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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit,
bei der ein Drehmomentparameter mit schlechtem Ansprechverhalten,
etwa beispielsweise eine Luftlademenge, sowie ein Drehmomentparameter
mit gutem Ansprechverhalten, etwa beispielsweise eine Zündzeitgebung,
in Zusammenwirkung gesteuert werden, um ein tatsächliches
Drehmoment auf ein Solldrehmoment in einem Zustand zu steuern, in
dem an einer Drehmomenterhöhungsseite des Drehmomentparameters
mit gutem Ansprechverhalten ein vorbestimmter Drehmomentspielraum
(ein Reservedrehmoment) vorgesehen ist. Das heißt, die
sogenannte Drehmomentreservesteuerung wird ebenso wie ein Verfahren
zum Einstellen der Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit durchgeführt.
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In
einem Kraftfahrzeug oder dergleichen sind für gewöhnlich
verschiedene, durch die Abgabe einer Kraftmaschine angetriebene
Vorrichtungen, etwa beispielsweise eine Lenkhilfepumpe, eine Lichtmaschine
und ein Klimaanlagenkompressor angetrieben. Diese bordeigenen Vorrichtungen
werden manchmal auch während des Leerlaufs bei einem niedrigen
Kraftmaschinendrehmoment angetrieben. Wenn die bordeigenen Vorrichtungen
angetrieben werden, dann nimmt nicht nur die Kraftmaschinenlast zu,
sondern es findet mit der Laständerung auch eine Änderung
der Größe des Kraftmaschinendrehmoments (eine Änderung
in Richtung einer Verringerungsseite) statt.
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Die
mit der Laständerung einhergehende Drehmomentänderung
kann beispielsweise durch Steuern der Luftlademenge (des Einlassvolumens) kompensiert
werden. Jedoch gibt es im Fall des Steuerns des Einlassvolumens
eine Reaktionsverzögerung bis eine Änderung der
Drosselventilstellung oder eines ISC-Ventils (eines Einlassdrosselventils zum
Steuern der Leerlaufdrehzahl) als eine Änderung der Menge
der in die Zylinder eingeführten Luft auftritt. Bei der
Einlassvolumensteuerung kann daher eine Änderung des Drehmoments
(und folglich eine Änderung der Kraftmaschinendrehzahl),
die durch eine Änderung der Last der vorgenannten bordeigenen
Vorrichtungen verursacht wird, nicht mit einem guten Ansprechverhalten
kompensiert werden. Vormals wurde zum Kompensieren einer solchen Änderung
des Drehmoments mit gutem Ansprechverhalten beispielsweise die in
der Patentdruckschrift 1 beschriebene Vorrichtung vorgeschlagen.
Bezüglich dieser vorgeschlagenen Vorrichtung wird nachstehend
eine detailliertere Beschreibung gegeben.
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Gemäß der
vorgeschlagenen Vorrichtung wird unter Berücksichtigung
der Tatsache, dass eine Änderung der Zündzeitgebung
(eine Änderung auf eine Verzögerungs- oder auf
eine Vorrückseite) mit gutem Ansprechverhalten auf das
Kraftmaschinendrehmoment wirkt, eine während des Leerlaufs durch die
vorgenannte Laständerung verursachte Änderung
des Drehmoments durch Steuern der Zündzeitgebung mit gutem
Ansprechverhalten kompensiert. Jedoch wird bei der herkömmlichen
Zündzeitgebungssteuerung zum Erreichen eines Solldrehmoments
die Zündzeitgebung auf eine optimale Zündzeitgebung
(MBT: minimaler Vorrückbetrag für das beste Drehmoment),
d. h. auf eine solche Zündzeitgebung gesteuert, die das
beste Drehmoment und den besten spezifischen Kraftstoffverbrauch
ergibt. Folglich tritt unter einer bestimmten Betriebsbedingung
ein Fall auf, dass die Zündzeitgebung zu nahe an dem MBT
liegt und ein ausreichender Spielraum (ein Drehmomentspielraum)
an der Vorrückseite (der Drehmomenterhöhungsseite)
nicht sichergestellt ist. In einem solchen Fall besteht die Gefahr,
dass es selbst dann, wenn die Zündzeitgebung auf das MBT (den
maximalen Drehmomentpunkt) gesteuert ist, unmöglich sein
kann, ein zum Kompensieren der durch die vorstehend beschriebenen
bordeigenen Vorrichtungen verursachten Verringerung des Drehmoments
ausreichendes Drehmoment sicherzustellen.
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Diesbezüglich
werden gemäß der in der Patentdruckschrift 1 beschriebenen
Vorrichtung das Einlassvolumen, das auf eine Änderung des
Drehmoments ein schlechtes Ansprechverhalten hat, und die Zündzeitgebung,
die auf eine Änderung des Drehmoments ein gutes Ansprechverhalten
hat, in koordinierter Weise gesteuert, wodurch der Zündzeitgebungsvorrückseite,
auf Grundlage des Kraftmaschinenbetriebszustand als ein vorbestimmter
fester Wert oder als ein variabler Wert ein Spielraum, der einem
vorbestimmten Drehmomentspielraum (Reservedrehmoment) entspricht
gegeben wird, und die dem Reservedrehmoment zuzuschreibende Unzulänglichkeit
wird durch Steuern des Einlassvolumens kompensiert. Das heißt,
unter der Drehmomentsteuerung, die diese Drehmomentparameter verwendet, wird
ein ausreichendes Reservedrehmoment durch Steuern der Zündzeitgebung
sichergestellt und die Verringerung des Drehmoments von dem MBT,
die dem Reservedrehmoment zuzuschreiben ist, wird durch Steuern
des Einlassvolumens aufgehoben. Somit wird das tatsächliche
Drehmoment auf synthetische Weise auf das Solldrehmoment (Sollsteuerwert)
gesteuert. Daher kann bei dieser Vorrichtung das vorstehend erwähnte
Reservedrehmoment wie erforderlich freigegeben werden, indem die
Zündzeitgebung in Übereinstimmung beispielsweise
mit der Kraftmaschinenlast auf die Vorrückseite gesteuert wird,
während das Solldrehmoment erfüllt wird. Folglich
kann auch eine Änderung des Drehmoments, die durch den
Betrieb der vorstehend erwähnten bordeigenen Vorrichtungen
verursacht wird, mit gutem Ansprechverhalten kompensiert werden.
- Patentdruckschrift 1 ... JP-A-2006-138300
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Bei
der Kraftmaschinendrehmomentsteuervorrichtung, die eine solche Drehmomentreservesteuerung
durchführt, ist die Größe des vorangehenden
Reservedrehmoments wichtig. Dies liegt daran, dass dann, falls das
Reservedrehmoment auf einen übermäßig
großen Wert festgelegt ist, beispielsweise wenn die Zündzeitgebung übermäßig
verzögert ist, dies zu einer Wahrscheinlichkeit des Auftretens
einer Unannehmlichkeit, etwa einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs,
und zu einem Anstieg der Abgastemperatur führt. Jedoch
ist bei der in der Patentdruckschrift 1 beschriebenen Vorrichtung
das Reservedrehmoment als ein fester Wert oder als ein variabler
Wert auf Grundlage des Kraftmaschinenbetriebszustands festgelegt
und die Größe des Reservedrehmoments erfüllt
nicht immer die individuellen Kraftmaschineneigenschaften. Diesbezüglich
ist noch Raum für Verbesserungen auch bzgl. der in der
Patentdruckschrift 1 beschriebenen Vorrichtung.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf die vorstehend erwähnten
Umstände getätigt und es ist eine Hauptaufgabe
der Erfindung, eine Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit, bei der ein
Reservedrehmoment einer geeigneten Größe durch
eine Drehmomentreservesteuerung festgelegt wird, wodurch eine geeignetere
Drehmomentsteuerung ermöglicht wird, sowie ein Verfahren
zum Einstellen der Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit bereitzustellen.
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Nun
wird die folgende Beschreibung der Maßnahmen zum Lösen
des vorstehend erwähnten Problems, sowie der durch diese
Maßnahmen erzielten Funktionen und Wirkungen gegeben.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist eine Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit
vorgesehen, bei der in Verbindung mit einem sich auf die Größe
des Drehmoments (Abgabedrehmoment) einer zu steuernden Kraftmaschine
beziehenden ersten Drehmomentparameter und mit einem auf das Kraftmaschinendrehmoment
wirkenden zweiten Drehmomentparameter, der ein besseres Ansprechverhalten als
im Fall der Änderung des ersten Drehmomentparameters hat,
zum Beibehalten oder Ausbilden eines Spielraumzustands lediglich
durch einen vorbestimmten Drehmomentspielraum an einer Drehmomenterhöhungsseite
des zweiten Drehmomentparameters eine durch den Drehmomentspielraum
verursachte Unzulänglichkeit durch den ersten Drehmomentparameter
kompensiert wird und ein tatsächliches Drehmoment der Kraftmaschinenabgabe
auf synthetische Weise auf ein Solldrehmoment gesteuert wird, wobei
die Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit eine Drehmomentspielraumänderungseinrichtung
zum Ändern des Drehmomentspielraums auf Grundlage eines
maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags als ein maximaler Beschleunigungsbetrag
der Kraftmaschinendrehzahl aufweist, mit der pro Zeiteinheit beschleunigt
werden kann.
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Bei
der Bemühung eine Vorrichtung zu entwickeln, die in der
Lage ist, einen Sollwert eines vorbestimmten Drehmomentspielraums
(Reservedrehmoments) auf eine erforderliche minimale Größe
zu halten, haben die vorliegenden Erfinder verschiedene Kraftmaschineneigenschaften
studiert, die sich in der Größe des Reservedrehmoments
widerspiegeln. Durch diese Studie der vorliegenden Erfinder wurde herausgefunden,
dass ein geeigneterer Kraftmaschinenbetrieb erhalten werden könnte,
indem in der Größe des Reservedrehmoments der
vorstehend erwähnte maximale Beschleunigungsgrenzbetrag
(ein maximaler Beschleunigungsbetrag der Kraftmaschinendrehzahl,
mit dem pro Zeiteinheit beschleunigt werden kann) als eine von Kraftmaschineneigenschaften
wiedergegeben wird. Auf diese Weise haben die vorliegenden Erfinder
die vorgenannte Konstruktion erfunden. Genauer gesagt existiert
hinsichtlich eines Variationsbetrags der Drehzahl (Kraftmaschinendrehzahl)
einer Kraftmaschinenausgabewelle eine leistungsbezogene Beschleunigungsgrenze und
eine Grenze (oberer Grenzwert) auf Grundlage einer willkürlichen
Regulierung, die durch einen Anwender oder automatisch festgelegt
wird und es wird ein maximaler Beschleunigungsbetrag (maximaler Beschleunigungsgrenzbetrag)
festgelegt, mit dem pro Zeiteinheit beschleunigt werden kann. Das
Reservedrehmoment wird für gewöhnlich zum Steuern der
Kraftmaschinendrehzahl verwendet. Unter Berücksichtigung
dieser Tatsache und durch Ändern des Reservedrehmoments
auf Grundlage des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags haben die
vorliegenden Erfinder es möglich gemacht, das Reservedrehmoment
auf eine geeignete Größe festzulegen, d. h., auf
einen Wert, der näher an der erforderlichen minimalen Größe
liegt. Das heißt, in der Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Reservedrehmoment mit geeigneter
Größe in der Drehmomentreservesteuerung festgelegt
und folglich wird es möglich, eine geeignetere Drehmomentsteuerung
durchzuführen.
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Es
ist zudem möglich, die Drehmomentspielraumänderungseinrichtung
so zu modifizieren, dass sie das Reservedrehmoment auf Grundlage
einer komplizierten Funktion ändert, die als eine Variable den
maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag verwendet. Jedoch ist es vom
Gesichtspunkt der Vereinfachung der Steuerung wirkungsvoll, die Drehmomentspielraumänderungseinrichtung
grundsätzlich derart zu konstruieren, dass das Reservedrehmoment
mit größerem maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag
größer wird und das Reservedrehmoment mit kleiner
werdendem maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag kleiner wird.
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Es
ist insbesondere wirkungsvoll, die vorgenannte Konstruktion der
vorliegenden Erfindung auf eine Konstruktion anzuwenden, bei der
der vorstehend erwähnte maximale Beschleunigungsgrenzbetrag
zwangsweise durch einen Anwender oder automatisch festgelegt wird
(ein Variationsbetrag der Kraftmaschinendrehzahl wird zwangsweise
beschränkt). In einem solchen Fall wird der maximale Beschleunigungsgrenzbetrag
in Übereinstimmung mit der Anwendung (dem Zweck) auf einen
geeigneten Wert festgelegt. Daher wird das Reservedrehmoment auf
eine für die Anwendung (den Zweck) geeignete Größe
festgelegt, falls die vorgenannte Konstruktion in einem solchen
Fall verwendet wird.
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Es
ist wirkungsvoll, als die Zeiteinheit des vorstehend erwähnten
maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags beispielsweise ein Verbrennungsintervall
zu verwenden (beispielsweise „180° CA" im Fall einer
vierzylindrigen, viertaktigen Kraftmaschine).
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1 ist
ein Konstruktionsschaubild, das schematisch ein Kraftmaschinensteuersystem
mit einer Kraftmaschinendrehmomentsteuervorrichtung, sowie ein Verfahren
zum Einstellen der selbigen zeigt, jeweils gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das darauf
angewendet wird;
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2A und 2B sind
Zeitgebungsschaubilder, die jeweils den Übergang einer
Beschleunigungspedalstellung und einer Drosselventilstellung zeigen;
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3 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine grundlegende Routine eines Solleinspritzvolumenberechnungsprozesses
zeigt;
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4 ist
ein Schaubild, das ein Konzept eines Solleinspritzvolumenberechnungsmodus
zeigt;
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Leerlaufsteuerung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel, insbesondere einen sich auf Bedingungen
zum Ausführen der Leerlaufsteuerung beziehenden Prozess zeigt;
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6 ist
ein Ablaufdiagramm, das die Inhalte der Leerlaufsteuerungsvorgänge
zeigt;
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Solleinlassvolumenberechnungsvorgang
zeigt;
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8 ist
ein Funktionsblockdiagramm von Abschnitten, die sich insbesondere
auf die Berechnung des Solleinlassvolumens in der Kraftmaschinendrehmomentsteuervorrichtung
(ECU für die Kraftmaschinensteuerung) gemäß dem
Ausführungsbeispiel beziehen;
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Reservedrehmomentberechnungsvorgang
zeigt;
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10 ist
ein funktionelles Blockdiagramm von Abschnitten, die sich insbesondere
auf die Berechnung eines Reservedrehmomentwerts in der Kraftmaschinendrehmomentsteuervorrichtung
(einer ECU für die Kraftmaschinensteuerung) gemäß dem
Ausführungsbeispiel beziehen;
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11 ist
ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel eines maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags
zeigt;
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Sollzündzeitgebungsberechnungsvorgang
zeigt;
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13 ist
ein funktionelles Blockschaubild von Abschnitten, die sich insbesondere
auf die Berechnung der Sollzündzeitgebung in der Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit
(ECU für die Kraftmaschinensteuerung) gemäß dem
Ausführungsbeispiel beziehen; und
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14 ist
ein Blockschaubild, das ein modifiziertes Beispiel eines Sollzündzeitgebungsberechnungsmodus
zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen wird eine Beschreibung
einer Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit und eines Verfahrens
zum Einstellen der selbigen gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gegeben. Die Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist an einem Kraftmaschinensteuersystem,
beispielsweise für eine Kolbenkraftmaschine für
ein vierrädriges Fahrzeug, montiert. Wie die in der vorgenannten
Patentdruckschrift 1 beschriebene Vorrichtung dient die Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit
dieses Ausführungsbeispiels zum Durchführen einer
Drehmomentreservesteuerung.
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Zunächst
wird unter Bezugnahme auf 1 eine Beschreibung
einer schematischen Konstruktion eines Fahrzeugsteuersystems beschrieben,
an dem die Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit gemäß diesem
Ausführungsbeispiel montiert ist. Es wird unterstellt,
dass der in diesem Ausführungsbeispiel zu steuernde Gegenstand
eine mehrzylindrige (bspw. vierzylindrige) Kraftmaschine ist. In 1 ist jedoch
zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung lediglich ein Zylinder
gezeigt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat das Kraftmaschinensteuersystem
verschiedene Sensoren und eine ECU (elektronische Steuereinheit) 50 zum
Steuern einer Kraftmaschine (einer Brennkraftmaschine) 10 als
zu steuernder Gegenstand.
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Die
zu steuernde Kraftmaschine 10 ist eine Kolbenkraftmaschine
der Funkenzündbauweise und Zylinder 20 sind grundsätzlich
durch einen Zylinderblock 10a ausgebildet. In dem Zylinderblock 10a sind ein
Kühlwasserdurchlass 10b und ein Wassertemperatursensor 10c zum
Erfassen der Temperatur (Kühlwassertemperatur) des Kühlwassers
vorgesehen, welches innerhalb der Kraftmaschine 10 durch
den Kühlwasserdurchlass 10c zirkuliert. Die Kraftmaschine 10 wird
durch das Kühlwasser gekühlt. In jedem Zylinder 20 ist
ein Kolben 20a aufgenommen und eine Kurbelwelle als eine
(nicht gezeigte) Ausgabewelle wird durch die Hin- und Herbewegungen
der Kolben 20a gedreht. An einer Außenumfangsseite der
Kurbelwelle ist ein Kurbelwinkelsensor 10d angeordnet,
der ein Kurbelwinkelsignal zu jedem vorbestimmten Kurbelwinkel ausgibt
(beispielsweise alle 30° CA), wodurch der Drehwinkel der
Kurbelwelle (die Kraftmaschinendrehzahl) erfasst werden kann. Ein
Zylinderkopf ist an einer oberen Endfläche des Zylinderblocks 10a befestigt
und eine Verbrennungskammer 20b ist zwischen dem Zylinderkopf
und einer Oberfläche des Kolbens 20a ausgebildet.
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In
dem Zylinderkopf sind Einlassöffnungen (Einlassluftströmungsöffnungen
für die Zylinder 20), die sich in die Verbrennungskammern 20b öffnen,
sowie Auslassöffnungen (Öffnungen für
den von den Zylindern 20 ausgelassenen Abgasstrom) ausgebildet.
Diese Einlass- und Auslassöffnungen werden mit Einlassventilen 21 und
Auslassventilen 22 geöffnet und geschlossen, die
durch Nocken betätigt werden, die an einer mit der Kurbelwelle
in Eingriff stehenden Nockenwelle angebracht sind. Ein Einlassrohr
(Einlasskrümmer) 30 zum Einlassen von Außenluft
in jeden Zylinder der Kraftmaschine 10 ist an den Einlassöffnungen
angeschlossen, während ein Auslassrohr (Auslasskrümmer) 40 zum
Auslassen von Verbrennungsgas (Abgas) von jedem Zylinder in der
Kraftmaschine 10 an den Auslassöffnungen angeschlossen ist.
Ein Zwischenbehälter 30a, der eine vergrößerte Durchlassfläche
(vergrößerten Durchmesser) zum Zwecke der Verhinderung
von Einlasspulsationen und Einlassinterferenzen hat, ist an einer
mittleren Stelle des Einlassrohrs 30 angeordnet und ein
Einlassrohrdrucksensor 30b zum Erfassen des Drucks des
Einlassrohrs ist in dem Auffangbehälter 30a vorgesehen.
Die Einlassventile 21 und die Auslassventile 22 stellen
eine Verbindung zwischen den Zylindern 20 und den Einlassöffnungen
(Einlassdurchlässen) und zwischen den Zylindern 20 und
den Auslassöffnungen (Auslassdurchlässen) in Übereinstimmung mit
den Ventilöffnungs- und -schließbetrieben her oder
unterbrechen diese.
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An
der Nockenwelle sind variable Ventilzeitgebungsvorrichtungen (variable
Ventilbetätigungsmechanismen) 11, 12 und
Nockenstellungssensoren 11a, 12a an der Einlassseite,
bzw. der Auslassseite als Ventilbetätigungsmechanismen
für die Einlassventile 21 und die Auslassventile 22 vorgesehen.
Die variablen Ventilzeitgebungsvorrichtungen 11 und 12 verwenden
einen bekannten variablen Ventilzeitgebungsmechanismus (VTC), um
die Ventilöffnungs-/-schließbetätigungszustände,
etwa die Öffnungs-/-Schließzeitgebung der Einlass-
und Auslassventile 21 und 22 und die Ventilüberlappungsbeträge auf
kontinuierliche Weise variabel zu machen. Die Nockenstellungssensoren 11a und 12a dienen
jeweils zum Erfassen einer Drehstellung der Nockenwelle (und folglich
zum Erfassen eines betroffenen Zylinders und des OTP (oberen Todpunkts)).
In diesem System werden Sensorausgaben, die von den Nockenstellungssensoren 11a und 12a bereitgestellt werden,
einer nach dem anderen in die ECU 50 eingegeben und durch
Betätigen der variablen Ventilzeitgebungsvorrichtungen 11 und 12 auf
geeignete Weise in Übereinstimmung mit einem von der ECU ergangenen
Befehl wird in Übereinstimmung beispielsweise mit dem gegenwärtigen
Betriebszustand der Kraftmaschine oder einer Fahrernachfrage ein optimaler
Ventilöffnungs-/-schließbetätigungszustand
erhalten.
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In
dem Einlassrohr 30, das ein Einlasssystem der Kraftmaschine 10 bildet,
ist ein Luftmassenmesser 32 zum Erfassen der Menge der
Frischluft vorgesehen, die durch einen Luftreiniger 31 eingebracht
wird, der an einer am meisten stromaufwärtigen Stelle des
Einlassrohrs 30 angeordnet ist. Ferner sind an einer stromabwärtigen
Seite des Luftmassenmessers 32 ein elektronisch gesteuertes
Drosselventil (Einlassdrosselventil) 33, dessen Stellung
mittels eines Stellglieds, etwa eines Gleichstrommotors, elektronisch
eingestellt wird, sowie ein Drosselventilstellungssensor 33a zum
Erfassen der Stellung (Drosselventilstellung) und einer Bewegung
(Änderung der Stellung) des Drosselventils 33 vorgesehen, wodurch
die Menge der zu dem Zwischenbehälter 30a, der
an deren stromabwärtigen Seite angeordnet ist, zugeführten
Luft eingestellt werden kann.
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An
der stromabwärtigen Seite des Zwischenbehälters 30a zweigt
das Einlassrohr 30 ab, um die Luft in jeden der Zylinder 10 einzubringen.
Elektromagnetisch angetriebene Injektoren (Kraftstoffeinspritzventile) 35 zum
Einspritzen des Kraftstoffs in die Nähe der Einlassöffnungen
der Zylinder sind jeweils an den Abzweigungspfaden des Einlassrohrs 30 angebracht.
Mit den Injektoren (Kraftstoffeinspritzventilen) 35 kann
Kraftstoff (Benzin) zu den Einlassöffnungen in den Einlassdurchlässen
eingespritzt werden (Saugrohreinspritzung), insbesondere in die
Einlassöffnungen in den Zylindern der Kraftmaschine.
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In
der Kraftmaschine 10 wird der durch die Injektoren 35 eingespritzte
Kraftstoff (um genau zu sein, ein Gemisch aus Kraftstoff und Einlassluft)
gezündet und dadurch verbrannt. Daher ist in dem Zylinderkopf
der Kraftmaschine 10 für jeden Zylinder eine Zündkerze 15 vorgesehen,
die mit einer Zündvorrichtung 15a, etwa einer
Zündspule, versehen ist. Um die Zündung in der
Kraftmaschine 10 durchzuführen wird mittels der
ECU 50 zu einer gewünschten Zündzeitgebung
an der Zündkerze 14 eine hohe Spannung angelegt.
Nach dem Anlegen der hohen Spannung findet zwischen gegenüberliegenden Elektroden
der Zündkerze 15 eine Funkenentladung statt. Mit
dieser Funkenentladung wird das in die Brennkammer 20 eingebrachte
Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet und es verbrennt. Die
Kraftmaschine 10 ist eine viertaktige Kraftmaschine. Das
heißt, in der Kraftmaschine 10 wird ein Verbrennungszyklus, der
die vier Takte Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Auslassen aufweist,
bei einer „720° CA"-Zeitspanne ausgeführt.
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Andererseits
ist in einem Auslassrohr 40, das ein Auslasssystem der
Kraftmaschine 10 bildet, als ein Abgasnachbehandlungssystem
zum Reinigen des Abgases ein Katalysator 41 vorgesehen,
der beispielsweise einen Dreiwegekatalysator zum Reinigen von in
dem Abgas enthaltenen CO, HC und NOx aufweist. Stromaufwärts
des Katalysators 41 ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 41a (beispielsweise ein
A/F-Sensor der linearen Erfassungsbauweise oder ein O2-Sensor
der Zweiwerterfassung) zum Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
oder einer fetten/mageren Eigenschaft des Luft-Kraftstoff-Gemischs
mit Bezug auf das Abgas angeordnet.
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Auch
wenn dies nicht gezeigt ist, sind auch in diesem System, wie in
dem Fall der in der Patentdruckschrift 1 beschriebenen
Vorrichtung, verschiedene Vorrichtungen installiert, die durch die
Ausgabe der Kraftmaschine 10 angetrieben sind, etwa eine Lenkhilfepumpe,
eine Lichtmaschine und ein Klimaanlagenkompressor.
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In
einem solchen System ist es die ECU 50, die die Kraftmaschinensteuerung
hauptsächlich als eine elektronische Steuereinheit durchführt.
Erfassungssignale nicht nur von den vorstehend genannten verschiedenen Sensoren,
sondern auch von verschiedenen anderen Sensoren, etwa dem Einlasslufttemperatursensor 50a zum
Erfassen der Temperatur (Einlasslufttemperatur) der Einlassluft,
ein Atmosphärendrucksensor 50b zum Erfassen des
Atmosphärendrucks und ein Beschleunigungseinrichtungssensor 50c zum
Erfassen einer durch einen Fahrer getätigten Beschleunigerpedalstellung
werden einer nach dem anderen in die ECU 50 eingegeben.
Auf Grundlage der auf diese Art bereitgestellten Erfassungssignale
von den verschiedenen Sensoren ermittelt die ECU 50 den
Betriebszustand der Kraftmaschine 10 und die Anwendernachfrage
und betätigt verschiedene Stellglieder einschließlich
der Injektoren 35, wodurch dementsprechend verschiedene sich
auf die Kraftmaschine 10 beziehende Steuerungen in einer
optimalen Weise durchgeführt werden, die zu der gegenwärtigen
Situation passen.
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Genauer
gesagt hat die ECU 50 einen bekannten Mikrocomputer (nicht
gezeigt). Der Mikrocomputer ist im Wesentlichen aus verschiedenen
Berechnungseinheiten, Speichereinheiten, Signalverarbeitungseinrichtungen
und Kommunikationsvorrichtungen, etwa einer CPU (Basisprozessor)
zum Durchführen verschiedener Berechnungsoperationen, einem
RAM (Direktzugriffsspeicher) als ein Hauptspeicher zum zeitweiligen
Speichern von Berechnungsdaten und arithmetische Ergebnisse, dem ROM
(Nur-Lese-Speicher) als ein Programmspeicher, dem EEPROM (elektronisch
wiederbeschreibbarer nichtflüchtiger Speicher) und einem
Sicherungs-RAM (einem RAM, der durch eine Sicherungsenergiequelle,
etwa einer bordeigenen Batterie, gespeist wird) als Speicher zum
Speichern von Daten aufgebaut. Nicht nur ein sich auf die betreffende Drehmomentsteuerung
beziehendes Programm, sondern auch verschieden Programme und sich
auf die Kraftmaschinensteuerung beziehende Steuerkennfelder, sind im
Vorfeld in dem ROM gespeichert und nicht nur Entwurfsdaten der Kraftmaschine 10, sondern
auch verschiedene Steuerdaten sind im Vorfeld in dem Datensicherungsspeicher
(EEPROM) gespeichert.
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Im
Allgemeinen wird die Menge der in jeden Zylinder eingebrachten Luft
(Luftlademenge) zu einer Ventilschließzeitgebung des zugehörigen
Einlassventils bestimmt (Einlassventilschließzeitgebung). Daher
ist es zum präzisen Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
und folglich des durch die Verbrennung in der Kraftmaschine 10 hervorgerufenen Drehmoments
zu bevorzugen, eine Luftlademenge nach der Einlassventilschließzeitgebung
zu berechnen und ein Sollkraftstoffeinspritzvolumen auf Grundlage
der berechneten geladenen Luftmasse zu berechnen und festzulegen.
Jedoch liegt in einer solchen Saugrohreinspritzkraftmaschine 10 (Einspritzung
in den Einlassdurchlass), wie sie in dem vorgenannten System montiert
ist, die Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung früher
als die Einlassventilschließzeitgebung. Daher ist es für
das präzise Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
und des Drehmoments wichtig, die Luftlademenge (das Einlassvolumen)
zu einer zukünftigen Einlassventilschließzeitgebung
präzise vorherzusagen.
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In
diesem Ausführungsbeispiel wird die Luftlademenge auf Grundlage
der Drosselventilstellung bis zur Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung vorhergesagt.
Da jedoch das Drosselventil 33 mit einer Verzögerung
arbeitet, ist es schwierig, dem Sollwert zu folgen und die tatsächliche
Drosselventilstellung präzise vorherzusagen. Daher wird
in diesem Ausführungsbeispiel ein Verfahren verwendet,
bei dem der Betrieb des Drosselventils 33 absichtlich verzögert
wird, um die Luftlademengenmessgenauigkeit (die Vorhersagegenauigkeit) zu
verbessern, während ein solcher Grad des Ansprechverhaltens geopfert
wird, der auf die Fahreigenschaften keinen Einfluss ausübt.
Das heißt, in dem vorgenannten Kraftmaschinensteuersystem
wird das Drosselventil 33 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten
Zeitspanne (der Drosselventilverzögerungszeit) nach der Zeitspanne
(der Sollstellungsberechnungszeitspanne) verzögert, bei
der der Sollwert (Solldrosselventilstellung) bezüglich
der Stellung des Drosselventils 33 berechnet wurde. Nun
wird unter Bezugnahme auf 2A und 2B eine
Beschreibung dieser Steuerung der Drosselventilstellung gegeben. 2(a) und 2(b) sind
Zeitgebungsschaubilder, die die Übergänge der
Beschleunigungspedalstellung, bzw. der Drosselventilstellung zeigen.
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Wenn
das Beschleunigungspedal durch den Fahrer zum Zeitpunkt t11 niedergedrückt
wird, wie dies beispielsweise in 2A gezeigt
ist, wodurch eine Änderung (beispielsweise eine Zunahme)
des Pedalbetätigungsbetrags (Beschleunigerpedalstellung)
verursacht wird, dann folgt die Steuereinheit dieses Ausführungsbeispiels
der Änderung der Beschleunigerpedalstellung und berechnet
eine Solldrosselventilstellung bei jedem Auftreten einer solchen Änderung.
Jedoch wird in diesem Fall die Steuerung der Stellung des Drosselventils 33 (1),
die einem jeden solchen Sollwert zugrunde liegt, nach dem Verstreichen
einer vorbestimmten Verzögerungszeit (beispielsweise einem
festen Wert von 50 bis 100 msek, einer Drosselventilverzögerungszeit DT)
nach dieser Berechnung durchgeführt.
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Das
heißt, wie durch eine gestrichelte Linie L12 in 2B gezeigt
ist, wird die Solldrosselventilstellung als ein Sollsteuerwert zu
einer verstrichenen Zeitgebung t12 der Drosselventilverzögerungszeit DT
nach der Sollstellungsberechnungszeitgebung t11 festgelegt, wodurch
das Drosselventil 33 auf diese Stellung betätigt
wird. Wie durch eine durchgezogene Linie L12a in 2B gezeigt
ist, ändert sich die tatsächliche Drosselventilstellung
zu diesem Zeitpunkt später als der vorstehend erwähnte,
festgelegte Sollsteuerwert (Solldrosselventilstellung). Dies ist einer
Betriebs- oder Steuerungsverzögerung eines Antriebsstellglieds
zuzuschreiben und kann beispielsweise durch Annäherung
unter Verwendung einer primären Verzögerungsfunktion
als eine dem Drosselventil 33 innewohnende bestimmte Eigenschaft
vorhergesagt werden.
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Als
Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 eine
Beschreibung eines Solleinspritzvolumenberechnungsmodus gegeben. 3 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen grundlegenden Ablauf eines Solleinspritzvolumenberechnungsprozesses
zeigt und 4 ist ein Schaubild, das eine Übersicht
eines Solleinspritzvolumenberechnungsmodus zeigt. Die Werte verschiedener
in dem Prozess von 3 verwendeter Parameter sind
zu jeder Zeit in dem RAM oder dem EEPROM, die an der ECU 50 montiert
sind, oder einer solchen Speichervorrichtung wie einem Sicherungs-RAM
gespeichert und werden je nach Erfordernis nachgeführt.
Eine Abfolge der in 3 gezeigten Prozesse wird ausgeführt,
indem durch die ECU 50 ein in dem ROM gespeichertes Programm
ausgeführt wird, und durch einen Verbrennungszyklus in
jedem Zylinder, d. h. mit einer Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung t0
(4). 4 zeigt eine Beziehung von Zeitgebungen
und Zeitspannen (Zeiten) in der Abfolge der in 3 gezeigten
Vorgänge.
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Bei
der Abfolge der Vorgänge wird, wie in 3 gezeigt
ist, in Schritt S11 die nächste Einlassventilschließzeitgebung
tc beispielsweise auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl und dem
Kurbelwinkel berechnet (siehe auch 4).
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Als
Nächstes wird in Schritt S12 bei jedem der Zeitpunkte t0
bis tc eine tatsächliche Drosselventilstellung beispielsweise
auf Grundlage der Drosselventilstellung zu dieser Zeit durch den
Drosselventilstellungssensor 33a, der in den Zeitspannen
td bis t0 berechneten gelegentlichen Solldrosselventilstellung (einer
Solldrosselventilstellungsermittlungszeitspanne TAG) und der Betriebseigenschaften
des Drosselventils 33 vorhergesagt. Im Ergebnis wird auch
eine tatsächliche Drosselventilstellung zur Einlassventilschließzeitgebung
tc berechnet. In diesem Fall kann, wie vorstehend angemerkt ist,
die Betriebseigenschaft des Drosselventils 33 durch eine
primäre Ansprechverzögerung angenähert
werden. Getrennt davon werden in der Solldrosselventilstellungsermittlungszeitspanne
TAG die gelegentlichen Solldrosselventilstellungen der Reihe nach
in einer fortwährenden Weise berechnet und der Reihe nach
in einer vorbestimmten Sicherungsvorrichtung (beispielsweise dem
RAM) gespeichert (eine ausführlichere Beschreibung davon
wird später gegeben). In der Zeitspanne t0 bis tc wird
die Stellung des Drosselventils 33 auf Grundlage der vorgenannten
Werte der Solldrosselventilstellung und bei einer Zeitgebung gesteuert,
die von der Sollwertberechnungszeitgebung um die Drosselventilverzögerungszeitgebung
DT (2A und 2B) verzögert
ist.
-
In
Zusammenhang mit Schritt S12 gibt es manchmal einen Fall, in dem
eine Nacheinspritzungseinlasszeitspanne Tc, die eine Zeitspanne
seit der Solleinspritzungsberechnungszeitspanne t0 als der Verarbeitungszeitspanne
von Schritt S12 bis zu der Einlassventilschließzeitspanne
tc ist, die in Schritt S11 berechnet wurde, länger als
die Drosselventilverzögerungszeitspanne DT ist (Tc > DT). In diesem Fall
wurde hinsichtlich des die Verzögerungszeit DT überschreitenden
Abschnitts die Solldrosselventilstellung in der Solldrosselventilstellungsermittlungszeitspanne
TAG nicht berechnet. Daher ist es hinsichtlich des die Verzögerungszeitspanne
DT überschreitenden Abschnitts erforderlich, eine tatsächliche
Drosselventilstellung durch ein Verfahren vorherzusagen, das sich
von dem vorstehend erwähnten Verfahren unterscheidet. Beispielsweise kann
ein Verfahren angewendet werden, bei dem die tatsächliche
Drosselventilstellung beispielsweise durch eine lineare Extrapolation
einer Zeitgebung td' nach dem Verstreichen der Zeit DT (= Drosselventilverzögerungszeit)
nach der Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung T0 oder eines
in deren Nähe erhaltenen, vorhergesagten tatsächlichen
Drosselventilstellungswerts vorhergesagt wird.
-
In
dem folgenden Schritt S13 wird ein Sollventilzeitgebungswert (Sollventilzeitgebung)
zur Einlassventilschließzeitgebung tc in den variablen
Ventilzeitgebungsvorrichtungen 11 und 12 (1)
beispielsweise auf Grundlage der durch den Kurbelwinkelsensor 10d erfassten
gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl, des durch den Atmosphärendrucksensor 50b erfassten
gegenwärtigen Atmosphärendruck und der tatsächlichen
Drosselventilstellung (die in Schritt S12 berechnet wurde) zur Einlassventilschließzeitgebung
tc ermittelt. Dann wird die tatsächliche Ventilzeitgebung
zur Einlassventilschließzeitgebung tc auf Grundlage der
ermittelten Sollventilzeitgebung vorhergesagt.
-
Die
Sollventilzeitgebung (zumindest die Einlasszeitgebung oder die Auslasszeitgebung)
wird als ein Übereinstimmungswert auf Grundlage eines vorbestimmten
Kennfelds oder dergleichen (das beispielsweise in dem ROM gespeichert
ist) ermittelt. Genauer gesagt werden durch Versuche oder dergleichen
beispielsweise mit Bezug auf vorhergesagte Kraftmaschinendrehzahlen,
Drosselventilstellungen und Atmosphärendrücken
optimale Ventilzeitgebungen (Übereinstimmungswerte) ermittelt
und in das Kennfeld geschrieben. Somit zeigt ein solches zweidimensionales
Kennfeld, das ein mathematischer Ausdruck sein kann, eine Beziehung
zwischen dem Kraftmaschinenbetriebszustand und einer optimalen Ventilzeitgebung
an.
-
Zudem
gibt es in den variablen Ventilzeitgebungsvorrichtungen 11 und 12,
wie es bei dem Drosselventil 33 der Fall ist, eine gewisse
Betriebsverzögerung hinsichtlich einer Änderung
einer Sollwertzeitgebung. Diese Betriebsverzögerung kann
ebenso beispielsweise durch eine primäre Ansprechverzögerung
angenähert werden.
-
In
dem folgenden Schritt S14 wird zur Einlassventilschließzeitgebung
tc eine Luftlademenge (Einlassvolumen) beispielsweise auf Grundlage
der durch den Kurbelwinkelsensor 10d erfassten gegenwärtigen
Kraftmaschinendrehzahl, der tatsächlichen Drosselventilstellung
(die in Schritt S12 berechnet wird) zur Einlassventilschließzeitgebung
tc und der tatsächlichen Ventilzeitgebung (die in Schritt
S13 berechnet wird) vorhergesagt (berechnet).
-
Als
Nächstes wird in Schritt S15 ein Solleinspritzvolumen (ein
Sollwert des Kraftstoffeinspritzvolumens) auf Grundlage des im vorhergehenden Schritt
S14 berechneten vorhergesagten Einlassvolumenwerts berechnet. Der
derart berechnete Wert wird als ein Solleinspritzvolumen für
den betreffenden Zylinder festgelegt.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel wird während des Leerlaufbetriebs
eine Drehmomentreservesteuerung durch die ECU 50 (Drehmomentsteuereinheit) durchgeführt,
während die vorstehend erwähnte Verzögerungssteuerung
des Drosselventils 33, die Vorhersage der Luftlademenge
(Luftvolumen) und die sich auf die Solleinspritzvolumenberechnung
beziehenden Vorgänge usw. durchgeführt werden.
Nun wird unter Bezugnahme auf 5 bis 13 nachstehend
eine ausführliche Beschreibung der Leerlaufsteuerung gegeben,
die die Drehmomentreservesteuerung umfasst.
-
Beim
Ausführen der Drehmomentsteuerung wird zunächst
in dem Vorgang von 5 bestimmt, ob eine Ausführbedingung
(Leerlaufausführbedingung) vorhanden ist oder nicht, d.
h. ob sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet oder nicht, und, wie
in 6 gezeigt ist, die Drehmomentreservesteuerung wird
lediglich dann ausgeführt, wenn die Ausführbedingung
erfüllt ist. Zunächst wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 eine
Beschreibung hauptsächlich der Leerlaufsteuerausführbedingung,
insbesondere der Drehmomentreservesteuerungsausführbedingung,
gegeben. Die Vorgänge von 5 und 6 werden
einer nach dem anderen bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel oder
mit einer vorbestimmten Zeitspanne ausgeführt, wenn in
dem ROM gespeicherte Programme in der ECU 50 ausgeführt werden.
-
In
dieser Abfolge von Vorgängen wird, wie in 5 gezeigt
ist, zunächst in Schritt S21 bestimmt, ob eine sich auf
die Leerlaufsteuerung beziehende vorbestimmte Ausführungsbedingung
aufgestellt ist. Als die Ausführungsbedingung ist es wirkungsvoll, beispielsweise
eine Bedingung zu verwenden, dass die tatsächliche Drosselventilstellung
vollständig geschlossen ist, oder eine Bedingung, dass
sich das Getriebe in einem vorbestimmten Zustand befindet (in einer
Betriebsstellung liegt). Dann wird auf Grundlage dessen, ob diese
Bedingung erfüllt ist oder nicht, bestimmt, ob die vorstehend
erwähnte Leerlaufausführungsbedingung vorhanden
ist oder nicht.
-
Falls
in Schritt S21 bestimmt wird, dass die vorgenannte Ausführungsbedingung
erfüllt ist, dann wird im nächsten Schritt S211
der Leerlaufausführmerker IEF auf „1" gesetzt
(Leerlaufausführmerker IEF = 1) und danach wird die in 5 gezeigte
Abfolge von Vorgängen beendet. Falls andererseits in Schritt
S21 bestimmt wird, dass die vorgenannte Ausführungsbedingung
nicht erfüllt ist, dann wird im nächsten Schritt
S212 der Leerlaufausführmerker IEF auf „0" gesetzt
(Leerlaufausführmerker IEF = 0) und danach wird die in 5 gezeigte
Abfolge von Vorgängen beendet.
-
Andererseits
wird in den Vorgängen von 6 in Schritt
S31 bestimmt, ob die Leerlaufausführbedingung vorhanden
ist oder nicht, d. h. ob der Leerlaufausführmerker IEF
auf „1" gesetzt ist. Der Betrieb wird in dem ersten Schritt
S31 wiederholt, bis die Ausführbedingung vorhanden ist.
Durch eine in 6 gezeigte Abfolge von Vorgängen
wird der Leerlaufausführmerker IEF auf „1" gesetzt,
und dann, wenn in Schritt S31 bestimmt wird, dass der Leerlaufausführmerker
IEF auf „1" gesetzt wurde, rückt der Vorgangablauf
zum nächsten Schritt S32 vor.
-
In
Schritt S32 wird die Drehmomentreservesteuerung ausgeführt.
-
Genauer
gesagt werden verschiedene sich auf die Drehmomentreservesteuerung
beziehende Vorgänge beispielsweise durch Einschalten eines Merkers
von der herkömmlichen Steuerung auf die Drehmomentreservesteuerung
umgeschaltet. Während der Leerlaufausführmerker
IEF auf „1" gesetzt ist, wird die Drehmomentreservesteuerung
fortwährend ausgeführt.
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Nun
wird nachstehend die Drehmomentreservesteuerung ausführlich
beschrieben.
-
In
dieser Drehmomentreservesteuerung wird, wie in dem Fall der in der
Patentdruckschrift 1 beschriebenen Vorrichtung, eine Luftlademenge (Einlassvolumen),
die ein Drehmoment hervorbringt, das zum Kompensieren der Unzulänglichkeit
bzw. des Mangels ausreichend ist, die durch das Reservedrehmoment
verursacht wird, als ein Solleinlassvolumen (Sollwert der Luftlademenge)
berechnet, um das gegenwärtige Drehmoment auf das Solldrehmoment in
einem Zustand zu steuern, in dem ein vorbestimmter Drehmomentspielraum
(ein Reservedrehmoment) an der Vorrückseite (der Drehmomenterhöhungsseite)
der Zündzeitgebung gegeben ist. Jedoch werden in diesem
Ausführungsbeispiel die in dem in 9 gezeigten
Modus berechneten Reservedrehmomentwerte einer nach dem anderen
festgelegt (variables Festlegen) und Solleinlassvolumenwerte mit
darauf addierten Reservedrehmomenten werden einer nach dem anderen
berechnet. Unter Bezugnahme auf 7 bis 11 wird
eine Beschreibung eines Konzepts eines Solleinlassluftberechnungsprozesses
sowie der Einzelheiten des Reservedrehmomentberechnungsprozesses
gegeben.
-
Zunächst
wird unter Bezugnahme auf 7 und 8 eine
Beschreibung des Solleinlassvolumenberechnungsmodus gegeben. 7 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf des fraglichen Prozesses zeigt
und 8 ist ein Funktionsblockschaubild von zu der Berechnung
des Solleinlassvolumens zugehöriger Abschnitte. Eine in 7 gezeigte
Abfolge von Vorgängen bzw. Prozessen werden im Wesentlichen
in einer aufeinander folgenden Art und Weise bei jedem vorbestimmten
Kurbelwinkel oder bei einer vorbestimmten Zeitspanne durchgeführt.
Die Werte verschiedener Parameter, die in der Abfolge von Vorgängen
verwendet werden, werden zu jeder Zeit beispielsweise in einem an
der ECU 50 montierten RAM oder EEPROM oder in einer solchen
Speichervorrichtung, etwa einem Sicherungs-RAM, gespeichert und
wie erforderlich nachgeführt.
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In
der Abfolge von Vorgängen wird, wie in 7 gezeigt
ist, zunächst in Schritt S41 eine Sollkraftmaschinendrehzahl
(beispielsweise 700 upm oder so), die im Vorfeld als eine Kraftmaschinendrehzahl
in einem Leerlaufbetrieb für jeden Betriebszustand der
Kraftmaschine bestimmt wurde, auf Grundlage des Kraftmaschinenbetriebszustands
ermittelt. Genauer gesagt wird sie beispielsweise unter Verwendung
eines vorbestimmten Kennfelds oder dergleichen (ein mathematischer
Ausdruck wird es auch tun) ermittelt, in dem Übereinstimmungswerte
im Vorfeld durch einen Versuch oder dergleichen eingetragen wurden.
Wirkungsvolle Beispiele des Kraftmaschinenbetriebszustands sind
das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Katalysators 41 und die
Kraftmaschinentemperatur (die als eine Kühlwassertemperatur
durch den Wassertemperatursensor 10c erfasst wird).
-
Im
nächsten Schritt S42 wird ein Solldrehmoment beispielsweise
auf Grundlage der im vorhergehenden Schritt S41 ermittelten Sollkraftmaschinendrehzahl,
der Beschleunigerpedalstellung und des Kraftmaschinenbetriebszustands
berechnet. Genauer gesagt wird es beispielsweise unter Verwendung eines
Kennfelds oder dergleichen (ein mathematischer Ausdruck wird es
auch tun) berechnet, in dem im Vorfeld durch Versuche oder dergleichen Übereinstimmungswerte
eingetragen wurden. In diesem Fall sind wirkungsvolle Beispiele
des Kraftmaschinenbetriebszustands die Kraftmaschinendrehzahl und
verschieden Verluste einschließlich interner Verluste und
externer Verluste. Die internen Verluste entsprechen beispielsweise
einem mechanischen Reibungsverlust oder einem Pumpverlust, während
die externen Verluste einer Kraftmaschinenlast auf Grundlage der
Betätigung verschiedener bordeigener Vorrichtungen (beispielsweise
der vorgenannten Pumpe und des Kompressors) entsprechen, die durch
die Kraftmaschinenausgabe angetrieben werden.
-
Als
Nächstes wird in Schritt S43 das vorhergehende Reservedrehmoment,
d. h. der vorbestimmte Drehmomentspielraum ermittelt, der an der
Vorrückseite der Zündzeitgebung vorgesehen ist
(eine ausführliche Beschreibung davon wird später
gegeben). Dann wird im nächsten Schritt S44 ein vorbestimmter
Korrekturbetrieb (Reservedrehmomentfestlegung) durch einen Solldrehmomentkorrekturabschnitt
B11 (8) auf Grundlage des im vorhergehenden Schritt
S43 berechneten Reservedrehmoments durchgeführt. Genauer
gesagt wird auf das Solldrehmoment ein beispielsweise dem Reservedrehmoment
entsprechender Betrag aufaddiert (es wird erhöht). Im Ergebnis
wird das in Schritt S42 ermittelte Solldrehmoment korrigiert.
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Im
nächsten Schritt S45 wird ein Solleinlassvolumen (ein Sollwert
der Luftlademenge) durch einen Solleinlassvolumenermittlungsabschnitt
B12 (8) auf Grundlage des in Schritt S44 korrigierten Solldrehmoments ermittelt.
Genauer gesagt wird es unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds oder
dergleichen (eines mathematischen Ausdrucks) ermittelt, in welchem
im Vorfeld durch Experimente oder dergleichen Übereinstimmungswerte
eingetragen wurden. Das auf diese Art ermittelte Solleinlassvolumen
wird in einer nachfolgenden Weise in eine vorbestimmte Speichervorrichtung
(beispielsweise einen RAM) gespeichert. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel
die vorgehende Verzögerungssteuerung (2 bis 4)
auf Grundlage des derart ermittelten Solleinlassvolumens ausgeführt
und Solldrosselventilstellungen werden eine nach der anderen für
das Drosselventil 33 festgelegt (1).
-
Als
nächstes wird eine ausführlichere Beschreibung
des Vorgangs des in 7 gezeigten Schritts S43, d.
h. des Reservedrehmomentberechnungsvorgangs gegeben. In diesem Ausführungsbeispiel
wird beim Berechnen des Reservedrehmoments ein Reservedrehmoment
einer geeigneteren Größe durch den Vorgang von 9 festgelegt,
wodurch eine passendere Drehmomentsteuerung ermöglicht
wird. Nun wird unter Bezugnahme auf 9 und 10 eine
Beschreibung einer sich auf Schritt S43 von 7 beziehenden
Vorgangsart, das heißt, der Reservedrehmomentwertberechnungsart
gegeben. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das
den Ablauf des fraglichen Vorgangs zeigt und 10 ist
ein Funktionsblockschaubild von Abschnitten, die sich besonders
auf die Reservedrehmomentwertberechnung beziehen.
-
In
dieser Abfolge von Vorgängen wird, wie in 9 gezeigt
ist, zunächst in Schritt S51 ein maximaler Beschleunigungsbetrag
(maximaler Beschleunigungsgrenzbetrag), bei dem die Kraftmaschinendrehzahl
pro Zeiteinheit beschleunigt werden kann, berechnet und durch einen Beschleunigungsgrenzeermittlungsabschnitt
B21 (10) auf Grundlage eines vorbestimmten Kraftmaschinenbetriebszustands,
in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere einer Kraftmaschinentemperatur
(die durch den Wassertemperatursensor 10c als eine Kühlwassertemperatur
erfasst wird) festgelegt.
-
Der
maximale Beschleunigungsgrenzbetrag wird nachstehend unter Bezugnahme
auf 11 beschrieben. 11 ist
ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags
zeigt.
-
In
dem sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Steuersystem
wird, wie in 11 gezeigt ist, der maximale
Beschleunigungsgrenzbetrag automatisch zwangsfestgelegt, wodurch
ein Änderungsbetrag der Kraftmaschinendrehzahl beschränkt wird.
Das heißt, selbst wenn zur Zeitgebung t21 und in der durch
die Punkt-Strich-Linie L21 in der Fig. angezeigten Art der Sollwert
der Kraftmaschinendrehzahl geändert wird, dann wird die
tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl der Änderung
des Sollwerts (der Sollkraftmaschinendrehzahl) nicht vollständig
folgen, sondern nimmt um einen vorbestimmten Betrag pro Zeiteinheit
zu, wie durch eine durchgezogene Linie L22 in der Fig. angezeigt
ist. Folglich erreicht die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl
die Sollkraftmaschinendrehzahl zur Zeitgebung t22, die eine verstrichene
Zeitspanne einer vorbestimmten Zeitlänge nach der Zeitgebung
t21 ist.
-
In
einem strichlierten Bereich L22a von 11 ist
ein Kraftmaschinendrehzahlzunahmebetrag, d. h. der vorstehend erwähnte
maximale Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE pro Zeiteinheit Δt (bspw.
180° CA) gezeigt. Der maximale Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
ist für einen beliebigen Zweck für jede Kraftmaschinenspezifikation
(Anwendung) festgelegt. Beispielsweise ist er in dem Fall einer
Kraftmaschine für ein Personenkraftfahrzeug für den
Zweck der Verbesserung der Stabilität der Kraftmaschinendrehzahl
festgelegt, um eine Verschlechterung der Fahreigenschaften zu unterdrücken.
Beispielsweise kann er als ein vorbestimmter Wert (ein fester Wert
oder ein variabler Wert) im Vorfeld durch einen Versuch oder dergleichen
festgelegt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird in
dem in 9 gezeigten Schritt S51 der maximale Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
unter Verwendung einer vorbestimmten Tabelle (eines eindimensionalen
Kennfelds) festgelegt, in der im Vorfeld mittels Versuch oder dergleichen Übereinstimmungswerte
eingetragen wurden. Genauer gesagt ist der für den maximalen
Beschleunigungsgrenzbetrag ANE variabel festzulegende Wert um so
größer, je niedriger die Kraftmaschinentemperatur
ist (die durch den Wassertemperatursensor 10c als eine
Kühlwassertemperatur erfasst wird), um das Aufwärmen
und die Katalysatoraktivierung zu fördern.
-
Nun
wird eine Beschreibung der Abfolge der in 9 gezeigten
Vorgänge gegeben.
-
Wie
in 9 gezeigt ist, wird im Schritt S52, der auf Schritt
S51 folgt, ein Drehmoment (ein Beschleunigungsdrehmoment), das zum
Beschleunigen um einen dem maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
entsprechenden Betrag erforderlich ist, durch einen Beschleunigungsdrehmomentermittlungsabschnitt
B22 (10) auf Grundlage des in Schritt S51 ermittelten
maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags ΔNE, einer Trägheitskraft
(Trägheitseigenschaft), die von Entwurfswerten (Entwurfsdaten,
etwa beispielsweise dem in dem EEPROM gespeicherten Schwungrad)
der Kraftmaschine 10 abhängig ist, und der gegenwärtigen
Kraftmaschinendrehzahl berechnet. Genauer gesagt wird ein Energiewert
(dies entspricht dem Beschleunigungsdrehmoment), der für
die Beschleunigung erforderlich ist, durch Multiplizieren eines
Drehträgheitsmoments I als eine Trägheitskraft
mit dem maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE (I × ΔNE)
ermittelt.
-
Im
nächsten Schritt S53 wird die Nacheinspritzungseinlasszeitspanne
Tc (4) als die Zeitspanne nach der Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung
bis zu der nächsten Einlassventilschließzeitgebung
durch einen Reservedrehmomentermittlungsabschnitt B23 (10)
vorhergesagt (berechnet), dann wird in Schritt S51 der maximale
Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE festgelegt und das in Schritt
S52 ermittelte Beschleunigungsdrehmoment wird durch die Nacheinspritzungseinlasszeitspanne Tc
korrigiert. Genauer gesagt wird durch Multiplizieren des maximalen
Beschleunigungsgrenzbetrags ΔNE mit der Nacheinspritzungseinlasszeitspanne
Tc, d. h. durch Durchführen einer solchen Berechnung wie „ANE
(nach der Korrektur) = ANE (vor der Korrektur) × Tc" nicht
nur ein neuer Wert als der maximale Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
festgelegt (variables Festlegen), sondern es wird auf Grundlage
des maximalen Beschleunigungsgrenzwerts ANE auch ein neues Beschleunigungsdrehmoment
(= Beschleunigungsdrehmoment vor der Korrektur × Tc) festgelegt.
Dieses neue Beschleunigungsdrehmoment wird als die Größe
(Reservedrehmomentwert) des vorgenannten Reservedrehmoments verwendet.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel wird, wie vorstehend beschrieben
ist, das Solleinlassvolumen auf die in 7 gezeigte
Art berechnet. Dann wird in diesem Ausführungsbeispiel,
wie noch beschrieben wird, die Zündzeitgebung für
die auf das Reservedrehmoment festgelegte Luftlademenge derart eingestellt,
dass das tatsächliche Drehmoment (das vorhergesagte Drehmoment)
mit dem Solldrehmoment übereinstimmt. Auf diese Weise wird
das tatsächliche Drehmoment auf das Solldrehmoment in einem
Zustand gesteuert, in dem an der Vorrückseite (der Drehmomenterhöhungsseite)
der Zündzeitgebung ein vorbestimmter Drehmomentspielraum
(ein Reservedrehmoment) vorgesehen ist. Das heißt, in diesem
Ausführungsbeispiel wird die Sollzündzeitgebung
(Sollzündzeitgebungswert) nicht auf die optimale Zündzeitgebung
(MBT: minimaler Vorrückbetrag für das beste Drehmoment),
sondern auf die Seite (Drehmomentverringerungsseite) festgelegt,
die bezüglich des MBT um einen Betrag verzögert
ist, der dem Reservedrehmoment entspricht (Schritt S44 in 7).
Wie vorstehend angemerkt wurde, wird der dem Reservedrehmoment zuzuschreibende
Drehmomentmangel durch die vorgenannte Luftlademenge (Luftvolumen)
kompensiert.
-
Nun
wird unter Bezugnahme auf 12 und 13 eine
Beschreibung der Sollzündzeitgebungsberechnungsart gegeben.
-
12 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der zu beschreibenden Vorgänge
zeigt und 13 ist ein Funktionsblockschaubild
von Abschnitten, die sich besonders auf die Berechnung der fraglichen
Solleinspritzzeitgebung beziehen. Eine in 12 gezeigte
Abfolge von Vorgängen wird im Wesentlichen in einer aufeinanderfolgenden
Art und Weise für jeden Zylinder der Kraftmaschine 10 und mit
einem Verbrennungszyklus (bei jeder Sollzündzeitgebungsberechnungszeitgebung)
ausgeführt, wenn ein in dem ROM gespeichertes Programm
in der ECU 50 ausgeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel
werden beispielsweise die in 12 gezeigten
Abfolgen von Vorgängen nach dem Schritt S15 von 3 ausgeführt.
Werte verschiedener Parameter, die in der Abfolge der Vorgänge
verwendet werden, werden zu jeder Zeit beispielsweise in dem RAM
oder dem EEPROM, die in der ECU 50 installiert sind, oder
in einer solchen Speichervorrichtung wie dem Sicherungs-RAM gespeichert
und werden wie erforderlich nachgeführt.
-
In
der Abfolge der fraglichen Vorgänge wird, wie in 12 gezeigt
ist, zunächst in Schritt S61 das in Schritt S42 von 7 berechnete
Solldrehmoment ermittelt. Dann wird in Schritt S62 ein tatsächliches Kraftmaschinendrehmoment
(tatsächliches Drehmoment) auf Grundlage des gegenwärtigen
Betriebszustands der Kraftmaschine (beispielsweise der Kraftmaschinendrehzahl,
der Luftlademenge und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses,
die durch verschiedene Sensoren erfasst werden) durch einen Tatsächliches-Drehmoment-Vorhersageabschnitt
B31 (13) berechnet.
-
Dann
werden im nächsten Schritt S63 das Solldrehmoment und das
in den vorhergehenden Schritten ermittelte tatsächliche
Drehmoment miteinander mittels eines Drehmomentvergleichungsabschnitts
B32 und eines Zündverzögerungsermittlungsabschnitts
B33 (13) verglichen und es wird eine solche Zündverzögerung
R berechnet, sodass das tatsächliche Drehmoment und das
Solldrehmoment miteinander übereinstimmen. Genauer gesagt wird
durch den Drehmomentvergleichungsabschnitt B32 eine Drehmomenteffizienz
(beispielsweise „Solldrehmoment/tatsächliches
Drehmoment") als ein Verhältnis des Solldrehmoments zu
dem tatsächlichen Drehmoment ermittelt. Dann wird auf Grundlage
dieser Drehmomenteffizienz durch den Zündverzögerungsermittlungsabschnitt
B33 eine solche Zündverzögerung R berechnet, dass
das tatsächliche Drehmoment und das Solldrehmoment miteinander übereinstimmen.
Der Zündverzögerungsermittlungsabschnitt B33 ist
derart konfiguriert, dass er beispielsweise eine in 13 gezeigte
Tabelle (ein eindimensionales Kennfeld) aufweist. Das heißt,
wie als ein Graph in 13 ausgedrückt gezeigt
ist, ist der Wert der zu berechnenden Zündverzögerung
R um so größer, je kleiner die Drehmomenteffizienz
ist, mit anderen Worten, je größer das tatsächliche
Drehmoment relativ zu dem Solldrehmoment ist.
-
Im
nächsten Schritt S64 wird auf Grundlage der auf diese Weise
berechneten Zündverzögerung R durch einen Sollzündzeitgebungsermittlungsabschnitt
B34 (13) eine Sollzündzeitgebung berechnet.
Genauer gesagt wird nicht nur das MBT unter Verwendung beispielsweise
eines vorbestimmten Kennfelds oder dergleichen (eines mathematischen Ausdrucks)
ermittelt, in dem im Vorfeld durch Versuche oder dergleichen Übereinstimmungswerte
eingetragen wurden, sondern die zuvor genannte Sollzündzeitgebung
wird als eine Zeitgebung berechnet, die sich bezüglich
des MBT um einen der Zündverzögerung R entsprechenden
Betrag an der verzögerten Seite befindet. Der derart berechnete
Wert wird als eine Sollzündzeitgebung für den
betroffenen Zylinder festgelegt.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel findet eine Verbrennung in jedem
Zylinder statt, während die vorstehend beschriebenen Vorgänge
ausgeführt werden. Folglich wird im Leerlaufbetrieb die
vorgenannte Drehmomentreservesteuerung durchgeführt, und
selbst wenn eine Änderung des Drehmoments infolge des Betriebs
der bordeigenen Vorrichtungen auftritt, wie dies vorstehend beschrieben
ist, wird das Reservedrehmoment wie erforderlich freigegeben. Als
ein Ergebnis kann die Änderung des Drehmoments mit gutem
Ansprechverhalten kompensiert werden. Außerdem wird zu
diesem Zeitpunkt ein Reservedrehmoment einer geeigneteren Größe
berechnet und durch die vorgenannten Vorgänge von 9 festgelegt,
wodurch eine geeignetere Drehmomentsteuerung bewirkt werden kann.
-
Wie
vorstehend dargelegt wurde, werden gemäß der Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit und
dem Verfahren zum Einstellen desselben gemäß der
vorliegenden Erfindung die folgenden hervorragenden Wirkungen erhalten.
- (1) Mit Bezug auf die Luftlademenge für
jeden Zylinder 20 und die Zündzeitgebung der Kraftmaschine 10,
die eine Kraftmaschine der Funkenzündungsbauart ist, wird
zum Beibehalten oder Ausbilden eines Zustands, in dem an der Drehmomenterhöhungsseite
(der Vorrückseite) der Zündzeitgebung ein vorbestimmter
Drehmomentspielraum (ein Reservedrehmoment) gegeben ist, der dem
Reservedrehmoment zuzuschreibende Mangel durch die Luftlademenge
kompensiert und das tatsächliche Drehmoment der Kraftmaschinenausgabe
wird synthetisch auf das Solldrehmoment gesteuert. In einer Solchen
Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit (ECU 50 für
die Kraftmaschinensteuerung) werden ein Programm (der in 10 gezeigte
Beschleunigungsgrenzermittlungsabschnitt B21) zum Ermitteln des
maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags (siehe 11), der
der maximale Beschleunigungsbetrag der Kraftmaschinendrehzahl ist,
mit dem pro Zeiteinheit beschleunigt werden kann, ein Programm (der
in 10 gezeigte Beschleunigungsdrehmomentermittlungsabschnitt
B22) zum Bestimmen eines für die Beschleunigung um einen
dem maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag entsprechenden Betrag erforderlichen
Beschleunigungsdrehmoments, und ein Programm (der Drehmomentspielraumfestlegungsabschnitt,
der in 10 gezeigte Reservedrehmomentermittlungsabschnitt
B23 und der Schritt S24 von 7) zum variablen
Festlegen des Reservedrehmoments auf Grundlage des Beschleunigungsdrehmoments
ausgeführt. Mit dieser Konfiguration wird es möglich,
das Reservedrehmoment auf eine geeignete Größe
festzulegen, d. h. auf einen Wert, der näher an der erforderlichen minimalen
Größe liegt, und folglich wird es möglich,
eine geeignetere Drehmomentsteuerung zu bewirken.
- (2) Was den maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
(11) angeht, wird dieser positiv festgelegt, das
heißt, er wird zum Beschränken des Variationsbetrags
der Kraftmaschinendrehzahl bereitgestellt. Im Ergebnis wird das
Reservedrehmoment auf eine Größe festgelegt, die
für die Verwendung (den Zweck) geeignet ist, und es wird
möglich, eine geeignetere Steuerung zu bewirken.
- (3) Als eine Zeiteinheit des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags ΔNE
(11) wird „180° CA" verwendet,
was dem Verbrennungsintervall entspricht. Im Ergebnis kann das Reservedrehmoment,
das erzeugt wird und als ein Abgabedrehmoment bei jeder Verbrennung
freigegeben wird, präziser festgelegt werden.
- (4) Das Reservedrehmoment (der Drehmomentspielraum) ist als
ein Versatzbetrag von einem Referenzdrehmoment definiert, der einem
Drehmomentspitzenwert entspricht. Genauer gesagt ist das Referenzdrehmoment
auf das Drehmoment bei einer Zündzeitgebung festgelegt,
bei der das größte Kraftmaschinendrehmoment in
einem Kraftstoffzyklus erhalten wird, d. h. bei einer optimalen
Zündzeitgebung, und der Veratzbetrag ist auf einen Verzögerungsbetrag
von dem MBT festgelegt. Im Ergebnis wird es möglich, das
Reservedrehmoment einfach und präzise festzulegen und folglich
wird es möglich, eine geeignetere Drehmomentsteuerung zu
erhalten.
- (5) Der Beschleunigungsgrenzermittlungsabschnitt B21 ist auf
eine solche Art und Weise konfiguriert, dass das vorgenannte Beschleunigungsdrehmoment
auf Grundlage sowohl des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags ANE
(11) als auch der Größe der Trägheitskraft
(eines Trägheitsdrehmoments I) erhalten wird, das an der Drehausgabewelle
(der Kurbelwelle) der Kraftmaschine 10 auftritt. Genauer
gesagt wird das Beschleunigungsdrehmoment auf Grundlage eines Energiewerts
berechnet, der durch die Beziehung „I × ΔNE"
wiedergegeben ist, wodurch das Beschleunigungsdrehmoment einfach
und präzise bestimmt werden kann, ohne dass die Verwendung
irgendeines Übereinstimmungskennfelds nötig ist,
dessen Vorbereitung viel Zeit und Arbeit erfordert.
- (6) In Verbindung mit der Kraftmaschine 10 werden ein
Programm (Sollpositionsberechnungseinrichtung, 7)
zum Berechnen einer Sollposition des Drosselventils 33 (des
Einlassdrosselventils) an der Sollpositionsberechnungszeitgebung td
(4), ein Programm (Einlassdrosselventilsteuereinrichtung, 2A und 2B),
welches nach dem Verstreichen der Drosselventilverzögerungszeit
DT nach der Sollpositionsberechnungszeitgebung td die Position des
Drosselventils 33 auf Grundlage der zur Sollpositionsberechnungszeitgebung
td berechneten Sollposition steuert, ein Programm (Luftlademengenvorhersageeinrichtung,
Schritt S14 in 3), welches zur Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung
t0 (Sollkraftstoffzuführmengenberechnungszeitgebung) eine
Luftlademenge zur Einlassventilschließzeitgebung tc (Schließzeitgebung
des betroffenen Einlassventils 21) vorhersagt, ein Programm
(Schritt S15 in 3), welches einen Sollwert der
Menge des in die betroffene Einlassöffnung (Einlassdurchlass)
zuzuführenden Kraftstoffs auf Grundlage der vorhergesagten
Luftlademenge berechnet, und ein Programm (Verzögerungssteuerungsvariationseinrichtung, Schritt
S53 in 9) zum Ändern des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags ΔNE
(11) auf einen größeren Wert,
wenn die Zeit Tc von der Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung
t0 bis zu der Einlassventilschließzeitgebung tc länger
wird, ausführt. Gemäß dieser Konstruktion wird
selbst im Fall des Auftretens einer Verschlechterung der Fahreigenschaften
als ein Ergebnis der verzögerten Betätigung des
Drosselventils 33 die Verschlechterung zu einer frühen Stufe
beseitigt. Da im Übrigen das Reservedrehmoment in Übereinstimmung
mit einer Zunahme des Werts des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags
zunimmt, kann ein Drehmoment mit gutem Ansprechverhalten durch Freigabe
des Reservedrehmoments erzeugt werden (und folglich kann eine Änderung
des Drehmoments kompensiert werden). Ferner erlaubt das gute Ansprechverhalten,
dass gute Fahreigenschaften erhalten werden.
- (7) Im in 9 gezeigten Schritt S53 wird
auf Grundlage einer Multiplikation unter Verwendung der Zeit Tc
seit der Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung t0 bis zu der
Einlassventilschließzeitgebung tc der maximale Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
(11) auf einen größeren Wert
geändert, wenn die Zeit Tc länger wird. Im Ergebnis
kann der maximale Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE geändert
und einfach und präzise festgelegt werden, ohne dass die
Verwendung eines Übereinstimmungskennfelds erforderlich
ist, dessen Vorbereitung viel Zeit und Arbeit erfordert.
- (8) Es wird ein Programm verwendet, das den maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
auf Grundlage der Kraftmaschinenkörpertemperatur (Kraftmaschinentemperatur) variabel
macht. Im Ergebnis wird es möglich, den Wert des maximalen
Beschleunigungsgrenzbetrags ΔNE auf einen auf Grundlage
des Aufwärmzustands der Kraftmaschine 10 geeigneten
Wert festzulegen, und folglich wird es möglich, das Aufwärmen
und das Aktivieren des Katalysators zu fördern.
- (9) Als der in 10 gezeigte Reservedrehmomentermittlungsabschnitt
B23 wird ein Abschnitt verwendet, der den Wert des äußersten
Beschleunigungsdrehmoments als das Reservedrehmoment festlegt (das
Festlegen an sich wird in Schritt S44 von 7 durchgeführt).
Im Ergebnis wird es möglich, die Steuerung zu vereinfachen.
- (10) Es werden ein Programm (Betriebsartbestimmungseinrichtung, 5),
das bestimmt, ob die Kraftmaschine 10 in einem Leerlaufmodus
arbeitet oder nicht, und ein Programm (Drehmomentspielraumausbildungseinrichtung, 6)
verwendet, das, während bestimmt wurde, dass die Kraftmaschine
im Leerlaufmodus arbeitet, den vorgenannten ersten Drehmomentparameter
um einen Betrag auf die Drehmomenterhöhungsseite steuert,
der dem Drehmomentspielraum relativ zu dem Solldrehmoment entspricht.
Im Ergebnis wird die Drehmomentreservesteuerung lediglich während
des Leerlaufbetriebs durchgeführt und folglich wird das
Auftreten einer durch die Steuerung verursachten Unannehmlichkeit
unterdrückt.
- (11) Als ein Drehmomentparameter zum Steuern des Kraftmaschinendrehmoments
wird eine Kombination einer Zündzeitgebung mit hoher Ansprechgeschwindigkeit
und einer Luftlademenge mit niedriger Ansprechgeschwindigkeit verwendet.
Im Ergebnis kann die Drehmomentreservesteuerung einfach und präzise
in einer Art bewirkt werden, die jener der in Patentdruckschrift
1 offenbarten Vorrichtung entspricht.
- (12) In dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Einstellen
der Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit (ECU 50) wird
das Reservedrehmoment auf Grundlage des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags
ANE der Kraftmaschinendrehzahl bestimmt, der der maximale Beschleunigungsbetrag
pro Zeiteinheit ist, und das auf diese Weise bestimmte Reservedrehmoment
wird in der Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit (der ECU 50)
festgelegt. Gemäß diesem Verfahren wird ein Reservedrehmoment
einer geeigneteren Größe auf Grundlage des maximalen
Beschleunigungsgrenzbetrags ΔNE der Kraftmaschinendrehzahl
festgelegt und folglich wird es möglich, eine geeignetere
Drehmomentsteuerung zu bewirken.
-
Das
vorgenannte Ausführungsbeispiel kann folgendermaßen
modifiziert werden.
-
Es
ist auch wirkungsvoll, eine Konstruktion anzunehmen, die ein Programm
hat, welches beispielsweise im Fall des Festlegens eines variablen Werts
der Verzögerungszeit DT (2A und 2B),
die sich auf die Öffnungssteuerung des Drosselventils 33 bezieht,
den maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE variabel auf
einen größeren Wert festlegt, wenn die Verzögerungszeit
DT länger wird. Auch mit einer solchen Konstruktion wird eine
Wirkung erhalten, die der vorgenannten Wirkung (6) entspricht.
-
In
dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird, wie in 13 gezeigt
ist, die Zündzeitgebung für die auf das Reservedrehmoment
festgelegte (addierte) Luftlademenge in einer solchen Art und Weise
eingestellt, dass das tatsächliche Drehmoment (das vorhergesagte
Drehmoment) mit dem Solldrehmoment übereinstimmend wird.
Jedoch bildet dies keine Beschränkung. Beispielsweise kann,
wie in 14 (einem 13 entsprechenden
Blockschaubild) gezeigt ist, der tatsächliche Drehmomentvorhersageabschnitt
B31 durch einen Reservedrehmomentadditionsabschnitt B31a ersetzt
werden, der das Reservedrehmoment auf das Solldrehmoment addiert.
In diesem Fall wird an Stelle des durch den tatsächlichen Drehmomentvorhersageabschnitt
B31 ermittelten vorhergesagten Drehmoments ein durch den Reservedrehmomentadditionsabschnitt
B31a ermittelter Reservedrehmomentadditionswert verwendet. Auch mit
einer solchen Konstruktion ist es grundsätzlich möglich,
die vorgenannte Drehmomentreservesteuerung durchzuführen.
-
In
dem vorgenannten Ausführungsbeispiel wird die Verzögerungssteuerung
(2 bis 4) für
das Drosselventil 33 durchgeführt. Jedoch ist
das Ausführen einer solchen Verzögerungssteuerung keine
wesentliche konstruktive Bedingung und die Position des Drosselventils 33 kann
auf Grundlage der gegenwärtigen Solldrosselventilposition
gesteuert werden, ohne eine Verzögerungszeit bereitzustellen.
In diesem Fall wird das Solleinspritzvolumen auf Grundlage einer
Solldrosselventilstellung berechnet, die bei der Solleinspritzvolumenberechnungszeitgebung
t0 (4) berechnet wird. Auch mit einer solchen Konstruktion
ist es grundsätzlich möglich, die vorgehende Drehmomentreservesteuerung
durchzuführen.
-
In
dem vorgenannten Ausführungsbeispiel wird ein Programm
verwendet, welches den maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
auf Grundlage der Kraftmaschinenkörpertemperatur (der Kraftmaschinentemperatur)
variabel macht. Jedoch kann auch ein Programm verwendet werden,
welches den maximalen Beschleunigungsgrenzwert ΔNE auf Grundlage
eines Werts (beispielsweise der Temperatur des von der Kraftmaschine 10 ausgelassenen
Abgases) variabel macht, der der Kraftmaschinentemperatur entspricht,
wobei dieser Wert einen hohen oder niedrigen Wert der Kraftmaschinentemperatur an
Stelle der direkten Kraftmaschinentemperatur indirekt wiedergibt.
Auch in diesem Fall wird eine Wirkung erhalten, die die gleiche
oder eine entsprechende zu der vorgenannten Wirkung (8) ist.
-
Da
die Kraftmaschinendrehzahl dazu neigt, instabil zu werden, wenn
sie höher wird, ist es auch wirkungsvoll, ein Programm
zu verwenden, das den maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
variabel auf einen kleineren Wert festlegt, wenn die in Schritt
S41 von 7 ermittelte Sollkraftmaschinendrehzahl
höher wird.
-
Es
ist keine wesentliche konstruktive Bedingung, den maximalen Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE
auf einen variablen Wert festzulegen, sondern der Wert von ΔNE
kann beispielsweise ein vorbestimmter fester Wert (eine Konstante)
sein. Dadurch wird nicht nur die Steuerung vereinfacht, sondern
es ist auch möglich, die Anzahl der Übereinstimmungskennfelder
zu verringern.
-
Der
maximale Beschleunigungsgrenzbetrag ANE ist als eine zwangsweise
automatisch festgelegte Grenze (ein oberer Grenzwert) ausgestaltet.
Jedoch soll dies keine Begrenzung darstellen. Der maximale Beschleunigungsgrenzwert ΔNE
kann durch den Anwender festgelegt werden. Er muss nicht immer eine
zwangsweise festgelegte Grenze sein, sondern er kann eine sich auf
die Leistung beziehende Beschleunigungsgrenze sein.
-
Das
Verfahren zum Steuern der Luftlademenge (des Einlassvolumens) ist
nicht auf das Verfahren beschränkt, das die Stellung des
Drosselventils verwendet. Beispielsweise kann eine Konstruktion
verwendet werden, bei der das Einlassvolumen unter Verwendung der
Position eines ISC-Ventils (eines Einlassdrosselventils zum Steuern
der Leerlaufdrehzahl) gesteuert wird.
-
Als
der Drehmomentparameter zum Steuern des Kraftmaschinendrehmoments
kann grundsätzlich ein beliebiger Parameter verwendet werden,
solange dieser nur eine Kombination eines beliebigen ersten Drehmomentparameters
und eines zweiten Drehmomentparameters ist, der auf das Kraftmaschinendrehmoment
mit einem besseren Ansprechverhalten als im Fall der Änderung
des ersten Drehmomentparameters wirkt (der so wirkt, dass sich das Drehmoment
zu seiner Zunahme- oder Abnahmeseite ändert).
-
Es
kann eine Konstruktion verwendet werden, bei der die Drehmomentreservesteuerung
in einer Betriebsart durchgeführt wird, die sich von der Leerlaufbetriebsart
unterscheidet.
-
Falls
die verwendete Konstruktion ein Programm hat (eine Drehmomentspielraumvariationseinrichtung),
das das Reservedrehmoment (den Drehmomentspielraum) auf Grundlage
des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags ΔNE ändert
und festlegt, wird eine Wirkung erhalten, die die gleiche oder entsprechende
zu der vorgenannten Wirkung (1) ist und die gewünschte
Aufgabe wird gelöst.
-
Auch
hinsichtlich des Verfahrens zum Einstellen der Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit (ECU 50)
kann ein Verfahren verwendet werden, bei dem der Anwender oder die
Anwenderin selbst das Reservedrehmoment auf Grundlage des maximalen Beschleunigungsgrenzbetrags
ANE ermittelt und das Reservedrehmoment in der Kraftmaschinendrehmomentsteuereinheit
(ECU 50) festlegt. Auch in diesem Fall wird eine Wirkung
erhalten, die die gleiche oder entsprechende zu der vorgenannten
Wirkung (12) ist.
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Die
Bauart der zu steuernden Kraftmaschine und die Systemkonfiguration
kann zudem wie erforderlich gemäß der Anwendung
usw. modifiziert werden.
-
Auch
wenn für das vorgenannte Ausführungsbeispiel und
die Modifikationen angenommen wird, dass verschiedene Softwareprogramme
verwendet werden, können die gleichen Funktionen unter
Verwendung von Hardware, etwa fest geschalteten Leitungen, implementiert
werden.
-
Zum
Beibehalten oder Ausbilden eines mit Spielraum versehenen Zustands
lediglich durch einen vorbestimmten Drehmomentspielraum (Reservedrehmoment)
an einer Vorrückungsseite einer Zündzeitgebung
wird ein durch das Reservedrehmoment verursachter Mangel durch eine
Luftlademenge kompensiert und ein tatsächliches Drehmoment
wird synthetisch auf ein Solldrehmoment gesteuert. In einer solchen
Kraftmaschinensteuereinheit (ECU für die Kraftmaschinensteuerung)
werden ein Programm (Beschleunigungsgrenzeermittlungsabschnitt B21) zum
Ermitteln eines maximalen Beschleunigungsbetrags (maximalem Beschleunigungsgrenzbetrags ΔNE)
der Kraftmaschinenrehzahl, mit dem pro Zeiteinheit beschleunigt
werden kann, ein Programm (Beschleunigungsdrehmomentermittlungsabschnitt B22)
zum Ermitteln des Drehmoments (Beschleunigungsdrehmoments), das
zum Beschleunigen um einen Betrag erforderlich ist, der dem maximalen
Beschleunigungsgrenzbetrag ΔNE entspricht, und ein Programm (Reservedrehmomentermittlungsabschnitt
B23) zum Ändern und Festlegen des Reservedrehmoments auf
Grundlage des Beschleunigungsdrehmoments ausgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-138300
A [0005]