnen eines Ladedrucks-Korrekturfaktors als ein Ver
hältnis des Soll-Ladedrucks zum Ist-Ladedruck im Betriebsbereich des Motors mit ma
gerem Luft-Treibstoffverhältnis, Korrektur der Soll-Luftmenge, die im Betriebsbereich
des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, durch den Ladedruck-
Korrekturfaktor, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen, Bestimmung der korri
gierten Soll-Luftmenge als tatsächliche Soll-Luftmenge, und Betätigung des Drosselven
tils, so dass die tatsächliche Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird, umfasst.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zur
Korrektur einer Antwortverzögerung bei einer Änderung des Ladedrucks eines compu
tergesteuerten Verbrennungskraftmotors mit einer Vorverdichtungsvorrichtung, durch
die ein Soll-Ladedruck erzeugbar ist, und mit einem Drosselventil, dessen Drosselöff
nung in Abhängigkeit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals gezielt gesteuert wird,
wobei das Verfahren umfasst: Erfassen eines Ist-Ladedrucks, Berechnen einer Soll-
Luftmenge basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals, Berechnen
des gewünschten Ladedrucks in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast,
Berechnen eines Ladedrucks-Korrekturfaktors als ein Verhältnis des Soll-Ladedrucks
zum Ist-Ladedruck, Bestimmung, ob sich der Motor in einem Betriebsbereich mit mage
rem Luft-Treibstoffverhältnis oder in einem Betriebsbereich mit stöchiometrischem Luft-
Treibstoffverhältnis befindet, Korrektur der Soll-Luftmenge um den Ladedruck-
Korrekturfaktor, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen, Bestimmung der korri
gierten Soll-Luftmenge als tatsächliche Soll-Luftmenge, wenn sich der Motor im Be
triebsbereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis befindet und Bestimmung der Soll-
Luftmenge selbst als tatsächliche Soll-Luftmenge, wenn sich der Motor im Betriebsbe
reich mit stöchiometrischem Luft-Treibstoffverhältnis befindet, und Betätigung des Dros
selventils, so dass die tatsächliche Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Steu
erung eines Verbrennungskraftmotors mit einer Vorverdichtungsvorrichtung, durch die
ein Soll-Ladedruck erzeugbar ist, eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die ein elektro
nisch gesteuertes Drosselventil steuert, einen Drucksensor, der in einer Ansaugleitung
angeordnet ist, um einen Ist-Ladedruck zu erfassen, eine Steuereinheit, die so ausge
bildet ist, dass sie elektronisch mit der Drosselsteuerungsvorrichtung zur gezielten
Steuerung einer Drosselöffnung des elektronisch gesteuerten Drosselventils in Abhän
gigkeit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals verbindbar ist, wobei die Steue
rungseinheit einen Arithmetikabschnitt, der in Abhängigkeit von zumindest dem Betäti
gungsgrad des Gaspedals eine Soll-Luftmenge zur Verwendung in einem Betriebsbe
reich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis berechnet, einen Arithmetikab
schnitt, der den Soll-Ladedruck in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motor
last berechnet, einen Arithmetikabschnitt, der einen Ladedruck-Korrekturfaktor berück
sichtigt, welcher im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis
eine Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck und dem Ist-Ladedruck berücksichtigt und
einen Arithmetikabschnitt aufweist, der die Soll-Luftmenge, die im Betriebsbereich des
Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, durch den Ladedruck-
Korrekturfaktor korrigiert, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen, und die die
korrigierte Soll-Luftmenge als tatsächliche Soll-Luftmenge bestimmt sowie mit einer
Drosselbetätigungsvorrichtung, die das elektronisch gesteuerte Drosselventil betätigt, so
dass die tatsächliche Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird.
Fig. 1 zeigt eine Systemanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel eines
elektronischen Motorsteuerungssystems (eines elektronischen, zusam
mengefassten Motorsteuerungssystems).
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm, in dem eine Routine zur arithmetischen Be
rechnung einer Soll-Drosselöffnung (θth) dargestellt ist (ein Hauptpro
gramm), wie es durch die elektronische Steuerungseinheit ausgeführt
wird, die beim System gemäß dem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
Fig. 3 zeigt ein Charakteristikendiagramm, in dem die Beziehung zwischen der
Motordrehzahl Ne, einer vom Fahrer angeforderte Luftmenge Qda und
einen Betätigungsgrad APS des Gaspedals dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt ein Charakteristikendiagramm, in dem die Beziehung zwischen der
Motordrehzahl Ne, einer tatsächlichen Soll-Luftmenge tQad und einer
Soll-Drosselöffnungsfläche Ath dargestellt ist.
Fig. 5 zeigt eine charakteristische Kurve, in der die Beziehung zwischen der
Soll-Drosselöffnungsfläche Ath und einer Soll-Drosselöffnung θth darge
stellt ist.
Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm, in dem eine Routine zur arithmetischen Be
rechnung einer für den Leerlauf benötigten Luftmenge (Qia) dargestellt
ist (mit Bezug auf Schritt 2 der Fig. 2 ein Unterprogramm).
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm, in dem eine Routine zur arithmetischen Be
rechnung einer Soll-Luftmenge (tQa) dargestellt ist (mit Bezug auf Schritt
4 der Fig. 2 ein Unterprogramm).
Fig. 8 zeigt ein Charakteristikendiagramm, in dem die Beziehung zwischen der
Motordrehzahl Ne, der Motorlast und einem Soll-Überschussluft-Faktor
tλ dargestellt ist.
Fig. 9 zeigt ein Charakteristikendiagramm (experimentelle Daten), in der die
Beziehung zwischen dem Soll-Überschussluft-Faktor tλ, einer Treibstoff
verbrauchsrate ηf und einer EGR-Rate Megr dargestellt ist.
Fig. 10 zeigt Testdaten, in denen die Beziehung zwischen einem Verhältnis
(rPc/Patm) des Ladedrucks rPc zum Atmosphärendruck Patm und einer
Ansaugluftmenge Aqc dargestellt ist.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Routine zur arithmetischen Berechnung einer tat
sächlichen Soll-Luftmenge (tQad) mit Bezug auf Schritt 5 der Fig. 2.
Fig. 12 zeigt ein vorprogrammiertes Charakteristikendiagramm, in dem die Be
ziehung zwischen der Motordrehzahl Ne, der Motorlast und einem
Grund-Ladedruck tPc dargestellt ist.
Fig. 13A-13E zeigen Steuerungsdiagramme, in denen die Funktion des Systems ge
mäß dem Ausführungsbeispiel erläutert ist, das die Routine zur arithme
tischen Berechnung der tatsächlichen Soll-Luftmenge (tQad) der Fig. 11
ausführt.
Fig. 14 zeigt eine abgeänderte Routine zur arithmetischen Berechnung der tat
sächlichen Soll-Luftmenge (tQad) mit Bezug auf Schritt 5 der Fig. 2.
Fig. 15 zeigt ein Flussdiagramm, in dem eine Routine zur arithmetischen Be
rechnung eines Soll-Ladedrucks (Pcm) mit Bezug auf Schritt 57 der Fig.
14 dargestellt ist.
Fig. 16 zeigt ein Beispiel eines Charakteristikendiagramms eines Koeffizienten
von gewichteten Mittelwerten, in dem die Beziehung zwischen der Mo
tordrehzahl Ne, einer Grund-Soll-Luftmenge tQa0 und einem Koeffizien
ten gewichteter Mittelwerte (Kp1, Kp2, Kp3) erläutert ist.
Fig. 17A-17C zeigen Steuerungsdiagramme, in denen die Funktion des Systems des
Ausführungsbeispiels erläutert ist, das die Routine zur arithmetischen
Berechnung der tatsächlichen Soll-Luftmenge (tQad) der Fig. 14 aus
führt.
Fig. 18 zeigt ein weiteres Beispiel eines Charakteristikendiagramms des Koeffi
zienten gewichteter Mittelwerte, in dem die Beziehung zwischen dem
Produkt (APS × Ne) des Betätigungsgrades APS des Gaspedals und der
Motordrehzahl Ne und dem Koeffizienten gewichteter Mittelwerte (Kp1,
Kp2, Kp3) dargestellt ist.
Fig. 19 zeigt eine abgeänderte Routine zur arithmetischen Berechnung des Soll-
Ladedrucks (pcm).
Fig. 20 zeigt ein weiteres Beispiel eines Charakteristikendiagramms des Koeffi
zienten gewichteter Mittelwerte, in dem die Beziehung zwischen dem
Produkt (APS × tλ) des Betätigungsgrades APS des Gaspedals, der
Motordrehzahl Ne und dem Soll-Überschussluft-Faktor tλ und einem Ko
effizient gewichteter Mittelwerte (Kp) dargestellt ist.
Fig. 21 zeigt eine weitere Routine zur arithmetischen Berechnung des Soll-
Ladedrucks (pcm).
Fig. 22 zeigt ein Steuerungsdiagramm, in dem die Funktion des Systems des
Ausführungsbeispiels erläutert ist, das die Routine der Fig. 21 zu arith
metischen Berechnung des Soll-Ladedrucks (Pcm) ausführt.
Mit Bezug auf die Zeichnungen, insbesondere der Fig. 1, wird die Motorsteuerungsvor
richtung gemäß der Erfindung bei einem Turbomotor 1 mit Zündkerzenzündung und Zy
linderdirekteinspritzung beispielhaft dargestellt, wobei der Treibstoff direkt in den Zylin
der des Motors eingespritzt wird. Über eine Ansaugluftleitung (oder ein Ansaugluftrohr
oder einen Ansaugdurchlass) 2, eine Ansaugluftsammelleitung (nicht bezeichnet) und
einen Ansaugverteiler (nicht bezeichnet) wird Frischluft (Ansaugluft) in jedem Zylinder
des Motors eingeleitet. An jedem der verzweigten Abschnitte des Ansaugverteilers sind
Treibstoffeinspritzvorrichtungen 4 vorgesehen. Ein Zylinderkopf des Motors 1 ist mit ei
ner Ansaugventilöffnung ausgebildet, die mit dem Ansaugverteiler verbunden ist, und
mit einer Ablassventilöffnung, die mit einer Abgassammelleitung (nicht bezeichnet) ver
bunden ist. In eine Gewindeöffnung des Zylinderkopfes ist in jede Verbrennungskammer
5 eine Zündkerze 6 eingeschraubt, um die Luft-Treibstoffmischung der Verbrennungs
kammer zu zünden. Die heißen Verbrennungsgase aus den Zylindern des Motors wer
den durch das Ablassventil und den Abgasverteiler in eine Abgasleitung 4 (oder ein Ab
gasrohr) ausgestoßen. Ein Luftströmungsmesser 24 ist an der Einlassluftleitung 2 vor
gesehen, um eine Menge Qa an Luft zu erfassen, die durch den Luftströmungsmesser
strömt und in den Motor 1 eingesaugt wird. Herkömmlicherweise wird als Luftmassen
strommesser ein Hitzdraht als Luftmengensensor verwendet. Das Bezugszeichen 7 be
zeichnet eine elektronisch gesteuerte Drosselventileinheit. Die elektronisch gesteuerte
Drosselventileinheit ist zwischen dem Luftströmungsmesser 24 und der Sammelleitung
vorgesehen und mit einer Drosselbetätigungsvorrichtung ausgestattet. Das Bezugszei
chen 8 bezeichnet eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die mit der Drosselbetätigungs
vorrichtung verbunden ist, um die Drosselöffnung des Drosselventils über die Drossel
betätigungsvorrichtung als Antwort auf ein Befehlssignal von einer elektronischen Steu
ereinheit (ECU) oder einem elektronischen Steuerungsmodul (ECM) 21 zu steuern und
einzustellen. Die Drosselventileinheit 7 wird im Folgenden der Einfachheit halber als
"Drosselventil" bezeichnet. Der Motor 1 ist mit einer Vorverdichtungsvorrichtung 11 zur
Einleitung von Luft für die Verbrennung in jedem Zylinder des Motors unter einem Druck
vorgesehen, der den Druck überschreitet, der durch normale Ansaugung erhalten wird.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Turbo-Vorverdichter (der Einfachheit
halber als "Turbolader" bezeichnet) als Vorverdichtungsvorrichtung 11 verwendet. Der
Turbolader 11 umfasst einen Luftkompressor 12 und eine Turbine 13. Das noch unter
Druck stehende Abgas, das die Zylinder des Motors verlässt, wird in die Turbine geleitet.
Durch das Abgas wird das Turbinenrad der Turbine 13 gedreht. Das Turbinenrad befin
det sich auf der gleichen Welle 14 wie der Kompressorpumpenrotor des Luftkompres
sors 12. Auf diese Weise wird der Pumpenrotor angetrieben, um eine hohen Sammel
druck auf die in die Zylinder eintretende Luft auszuüben. Der Sammeldruck, der durch
die Vorverdichtung erhalten wird, wird allgemein als "Ladedruck" bezeichnet. Um den
Ladedruck zu begrenzen und einen Überdruck zu vermeiden, weist der Turbolader 11
ein Nebenauslassventil 15 auf. Das Nebenauslassventil 15 ist im Einlass der Turbine 13
vorgesehen. Das Nebenauslassventil 15 öffnet sich, wenn der Ladedruck einen vorbe
stimmten maximalen Druckpegel erreicht. Dann wird ein Teil der Abgase an der Turbine
13 vorbeigeleitet und strömt durch das Nebenauslassventil 15. Eine Abgasrezirkulati
ons-(EGR)-Leitung 16 ist zwischen der Abgassammelleitung und der Einlasssammel
leitung vorgesehen und mit dem Kollektor stromab des Drosselventils 7 verbunden, um
einen Teil des inerten Abgases zurück in die Einlasssammelleitung oder die Einlassluft
leitung 2 zurückzuleiten, wodurch die Bildung von NOx gesenkt wird. Ein Abgasrezirku
lations-(EGR)-Steuerventil 17 ist in der EGR-Leitung 16 so angeordnet, dass es die
Menge des rezirkulierten Abgases steuert. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, umfasst die ECU
21 eine Hauptprozessoreinheit (CPU), die die notwendigen arithmetischen Berechnun
gen durchführt, die Dateninformationen verarbeitet, die Signale von Motor-
/Fahrzeugsensoren mit vorbestimmten oder vorprogrammierten Schwellenwerten ver
gleicht und notwendige Entscheidungen über deren Annahme trifft, sowie Speicher
(RAM, ROM), eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle umfasst und oftmals Treiber (Trei
berschaltkreise) zur Verstärkung von Ausgangssignalen von der Ausgangsschnittstelle
aufweist. Die elektronische Steuerungseinheit (ECU) 21 umfasst üblicherweise einen
Mikrocomputer. Die Eingangsschnittstelle der ECU 21 empfängt Eingangsinformationen
(verschiedene Signale) von Motor-/Fahrzeugsensoren, nämlich einem Beschleuni
gungssensor (einen Lagesensor für das Gaspedal) 22, einem Kurbelwinkelsensor (einen
Lagesensor für die Kurbelwelle) 23, einem Luftstrommesser 24, einem Motortempera
tursensor 25 und einem Drucksensor 26.
Die Ausgangsschnittstelle der ECU 21 ist so ausgebildet, dass sie elektronisch oftmals
über die Treiberschaltkreise mit elektrischen Lasten, wie beispielsweise den Treibstoff
einspritzmagneten der Treibstoffeinspritzvorrichtungen 4, den Zündkerzen 6, eine Ne
benauslassbetätigungsvorrichtung für das Nebenauslassventil 15, eine EGR-Ventil-
Betätigungseinrichtung des EGR-Steuerungsventils 17, und der Drosselsteuerungsvor
richtung 8 des elektronisch gesteuerten Drosselventils 7 verbunden werden kann, um
Steuerbefehlssignale zu erzeugen und diese elektrischen Lasten zu betreiben. Der
Gaspedallagesensor 22 befindet sich nahe dem Gaspedal, um einen Betätigungsgrad
APS des Gaspedals (die Drosselöffnung oder den Betrag, um den das Gaspedal nie
dergedrückt ist) zu überwachen. Der Kurbelwellensensor 23 ist zur Überwachung der
Motordrehzahl Ne und der relativen Lage der Kurbelwelle des Motors vorgesehen. Der
Luftstrommesser 24 ist ausgebildet, ein Spannungssignal zu erzeugen, das proportional
zur Menge Qa der durch den Luftströmungsmesser strömenden Luft ist, die in den Motor
gesaugt wird. Als Motortemperatursensor wird üblicherweise ein Kühlmitteltemperatur
sensor verwendet. Der Kühlmitteltemperatursensor 25 ist am Motor angebracht und üb
licherweise in eine der oberen Kühlleitungen eingeschraubt, um die tatsächliche Be
triebstemperatur des Motors (die Motorkühlmitteltemperatur Tw) zu erfassen. Der
Drucksensor 26 befindet sich in der Ansaugluftleitung 2 stromauf des Drosselventils 7,
um den Sammeldruck (Ist-Ladedruck) rPc zu erfassen. Die durch die zuvor erwähnten
Sensoren erfassten Betriebsparameter werden zur elektronischen Steuerung einer Ein
spritzmenge und eines Einspritzzeitpunktes einer jeden Einspritzvorrichtung 4 des elekt
ronischen Treibstoffeinspritzsystems, d. h., eines Luft-Treibstoffverhältnisses (A/F), eines
Zündzeitpunktes eines elektronischen Zündsystems, das die Zündkerzen 6 umfasst, und
einer Drosselöffnung des elektronisch gesteuerten Drosselventils 7, durch die Drossel
steuerungsvorrichtung 8 verwendet. Außerdem steuert die ECU 21 das EGR-
Steuerungsventil 17 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors/Fahrzeugs, wie
beispielsweise der Motordrehzahl und der Motorlast. Zusätzlich steuert die ECU 21 das
Öffnen und Schließen des Nebenauslassventils 15 zur Einstellung des Ist-Ladedrucks in
Richtung eines Soll-Ladedrucks und zur Verhinderung einer zu starken Aufladung. Im
Folgenden werden die Details der durch die ECU 21 ausgeführten Treibstoffeinspritz
steuerung beschrieben.
Während eines Teillastbetriebs oder während eines Betriebs unter leichter Last und bei
der Magerbetriebsart oder der Ultramagerbetriebsart mit einem relativ großen Luft-
Treibstoffmischungsverhältnis wählt die ECU 21 eine geschichtete Verbrennungsart, in
der die Treibstoffeinspritzung bis zur zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes verzögert
wird, um für die Teillast eine geschichtete Luft-Treibstoffmischung zu erzeugen. Bei der
geschichteten Verbrennungsart vermischt sich die einströmende Luft mit dem einge
sprühten, dichteren Treibstoff aufgrund der späten Einspritzung in der zweiten Hälfte
des Verdichtungstaktes, um um die Zündkerze herum eine fette Mischung für eine
leichte Verbrennung zu erzeugen, während der Rest der Luft-Treibstoffmischung nach
der später Einspritzung am Rand der Verbrennungskammer sehr mager ist.
Im Gegensatz dazu wählt die ECU 21 im Hochlastbetrieb (bei der Beschleunigung oder
bei Vollgas) oder in der Magerverbrennungsart mit einem relativ kleinem A/F eine ho
mogene Verbrennungsart, in der die Treibstoffeinspritzung zu einem frühen Zeitpunkt
des Einsaugtaktes eine homogene Luft-Treibstoffmischung erzeugt, die für Hochlastbe
dingungen geeignet ist. Auf diese Weise wird eine exzellente Mischungsbildung im ho
mogenen Ladungsverbrennungsprozess (gleichmäßige Vermischung des Treibstoff
sprays mit der Luftladung) gefördert und die gesamte Verbrennungskammer mit der
homogenen Luft-Treibstoffmischung gefüllt. Die Zündkerze 6, die vom computergesteu
erten, elektronischen Zündsystem umfasst ist, ist durch ein Zündsignal von der ECU
zum Zünden der Luft-Treibstoffmischung betätigbar, um die homogene Ladungs
verbrennung beim Einsaughub sicherzustellen und um die geschichtete Ladungs
verbrennung in der zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes zu gewährleisten. Beim Aus
führungsbeispiel werden die Verbrennungsarten in eine homogene Verbrennungsart
und eine geschichtete Verbrennungsart unterteilt. Wenn das Luft-Treibstoffverhältnis
(AFR oder A/F) berücksichtigt wird, kann die homogene Verbrennungsart weiter in eine
homogene stöchiometrische Verbrennungsart und eine homogene Magerverbrennungs
art unterteilt werden. Dabei beträgt das Luft-Treibstoffverhältnis (AFR) bei der homoge
nen stöchiometrischen Verbrennungsart 14,6 : 1 AFR. Das Luft-Treibstoffverhältnis der
homogenen Magerverbrennungsart beträgt 20 : 1 bis 30 : 1 AFR (bevorzugt 15 : 1 bis 22 : 1
AFR). Bei einem Betrieb mit mittlerer Last wählt die ECU 21 die homogene Mager
verbrennungsart aus, bei der eine Treibstoffeinspritzung zu einem frühen Zeitpunkt des
Ansaughubes eine homogene, magere Luft-Treibstoffmischung erzeugt, die für den Be
trieb mit mittlerer Last geeignet ist. Das Luft-Treibstoffverhältnis der geschichteten
Verbrennungsart (genauer der mageren geschichteten Verbrennungsart und der ultra
mageren geschichteten Verbrennungsart) beträgt 25 : 1 bis 50 : 1 AFR (bevorzugt 40 : 1
AFR). Während der geschichteten Verbrennungsart (d. h. während der mageren be
schichteten Verbrennungsart oder der ultramageren geschichteten Verbrennungsart)
wird das Treibstoffspray aus der Einspritzdüse in Richtung einer Kolbenmulde (Aushöh
lung) während der zweiten Hälfte des Verbrennungstaktes eingespritzt. Das aus der
Einspritzdüse während der zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes eingespritzte oder
eingesprühte Treibstoffspray wird zunächst in einer im Kolbenkopf des Kolbens des
Motors ausgebildeten Kolbenmulde eingefangen und dann in Richtung eines Paars von
Elektroden der Zündkerze 6 durch eine Wirbelströmung in der Mulde getragen, die sich
beim Verdichtungshub zeitweise in der Kolbenmulde ausbildet. Als Folge wird die ent
zündliche fette Luft-Treibstoffmischung im Zentrum der verdichteten Luft-Treibstoff
mischung um die Zündkerze 6 konzentriert. Wenn zu einem gesteuerten Zündzeitpunkt
im Elektrodenabstand der Zünderkerze ein Zündfunke erzeugt wird, findet die Verbren
nung im Wesentlichen in und um die Konzentration der fetten Mischung statt. Dann
breitet sich die Verbrennung der fetten Mischung in Bereiche aus, in der die Luft-
Treibstoffmischung magerer und daher schwerer zu zünden ist. So wird die magere ge
schichtete Verbrennung oder die ultramagere geschichtete Verbrennung erreicht.
Im Betriebsbereich des Motors mit magerem A/F (d. h. im geschichteten Verbrennungs
bereich oder im homogenen Magerverbrennungsbereich) wird oft eine Vorverdichtung
durchgeführt. Wenn bei einer derartigen Magerverbrennungsart beschleunigt wird, ergibt
sich eine Antwortsverzögerung beim Anstieg des Ladedrucks. Dies erzeugt eine Verzö
gerung beim Anstieg der Menge der in den Motor gesaugten Luft. Wenn dagegen im
Magerverbrennungsbereich verzögert wird, ergibt sich eine Verzögerung im Abfall des
Ladedrucks. Dies erzeugt eine Verzögerung beim Abfall der Ansaugluftmenge. Aufgrund
der Antwort der Verzögerung bei einer Änderung des Ladedrucks bei einem Turbomotor
unterscheiden sich die Anstiegs-/Abfallcharakteristiken des Motormoments während ei
ner Beschleunigung/Verzögerung in der Magerverbrennungsart von denen bei einer Be
schleunigung/Verzögerung bei der homogenen, stöchiometrischen Verbrennungsart.
Um die Anstiegs-/Abfalleigenschaften des Motormoments während der Beschleuni
gung/Verzögerung in der Magerverbrennungsart zu verbessern, dient die ECU 21, die
bei der Steuervorrichtung des Ausführungsbeispiels enthalten ist, dazu, die Soll-
Luftmenge (tQa) zu korrigieren und dann die korrigierte Soll-Luftmenge als tatsächliche
Soll-Luftmenge tQad zu berechnen. Die ECU 21 steuert die Drosselöffnung des Dros
selventils 7, so dass die tatsächliche Soll-Luftmenge tQad in den Motor geleitet wird.
Aus diesem Grund führt die ECU 21 verschiedene Datenverarbeitungsschritte aus, die
in den Fig. 2, 6, 7, 11, 14, 15, 19 und 21 gezeigt sind und weiter unten vollständig be
schrieben sind.
In Fig. 2 ist die Routine zur arithmetischen Berechnung der Soll-Drosselöffnung (θth)
gezeigt. Die in der Fig. 2 dargestellte Routine entspricht einem Hauptprogramm, wie es
durch die Motorsteuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ausgeführt wird. Die
Routine der Fig. 2 wird als eine zeitpunktausgelöste Interrupt-Routine ausgeführt, die in
vorbestimmten Zeitabständen, wie beispielsweise 10 Millisekunden, ausgelöst wird. Die
arithmetischen Berechnungsroutinen, die in den Fig. 6, 7 und 11 gezeigt sind, beziehen
sich jeweils auf Schritte 2, 4 und 5 des Hauptprogramms der Fig. 2 und sind als Unter
programme ausgebildet.
Im Schritt 1 der Fig. 2 wird der Betätigungsgrad APS des Gaspedals eingelesen. Der
Betätigungsgrad APS kann als ein Wert betrachtet werden, der der Motorlast entspricht.
Auf diese Weise wird ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment, also eine vom Fahrer
angeforderte Luftmenge Qda basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad APS des
Gaspedals arithmetisch berechnet. Bei der Steuervorrichtung des Ausführungsbeispiels
wird tatsächlich die vom Fahrer angeforderte Luftmenge Qda aus einer Tabelle eines
vorbestimmten oder vorprogrammierten Charakteristikendiagramm, wie es in Fig. 3 dar
gestellt ist, ausgelesen, wo gezeigt ist, wie sich die vom Fahrer angeforderte Luftmenge
Qda relativ zur Motordrehzahl Ne und dem Betätigungsgrad APS des Gaspedals ändert.
Alternativ wird das vom Fahrzeug benötigte Antriebsmoment basierend auf dem Betäti
gungsgrad APS des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSS von einem Fahr
zeuggeschwindigkeitssensor berechnet. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ist übli
cherweise entweder am Getriebe oder der Antriebsachse (bei vorderradgetriebenen
Fahrzeugen) angeordnet, um die Ausgangswellengeschwindigkeit der Straßenräder zu
überwachen. Die Ausgangswellengeschwindigkeit wird als ein gepulstes Spannungssig
nal an die Eingangsschnittstelle der ECU 21 übertragen und in die Fahrzeuggeschwin
digkeit VSS umgerechnet. Dann kann das vom Fahrzeug benötigte Antriebsmoment ba
sierend auf dem Betätigungsgrad APS des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit
VSS in ein vom Fahrer benötigtes Drehmoment (eine vom Fahrer benötigte Luftmenge
Qda) umgewandelt werden, wobei ein Übersetzungsverhältnis (ein Gangverhältnis) des
Antriebsstranges berücksichtigt wird.
Im Schritt 2 wird eine benötigte Luftmenge Qia für den Leerlauf arithmetisch berechnet.
Die für den Leerlauf benötigte Luftmenge Qia entspricht einer notwendigen Luftmenge
(einer Leerlaufstabilisierungs-Luftmenge), die benötigt wird, um den Leerlaufbetrieb des
Motors stabil zu halten. Die arithmetische Prozedur für die für den Leerlauf benötigte
Luftmenge Qia wird in Übereinstimmung mit dem in Fig. 6 dargestellten Unterprogramm
durchgeführt.
Im Schritt 21 der Fig. 6 wird der Betriebszustand des Motors, d. h. die Eingangsinforma
tionen von den zuvor erwähnten Motor-/Fahrzeugsensoren eingelesen. Im Schritt 22
wird eine für den Leerlauf des Motors benötigte Soll-Leerlaufdrehzahl basierend auf der
Eingangsinformation berechnet, die für den Betriebszustand repräsentativ ist. Im Schritt
23 wird eine Luftmenge zum Halten der Leerlaufdrehzahl berechnet, die benötigt wird,
um die im Schritt 22 berechnete Soll-Leerlaufdrehzahl zu halten. Bei der Vorrichtung des
Ausführungsbeispiels wird die Luftmenge zum Halten der Leerlaufdrehzahl aus einer
Tabelle eines vorbestimmten oder vorprogrammierten Charakteristikendiagramms aus
gelesen, in dem dargestellt ist, wie die Luftmenge zum Halten der Leerlaufdrehzahl sich
relativ zu sowohl der Soll-Leerlaufdrehzahl als auch der Kühlmitteltemperatur Tw des
Motors ändert. Im Schritt 24 wird eine Abweichung einer tatsächlichen Leerlaufdrehzahl
von der Soll-Leerlaufdrehzahl berechnet. Im Schritt 25 wird eine Rückkopplungs-
Korrekturvariable (ein Rückkopplungs-Steuersignalwert) für die Leerlaufdrehzahl basie
rend auf der Abweichung von der Soll-Leerlaufdrehzahl anhand eines vorbestimmten
Ausdrucks für die PID-Regelung (Proportional-Integral-Differenzial-Steuerung) arithme
tisch berechnet. Wie anhand der obigen Ausführungen klar wird, wird bei dem Ausfüh
rungsbeispiel eine Proportional-Integral-Differenzial-(PID)-Steuerung als Rück
kopplungs-Steuerung der Drehzahl verwendet, wobei das Steuersignal der ECU 21 eine
Linearkombination des Fehlersignals, seines Integrals und seiner Ableitung ist. Im
Schritt 26 wird eine Kontrolle durchgeführt, um zu bestimmen, ob Lasten von Zubehör
elementen bzw. Peripheriegeräten des Motors, wie beispielsweise die Last einer Klima
anlage, die Last einer Servolenkung und andere verschiedene elektrische Lasten ange
schaltet sind. Wenn die Antwort im Schritt 26 bejahend (JA) ist, wenn also zumindest ei
ne der Motorzubehörlasten sich im Betriebszustand befindet, geht die Routine zum
Schritt 27. Im Schritt 27 bestimmt der Prozessor der ECU 21 eine korrigierte, von der
Motorzubehörlast abhängige Luftmenge, die die Motorzubehörlasten in ihrem Betriebs
zustand berücksichtigt. Im Schritt 28 wird eine Summe aus der im Schritt 23 berechne
ten Luftmenge zum Halten der Leerlaufdrehzahl, der im Schritt 25 berechneten Rück
kopplungs-Korrekturvariablen und der im Schritt 27 berechneten Motorzubehörlast ab
hängigen korrigierten Luftmenge berechnet. Dann wird diese Summe als für den Leer
lauf benötigte Luftmenge Qia festgelegt. Wenn die Antwort im Schritt 29 verneinend
(NEIN) ist, wenn also sämtliche Motorzubehörlasten nicht betätigt sind, geht die Routine
zum Schritt 28. Dann wird im Schritt 28 eine Summe aus der im Schritt 23 berechneten
Luftmenge zum Halten der Leerlaufdrehzahl und der im Schritt 25 berechneten Rück
kopplungs-Korrekturvariablen berechnet und danach die Summe als für den Leerlauf
benötigte Luftmenge Qia festgelegt. Nachdem die für den Leerlauf benötigte Luftmenge
Qia in Abhängigkeit von dem in Fig. 6 dargestellten Unterprogramm berechnet wurde,
geht die Prozedur zum Schritt 3 des in der Fig. 2 dargestellten Hauptprogramms.
Im Schritt 3 der Fig. 2 wird eine Grund-Soll-Luftmenge tQao arithmetisch berechnet, in
dem die vom Fahrer angeforderte Luftmenge Qda der für den Leerlauf benötigten Luft
menge Qia hinzuaddiert wird. Die Grund-Soll-Luftmenge tQa0 (die Summe Qda + Qia)
bezeichnet eine Soll-Luftmenge, die bei der stöchiometrischen Verbrennungsart ver
wendet wird.
Im Schritt 4 der Fig. 2 wird eine Soll-Luftmenge tQa basierend auf der Grund-Soll-
Luftmenge tQa0, einem Soll-Überschussluft-Faktor tλ und einer Treibstoffverbrauchsrate
ηf in Übereinstimmung mit der in Fig. 7 dargestellten Unterroutine arithmetisch berech
net. Wie später mit Bezug auf das in der Fig. 7 dargestellte Flussdiagramm erläutert ist,
wird die Soll-Luftmenge tQa erhalten, indem die Grund-Soll-Luftmenge tQa0 durch das
Produkt (tλ × ηf) des Soll-Überschussluft-Faktors tλ und der Treibstoffverbrauchsrate ηf
korrigiert wird.
Im Schritt 41 der Fig. 7 wird der Soll-Überschussluft-Faktor tλ (üblicherweise wird der
griechische Buchstabe Lambda, als Symbol für den Überschussluft-Faktor verwendet)
basierend auf dem Betriebszustand des Motors, also der Eingangsinformation der Fahr
zeug-/Motorsensoren, arithmetisch berechnet. Bei der Steuervorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel wird der Soll-Überschussluft-Faktor tλ aus einer Tabelle basierend
auf sowohl der Motordrehzahl Ne als auch der Motorlast (durch den Betätigungsgrad
APS des Gaspedals geschätzt) aus einem vorbestimmten oder vorprogrammierten Cha
rakteristikendiagramm, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, ausgelesen. Insbesondere wird der
Soll-Überschussluft-Faktor tλ in Abhängigkeit davon bestimmt, ob sich der Motor in der
homogenen, stöchiometrischen Verbrennungsart (dem homogenen stöchiometrischen
Verbrennungsbereich), in der homogenen Magerverbrennungsart (dem homogenen
Magerverbrennungsbereich) oder in der geschichteten Verbrennungsart (dem ge
schichteten Verbrennungsbereich) befindet. Im homogenen, stöchiometrischen
Verbrennungsbereich beträgt der Soll-Überschussluft-Faktor tλ "1,0". Wie anhand des in
der Fig. 8 dargestellten Charakteristikendiagramms erkannt wird, steigt der Soll-
Überschussluft-Faktor tλ allmählich an, wenn die Verbrennungsart vom homogenen,
stöchiometrischen Verbrennungsbereich durch den homogenen Magerverbrennungsbe
reich und den mageren, geschichteten Verbrennungsbereich zum ultramageren, ge
schichteten Verbrennungsbereich umgeschaltet wird. Wie wohl bekannt ist, wird beim
elektronischen Treibstoffeinspritzsystem die Menge des in den Zylinder des Motors ab
gegebenen Treibstoffes durch die Zeitdauer der Impulsweite gesteuert, die die tatsächli
che Zeitdauer darstellt, während der die Einspritzvorrichtung 4 offen bleibt. Bei einer se
quentiellen Treibstoffeinspritzung wird eine Impulsweite TI für die Treibstoffeinspritzung
basierend auf dem Soll-Überschussluft-Faktor tλ anhand des folgenden Ausdruckes be
rechnet.
TI = TP × (1/tλ) × 2 + TS
wobei TP eine Grundimpulsweite für die Treibstoffeinspritzung darstellt, tλ den Soll-
Überschussluft-Faktor darstellt und TS eine Impulsweite für eine Restimpulsweite der
Treibstoffeinspritzung darstellt. Während der sequentiellen Einspritzung gibt die ECU ein
Befehlssignal an die Einspritzvorrichtung 4 aus, das repräsentativ für die Impulsweite TI
für die Treibstoffeinspritzung ist. Dadurch wird von jeder Einspritzdüse in Zündreihenfol
ge einmal alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle des Motors Treibstoff aus jeder Ein
spritzdüse eingespritzt oder eingesprüht. Die Grundimpulsweite TP der Treibstoffein
spritzung wird durch den Ausdruck TP = K . Qa/Ne erhalten, wobei K eine Konstante dar
stellt, Qa eine durch den Luftströmungsmesser 24 gemessene Luftmenge darstellt und
Ne die Motordrehzahl darstellt. Durch Verwendung der Grundimpulsweite TP für die
Treibstoffeinspritzung kann das Einspritzsystem eine Luft-Treibstoffmischung mit einem
A/F erzeugen, das im Wesentlichen gleich dem stöchiometrischen Luft-Treibstoffver
hältnis (14,6 : 1 AFR) ist. Die Restimpulsweite TS für die Treibstoffeinspritzung wird als
ein Korrekturwert festgelegt, der notwendig ist, um zu verhindern, dass die Impulsweite
der Treibstoffeinspritzung sich aufgrund eines Abfalls der Batteriespannung verringert.
Im Schritt 42 der Fig. 7 wird die Soll-Abgasrezirkulationsrate (EGR) basierend auf dem
Betriebszustand des Motors berechnet. Ähnlich wie beim Schritt 41 wird die Soll-EGR-
Rate Megr basierend auf sowohl der Motordrehzahl Ne als auch der Motorlast anhand
eines vorbestimmten oder vorprogrammierten Charakteristikendiagramms ausgelesen,
indem dargestellt ist, wie die Soll-EGR-Rate Megr sich relativ zur Motordrehzahl Ne und
zur Motorlast ändert. Die EGR-Rate wird üblicherweise als das Verhältnis der Menge an
rezirkulierten Abgas zur Summe der Menge an in den Motor angesaugter Frischluft und
der Menge an rezirkuliertem Abgas definiert.
Nachfolgend auf den Schritt 42 der Fig. 7 wird Schritt 43 aufgerufen. Im Schritt 43 wird
die Treibstoffverbrauchsrate ηf basierend auf dem Soll-Überschussluft-Faktor tλ
Ausführungsbeispiel wird die Treibstoffverbrauchsrate ηf aus der vorprogrammierten
Tabelle der Fig. 9 ausgelesen, wo dargestellt ist, wie sich die Treibstoffverbrauchsrate ηf
relativ zu sowohl dem Soll-Überschussluft-Faktor tλ als auch zur Soll-EGR-Rate Megr
ändert. Die in der Fig. 9 gezeigten Daten sind durch tatsächliche Experimente erhalten.
Im Schritt 44 der Fig. 7 wird die Soll-Luftmenge tQa arithmetisch berechnet, indem die
Grund-Soll-Luftmenge tQa0 sowohl durch den Soll-Überschussluft-Faktor tλ (im Schritt
41 erhalten, als auch die Treibstoffverbrauchsrat ηf (in den Schritten 42 und 43 erhalten)
mittels dem folgenden Ausdruck arithmetisch berechnet.
tQa = tQa0 × tλ × ηf
Wie an dem Ausdruck erkannt wird, wird bei der homogenen, stöchiometrischen
Verbrennungsart der Soll-Überschussluft-Faktor tλ auf "1,0" gesetzt, wohingegen die
Treibstoffverbrauchsrate ηf auf die vorbestimmte maximale Rate 1,0 gesetzt wird (vgl.
die Daten im Charakteristikendiagramm der Fig. 9). In diesem Fall ist die Soll-Luftmenge
tQa gleich der Grund-Soll-Luftmenge tQa0. Im Gegensatz dazu wird in der homogenen
Magerverbrennungsart oder in der geschichteten Verbrennungsart der Soll-
Überschussluft-Faktor tλ auf einen Wert größer als "1,0" gesetzt, wohingegen die Treib
stoffverbrauchsrate ηf auf einen Wert kleiner als die maximale Rate von "1,0" gesetzt
wird. Bei einer solchen Magerverbrennungsart wird die Grund-Soll-Luftmenge tQa0 zu
nehmend durch den Soll-Überschussluft-Faktor tλ größer als "1,0" kompensiert. Ande
rerseits wird die Grund-Soll-Luftmenge tQa0 immer weniger durch die Treibstoff
verbrauchsrate ηf, die kleiner als die maximale Rate "1,0" ist, kompensiert. Dies ist dar
um so, weil der Treibstoffverbrauch (die Treibstoffverbrauchsrate) um so günstiger ist, je
magerer das Luft-Treibstoffverhältnis ist. Somit muss die ECU die Soll-Luftmenge tQa
immer weniger korrigieren, da sich die Treibstoffverbrauchsrate aufgrund eines mageren
Luft-Treibstoffverhältnisses verbessert.
Nachdem die Soll-Luftmenge tQa wie oben erläutert bestimmt wird, kehrt die Prozedur
vom Schritt 44 der Fig. 7 zum Schritt 5 der Fig. 2 zurück. Bei der Steuervorrichtung ge
mäß dem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 5 die Soll-Luftmenge tQa nochmals korri
giert, um den Unterschied zwischen dem Ist-Ladedruck rPc und den Grund-Lagedruck
tPc zu berücksichtigen. Die korrigierte Soll-Luftmenge wird als eine tatsächliche Soll-
Luftmenge tQad bestimmt.
Im Folgenden werden die Details der arithmetischen Berechnung der tatsächlichen Soll-
Luftmenge tQad mit Bezug auf das Flussdiagramm der Fig. 11 beschrieben. Vor der
Erläuterung des Unterprogramms der Fig. 11 (der Routine zur arithmetischen Berech
nung der tatsächlichen Soll-Luftmenge (tQad)), wird im Folgenden zunächst die Bezie
hung zwischen dem Ladedruck und der Luftansaugmenge mit Bezug auf die in der Fig.
10 gezeigten Testdaten erläutert. Die Testdaten der Fig. 10 wurden durch Experimente
der Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt. Die Testdaten der Fig. 10 sind Mes
sungen der Luftansaugmenge Aqc, die gegen das Verhältnis rPc/Patm des Ladedrucks
rPc zum atmosphärischen Druck Patm bei jedem Betriebszyklus des Motors (bei Vier
taktmotoren alle zwei Umdrehungen (720 Grad) der Kurbelwelle) aufgetragen sind und
erhalten wurden, wenn nur ein Ladedruckpegel, der stromab des Drosselventils 7 ge
messen wurde, verändert wurde, während sowohl die Motordrehzahl als auch das Mo
tormoment auf einen vorbestimmten konstanten Wert gehalten sind (wie beispielsweise
als Motorausgangsmoment 10 kgm, 12 kgm, 14 kgm, 16 kgm, 18 kgm, 20 kgm, 22 kgm
und 23 kgm). Wie anhand der Testdaten der Fig. 10 erkannt werden kann, ist die Luft
ansaugmenge Aqc (Einheit: mg/Zyklus) tatsächlich proportional zum Ladedruck rPc.
Wenn daher eine Antwortverzögerung bei einer Änderung des Ladedrucks (An
stieg/Abfall des Ladedrucks) beim Beschleunigen oder Verzögerung in der Mager
verbrennungsart (der homogenen Magerverbrennungsart und der geschichteten
Verbrennungsart) auftritt und dann der tatsächliche Ladedruck rPc von einem ge
wünschten Gleichgewichts-Ladedruck der Magerverbrennungsart im Betriebsbereich
des Motors bei magerem A/F abweicht, berechnet die Steuervorrichtung des Ausfüh
rungsbeispiels arithmetisch eine tatsächliche Soll-Luftmenge tQad, die den Unterschied
zwischen dem tatsächlichen Ladedruck rPc und dem gewünschten Gleichgewichtslade
druck (tPc) berücksichtigt. Es ist möglich, eine optimale Luftmengensteuerung zu errei
chen, indem das Drosselventil 7 so gesteuert wird, dass die tatsächliche Soll-Luftmenge
tQad dem Motor zugeführt wird. Konkret setzt die ECU 21 bei einer Beschleunigung
während der Magerverbrennungsart die tatsächliche Soll-Luftmenge tQad auf einen
größeren Wert, wenn der tatsächliche (Ist)-Ladungsdruck rPc unterhalb eines Soll-
Gleichgewichtsladungsdrucks (tPc) aufgrund der Antwortverzögerung beim Anstieg des
Ladungsdruckes sinkt, während der Unterschied zwischen dem Ist-Ladedruck rPc und
dem gewünschten Gleichgewichtsladungsdruck (tPc) berücksichtigt wird. Dann steuert
die ECU 21 die Drosselsteuerungsvorrichtung 8, so dass die Öffnung des elektronisch
gesteuerten Drosselventils 7 in Richtung einer Soll-Drosselöffnung basierend auf der auf
einen größeren Wert festgesetzten tatsächlichen Soll-Luftmenge tQad eingestellt wird.
Durch die Ausgabe des Steuersignals, das die tatsächliche Soll-Luftmenge tQad reprä
sentiert, von der Eingangsschnittstelle der ECU 21 an die Drosselsteuerungsvorrichtung
8 wird die Drosselöffnung des computergesteuerten Drosselventils 7 auf einen größeren
Wert als die Drosselöffnung basierend auf dem gewünschten Gleichgewichtsladungs
druck gesetzt. Dadurch wird auf geeignete zunehmende Weise die Ansaugluftmenge
korrigiert. Als Ergebnis dessen ist es bei der Steuervorrichtung des Ausführungsbei
spiels möglich, die Verzögerung bei einem Anstieg der Menge an Luft, die in den Motor
eintritt, selbst dann zu minimieren, wenn eine Verzögerung bei der Antwort einer Erhö
hung des Ladedrucks vorliegt, während in der Magerverbrennungsart beschleunigt wird.
Wenn umgekehrt während der Magerverbrennungsbetriebsart verzögert wird und sich
der tatsächliche Ladungsdruck rPc über einem gewünschten (Soll)-Gleichgewichtsla
dungsdruck (tPc) aufgrund der Antwortverzögerung beim Abfallen des Ladungsdruckes
befindet, dann setzt die ECU 21 des Ausführungsbeispiels die tatsächliche Soll-
Luftmenge tQad auf einen kleineren Wert. Dadurch wird der Unterschied zwischen dem
tatsächlichen Ladungsdruck rPc und dem Soll-Gleichgewichtsladungsdruck (tPc) be
rücksichtigt. Dann steuert die ECU 21 die Drosselsteuerungsvorrichtung 8, so dass die
Öffnung des elektronisch gesteuerten Drosselventils 7 in Richtung der Soll-Drossel
öffnung basierend auf der tatsächlichen Soll-Luftmenge tQad, die auf einen kleineren
Wert gesetzt ist, eingestellt wird. Durch die Ausgabe des Steuersignals, das die tatsäch
liche Soll-Luftmenge tQad repräsentiert, aus der Eingangsschnittstelle der ECU 21 an
die Drosselsteuerungsvorrichtung 8 wird die Drosselöffnung des computergesteuerten
Drosselventils 7 auf einen kleineren Wert als die Drosselöffnung basierend auf dem ge
wünschten Gleichgewichtsladungsdruck gesetzt. Dies korrigiert auf geeignete Weise die
sich verringernde Ladeluftmenge. Als Ergebnis dessen ist es gemäß der Steuervorrich
tung des Ausführungsbeispiels möglich, die Verzögerung bei einer Verringerung der
Luftmenge, die in den Motor eintritt, zu minimieren, selbst wenn eine Antwortverzöge
rung beim Abfall des Ladedrucks vorliegt und wenn während der Magerverbrennungs
betriebsart verzögert wird.
Mit Bezug auf Fig. 11 wird im Schritt 51 ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob der
Soll-Überschussluft-Faktor tλ größer als "1,0" ist. Wenn die Antwort im Schritt 51 beja
hend ist (JA), bestimmt im Falle von tλ < 1,0 die ECU, dass der Motor in der Mager
verbrennungsbetriebsart (der homogenen Magerverbrennungsbetriebsart oder der ge
schichteten Verbrennungsart) betrieben wird und führt dann Schritt 52 aus. Im Schritt 52
wird der tatsächliche Ladungsdruck rPc eingelesen, der durch den stromauf des Dros
selventils 7 angeordneten Drucksensor erfasst wird. Danach wird im Schritt 53 der ge
wünschte Gleichgewichts-Ladungsdruck als Grund-Ladedruck tPc bestimmt. Der Grund-
Ladedruck tPc (Soll-Gleichgewichtsladungsdruck) wird aus einer Tabelle aus einem
Diagramm des vorbestimmten oder vorprogrammierten Grund-Ladedruckes (tPc) aus
gelesen, in dem dargestellt ist, wie der Grund-Ladedruck tPc sich relativ zu sowohl der
Motordrehzahl (Ne) als auch dem Ladungsdruck ändert. Fig. 12 zeigt ein solcher vor
programmiertes Charakteristikdiagramm für den Grund-Ladedruck (tPc). Die in der Fig.
12 dargestellte Charakteristik sowie Testergebnisse, die in den Fig. 9 und 10 dargestellt
sind, wurden durch Experimente, die von den Erfindern der Erfindung durchgeführt wur
den, erhalten.
Nach dem Schritt 53 geht die Routine weiter zum Schritt 54. Im Schritt 54 berechnet der
Arithmetikabschnitt der ECU 21 arithmetisch einen Ladungsdruck-Korrekturfaktor ηp,
der zur Kompensierung der Verzögerung der Luftmengenänderung benötigt wird, die
aufgrund der Antwortverzögerung bei einer Änderung des tatsächlichen Ladedrucks
auftritt. Wie oben mit Bezug auf die Testdaten, die in Fig. 10 dargestellt sind, erläutert
wurde, neigt die Ansaugluftmenge dazu, sich proportional zu einem Ladedruck zu än
dern, der im Einlasssystem stromauf des Außenventils gemessen wird. Daher wird der
Ladungsdruck-Korrekturfaktor ηp als ein Verhältnis (tPc/rPc) des Grund-Ladedruckes
tPc zum Ist-Ladedruck rPc, der durch den Drucksensor 26 gemessen wird, bestimmt.
Der Ladungsdruck-Korrekturfaktor ηp wird durch den folgenden Ausdruck dargestellt.
ηp = tPc/rPc
Danach wird im Schritt 56 die tatsächliche Soll-Luftmenge tQad durch Multiplikation der
Soll-Luftmenge tQa (die im Schritt 4 der Fig. 2 erhalten wurde) mit dem Ladungsdruck-
Korrekturfaktor ηp (der im Schritt 54 der Fig. 11 erhalten wurde) berechnet. Somit wird
die tatsächliche Soll-Luftmenge tQad durch den Ausdruck tQad = tQa × ηp repräsen
tiert. Eine derartige Multiplikation der Soll-Luftmenge tQa durch den Korrekturfaktor ηp
(das Verhältnis tPc/rPc) des Grund-Ladedrucks tPc zum Ist-Ladedruck rPc) wird dazu
verwendet, auf einfache Weise die tatsächliche Soll-Luftmenge tQad arithmetisch zu be
rechnen.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 51 negativ ist (NEIN), wenn also tλ ≦ 1,0 gilt,
dann stellt die ECU 21 fest, dass der Motor in der stöchiometrischen Verbrennungsbe
triebsart betrieben wird (genauer gesagt in der homogenen stöchiometrischen Verbren
nungsbetriebsart). In diesem Fall springt die Routine vom Schritt 51 zum Schritt 55. Im
Schritt 55 setzt die ECU automatisch den Ladedruck-Korrekturfaktor ηp auf "1". Somit
erzeugt die Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels bei der stöchiometrischen
Verbrennungsart die übliche Antwortcharakteristik (oder übliche Drehmomentanstiegs-
/Abfallcharakteristik des Motors) der Ansaugluftmenge ohne Ladungsdruckkorrektur.
Wie oben erläutert wurde, wird während der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart
die arithmetische Berechnung des Ladedruck-Korrekturfaktors ηp, wie in Fig. 54 darge
stellt, nicht ausgeführt. Anstelle dessen wird der Korrekturfaktor ηp automatisch auf "1"
gesetzt. Dies verringert die Last aufgrund arithmetischer Berechnungen des Mikrocom
puters, da das Divisionsverfahren für tPc/rPc zur arithmetischen Berechnung eine relativ
große Last darstellt. Nachdem die tatsächliche (oder auch virtuelle) Soll-Luftmenge tQad
durch eine Reihe von Schritten der Fig. 11 berechnet wird, kehrt das Pragramm zurück
zum Schritt 6 der Fig. 2 (dem Hauptprogramm) zurück. Im Schritt 6 der Fig. 2 wird eine
Soll-Drosselventilöffnungsfläche (eine Soll-Drosselöffnungsfläche) Ath basierend auf der
tatsächlichen Soll-Luftmenge tQad arithmetisch berechnet. Bei der Steuervorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Soll-Drosselöffnungsfläche Ath aus einer Ta
belle aus einem vorbestimmten oder vorprogrammierten Charakteristikdiagramm der
Fig. 4 ausgelesen, das zeigt, wie sich die Soll-Drosselöffnung Ath relativ sowohl der
Motordrehzahl Ne als auch der tatsächlichen Soll-Luftmenge tQad ändert. Dann wird im
Schritt 7 der Fig. 2 eine Soll-Drosselöffnung θth basierend auf der Soll-
Drosselöffnungsfläche Ath arithmetisch berechnet. Die Beziehung zwischen der Soll-
Drosselöffnungsfläche Ath und der Soll-Drosselöffnung θth wird in Abhängigkeit von der
Form und Größe des Drosselkörpers bestimmt, der die elektronisch gesteuerte Drossel
ventileinheit bildet. Tatsächlich wird die Soll-Drosselöffnung θth von einer vorbestimmten
oder vorprogrammierten look-up Tabelle ausgelesen, die in der Tabelle 5 dargestellt ist
und die die Korrelation zwischen einer Soll-Drosselöffnungsfläche Ath und einer Soll-
Drosselöffnung θth zeigt. Die Ausgangsschnittstelle der ECU 21 gibt an die Drosselöff
nungsvorrichtung 8 ein Befehlssignal aus, das die Soll-Drosselöffnung θth repräsentiert,
die mittels einer Reihe von Schritten in der Fig. 2 erhalten wurde. Somit gibt die Dros
selsteuerungsvorrichtung 8 an die Drosselbetätigungsvorrichtung eine Steuervariable
aus, die der Soll-Drosselöffnung θth entspricht, so dass die tatsächliche Drosselöffnung
des Drosselventils 7 auf die Soll-Drosselöffnung θth eingestellt wird. Die Funktion der
Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels (bezogen auf das Hauptprogramm der
Fig. 2 und die Unterprogramme der Fig. 6, 7 und 11) wird im Folgenden mit Bezug auf
die Steuerungsdiagramme beschrieben, die in Fig. 13A-13E dargestellt sind.
Wie der Fig. 13D zu entnehmen ist, tritt eine Verzögerung bei der Entwicklung des tat
sächlichen Ladungsdruckes rPc bezüglich eines Grund-Ladungsdruckes tPc auf, wenn
das Fahrzeug/der Motor in einer Magerverbrennungsart (in einem Betriebsbereich mit
magerer A/F) mit der gleichen Beschleunigungsrat wie bei der stöchiometrischen
Verbrennungsart (ein Betriebsbereich mit stöchiometrischen A/F) betrieben wird. Bislang
führte bei einer Beschleunigung im Magerverbrennungsbereich die ECU eines her
kömmlichen Systems eine Drosselventilsteuerung auf die gleiche Weise durch, wie bei
einer Beschleunigung im stöchiometrischen Verbrennungsbereich. Somit bestand bei
einem System aus dem Stand der Technik das Problem der Verzögerung beim Anstieg
der Ansaugluftmenge (oder bei der Verzögerung des Anstiegs des Ansaugsammeldru
ckes Pm) (vgl. die einpunktierte Line in Fig. 13D). Im Gegensatz dazu wird bei der Steu
ervorrichtung des Ausführungsbeispiels der Ladedruck-Korrekturfaktor ηp (= tPc/rPc) als
ein Wert bestimmt, der größer als "1,0" ist (vgl. Fig. 13C), wenn der tatsächliche La
dungsdruck rPc kleiner als der Grund-Ladedruck (der Soll-Gleichgewichtsladedruck) tPc
ist. Somit wird die tatsächliche Soll-Luftmenge tQad als ein Wert bestimmt, der um den
Ladedruck-Korrekturfaktor ηp größer ist als die Soll-Luftmenge tQa (vgl. Fig. 13B). Als
Ergebnis wird die Drosselöffnung θth basierend auf der tatsächlichen Soll-Luftmenge
tQad größer als die, die durch das System aus dem Stand der Technik erhalten wird
(vgl. Fig. 13A). In Fig. 13A zeigt die durchgezogene Linie Änderungen der Drosselöff
nung θth an, die durch die erfindungsgemäße Steuervorrichtung erhalten werden, wo
hingegen die einpunktierte Linie Änderungen der Drosselöffnung anzeigt, die durch das
System aus dem Stand der Technik erhalten werden. Wie aus dem Vergleich zwischen
der durchgezogenen Linie (vorliegende Erfindung) und der einpunktierten Linie (Stand
der Technik), wie sie in Fig. 13A gezeigt sind, zu erkennen ist, ermöglicht die Steuervor
richtung gemäß dem Ausführungsbeispiel, dass die Soll-Luftmenge tQa durch die Ver
wendung der tatsächlichen (virtuellen) Soll-Luftmenge tQad in den Motor geleitet oder
gesaugt werden kann, selbst wenn der Ladedruck (rPc) sich während der Beschleuni
gung in der Magerverbrennungsart noch nicht entwickelt hat. Selbst wenn daher im Ma
gerverbrennungsbereich (im Betriebsbereich mit magerer A/F) beschleunigt wird, kann
die Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels die gleichen Anstiegscharakteristi
ken des Motormoments erzeugen, wie bei einer Beschleunigung im stöchiometrischen
Verbrennungsbereich (im Betriebsbereich mit stöchiometrischer A/F) (vgl. die charakte
ristische Kurve, die durch die durchgezogene Linie in der Fig. 13E dargestellt ist). Somit
vermeidet die Steuervorrichtung des Ausführungsbeispiels einen unerwünschten Abfall
des Motormoments, der aufgrund eines Mangels an in den Motor gesaugter Luft auftritt
(aufgrund der Antwortverzögerung im tatsächlichen Ladungsdruck), wenn in der Mager
verbrennungsart beschleunigt wird. Zusätzlich vermeidet die Steuerungsvorrichtung des
Ausführungsbeispiels einen unerwünschten Anstieg des Motormoments, der aufgrund
von zuviel Luft auftritt, die in den Motor gesaugt wird (aufgrund der Antwortverzögerung
des Ist-Ladedrucks), wenn in der Magerverbrennungsart verzögert wird. Mit anderen
Worten eliminiert die Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels den Unterschied
zwischen zwei unterschiedlichen Antwortcharakteristiken des übergangsweisen (transi
torischen) Motormoments (Te), wie sie abhängig davon auftreten, ob der Motor sich in
der stöchiometrischen Verbrennungsart oder in der Magerverbrennungsart befindet, o
der mit anderen Worten, das unangenehme Gefühl, das als "Turboloch" während eines
übergangsweisen Betriebszustand wie beispielsweise einer Beschleunigung oder eine
Verzögerung.
Wie oben erläutert wurde, korrigiert bei der Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbei
spiels die ECU die Soll-Luftmenge tQa als Antwort auf den Unterschied zwischen dem
Ist-Ladedruck rPc und dem Grund-Ladedruck tPc. Die korrigierte Soll-Luftmenge wird
als virtuelle (tatsächliche Soll-Luftmenge tQad) bestimmt. Die ECU steuert die Öffnung
des Drosselventils, so dass die tatsächliche Soll-Luftmenge tQad erzeugt wird. Wenn
der Ist-Ladedruck rPc kleiner als der Grund-Ladedruck tPc ist, steuert die ECU die
Drosselsteuerungsvorrichtung 8 so, dass das Drosselventil 7 in Ventilöffnungsrichtung
betätigt wird, um die Menge der Ansaugluft zu erhöhen. Wenn sich umgekehrt der Ist-
Ladedruck rPc zu einem größeren Wert hin entwickelt hat als der Grund-Ladedruck tPc,
steuert die ECU die Drosselsteuerungsvorrichtung 8 so, dass das Drosselventil 7 in
Ventilschließrichtung betätigt wird, um die Menge der Ansaugluft zu verringern. Auf die
se Weise ist es während der Magerverbrennungsart möglich, eine Änderung (einen An
stieg/einen Abfall) der Luftmenge, die während eines übergangsweisen Betriebszu
stands (während einer Beschleunigung oder einer Verzögerung) in den Motor eintritt, auf
die gleiche Weise wie bei einer stöchiometrischen Verbrennungsart zu verwirklichen,
ohne dass die Festsetzung des Luft-Treibstoffmischungsverhältnisses (A/F) und ein vor
liegender Zustand des Ladungsdrucks berücksichtigt werden muß. Folglich kann die
Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels während des übergangsweisen Be
triebszustands in der Magerverbrennungsart die gleichen Anstiegs-
/Abfallcharakteristiken des Motormoments erzeugen, wie beim übergangsweisen Be
triebszustand in der stöchiometrischen Verbrennungsart, unabhängig von der Festle
gung des A/F und der Entwicklung des Ladedrucks. Dies eliminiert das unangenehme
Gefühl (oder die schlechten Fahreigenschaften) während einer Beschleuni
gung/Verzögerung in der Magerverbrennungsart.
Mit Bezug auf Fig. 14 ist eine abgeänderte Routine zur arithmetischen Berechnung der
virtuellen Soll-Luftmenge (tQad) dargestellt, die durch den Prozessor der ECU 21 aus
geführt wird, wie sie bei der Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels verwendet
wird. Der abgeänderte arithmetische Prozess, der in Fig. 14 dargestellt wird, wird eben
falls als zeitabhängig ausgeführte Interrupt-Routine ausgeführt, die in vorbestimmten
Zeitabständen, wie beispielsweise 10 Millisekunden, ausgelöst wird. Die veränderte a
rithmetische Prozedur der Fig. 14 ist ähnlich der arithmetischen Prozedur der Fig. 11,
außer dass die Schritt 53 und 54, die in der in Fig. 11 gezeigten Unterroutine enthalten
sind, durch die Schritte 57 und 58 ersetzt sind, die in dem in Fig. 14 gezeigten Unterpro
gramm enthalten sind.
Gemäß der in Fig. 11 gezeigten Routine wird der Grund-Ladungsdruck tPc als Soll-
Ladedruck oder als gewünschter Ladedruck (d. h. als der gewünschte Gleichgewichtsla
dedruck) gesetzt und dann wird der Ladedruck-Korrekturfaktor ηp durch den Ausdruck
ηp = tPc/rPc erhalten. Gemäß der abgeänderten Routine, die in Fig. 14 gezeigt ist, wird
eine der drei Verbrennungsarten, nämlich die geschichtete Verbrennungsart, die homo
gene Magerverbrennungsart und die homogene stöchiometrische Verbrennungsart, als
die derzeitige Verbrennungsart bestimmt und ein gewichteter Mittelwert (Pcm1, Pcm2 o
der Pcm3) des Grund-Ladedrucks entsprechend der derzeitigen Verbrennungsart als
Soll-Ladedruck Pcm festgesetzt. Dann wird ein Ladedruck-Korrekturfaktor ηp durch den
Ausdruck ηp = Pcm/rPc erhalten, wie später beschrieben wird. Bei der abgeänderten A
rithmetikprozedur, die in Fig. 14 gezeigt ist, werden dieselben Schrittnummern zur Be
zeichnung der Schritte verwendet, wie bei der Routine, die in Fig. 11 gezeigt ist, um die
beiden unterschiedlichen Interruptprogramme vergleichen zu können. Im Folgenden
werden die Schritte 57 und 58 mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genau be
schrieben. Auf die genaue Beschreibung der Schritt 51, 52, 55 und 56 wird verzichtet,
da die obige Beschreibung derselben als selbsterklärend betrachtet wird.
Im Schritt 57 der Fig. 14 wird der Soll-Ladedruck Pcm arithmetisch berechnet. Die a
rithmetische Berechnung des Soll-Ladedrucks Pcm wird in Übereinstimmung mit der in
Fig. 15 gezeigten Unterroutine ausgeführt. Die in der Fig. 15 dargestellte Unterroutine
wird als eine zeitausgelöste Interrupt-Routine ausgeführt, die in vorbestimmten Zeitab
ständen, beispielsweise alle 10 Millisekunden, ausgelöst wird. Im Schritt 58 der Fig. 14
wird der Ladedruck-Korrekturfaktor ηp als das Verhältnis (Pcm/rPc) des Soll-
Ladedruckes Pcm zum tatsächlichen Ladedruck rPc berechnet.
Im Schritt 571 der Fig. 15 wird ein Grund-Ladedruck tPc1, der bei der geschichteten
Verbrennungsart verwendet wird, arithmetisch berechnet oder in einem vorbestimmten
oder vorprogrammierten Charakteristikdiagramm nachgeschlagen, in dem gezeigt ist,
wie sich der Grund-Ladedruck tPc1 zur Verwendung bei der geschichteten Verbren
nungsart relativ zu sowohl der Motordrehzahl Ne als auch der Motorlast ändert. Auf die
gleiche Weise wird ein Grund-Ladedruck tPc2 zur Verwendung bei der homogenen Ma
gerverbrennungsart arithmetisch berechnet oder in einem vorbestimmten oder vorpro
grammierten Charakteristikdiagramm nachgeschlagen, in dem dargestellt ist, wie der bei
der homogenen Magerverbrennungsart verwendete Grund-Ladedruck tPc2 sich relativ
zu sowohl der Motordrehzahl Ne als auch der Motorlast ändert. Zusätzlich wird ein
Grund-Ladedruck tPc3, der bei der homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart
verwendet wird, arithmetisch berechnet oder anhand eines vorbestimmten oder vorpro
grammierten Charakteristikdiagramms erhalten, in dem dargestellt ist, wie der Grund-
Ladedruck tPc3, der bei der homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart verwendet
wird, sich relativ zu sowohl der Motordrehzahl Ne als auch zu der Motorlast ändert. Die
ECU 21 verwendet das charakteristische Diagramm, wie dies in der Fig. 12 zusammen
gefasst und dargestellt ist, als vorprogrammierte Charakteristikendiagramme des Grund-
Ladedrucks (tPc1, tPc2, tPc3), die jeweils für die geschichtete, homogene Mager- und
homogene stöchiometrische Verbrennungsarten geeignet sind. Im Schritt 572 der Fig.
15 wird ein gewichteter Mittelwert Pcm1 des Grund-Ladedrucks tPc1, der bei der ge
schichteten Verbrennungsart verwendet wird, anhand des folgenden Ausdrucks arith
metisch berechnet, um eine Phasenkorrektur des gewichteten Mittelwerts Pcm1 des
Grund-Ladedrucks tPc1, der bei der geschichteten Verbrennungsart verwendet wird,
durchzuführen.
Pcm1 = Kp1 × tPc1 + (1-Kp1) × Pcm1-1
wobei Pcm1 einen derzeitigen Wert des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks
tPc1 darstellt, der bei der geschichteten Verbrennungsart verwendet wird, Kp1 einen
Koeffizienten für den gewichteten Mittelwert bezeichnet, der für die geschichtete
Verbrennungsart geeignet ist, und Pcm1-1 einen vorangegangenen Wert des gewichte
ten Mittelwerts des bei der geschichteten Verbrennungsart verwendeten Grund-
Ladedrucks tPc1 darstellt.
Im Schritt 573 der Fig. 15 wird ein gewichteter Mittelwert Pcm2 des Grund-Ladedrucks
tPc2, der bei der homogenen Magerverbrennungsart verwendet wird, arithmetisch an
hand des folgenden Ausdrucks berechnet, um eine Phasenkorrektur des gewichteten
Mittelwerts Pcm2 des bei der homogenen Magerverbrennung verwendeten Grund-
Ladedrucks tPc2 durchzuführen.
Pcm2 = Kp2 × tPc2 + (1-Kp2) × Pcm2-1
wobei Pcm2 einen derzeitigen Wert des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks
tPc2 bezeichnet, der für die homogene Magerverbrennungsart verwendet wird, Kp2 ei
nen Koeffizienten des gewichteten Mittelwerts bezeichnet, der für die homogene Mager
verbrennung geeignet ist, und Pcm2-1 einen vorherigen Wert des gewichteten Mittel
werts des Grund-Ladedrucks tPc2 bezeichnet, der bei der homogenen Magerverbren
nungsart verwendet wird.
Im Schritt 574 der Fig. 15 wird ein gewichteter Mittelwert Pcm3 des Grund-Ladedruckes
tPc3, der bei der homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart verwendet wird, an
hand des folgenden Ausdrucks arithmetisch berechnet, um eine Phasenkorrektur des
gewichteten Mittelwerts Pcm3 des Grund-Ladedruckes tPc3 für die homogene stöchio
metrische Verbrennungsart durchzuführen.
Pcm3 = Kp3 × tPc3 + (1-Kp3) × Pcm3-1
wobei Pcm3 einen derzeitigen Wert des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks
tPc3 für die homogene stöchiometrische Verbrennungsart (oder einfach einer stöchio
metrischen Verbrennungsart) darstellt, Kp3 einen Koeffizient des gewichteten Mittel
werts da 19962 00070 552 001000280000000200012000285911985100040 0002010016858 00004 19843rstellt, der für die homogene stöchiometrische Verbrennungsart geeignet ist,
und Pcm3-1 einen vorangegangenen Wert des gewichteten Mittelwerts des Grund-
Ladedrucks tPc3 bezeichnet, wie er bei der homogenen stöchiometrischen Verbren
nungsart verwendet wird.
Die zuvor erwähnten Koeffizienten Kp1, Kp2 und Kp3 für den gewichteten Mittelwert, die
jeweils für die geschichtete Verbrennungsart, die homogene Magerverbrennungsart und
die homogene stöchiometrische Verbrennungsart geeignet sind, werden im Folgenden
als "Koeffizient des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks bei der geschichte
ten Verbrennungsart", "Koeffizient für den gewichteten Mittelwert des Grund-Ladedrucks
bei der homogenen Magerverbrennung" und "Koeffizient für den gewichteten Mittelwert
des Grund-Ladedrucks bei der homogenen stöchiometrischen Verbrennung" bezeich
net. Jeder der Koeffizienten Kp1, Kp2 und Kp3 des gewichteten Mittelwerts entspricht
dem maßgeblichen Faktor eines Grades der Vorderkante (oder dem Anstieg) des Soll-
Ladedrucks tPc während der Beschleunigung (vgl. Fig. 17B). Die drei Koeffizienten Kp1,
Kp2 und Kp3 für den gewichteten Mittelwert sind so gebildet, dass sie die Ungleichung
Kp1 < Kp2 < Kp3 zu erfüllen. Der Koeffizient Kp1 des gewichteten Mittelwerts für den
Grund-Ladedruck der geschichteten Verbrennung, der Koeffizient Kp2 des gewichteten
Mittelwerts des Ladedrucks für die homogene Magerverbrennung und der Koeffizient
Kp3 für den gewichteten Mittelwert des Grund-Ladedrucks bei der homogenen stöchio
metrischen Verbrennungsart werden arithmetisch berechnet oder aus jeweiligen vorbe
stimmten oder vorprogrammierten Charakteristikdiagrammen ausgelesen. Die ECU 21
verwendet das vorprogrammierte Charakteristikendiagramm für den Koeffizienten des
gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks, wie in Fig. 16 zusammengefasst und
dargestellt, als vorprogrammierte Charakteristikendiagramme des Koeffizienten des ge
wichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks, die jeweils für die geschichtete, die homo
gene Mager- und die homogene stöchiometrische Verbrennungsart geeignet sind. Das
Charakteristikendiagramm der Fig. 16 zeigt, wie der Koeffizient des gewichteten Mittel
werts des Grund-Ladedrucks (Kp1, Kp2, Kp3) sich mit der Motordrehzahl Ne und der
Grund-Soll-Luftmenge tQa0 ändert.
Im Schritt 575 der Fig. 15 bestimmt die ECU 21 die derartige Betriebsart des Motors
(oder den derzeitigen Betriebspunkt des Motors) basierend auf der letzten gültigen In
formation über den Betriebszustand des Motors, also der Motordrehzahl Ne und der
Motorlast. Wenn der Motor in der geschichteten Verbrennungsart betrieben wird, geht
die Routine zum Schritt 576, wo die am kürzesten zurückliegenden Soll-Ladedruckdaten
Pcm durch den gewichteten Mittelwert Pcm1 des Grund-Ladedrucks der geschichteten
Verbrennungsart aktualisiert werden. Wenn der Motor in der homogenen Lagerverbren
nungsart betrieben wird, geht die Routine zum Schritt 577, wo die neueren Daten über
den Soll-Ladedruck Pcm durch den gewichteten Mittelwert Pcm2 des Grund-Ladedrucks
bei der homogenen Magerverbrennung aktualisiert werden. Wenn der Motor in der ho
mogenen stöchiometrischen Verbrennungsart betrieben wird, geht die Routine zum
Schritt 578, wo die neueren Soll-Ladedruckdaten Pcm durch den gewichteten Mittelwert
Pcm3 des Grund-Ladedrucks der homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart aktu
alisiert werden. Die Art, wie der Soll-Ladedruck Pcm bestimmt wird, hängt von den Mo
toreigenschaften ab. Wie in den Steuerungsdiagrammen der Fig. 17A, 17B und 17C ge
zeigt ist, steigt der Soll-Ladedruck Pcm an, wenn der Betätigungsgrad APS des Gaspe
dals stark ansteigt, und hat die Form einer gekrümmten Linie (vgl. die nach oben ge
krümmte Vorderkante der Charakteristikenkurve des Soll-Ladedrucks (Pcm), wie in der
Fig. 17B gezeigt). Wie anhand der drei Ausdrücke bezüglich der Schritte 572, 573 und
574 erkannt wird, kann die Steuervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels mit Be
zug auf das Hauptprogramm der Fig. 2 und die Unterprogramme der Fig. 6, 7, 14 und 15
auf gewünschte Weise den Soll-Ladedruck Pcm über eine Phasenverschiebung erster
Ordnung (first-order lag) errechnen.
Mit Bezug auf Fig. 18 ist ein Beispiel eines vorprogrammierten Charakteristikendi
agramms des Koeffizienten des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks darge
stellt, wobei gezeigt ist, wie sich der Koeffizient (Kp1, Kp2, Kp3) des gewichteten Mittel
werts des Grund-Ladedrucks relativ zu nur dem Produkt (APS × Ne) aus dem Betäti
gungsgrad des Gaspedals und der Motordrehzahl Ne ändert. Anstelle des Charakteristi
kendiagramms der Fig. 16 verwendet die ECU 21 die vorprogrammierte look-up Tabelle,
wie sie in der Fig. 18 zusammengefasst und dargestellt ist (wobei die Beziehung zwi
schen einem Koeffizienten des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks und ei
nem Produkt (APS × Ne) des Betätigungsgrades APS des Gaspedals und der Motor
drehzahl Ne gezeigt ist, als vorprogrammierte Charakteristikentabellen der Koeffizienten
(Kp1, Kp2, Kp3) des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks, die für die ge
schichtete, homogene Mager- und homogene stöchiometrische Verbrennungsarten ge
eignet sind. Die Verwendung der vorprogrammierten look-up Tabelle, wie sie in Fig. 18
dargestellt ist, ist dem vorprogrammierten Charakteristikendiagramm, wie es in Fig. 16
dargestellt ist, hinsichtlich der Datenmenge überlegen, also hinsichtlich eines verringer
ten Speicherumfangs (verringerte ROM-Kapazität) und hinsichtlich einer verringerten
Belastung der CPU der ECU 21 aufgrund der arithmetischen Berechnung.
Mit Bezug auf Fig. 19 ist ein weiteres Programm zur arithmetischen Berechnung des
Soll-Ladedrucks (Pcm) dargestellt. Fig. 20 zeigt eine vorbestimmte oder vorprogram
mierte look-up Tabelle des Koeffizienten (Kp) des gewichteten Mittelwert des Grund-
Ladedrucks, wie sie in den Schritten 579-581 der Fig. 19 verwendet wird. Um einen
Soll-Ladedruck Pcm zu berechnen oder zu schätzen kann die in den Fig. 15 und 16 ge
zeigte Routine zur arithmetischen Berechnung des Soll-Ladedrucks durch die in den Fig.
19 und 20 dargestellte Routine ersetzt werden. Die geänderte arithmetische Prozedur
der Fig. 19 ist ähnlich der arithmetischen Prozedur der Fig. 15, außer dass die Schritte
572, 573 und 574 des in Fig. 15 dargestellten Unterprogramms durch die Schritte 579,
580 und 581 des in der Fig. 19 dargestellten Unterprogramms ersetzt sind. Somit wer
den bei der abgeänderten arithmetischen Prozedur der Fig. 19 die gleichen Schrittzah
len verwendet, um die Schritte des Unterprogramms der Fig. 15 zu bezeichnen. Auf die
se Weise können die beiden unterschiedlichen Interrupt-Programme miteinander vergli
chen werden. Im Folgenden werden die Schritte 579, 580 und 581 mit Bezug auf Fig. 20
genau beschrieben, während auf eine genaue Beschreibung der Schritte 571, 575, 576,
577 und 578 verzichtet wird, da die obige Beschreibung darüber selbsterklärend scheint.
Die Schritte 579, 580 und 581 verwenden denselben Koeffizienten Kp des gewichteten
Mittelswerts des Grund-Ladedrucks. Der repräsentative Koeffizient Kp des gewichteten
Mittelwerts des Grund-Ladedrucks wird basierend auf dem Produkt (APS × Ne × tλ)
dreier Daten, nämlich des Betätigungsgrades des Gaspedals APS, der Motordrehzahl
Ne und eines Soll-Überschussluft-Faktors tλ, arithmetisch berechnet oder in der vorpro
grammierten look-up Tabelle der Fig. 20 nachgeschlagen. In der look-up Tabelle der
Charakteristiken, wie sie in Fig. 20 dargestellt ist, ändert sich der repräsentative Koeffi
zient Kp des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks in Abhängigkeit vom Soll-
Überschussluft-Faktor tλ unter der Annahme, dass die Motordrehzahl Ne und der Betä
tigungsgrad des Gaspedals konstant sind. Der Soll-Überschussluft-Faktor tλ selbst än
dert sich in Abhängigkeit davon, ob sich der Motor im geschichteten Verbrennungsbe
trieb, im homogenen Magerverbrennungsbetrieb oder im homogenen stöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb befindet (vgl. das Charakteristikendiagramm der Fig. 8). Somit
beinhaltet die vorprogrammierte look-up Tabelle des Koeffizienten (Kp) des gewichteten
Mittelwerts des Grund-Ladedrucks Informationen über den Verbrennungszustand (die
Verbrennungsart) des Motors.
Unter der Annahme, dass die ECU 21 einen Koeffizienten des gewichteten Mittelwerts
des Grund-Ladedrucks anhand der vorprogrammierten look-up Tabelle, wie sie in Fig.
18 gezeigt ist, berechnet, benötigt die Steuerungsvorrichtung drei verschiedene look-up
Tabellen für den Koeffizienten Kp1 des gewichteten Mittelwerts eines Grund-Ladedrucks
bei der geschichteten Verbrennung, für den Koeffizienten Kp2 des gewichteten Mittel
werts des Grund-Ladedrucks bei der homogenen Magerverbrennung und für den Koeffi
zienten Kp3 des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks bei der homogenen,
stöchiometrischen Verbrennung. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird aber an
genommen, dass die ECU 21 nur eine vorprogrammierte look-up Tabelle, wie sie in Fig.
20 dargestellt ist, für die Berechnung eines Koeffizienten Kp des gewichteten Mittelwerts
des Grund-Ladedrucks verwendet. Der durch die look-up Tabelle der Fig. 20 bestimmte
Koeffizient Kp dient als ein repräsentativer Wert des Koeffizienten des gewichteten Mit
telwerts des Grund-Ladedrucks, der sowohl der geschichteten, als auch der homogenen
Mager-, als auch der homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart gemeinsam ist.
Die Verwendung nur einer look-up Tabelle ist der Verwendung von drei look-up Tabellen
aus dem Gesichtspunkt einer verringerten Berechnungsbelastung bei der arithmetischen
Berechnung des Koeffizienten des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks und
hinsichtlich einer verringerten ROM-Kapazität überlegen.
Mit Bezug auf Fig. 21 ist eine weitere Routine zur arithmetischen Berechnung des Soll-
Ladedruck (Pcm) dargestellt. Die Steuerungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels
verwendet die in der Fig. 21 dargestellte Unterroutine anstelle der in Fig. 15 dargestell
ten Unterroutine. Gemäß der in Fig. 21 dargestellten Prozedur zur arithmetischen Be
rechnung benötigt der Arithmetikabschnitt der ECU 21 nur ein Charakteristikendi
agramm, um einen Grund-Ladedruck tPc3, der bei einer homogenen stöchiometrischen
Verbrennungsart (einem Soll-Überschussluft-Faktor tλ = 1,0) verwendet wird, zu finden,
und ein nur Charakteristikendiagramm, das benötigt wird, um den Koeffizienten Kp3 des
gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks der homogenen stöchiometrischen
Verbrennung zu finden, ohne dass ein Grund-Ladedruck tPc1 der geschichteten
Verbrennung, ein Grund-Ladedruck tPc2 der homogenen Magerverbrennung, ein Koef
fizient Kp1 des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks bei der geschichteten
Verbrennung und ein Koeffizient Kp2 des gewichteten Mittelwerts des Grund-
Ladedrucks bei der homogenen Magerverbrennung verwendet werden.
Im Schritt 582 der Fig. 21 wird ein Grund-Ladedruck tPc3 der homogenen stöchiometri
schen Verbrennungsart arithmetisch berechnet oder aus einem vorprogrammierten Dia
gramm, in dem gezeigt ist, wie der Grund-Ladedruck tPc3 der stöchiometrischen
Verbrennung sich in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und Motorlast ändert, ausge
lesen.
Im Schritt 584 der Fig. 21 wird ein gewichteter Mittelwert Pcm3 des Grund-Ladedrucks
bei der homogenen stöchiometrischen Verbrennung anhand des folgenden Ausdrucks
arithmetisch berechnet, um eine Phasenkorrektur des gewichteten Mittelswerts Pcm3
des Grund-Ladedrucks tPc3 der homogenen stöchiometrischen Verbrennung durchzu
führen.
Pcm3 = Kp3 × tPc3 + (1-Kp3) × Pcm3-1
wobei Pcm3 einen derzeitigen Wert des gewichteten Mittelwerts des Grund-Ladedrucks
tPc3 für die homogene stöchiometrische Verbrennung darstellt, der im derzeitigen Pro
grammzyklus erhalten wurde, Kp3 einen Koeffizienten des gewichteten Mittelwerts be
zeichnet, der für die homogene stöchiometrische Verbrennungsart geeignet ist, und
Pcm3-1 einen vorangegangenen Wert des gewichteten Mittelwerts des Grund-
Ladedrucks tPc3 für die homogene stöchiometrische Verbrennung bezeichnet, der einen
Programmzyklus zuvor erhalten wurde. Der Koeffizient Kp3 des gewichteten Mittelwerts
des Grund-Ladedrucks für die homogene stöchiometrische Verbrennung wird basierend
auf der Motordrehzahl Ne und der Motorlast aus einem vorprogrammierten Charakte
ristikendiagramm ausgelesen.
Im Schritt 586 der Fig. 21 wird ein Soll-Ladedruck Pcm durch Multiplikation des Soll-
Überschussluft-Faktors tλ mit dem derzeitigen Wert Pcm3 des gewichteten Mittelwerts
des Grund-Ladedrucks für die homogene stöchiometrische Verbrennung erhalten. Der
Soll-Ladedruck Pcm wird daher wie folgt dargestellt.
Pcm = Pcm3 × tλ
wobei Pcm3 den zuletzt aktualisierten gewichteten Mittelwert des Grund-Ladedrucks für
die homogene stöchiometrische Verbrennung bezeichnet und tλ den Soll-
Überschussluft-Faktor bezeichnet. Wie oben erläutert wurde, wird der Soll-
Überschussluft-Faktor tλ in Abhängigkeit von der gewählten Verbrennungsart bestimmt.
Der Ausdruck (Pcm = Pcm3 × tλ), der im Schritt 586 der Fig. 21 enthalten ist, spiegelt
den Verbrennungszustand (die Verbrennungsart) des Motors wieder. Wenn beispiels
weise der Motor in der homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart betrieben wird,
wird der Soll-Überschussluft-Faktor tλ auf 1,0 gesetzt und daher ist die Beziehung Pcm
= Pcm3 erfüllt. Während der homogenen Magerverbrennungsart oder während der ge
schichteten Verbrennungsart (genauer gesagt während der geschichteten Mager
verbrennung oder während der geschichteten Ultramagerverbrennung) wird der Soll-
Überschussluft-Faktor tλ auf einen Wert größer als 1,0 gesetzt. Dann kann die Steue
rungsvorrichtung (das Steuerungssystem) des Ausführungsbeispiels einen höheren Soll-
Ladedruck Pcm im Vergleich zur homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart (vgl.
Fig. 22) erzeugen. Zum Zwecke des Angleichs bei der homogenen Ladeverbrennungs
art und der geschichteten Verbrennungsart wird des weiteren eine Ausgleichskonstante
K in den zuvor erwähnten Ausdruck Pcm = Pcm3 × tλ eingeführt. In diesem Fall wird der
Soll-Ladedruck Pcm wie folgt wiedergegeben.
Pcm = Pcm3 × tλ × K
Es ist vorteilhaft, das Unterprogramm der Fig. 21 anstelle des Unterprogramms der Fig.
15 aus dem Gesichtspunkt des verringerten Berechnungsaufwands bei der arithmeti
schen Berechnung des Grund-Ladedrucks und des Koeffizienten des gewichteten Mit
telwerts des Grund-Ladedrucks und aus dem Gesichtspunkt der verringerten ROM-
Kapazität zu verwenden. Bei der in den Fig. 21 und 22 dargestellten Prozedur zur arith
metischen Berechnung des Soll-Ladedrucks wird der gewichtete Mittelwert Pcm3 des
Grund-Ladedrucks bei der homogenen stöchiometrischen Verbrennung (bei tλ = 1,0) als
Referenzwert verwendet, der zur Berechnung eines Soll-Ladedrucks (Pcm) für eine Ma
gerverbrennungsart (d. h. einer homogenen Magerverbrennungsart oder einer ge
schichteten Verbrennungsart) benötigt wird. Alternativ kann der gewichtete Mittelwert
Pcm1 des Grund-Ladedrucks der geschichteten Verbrennung (bei tλ < 1,0) als Refe
renzwert verwendet werden, der zur Berechnung eines Soll-Ladedrucks (Pcm) bei einer
homogenen Magerverbrennung benötigt wird, sowie eines Soll-Ladedrucks (Pcm), der
bei der homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart verwendet wird. In diesem Fall
wird der Soll-Ladedruck Pcm wie folgt dargestellt.
Pcm = Pcm1 × tλ × K1
wobei K1 eine Ausgleichskonstante zum Ausgleich der homogenen Magerverbrennung
und der homogenen stöchiometrischen Verbrennung ist.
Auf ähnliche Weise kann der gewichtete Mittelwert Pcm2 des Grund-Ladedrucks bei der
homogenen Magerverbrennung (bei tλ < 1,0) als Referenzwert verwendet werden, der
zur Berechnung eines Soll-Ladedrucks (Pcm) für eine geschichtete Verbrennungsart
und eines Soll-Ladedrucks (Pcm) für eine homogene stöchiometrische Verbrennungsart
benötigt wird. In diesem Fall wird die Soll-Luftmenge Pcm wie folgt dargestellt.
Pcm = Pcm2 × tλ × K2
wobei K2 eine Ausgleichskonstante zum Ausgleich der beschichteten Verbrennungsart
und der homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart ist.
Wie oben erläutert wurde, wird bei der Steuerungsvorrichtung des zweiten Ausfüh
rungsbeispiels (mit Bezug auf das Hauptprogramm der Fig. 2, die Unterprogramme der
Fig. 6, 7, 14 und 15 und dem Charakteristikendiagramm der Fig. 16), des dritten Ausfüh
rungsbeispiels (mit Bezug auf das Hauptprogramm der Fig. 2, die Unterprogramme der
Fig. 6, 7, 14 und 15 und die look-up Tabelle der Fig. 18), des vierten Ausführungsbei
spiels (mit Bezug auf das Hauptprogramm der Fig. 2, die Unterprogramme der Fig. 6, 7,
14 und 19 und der look-up Tabelle der Fig. 20) und des fünften Ausführungsbeispiels
(mit Bezug auf das Hauptprogramm der Fig. 2 und die Unterprogramme der Fig. 6, 7, 14
und 21) ein Wert (Pcm1, Pcm2, Pcm3), der einen Grund-Ladedruck tPc mit einer Aus
gangsantwort mit einer Phasenverzögerung erster Ordnung (first-order lag) berücksich
tigt, als Soll-Ladedruck Pcm arithmetisch berechnet. Anstelle dessen kann ein Wert, der
einen Grund-Ladedruck tPc mit einer Sprungantwort berücksichtigt, als Soll-Ladedruck
Pcm arithmetisch berechnet werden. Um den Soll-Ladedruck Pcm einfacher zu erhalten,
ist es von Vorteil, anstelle der Antwort mit Phasenverzögerung erster Ordnung die
Sprungantwort zu verwenden. Um geeignete Eigenschaften des Steuerungssystems
bezüglich der Empfindlichkeit des Systems und der Stabilität des Systems zu erhalten
und um ein Zufriedenstellen des Antwortverhalten des Systems zu erreichen, ist es
wünschenswert, gezielt entweder die Antwort der Phasenverzögerung erster Ordnung
oder die Sprungantwort in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Motors/Fahrzeugs
auszuwählen.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr P11-97349 (angemeldet am
5. April 1999) wird hiermit durch in Bezugnahme aufgenommen.
Obwohl vorangehend bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wur
den, ist es klar, dass die Erfindung nicht auf die darin gezeigten und beschriebenen
speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderun
gen und Abwandlungen möglich sind, ohne dass vom Kern oder Schutzbereich der Er
findung, wie sie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist, abgewichen wird.
Claims (21)
1. Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungskraftmotors mit einer Vorver
dichtervorrichtung, durch die ein gewünschter Ladedruck erzeugbar ist, umfas
send:
eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die ein Drosselventil steuert;
einen Drucksensor, der in einer Ansaugleitung angeordnet ist, um einen Ist- Ladedruck zu erfassen;
eine Steuerungseinheit, die ausgestaltet ist, mit der Drosselsteuerungsvorrich tung zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhän gigkeit von einem Betätigungsgrad eines Gaspedals verbunden zu werden; wo bei die Steuerungseinheit umfasst:
eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die ein Drosselventil steuert;
einen Drucksensor, der in einer Ansaugleitung angeordnet ist, um einen Ist- Ladedruck zu erfassen;
eine Steuerungseinheit, die ausgestaltet ist, mit der Drosselsteuerungsvorrich tung zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhän gigkeit von einem Betätigungsgrad eines Gaspedals verbunden zu werden; wo bei die Steuerungseinheit umfasst:
- a) einen Arithmetikabschnitt, der eine Soll-Luftmenge berechnet, die in einem Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals,
- b) einen Arithmetikabschnitt, der den gewünschten Ladedruck basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast berechnet,
- c) einen Arithmetikabschnitt, der einen Ladedruck-Korrekturfaktor berechnet, der im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis eine Differenz zwischen dem gewünschten Ladedruck und dem tatsächlichen Lade druck berücksichtigt, und
- d) einen Arithmetikabschnitt, der die Soll-Luftmenge, die im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, durch den Ladedruck-Korrekturfaktor korrigiert, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu er zeugen, und der die korrigierte Soll-Luftmenge als virtuelle Soll-Luftmenge be stimmt; und
2. Vorrichtung zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorver
dichtungsvorrichtung, durch die ein gewünschter Ladedruck erzeugbar ist, um
fassend:
eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die ein Drosselventil steuert;
einen Drucksensor, der in einem Einleitungssystem angeordnet ist, um einen tatsächlichen Ladedruck zu erfassen;
eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, mit der Drosselsteuerungsvorrichtung zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhängigkeit vom Betätigungsgrad des Gaspedals elektronisch verbunden zu werden; wobei die Steuereinheit umfasst
eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die ein Drosselventil steuert;
einen Drucksensor, der in einem Einleitungssystem angeordnet ist, um einen tatsächlichen Ladedruck zu erfassen;
eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, mit der Drosselsteuerungsvorrichtung zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhängigkeit vom Betätigungsgrad des Gaspedals elektronisch verbunden zu werden; wobei die Steuereinheit umfasst
- a) einen Arithmetikabschnitt, der eine Soll-Luftmenge basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals berechnet,
- b) einen Arithmetikabschnitt, der einen gewünschten Ladedruck basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast berechnet,
- c) einen Arithmetikabschnitt, der einen Ladedruck-Korrekturfaktor berechnet, welcher wiederum eine Differenz zwischen dem gewünschten Ladedruck und dem tatsächlichen Ladedruck berücksichtigt, und
- d) einen Bestimmungsabschnitt, der bestimmt, ob sich der Motor in einem Be triebsbereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis oder in einem Betriebsbe reich mit stöchiometrischen Luft-Treibstoffverhältnis befindet, und
- e) einen Arithmetik-Logik-Abschnitt, der ein von dem Bestimmungsabschnitt erhaltenes Ergebnis berücksichtigt, um die Soll-Luftmenge durch den Lade druck-Korrekturfaktor zu korrigieren und eine korrigierte Soll-Luftmenge zu er zeugen und um die korrigierte Luft-Sollmenge als virtuelle Soll-Luftmenge zu bestimmen, wenn sich der Motor im Betriebsbereich mit magerem Luft- Treibstoffverhältnis befindet, und um die Soll-Luftmenge selbst als virtuelle Soll- Luftmenge zu bestimmen, wenn sich der Motor im Betriebsbereich mit stöchio metrischen Luft-Treibstoffverhältnis befindet; und
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Soll-Luftmenge (tQa) durch eine Treib
stoffverbrauchsrate (ηf) korrigiert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ladedruck-Korrekturfaktor (ηp) ein
Verhältnis (tPc/rPc; Pcm/rPc) des gewünschten Ladedrucks (tPc; Pcm) zu dem
tatsächlichen Ladedruck (rPc) ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrektur der Soll-Luftmenge (tQa)
durch den Ladedruck-Korrekturfaktor (ηp) im Betriebsbereich mit magerem Luft-
Treibstoffverhältnis innerhalb des Arithmetik-Logikabschnittes durchgeführt
wird, indem die Soll-Luftmenge (tQa) durch den Ladedruck-Korrekturfaktor (ηp)
multipliziert wird und der Arithmetik-Logikabschnitt den Ladedruck-
Korrekturfaktor im Betriebsbereich mit stöchiometrischen Luft-
Treibstoffverhältnis auf 1 setzt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Arithmetikabschnitt, der die Soll-
Luftmenge (tQa) zur Verwendung im Betriebsbereich des Motors mit magerem
Luft-Treibstoffverhältnis berechnet, einen Datenverarbeitungsabschnitt umfasst;
- 1. der eine vom Fahrer angeforderte Luftmenge (Qda) basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad (APS) des Gaspedals arithmetisch berechnet;
- 2. der eine benötigte Leerlaufluftmenge (Qia), die zumindest auf der Motortem peratur (Tw) basiert und zur Stabilisierung des Leerlaufbetriebs des Motors be nötigt wird, arithmetisch berechnet;
- 3. der die vom Fahrer angeforderte Luftmenge (Qda) und die für den Leerlauf benötigte Luftmenge (Qia) aufsummiert, um eine Summe (Qda + Qia) zu erzeu gen;
- 4. der eine Summe (Qda + Qdi) als Grund-Soll-Luftmenge (tQa0) festsetzt;
- 5. der einen Soll-Überschussluft-Faktor (tλ) basierend auf den Betriebszustand des Motors arithmetisch berechnet;
- 6. der die Grund-Soll-Luftmenge (tQa0) um zumindest den Soll-Überschussluft- Faktor (tλ) korrigiert, um eine korrigierte Grund-Soll-Luftmenge zu erzeugen; und
- 7. Bestimmung der kompensierten Grund-Soll-Luftmenge als Soll-Luftmenge (tQa) im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Arithmetikabschnitt, der die Soll-
Luftmenge (tQa) berechnet, einen Datenverarbeitungsabschnitt umfasst:
- 1. der eine vom Fahrer angeforderte Luftmenge (Qda) basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad (APS) des Gaspedals berechnet;
- 2. der eine benötigte Leerlaufluftmenge (Qia), die auf zumindest einer Motor temperatur (Tw) basiert, und die benötigt wird, um den Leerlaufbetrieb des Mo tors zu stabilisieren, arithmetisch berechnet;
- 3. der die vom Fahrer angeorderte Luftmenge (Qda) und die für den Leerlauf benötigte Luftmenge (Qia) aufsummiert, um eine Summe (Qda + Qia) zu erzeu gen;
- 4. Festsetzen der Summe (Qda + Qia) als Grund-Soll-Luftmenge (tQa0);
- 5. der einen Soll-Überschussluft-Faktor (tλ) basierend auf dem Betriebszu stand des Motors arithmetisch berechnet;
- 6. der die Grund-Soll-Luftmenge (tQa0) durch zumindest den Soll- Überschussluft-Faktor (tλ) korrigiert, um eine korrigierte Grund-Soll-Luftmenge zu erzeugen; und
- 7. der die korrigierte Grund-Soll-Luftmenge als Soll-Luftmenge (tQa0) be stimmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drosselsteuerungsvorrichtung umfasst:
- 1. einen Arithmetikabschnitt, der eine Soll-Drosselöffnungsfläche (Ath) basie rend auf der virtuellen Soll-Luftmenge (tQad) und der Motordrehzahl (Ne) be rechnet;
- 2. einen Arithmetikabschnitt, der eine Soll-Drosselöffnung (θth) basierend auf der Soll-Drosselöffnungsfläche (Ath) berechnet; und
- 3. Ausgabe einer Steuerungsvariable an das Drosselventil, so dass eine tat sächliche Drosselöffnung des Drosselventils in Richtung der Soll- Drosselöffnung (θth) eingestellt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Arithmetikabschnitt, der den ge
wünschten Ladedruck (Pcm) berechnet, einen Datenverarbeitungsabschnitt
umfasst;
- 1. der einen gewünschten Gleichgewichtsladedruck basieren auf einer Motor last und einer Motordrehzahl (Ne) arithmetisch berechnet und den gewünschten Gleichgewichtsladedruck als einen Grund-Ladedruck (tPc) bestimmt; und
- 2. der einen gewichteten Mittelwert des Grund-Ladedrucks, der den Grund- Ladedruck (tPe) mit einer Verzögerung erster Ordnung berücksichtigt, indem ein Koeffizient (Kp) des gewichteten Mittelwerts verwendet wird, arithmetisch be rechnet und den gewichteten Mittelwert des Grund-Ladedrucks als Soll- Ladedruck (Pcm) bestimmt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Koeffizient des gewichteten Mittelwerts
(Kp) sich in Abhängigkeit von einer Information über die Verbrennungsart des
Motors ändert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Koeffizient (Kp) des gewichteten Mit
telwerts anhand eines vorbestimmten Charakteristikendiagramms gefunden
wird, in dem dargestellt ist, wie sich der Koeffizient (Kp) des gewichteten Mittel
werts sich relativ zur Motorlast und Motordrehzahl (Ne) ändert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Koeffizient (Kp) des gewichteten Mit
telwerts in einer vorbestimmten look-up Tabelle ausgelesen wird, die ein Pro
dukt (APS × Ne) des Betätigungsgrades (APS) des Gaspedals und der Motor
drehzahl (Ne) als Parameter verwendet und zeigt, wie sich der Koeffizient (Kp)
des gewichteten Mittelwerts relativ zum Produkt (APS × Ne) ändert.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, die des weiteren einen Arithmetikabschnitt um
fasst, der einen Soll-Überschussluft-Faktor (tλ) basierend auf den Betriebszu
stand des Motors berechnet, wobei der Koeffizient (Kp) des gewichteten Mittel
werts anhand eines vorbestimmten Diagramms verwendet wird, das ein Produkt
(APS × Ne × tλ) des Betätigungsgrades (APS) des Gaspedals, der Motordreh
zahl (Ne) und des Soll-Überschussluft-Faktors (tλ) als Parameter verwendet
und das zeigt, wie sich der Koeffizient des gewichteten Mittelwerts (Kp) relativ
zum Produkt (APS × Ne × tλ) ändert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren einen Arithmetikabschnitt um
fasst, der einen Soll-Überschussluft-Faktor (tλ) basierend auf dem Betriebszu
stand des Motors berechnet, und wobei der Arithmetikabschnitt, der den ge
wünschten Ladedruck (Pcm) berechnet, einen Datenverarbeitungsabschnitt
umfasst:
- 1. der einen gewünschten Gleichgewichtsladedruck basierend auf der Motor last und der Motordrehzahl (Ne) bei einer homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart arithmetisch berechnet und den gewünschten Gleichge wichtsladedruck als Grund-Ladedruck (tPc) festlegt;
- 2. der einen gewichteten Mittelwert (Pcm3) des Grund-Ladedrucks für die ho mogene stöchiometrische Verbrennung arithmetisch berechnet, der den Grund- Ladedruck (tPc) über eine Phasenverzögerung erster Ordnung unter Verwen dung eines Koeffizienten (Kp3) des gewichteten Mittelwerts für die homogene stöchiometrische Verbrennung berücksichtigt, und der den gewichteten Mittel wert (Pcm3) des Grund-Ladedrucks der homogenen stöchiometrischen Verbrennung als Soll-Ladedruck (Pcm) zur Verwendung bei der homogenen stöchiometrischen Verbrennung festlegt;
- 3. der ein Produkt (Pcm3 × tλ) bestimmt, das durch Multiplikation des gewich teten Mittelwerts (Pcm3) des Grund-Ladedrucks für die homogene stöchiometri sche Verbrennung mit dem Soll-Überschussluft-Faktor (tλ), der während der geschichteten Verbrennung berechnet wurde, erhalten wird, als Soll-Ladedruck (Pcm) für die geschichtete Verbrennung festlegt; und
- 4. der ein Produkt (Pcm3 × tλ), das durch Multiplikation des gewichteten Mit telwerts (Pcm3) des Grund-Ladedrucks für die homogene stöchiometrische Verbrennung mit dem Soll-Überschussluft-Faktor (tλ), der während der homo genen Magerverbrennung berechnet wurde, erhalten wird, als Soll-Ladedruck (Pcm) für die homogene Magerverbrennung bestimmt:
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Arithmetikabschnitt, der den ge
wünschten Ladedruck (Pcm) berechnet, einen Datenverarbeitungsabschnitt
umfasst:
- 1. der einen gewünschten Gleichgewichtsladedruck basierend auf der Motor last und der Motordrehzahl (Ne) berechnet und den gewünschten Gleichge wichtsladedruck als Grund-Ladedruck (tPc) festlegt; und
- 2. der einen Wert, der den Grund-Ladedruck (tPc) mit einer Sprungantwort be rücksichtigt, arithmetisch berechnet und diesen Wert als Soll-Ladedruck (Pcm) festlegt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren einen Arithmetikabschnitt auf
weist, der einen Soll-Überschussluft-Faktor (tλ) basierend auf dem Betriebszu
stand des Motors berechnet, und wobei der Arithmetikabschnitt, der den ge
wünschten Ladedruck (Pcm) berechnet, einen Datenverarbeitungsabschnitt
umfasst:
- 1. der einen gewünschten Gleichgewichtsladedruck basierend auf der Motor last und der Motordrehzahl (Ne) in einer homogenen stöchiometrischen Verbrennungsart berechnet und den gewünschten Gleichgewichtsladedruck als Grund-Ladedruck (tPc) festlegt;
- 2. der einen gewichteten Mittelwert (Pcm3) des Grund-Ladedrucks für die ho mogene stöchiometrische Verbrennung, der den Grund-Ladedruck (tPc) mit ei ner Phasenverzögerung erster Ordnung berücksichtigt, arithmetisch berechnet, indem ein Koeffizient (Kp3) des gewichteten Mittelwerts für die homogene stö chiometrische Verbrennung verwendet wird
- 3. der ein Produkt (Pcm3 × tλ × K) des gewichteten Mittelwerts (Pcm3) des Grund-Ladedrucks für die homogene stöchiometrische Verbrennung, des Soll- Überschussluft-Faktors (tλ) und einen Ausgleichskonstanten (K) arithmetisch berechnet und das Produkt (Pcm3 × tλ × K) als Soll-Ladedruck (Pcm) festlegt.
17. Elektronisches Motorsteuerungssystem für einen computergesteuerten
Verbrennungskraftmotor mit einer Vorverdichtungsvorrichtung, durch die ein
gewünschter Ladedruck erzeugbar ist, zur Korrektur eines Antwortverhaltens
bei einer Änderung des Ladedrucks, umfassend:
ein Drosselsteuerungsmittel zur Steuerung eines Drosselventils;
ein Druckerfassungsmittel, das zur Erfassung eines tatsächlichen Ladedrucks in einer Ansaugleitung angeordnet ist;
eine Steuerungseinheit, die ausgebildet ist, mit dem Drosselsteuerungsmittel zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhängig keit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals verbunden zu werden, wobei die Steuerungseinheit umfasst:
ein Drosselsteuerungsmittel zur Steuerung eines Drosselventils;
ein Druckerfassungsmittel, das zur Erfassung eines tatsächlichen Ladedrucks in einer Ansaugleitung angeordnet ist;
eine Steuerungseinheit, die ausgebildet ist, mit dem Drosselsteuerungsmittel zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhängig keit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals verbunden zu werden, wobei die Steuerungseinheit umfasst:
- a) ein Arithmetikmittel zur Berechnung einer Soll-Luftmenge, die in einem Be triebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals,
- b) ein Arithmetikmittel zur Berechnung eines gewünschten Ladedrucks basie rend auf der Motordrehzahl und der Motorlast,
- c) ein Arithmetikmittel zur Berechnung eines Ladedruck-Korrekturfaktors, der im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis einen Un terschied zwischen dem gewünschten Ladedruck und dem tatsächlichen Lade druck berücksichtigt und
- d) ein Arithmetikmittel zur Korrektur der Soll-Luftmenge, die im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, durch den Ladedruck-Korrekturfaktor, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen, und zur Festlegung der korrigierten Soll-Luftmenge als virtuelle Soll-Luftmenge; und
18. Elektronisches Motorsteuerungssystem zur Korrektur einer Antwortverzögerung
bei einer Änderung des Ladedrucks bei einer computergesteuerten Verbren
nungskraftmaschine mit einer Vorverdichtungsvorrichtung, die in der Lage ist,
einen gewünschten Ladedruck zu erzeugen, umfassend:
ein Drosselsteuerungsmittel zur Steuerung eines Drosselventils;
ein Druckerfassungsmittel, das zur Erfassung eines tatsächlichen Ladedrucks in einer Ansaugleitung angeordnet ist;
eine Steuerungseinheit, die ausgebildet ist, mit dem Drosselsteuerungsmittel zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhängig keit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals verbunden zu werden; wobei die Steuerungseinheit umfasst:
ein Drosselsteuerungsmittel zur Steuerung eines Drosselventils;
ein Druckerfassungsmittel, das zur Erfassung eines tatsächlichen Ladedrucks in einer Ansaugleitung angeordnet ist;
eine Steuerungseinheit, die ausgebildet ist, mit dem Drosselsteuerungsmittel zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des Drosselventils in Abhängig keit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals verbunden zu werden; wobei die Steuerungseinheit umfasst:
- a) ein Arithmetikmittel zur Berechnung einer Soll-Luftmenge basierend auf zu mindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals,
- b) ein Arithmetikmittel zur Berechnung des gewünschten Ladedrucks basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast,
- c) ein Arithmetikmittel zur Berechnung eines Ladedruck-Korrekturfaktors, der einen Unterschied zwischen dem gewünschten Ladedruck und dem tatsächli chen Ladedruck berücksichtigt, und
- d) ein Bestimmungsmittel zur Bestimmung, ob sich der Motor in einem Be triebsbereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis oder in einem Betriebsbe reich mit stöchiometrische Luft-Treibstoffverhältnis befindet, und
- e) ein Arithmetik-Logik-Mittel, das ein von dem Bestimmungsabschnitt be stimmtes Ergebnis berücksichtigt, um die Soll-Luftmenge durch den Ladedruck- Korrekturfaktor zu korrigieren und eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen, und um die korrigierte Luft-Sollmenge als virtuelle Soll-Luftmenge festzulegen, wenn sich der Motor im Betriebsbereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis befindet, und um die Soll-Luftmenge selbst als virtuelle Soll-Luftmenge festzu legen, wenn sich der Motor im Betriebsbereich mit stöchiometrischen Luft- Treibstoffverhältnis befindet; und
19. Verfahren zur Korrektur einer Antwortverzögerung bei einer Änderung des Lade
drucks in einer computergesteuerten Verbrennungskraftmaschine mit einer Vor
verdichtungsvorrichtung, durch die ein gewünschter Ladedruck erzeugbar ist, und
mit einem Drosselventil, das eine Drosselöffnung in Abhängigkeit von einem Be
tätigungsgrad des Gaspedals gezielt steuerbar ist, wobei das Verfahren umfasst:
Erfassen eines tatsächlichen Ladedrucks;
Berechnen einer Soll-Luftmenge, die in einem Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals;
Berechnen des gewünschten Ladedrucks basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast;
Berechnen eines Ladedruck-Korrekturfaktors als ein Verhältnis des gewünschten Ladedrucks zum tatsächlichen Ladedruck im Betriebsbereich des Motors mit ma gerem Luft-Treibstoffverhältnis;
Korrektur der Soll-Luftmenge, die im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, durch den Ladedruck-Korrekturfaktor, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen;
Bestimmen der korrigierten Soll-Luftmenge als virtuelle Soll-Luftmenge; und
Betätigen des Drosselventils, so dass die virtuelle Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird.
Erfassen eines tatsächlichen Ladedrucks;
Berechnen einer Soll-Luftmenge, die in einem Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals;
Berechnen des gewünschten Ladedrucks basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast;
Berechnen eines Ladedruck-Korrekturfaktors als ein Verhältnis des gewünschten Ladedrucks zum tatsächlichen Ladedruck im Betriebsbereich des Motors mit ma gerem Luft-Treibstoffverhältnis;
Korrektur der Soll-Luftmenge, die im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, durch den Ladedruck-Korrekturfaktor, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen;
Bestimmen der korrigierten Soll-Luftmenge als virtuelle Soll-Luftmenge; und
Betätigen des Drosselventils, so dass die virtuelle Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird.
20. Verfahren zur Korrektur des Antwortverhaltens bei einer Änderung des Lade
drucks in einer computergesteuerten Verbrennungskraftmaschine mit einer Vor
verdichtungsvorrichtung, durch die ein gewünschter Ladedruck erzeugbar ist, und
mit einem Drosselventil, dessen Drosselöffnung in Abhängigkeit von einem Betä
tigungsgrad des Gaspedals gezielt steuerbar ist, wobei das Verfahren umfasst:
Erfassen eines tatsächlichen Ladedrucks;
Berechnen einer Soll-Luftmenge basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals;
Berechnen des gewünschten Ladedrucks basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast;
Berechnen eines Ladedruck-Korrekturfaktors als ein Verhältnis des gewünschten Ladedrucks zum tatsächlichen Ladedruck;
Bestimmen, ob sich der Motor in einem Betriebsbereich mit magerem Luft- Treibstoffverhältnis oder in einem Betriebsverhältnis mit stöchiometrischem Luft- Treibstoffverhältnis befindet;
Korrigieren der Soll-Luftmenge durch den Ladedruck-Korrekturfaktor, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen;
Bestimmen der korrigierten Soll-Luftmenge als virtuelle Soll-Luftmenge, wen sich der Motor im Betriebsbereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis befindet, und Bestimmen der Soll-Luftmenge selbst als virtuelle Soll-Luftmenge, wenn sich der Motor im Betriebsbereich mit stöchiometrischem Luft-Treibstoffverhältnis befin det; und
Betätigen des Drosselventils, so dass die virtuelle Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird.
Erfassen eines tatsächlichen Ladedrucks;
Berechnen einer Soll-Luftmenge basierend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals;
Berechnen des gewünschten Ladedrucks basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast;
Berechnen eines Ladedruck-Korrekturfaktors als ein Verhältnis des gewünschten Ladedrucks zum tatsächlichen Ladedruck;
Bestimmen, ob sich der Motor in einem Betriebsbereich mit magerem Luft- Treibstoffverhältnis oder in einem Betriebsverhältnis mit stöchiometrischem Luft- Treibstoffverhältnis befindet;
Korrigieren der Soll-Luftmenge durch den Ladedruck-Korrekturfaktor, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen;
Bestimmen der korrigierten Soll-Luftmenge als virtuelle Soll-Luftmenge, wen sich der Motor im Betriebsbereich mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis befindet, und Bestimmen der Soll-Luftmenge selbst als virtuelle Soll-Luftmenge, wenn sich der Motor im Betriebsbereich mit stöchiometrischem Luft-Treibstoffverhältnis befin det; und
Betätigen des Drosselventils, so dass die virtuelle Soll-Luftmenge in den Motor gesaugt wird.
21. Vorrichtung zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Vorver
dichtungsvorrichtung, die in der Lage ist, einen gewünschten Ladedruck zu er
zeugen, umfassend:
eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die eine elektronisch gesteuertes Drossel ventil steuert;
einen Drucksensor, der in einem Einleitungssystem zur Erfassung eines tatsäch lichen Ladedrucks angeordnet ist;
eine Steuerungseinheit, die ausgebildet ist, mit der Drosselsteuerungsvorrichtung zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des elektronisch gesteuerten Dros selventils in Abhängigkeit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals elektro nisch verbunden zu werden; wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst:
eine Drosselsteuerungsvorrichtung, die eine elektronisch gesteuertes Drossel ventil steuert;
einen Drucksensor, der in einem Einleitungssystem zur Erfassung eines tatsäch lichen Ladedrucks angeordnet ist;
eine Steuerungseinheit, die ausgebildet ist, mit der Drosselsteuerungsvorrichtung zur gezielten Steuerung einer Drosselöffnung des elektronisch gesteuerten Dros selventils in Abhängigkeit von einem Betätigungsgrad des Gaspedals elektro nisch verbunden zu werden; wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst:
- a) einen Arithmetikabschnitt, der eine Soll-Luftmenge, die in einem Betriebsbe reich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, basie rend auf zumindest dem Betätigungsgrad des Gaspedals berechnet;
- b) einen Arithmetikabschnitt, der den gewünschten Ladedruck basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast berechnet,
- c) einen Arithmetikabschnitt, der einen Ladedruck-Korrekturfaktor, der eine Diffe renz im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis zwi schen dem gewünschten Ladedruck und dem tatsächlichen Ladedruck berück sichtigt, berechnet, und
- d) einen Arithmetikabschnitt, der die Soll-Luftmenge, die im Betriebsbereich des Motors mit magerem Luft-Treibstoffverhältnis verwendet wird, durch den Lade druck-Korrekturfaktor korrigiert, um eine korrigierte Soll-Luftmenge zu erzeugen, und der die korrigierte Soll-Luftmenge als virtuelle Soll-Luftmenge festlegt; und
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